Johdinsarja- ja 3D-mekaniikkasuunnittelun integrointi:Vaatimusmäärittely ja sen todentaminen
Hokkanen, Pasi (2020)
Hokkanen, Pasi
2020
Sähkötekniikan DI-tutkinto-ohjelma - Degree Programme in Electrical Engineering, MSc (Tech)
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-02-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202003262893
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202003262893
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoituksena oli suunnitella sekä luoda protoversio johdinsarjasuunnitteluun 3D-mallinnustyökalu ja tiedonvälitysmenetelmä Vertex Systems Oy -yrityksen ohjelmistoja hyödyntäen. Sähköisten järjestelmien kasvaessa niiden mekaaninen mallintaminen on entistä tärkeämpää etenkin ajoneuvoissa, joissa johdinsarjojen mekaaniset mitoitukset pyritään optimoimaan mahdollisimman tarkasti. Keskeinen ongelma sähköisten komponenttien lisäämisessä 3D-malleihin on eri suunnitteluohjelmistojen puutteellinen tiedonvälitys.
Työn tavoitteena oli suunnitella laajentuva tiedonvälitysmenetelmä sähkö- ja mekaniikkasuunnitteluohjelmistojen välille. Tiedonvälitysmenetelmän täytyy ainakin käsittää ajoneuvojen haastavan johdinsarjasuunnittelun tiedonvälityksen Vertex sähkö- ja mekaniikkasuunnitteluohjelmistojen välillä. Tavoitteena työlle asetettiin liittymismahdollisuus myös muihin suunnitteluohjelmistoihin kuin Vertex-ohjelmistoperheen tuotteisiin.
Työssä tehtiin käyttäjätutkimus johdinsarjasuunnittelusta, sen 3D-mallinnuksen mahdollisuuksista ja tarpeista. Käyttäjätutkimuksen mukaan johdinsarjan mitoitussuunnitteluun tarvitaan uusia 3D-mallia hyödyntäviä työkaluja, jotta suunnitteluprosessia voidaan aikaistaa ja saada säästöjä aikaan protoversioiden kehityksen kustannuksissa. Suurin hyöty johdinsarjan 3D-mallinnuksesta koetaankin olevan sen mitoitustietojen saanti jo ennen tuotteen proton valmistusta. Käyttäjätutkimuksen perusteella 3D-mallia hyödyntävästä johdinsarjan suunnittelutyökalusta tehtiin vaatimusmäärittely, jossa hyödynnetään tiedonsiirrossa VEC-rajapintastandardia. VEC-standardilla saavutetaan Vertex-ohjelmistoihin johdinsarjasuunnittelun osalta avoin rajapinta. Vaatimusmäärittelyyn sisällytettiin myös 3D-mallia hyödyntävän johdinsarjan suunnittelutyökalun toiminnallisuusvaatimuksia, jotka sisältävät niin toimintoja johdinsarjan liittimien keräystoiminnoista aina 3D-mallinnustoimintoihin.
Vaatimusmäärittelyn ydintoiminnoista toteutettiin protoversio. Vertex ED -ohjelmiston protoversioon sisällytettiin piirikaaviosta saatavien laitteiden ja niiden välisten johdotustietojen vienti VEC-formaattiin, joka luetaan 3D-malliin. Vertex G4 -ohjelmistoon tehtiin VEC-formaatin mukaisen johdinsarjadatan lukutoiminto ja perusmallinnustoiminnot johdinsarjalle siihen luetun datan perusteella. Prototyökalulla todennettiin vaatimusmäärittelyjen toimivuus ja sen pohjalta on tarkoitus rakentaa lopullinen myyntikelpoinen suunnittelutyökalu. The purpose of this Master thesis was to design and create a prototype of 3D modelling tool for wire harness design process and data exchange method by using software of Vertex Systems Oy. While the electrical systems grow their mechanical modeling becomes even more important. The importance of mechanical modeling is noticeable especially in vehicle designing, where wire harness dimensioning is aimed to be optimized precisely. An essential problem in electrical component adding into 3D model is the lack of data transfer between the designing software.
A goal of this thesis was to design data transfer method between electrical and mechanical design software. The data transfer method must include at least challenging vehicular wire harness design related data between Vertex electrical and mechanical design software. One of the set goals for this thesis was to design the new wire harness tools also to be possible to be used with other software outside from Vertex software family.
