3DE智造工坊 | 看钛闻软件如何破局电气设计难题？
在高端制造业加速迈向电气化与智能化的今天，电气系统的复杂性与集成度已成为决定产品创新速度与质量的关键。面对跨学科协同壁垒与日益严峻的开发挑战，达索系统3DEXPERIENCE平台应运而生，以其全面的数字化电气设计能力，为企业构建从概念到制造的端到端协同流程，真正为产品设计注入无限动能。钛闻软件作为达索系统的重要合作伙伴，致力于将达索系统3DEXPERIENCE平台的电气设计能力带给广大企业，助力应对日益复杂的设计挑战。
电气系统设计的复杂性与协同挑战
当今，随着产品智能化、电气化程度不断加深，电气系统已成为汽车、航空航天及工业装备等高端制造领域的核心。钛闻软件在服务1500多家客户的实践中发现，系统复杂性激增、跨学科设计壁垒以及从逻辑到物理实现的数据断层，使得传统串行设计模式难以为继，企业正面临效率低下、错误频出与开发周期冗长的严峻挑战。达索系统3DEXPERIENCE(简称3DE)平台扮演了关键赋能者的角色，旨在彻底重塑电气设计的传统工作模式，它并非单一工具，而是一个覆盖从需求、架构、三维设计直至制造全流程的集成化解决方案。通过统一数据源与强化多学科协同，达索3DE平台旨在从根本上破解电气设计的复杂性与协同难题，为企业注入前所未有的“数字化动能”，引领产品开发迈向全新的范式。
3DE电气设计端到端流程概览
达索3DE电气设计流程是面向数字化时代的集成化解决方案，它将电气系统设计与产品生命周期管理深度融合，助力企业实现跨学科的协同创新。全流程覆盖从需求管理、系统架构、电气原理图设计、三维线束设计、展平设计、仿真验证直至制造输出的每一个环节。全流程在统一数据源与协作平台支持下，形成从设计到制造的端到端数字化链路，使得工程师能够在虚拟环境中完成复杂电气系统的构建与验证，大幅缩短开发周期，降低对物理样机的依赖。
3DE电气设计流程如下图所示：
以上端到端的数字化流程为蓝图，电气设计之旅将从何处正式启航？答案在于顶层规划——所有后续环节的基石与源头。
顶层规划：从需求到系统架构的精准定义
电气系统设计的成功，始于顶层规划阶段的精准定义。3DE电气设计流程始于需求的有效管理，奠基于系统架构的精准定义，以此构建从功能逻辑到物理实现的数字化桥梁，为全流程协同奠定了坚实基础。
在此阶段，企业首先于3DE平台中进行需求的正规化定义与管理，确保每一项电气功能需求都被清晰捕捉、分解并建立可追溯性。以此为基础，进行系统架构的精准定义，将顶层需求转化为协调统一的系统功能与逻辑模型。进而，在明确的系统架构指导下，设计得以进一步向专业领域深化：通过系统架构驱动的方法，平台的协同环境支持设计人员将系统功能精准地分解并映射到具体的电气架构（如电源分配、接地、信号传输）与电子架构（如ECU、传感器、执行器的网络与通信）定义。这意味着，电气系统的设备布局、线缆通道占位与机械空间约束得以在早期就与电子控制逻辑统一考量，从源头上避免了因跨学科设计壁垒导致的空间冲突与性能折衷。
电气逻辑设计：原理图驱动与自动化生成
电气逻辑设计是衔接系统架构与三维物理实现的关键环节。借助3DE平台的Systems Schematic Designer角色下Electrical Systems Design模块，企业能够构建从电气原理图到详细线路图的无缝数字化流程。设计人员可基于前期已定义的电气架构，高效完成系统原理图设计与电气线路图生成。钛闻软件在项目实施中，协助客户充分利用该模块的自动化功能，显著提升设计效率与数据一致性。
