汽車上的線束和管路
汽車的發展伴隨著電氣化和智能化的過程，不斷豐富的車載功能，依靠著電氣系統的協同工作得以實現。更多的功能，意味著更復雜的電氣系統，作為汽車“神經系統”的線束和管路設計難度隨之增加，同時，這些錯綜復雜的線束和管路還被要求在更為狹小的空間中完成，新舊問題和矛盾不斷凸顯。
圖1汽車上的線束和管路
與剛性結構不同，線束和管線具有柔性特征，其在外力作用及自身重力影響下的形變和受力狀態，很難依靠經驗進行判斷和確定。這些柔性的形變和受力導致的與周邊干涉、摩擦等缺陷，并不易在車輛裝配或出廠檢測中檢出，這就為車輛將來的安全和正常運行埋下隱患。
? 線束與周邊（鈑金、過孔、螺栓等）是否存在干涉、摩擦？
圖2線束與周邊干涉摩擦導致破損
? 類似儀表板多媒體單元的裝配部位，線束長度冗余是否合適？
圖3收音機線束預留過長，裝配后的線束與周邊發生干涉碰撞
? 線束彎折半徑是否合理？
圖4線束彎折半徑過小導致線束受損
? 固定點的布置間距是否考慮了力學性能和重力條件？
圖5固定點間距過大或過小導致線束應力
? 連接振動部位的管線疲勞如何分析？
圖6發動機周邊的管線須考慮振動的影響
? 運動部位的線束和管路，在主體移動過程中是否對線束造成傷害？
圖7車輛上的運動部位幾乎都有線束和管路經過
這些問題在較大程度上，是需要經過一段時間才會顯現出來，也就是通常在消費者使用過程中才會發現問題，這就直接導致了近年來，由于線束布置問題引起的汽車召回事件不斷出現。
圖8近年因線束布置問題導致的汽車召回事件摘錄
類似的問題，其實在其他行業和領域也能被發現。換句話說，有柔性線束和管道的地方，就可能存在這些問題。
圖9其他存在線纜和管路問題的行業
IPS管線柔性仿真方案
隨著數字化設計、驗證和制造流程的普及，在產品研發階段對設計結果進行仿真驗證已成為重要步驟之一。
汽車的研發過程是一個多方合作、多學科交叉的復雜過程，從研發需求的提出到車輛的生產制造和測試，將經過多個階段和多次迭代。在研發階段引入仿真驗證，不僅能夠及早發現和消除潛在的設計問題，在問題發生之前就將其消除，阻斷這些問題向下游流程的傳遞，從而避免造成更大的損失。同時也能夠幫助設計人員對設計結果進行多項優化，篩選更佳方案，縮短設計結果的迭代過程，提高設計效率與準確率。
圖10整車電氣系統研發流程
IPS（Industrial Path Solution）是由德國工業4.0概念的發起者和倡導者，也是歐洲權威的應用科學研究機構－弗勞恩霍夫協會（Fraunhofer-Gesellschaft）開發的數字化軟件平臺。為管線設計、裝配驗證、人機模擬以及機器人規劃等領域提供專業的解決方案，該平臺目前全球范圍內擁有龐大成熟用戶群，遍布汽車、工業機器、重工機械、消費電子等行業。
圖11IPS管線柔性仿真方案組成
? IPS
Cable Simulation-管線仿真模塊
能夠仿真外力作用及重力條件下，管線的撓性運動路徑；可對運動部位的管線實時仿真，動態展示管線的空間變形、彎扭狀態以及應力應變分布；能進行高頻振動及疲勞分析，公差分析，掃掠體積模型，生成運動路徑包絡線和容差包絡線；實時優化與修改，優化后的數據能夠返回三維軟件，支持與三維軟件的數據橋接，能夠根據設計規則，實現管線自動布置，建模過程簡單，軟件易學上手快。
圖12汽車線纜中拖動卡扣位置，動態顯示相關線束受力變化
? IPS
Path Planner-路徑規劃
自動計算裝配路徑，規避安裝路徑上的干涉，帶有彈性線的路徑規劃、封裝，與周邊的間隙分析可視化，導出機器人路徑。
圖13仿真儀表板上安裝收音機時線束動態變動
? IPS
IMMA-人機工程
通過生物力學模型，基于簡化的人體骨架模型和統計數據設計的假人模型，模擬實際工藝裝配過程，確保無碰撞的組裝運動，執行可行性、可見性和可安裝性分析，自動人體工學評估動作，自動根據任務調整運動策略。
圖14利用人機工程仿真座椅安裝過程（右上角為操作員視角）
? IPS
ROBOTICS-機器人優化
自動平衡工作站和機器人之間的任務，排序，協調和無碰撞運動的產生，考慮連接到機器人的彈性線。
圖15機器人組任務規劃
? IPS
Virtual Paint-虛擬噴涂
可視化模擬噴漆，即時模擬室內噴涂，結合多個機器人及其動作的復雜過程，真實模擬密封材料沉積，包括材料的復雜流變性。簡單直觀的仿真設置，無需任何計算工具專業知識。耦合到IPS Path Planner和IPS Robot Optimization可以優化整個機器人組的膠水和粘合劑材料的沉積。
圖16虛擬噴漆和虛擬噴涂
經緯恒潤提供的服務
經緯恒潤的技術團隊擁有豐富的電氣系統及線束線纜設計、仿真經驗，將為客戶提供專業的技術支持和技術咨詢服務。同時基于IPS軟件功能，結合客戶的實際應用需求，提供合適的解決方案，必要時提供軟件功能的定制化開發、與第三方軟件的接口程序開發服務。
圖17經緯恒潤提供的服務
通過提供一系列專業的方案及服務，經緯恒潤將為汽車線束及管線設計用戶帶來諸多收益。
? 設計優化
? 電纜、軟管和復雜線束的實時變形仿真
? 多種材料類型、橫截面輪廓和動態卡箍
? 運動優化和容差分析，生成包絡線
? 自動電纜布線，結構空間和裝配分析
? 彎曲半徑、作用力、扭、拉等的設計驗證
? 接觸、碰撞、應力和應變的檢測和可視化
?提高效率
? 實時仿真，動態分析
? 過程和結果可視化
? 可直接進行設計修改
? 軟件一天速成使用
? 過程優化
? 一種工具貫穿設計到樣機的產品流程
? 通過減少樣機設計和迭代實現降低成本和時間
? 幫助進行質量改進和質量保證
? 實現部門間快速決策的跨學科合作