航空航天|某航空设计研究院-基于达索3DE平台的EWIS数字化研发实践
项目介绍:
案例摘要:某航空设计研究院的EWIS(电气线路互联系统)设计,要同时面对2万多根导线、200多束线束、2万个测试点的规模。过去,原理图、三维布线、制造各用一套工具,一处改动三套联动,版本控制困难;合规检查靠人工逐条对照图纸,问题常在总装甚至试飞阶段才暴露。
依托达索3DEXPERIENCE平台,该院搭建了一套适合"短周期、快迭代、严合规"的EWIS全生命周期数字化研发体系,通过RFLP正向设计、三轮迭代方法论、规则参数化嵌入与多学科联合仿真,把"设计—试制—暴露—整改—再试制"的多轮物理迭代,压缩为"数字验证、一次成形"的虚拟闭环,设计变更响应从"几天"缩短到"当天",线束拆装工时较传统方式减少40%。
客户单位简介
某航空设计研究院,长期从事飞行器电气线路互联系统(EWIS)的设计研发工作,承担着单机2万多根导线、200多束线束、2万个测试点的全机EWIS设计任务,具有"短周期、快迭代、严合规"的研制特点。
业务挑战
EWIS是飞行器的"神经系统"。但在传统研发模式下,这条"神经系统"的设计过程面临三重难题:
工具链各管一段,数据靠人工搬运。 电气出原理图,结构出开孔图,工艺出线束图,每套工具有自己的数据格式,流转靠人工搬运。一处改动,其他环节往往不能及时感知,版本控制成为最大的麻烦。
适航合规依赖人工核对,发现问题时已晚。 几十项规范条款,靠人一条条对着图纸检查。实际执行中常见的情况是:检查发现的问题,到整改时已经晚了——因为设计已经往下游走了很多步。
验证环节滞后,问题到总装、试飞阶段才暴露。 线束干涉、热老化、疲劳磨损等许多问题在设计阶段看不到,往往要到总装甚至试飞阶段才集中显现。
这些问题的根源,不在某一款工具的能力,而在于"经验驱动"的流程组织方式:多专业是否在同一设计基准下协同、设计数据是否具备唯一来源与可追溯性、合规与验证是否被流程前置承载——这正是数字化要回答的问题。

解决方案:基于达索3DEXPERIENCE的EWIS全生命周期数字化研发体系
该院基于达索3DEXPERIENCE平台,将EWIS研发的各个环节放到同一套环境里运行,以四大创新重构全流程。
创新一:RFLP正向设计,需求驱动的全链可追溯
传统EWIS设计中,原理图和三维布线是两段独立的工作:原理图画完,三维从头再布;上游需求一改,下游全部重来。
该院利用达索3DE平台的RFLP正向设计框架重新梳理EWIS设计流程,通过平台的"系统可追溯性"能力,实现正向与逆向的影响分析:点一个逻辑组件,可以看到它对应的功能模块和需求来源;选一条需求,可以展开所有关联的逻辑组件和物理实现。全机每一根导线的存在,都有对应的需求条目在支撑;每一项规范要求,都有对应的设计记录来验证。
创新二:三轮迭代方法论,逻辑设计与物理设计并行推进
在RFLP框架下,该案例落地了达索3DE端到端EWIS解决方案的三轮迭代方法论:
迭代轮次 | 设计内容 | 核心输出 |
第一轮 | 原理框图与占位拓扑网络 | 功能线束定义、系统级架构锁定 |
第二轮 | 原理图与综合设计网络 | 逻辑连接细化、信号分配固化 |
第三轮 | 线路图与安装线束网络 | 物理路径确定、三维模型交付 |
三轮迭代之间,数据通过平台的单一数据源自动同步。2D原理图和3D线束模型保持完整统一,设计变更的响应时间明显缩短。
创新三:合规要求参数化嵌入流程,不合规当场拦截
该院将GB系列、HB系列及其他规范要求全部参数化植入研发流程。设计人员布线时,系统自动判断:间距够不够,温度能不能扛,防护到不到位,不合规的当场拦截。
规则体系覆盖三大维度:
结构校验:线束编号、功能代码、序列号、线径拓扑结构的全要素自动查重;
语义校验:功能代码与信号类型匹配性验证、线缆类型与安装区域适配性判定;
全局唯一性:基于分布式哈希表实现全机级实时查重,消除人工疏忽导致的编号冲突。


创新四:验证前置到数字环境,多学科联合仿真提前识别问题
过去,线束干涉、热老化、疲劳磨损等问题要等到总装甚至试飞阶段才发现。现在,该院在数字孪生环境里开展多学科联合仿真,提前识别并处理问题:
工况类别 | 仿真内容 | 关键指标 |
结构力学 | 短航线高频起降大过载下线束路径干涉与最小弯曲半径校验 | 弯曲半径≥4倍线缆外径 |
电热耦合 | 高功率航电密集区线缆载流热仿真与降额评估 | 载流裕度满足适航降额曲线 |
热环境 | 发动机短舱高温辐射区线缆热老化寿命预判 | 设计寿命内热老化余量≥20% |
电磁防护 | 闪电间接效应环境下全机线缆瞬态过压防护效能仿真 | 过压峰值低于线缆耐压阈值 |
人机工效 | 高利用率短停场快速过站场景下线束拆装工作量优化评估 | 拆装工时较传统减少40% |
这套做法的本质,是把"设计—试制—暴露—整改—再试制"的多轮物理迭代,压缩成"数字验证到一次成形"的虚拟闭环,物理样机依赖大幅降低,研制成本也随之减少。
落地成效与客户评价
数字化落地后的直观变化,可以归结为四点:
设计变更响应:从"几天"缩短到"当天",平台自动同步,变更闭环速度明显提升;
线束拆装工时:较传统方式减少40%(高利用率短停场过站场景仿真验证结果);
合规校验:由人工逐条对照图纸,变为规则自动判断、当场拦截;
验证环节:由物理样机试错,变为数字孪生环境中的多学科联合仿真。
客户评价:
"以前一个设计变更从需求到三维模型落地,少说也要几天。现在平台自动同步,当天就能看到结果,工时减少了40%。"
—— 某航空设计研究院相关负责人在项目总结时表示