从电气逻辑设计的基础构建到系统联调的典型流程：设计人员首先进行设备符号与连接器符号的定义，建立起电气系统的基本元素；随后将这些设备与连接器进行逻辑连接，进一步完成导线与电缆的布线设计；在跨图纸场景中，系统支持电缆的跨图纸连接与全局管理；最后通过电缆连接性检查及二、三维实施关系验证，确保逻辑设计与三维模型的高度一致。该视频生动呈现了3DE平台在电气原理图设计阶段的自动化与协同优势，不仅实现了“所绘即所得”的实时同步机制，更在早期阶段识别并规避潜在设计冲突，为后续三维协同与制造输出奠定了高质量的数字化基础。
视频中所展现的高效与协同能力，其背后是该模块一系列核心优势的集中体现：
EICD原理图自动化：通过电气互联定义（EICD）功能，自动生成接线表、线缆定义等关键信息，实现标准化输出，显著提升设计效率。
连通性分析与质量验证：在逻辑设计阶段即执行连通性分析与规则校验，提前识别潜在问题，确保原理设计与三维模型实时同步，保障全流程协同质量。
内嵌业务规则保障逻辑与物理一致：系统内置可配置的业务逻辑，实现二维原理图与三维模型的动态关联，从根本上确保逻辑设计与物理实现的高度一致。
“所绘即所得”的动态关联机制：任何原理图的修改均可实时传递并同步至三维布线布局，彻底消除传统设计中的数据断层，为后续三维布线与多学科协同奠定坚实基础。
三维协同设计：构建机电一体化的精准模型
在电气逻辑设计完成后，3DE平台实现了从逻辑定义到三维物理设计的无缝同步。Electrical 3D Systems Designer角色是达索3DE平台为现代电气系统设计提供的数字化解决方案，提供了一体化的电气三维设计环境，在数字样机环境中进行物理设计，能够基于数字样机的上下文环境，实现线缆、线束的物理设计，支持设计师在虚拟环境中构建精准的机电一体化产品模型。
Electrical 3D Systems Designer角色的核心优势在于实现了“逻辑驱动物理”的范式革命。它打通了从电气原理到三维布线的全数字化链路：基于统一的数据源，通过“逻辑同步物理”功能，系统将原理图中的电气连接关系、设备信息与线缆定义自动同步至三维数字样机环境。设计人员在此环境中，能够基于真实的机械结构上下文，进行三维线束路径的智能规划。路径生成后，可执行三维线束连接性检查以验证物理连接的准确性；系统再次通过“逻辑同步物理”机制，将原理图中的导线定义同步至三维模型，自动更新导线直径，并允许设计者实时查看每根导线的直径、长度等关键属性。这一高度自动化的流程确保了逻辑设计与物理实现的高度一致，任何在逻辑层的更新都能实时映射到三维模型，真正实现了“逻辑驱动物理”的设计理念。
综上所述，Electrical 3D Systems Designer的核心能力为智能化线束设计提供了关键支撑，具体体现如下几点：
从原理图到三维模型的实时同步；
在上下文中设计三维电气网络；
三维线缆路径自动优化算法；
电气元件库参数化建模；
动态线束长度计算与余量分析。
除了智能化线束设计能力，3DE平台还构建了高度协同的多学科三维设计环境，为实现机电深度融合提供了坚实基础。通过ECAD-MCAD双向数据交互机制，确保电气与机械设计数据的实时同步与无缝衔接。系统支持实时冲突检测与工程变更自动同步，能够在设计早期识别并解决干涉问题，有效避免后期返工。基于统一的协作平台，跨专业设计评审协同机制得以高效运行，确保各专业设计内容的一致性与整合性。
从设计到制造：线束展平、出图与制造工程
3DE平台通过 Electrical Manufacturing Engineer 角色，构建了集设计转换、制造准备与数据同步于一体的电气制造工程解决方案。
在设计转换层面，平台可将3D线束在2D平面上精准压平，用于创建制造用钉板图和线束文档，并优化模板准备，形成完整的制造布局；用户还可通过专用命令灵活调整展平状态；同时一键生成展平二维工程图；自动、快速地生成各类结构化电气报表（如物料清单BOM、接线表、线缆汇总表等）。
在数据管理层面，系统支持从三维模型抽取生成独立展平模型，实现三维与展平线束的分开管理，并集成线束拓扑规划与动态BOM，确保制造信息与设计源头一致。
在协同同步层面，平台保障设计与展平数据的双向同步与实时更新，系统可自动更新所有关联的制造文档，并快速分析变更影响，大幅降低因设计调整带来的成本与时间延误。
基于上述能力，结合装配工艺预验证与数字化定义，平台能够在虚拟环境中提前识别并解决制造问题，减少样机迭代，提升装配效率与一次成功率，实现设计与制造的无缝协同。
3DE电气设计——重塑产品开发的工作方式
3DE电气设计以数据贯通与多学科协同为基石，构建了一个从需求、架构、设计到制造的全流程数字化闭环。通过钛闻软件的专业服务团队，企业能够快速掌握平台核心功能，实现从电气功能定义到三维线束设计的协同闭环，确保全流程数据一致性。
通过基于单一数据源的管理，实现了从电气功能定义到三维线束设计的协同闭环，确保了全流程数据一致性。采用系统架构驱动的协同设计方法，使空间、设备与通道占位在早期即可统一规划，从源头避免冲突。EICD原理图自动化等功能大幅缩减设计时间，而合并拓扑与线束设计流程则提升了设计连贯性。
同时，平台基于知识工程将线束安装与安全性校验模板化，固化了企业最佳实践。三维线束制造模型与安装模型参数的高度统一，以及电气全流程标准件的统一管理，共同保障了从设计到制造的质量与效率，为复杂电气系统的协同开发提供了坚实基础。
立足于这一坚实基础，3DE平台将持续赋能企业，实现产品开发方式的根本性变革。在电气化、智能化不断加速的产业背景下，它不仅能够大幅缩短开发周期、降低工程变更成本、提升产品一次成功率，更在推动多学科协同、支持可持续创新方面展现出深远价值。作为企业数字化转型升级的核心引擎，3DE电气设计正引领高端制造业迈向更加高效、灵活与智能的未来。
母建华
钛闻软件
高级技术顾问
拥有15年以上制造业数字化技术服务经验，项目经验覆盖汽车、船舶、高科技电子、水电等多个行业；
精通CATIA V5与3DE平台全模块架构与应用，深度参与过基于3DE平台的协同设计流程构建与系统定制开发，尤其在机械结构、电气布线与管路系统等多专业协同设计中具备丰富实战经验；
具备从需求调研、方案设计、系统开发到项目交付的全流程项目管理能力，主导及参与多项大型企业数字化平台实施与集成项目，致力于通过数字化工具驱动设计效率、质量管理与团队协作能力的全面提升，确保数据流与业务流程的高效贯通。
关于钛闻软件
上海钛闻软件技术有限公司源自于上海江达科技发展有限公司，自2024年1月1日起，钛闻软件全面承接上海江达的人员、业务和相关资质。
钛闻软件在全国设有10个办事处，拥有超过200余人的专家顾问团队和近30年的行业经验，公司致力于向交通运输、工业装备、基础设施、航空航天、高科技电子及生命科学等行业客户提供先进的数字化解决方案及企业级应用系统。
作为达索系统重要的合作伙伴，钛闻软件在中国拥有1500多家客户。这些客户长期使用达索系统从需求、设计、工艺、仿真到制造的全生命周期解决方案，总装机量超过30000多套。钛闻软件非常注重客户的实施服务和应用支持，紧扣客户需求，引入最佳实践，让先进软件发挥出相应价值。