In the beginning of this works a user study was made about wire harness design process, its possibilities and needs in 3D modelling. The user study showed that wire harness dimensioning process is in the great need of tools that uses the 3D models of the target. By using the 3D models, the harness design process could be made earlier and savings could be earned in prototype expenses. The biggest advantage of wire harness 3D modelling is the collection of dimensioning information before the prototype manufacture. A requirements specification about wire harness tool utilizing the 3D model was made by using the information from the user study. The requirements specification utilizes VEC interface standard. With VEC standard an open interface is implemented for the wire harness tools for Vertex software. Functional requirements were also included in the requirements specification. Functional requirements consider functions from connector collection all the way to the 3D modeling functions.
The core functionalities of the requirements specification were implemented in the prototype software. The prototype in Vertex ED software includes the device and their connection data export into the VEC format, which is imported into the 3D model. The prototype in Vertex G4 software includes the wire harness data import in VEC format and the basic wire harness 3D modelling tools using the imported harness data. With the prototype the requirements specification was proved to be functional. The final sellable wire harness design tool is intended to be built on the prototype.
Työn tavoitteena oli suunnitella laajentuva tiedonvälitysmenetelmä sähkö- ja mekaniikkasuunnitteluohjelmistojen välille. Tiedonvälitysmenetelmän täytyy ainakin käsittää ajoneuvojen haastavan johdinsarjasuunnittelun tiedonvälityksen Vertex sähkö- ja mekaniikkasuunnitteluohjelmistojen välillä. Tavoitteena työlle asetettiin liittymismahdollisuus myös muihin suunnitteluohjelmistoihin kuin Vertex-ohjelmistoperheen tuotteisiin.
Työssä tehtiin käyttäjätutkimus johdinsarjasuunnittelusta, sen 3D-mallinnuksen mahdollisuuksista ja tarpeista. Käyttäjätutkimuksen mukaan johdinsarjan mitoitussuunnitteluun tarvitaan uusia 3D-mallia hyödyntäviä työkaluja, jotta suunnitteluprosessia voidaan aikaistaa ja saada säästöjä aikaan protoversioiden kehityksen kustannuksissa. Suurin hyöty johdinsarjan 3D-mallinnuksesta koetaankin olevan sen mitoitustietojen saanti jo ennen tuotteen proton valmistusta. Käyttäjätutkimuksen perusteella 3D-mallia hyödyntävästä johdinsarjan suunnittelutyökalusta tehtiin vaatimusmäärittely, jossa hyödynnetään tiedonsiirrossa VEC-rajapintastandardia. VEC-standardilla saavutetaan Vertex-ohjelmistoihin johdinsarjasuunnittelun osalta avoin rajapinta. Vaatimusmäärittelyyn sisällytettiin myös 3D-mallia hyödyntävän johdinsarjan suunnittelutyökalun toiminnallisuusvaatimuksia, jotka sisältävät niin toimintoja johdinsarjan liittimien keräystoiminnoista aina 3D-mallinnustoimintoihin.
Vaatimusmäärittelyn ydintoiminnoista toteutettiin protoversio. Vertex ED -ohjelmiston protoversioon sisällytettiin piirikaaviosta saatavien laitteiden ja niiden välisten johdotustietojen vienti VEC-formaattiin, joka luetaan 3D-malliin. Vertex G4 -ohjelmistoon tehtiin VEC-formaatin mukaisen johdinsarjadatan lukutoiminto ja perusmallinnustoiminnot johdinsarjalle siihen luetun datan perusteella. Prototyökalulla todennettiin vaatimusmäärittelyjen toimivuus ja sen pohjalta on tarkoitus rakentaa lopullinen myyntikelpoinen suunnittelutyökalu.
A goal of this thesis was to design data transfer method between electrical and mechanical design software. The data transfer method must include at least challenging vehicular wire harness design related data between Vertex electrical and mechanical design software. One of the set goals for this thesis was to design the new wire harness tools also to be possible to be used with other software outside from Vertex software family.
In the beginning of this works a user study was made about wire harness design process, its possibilities and needs in 3D modelling. The user study showed that wire harness dimensioning process is in the great need of tools that uses the 3D models of the target. By using the 3D models, the harness design process could be made earlier and savings could be earned in prototype expenses. The biggest advantage of wire harness 3D modelling is the collection of dimensioning information before the prototype manufacture. A requirements specification about wire harness tool utilizing the 3D model was made by using the information from the user study. The requirements specification utilizes VEC interface standard. With VEC standard an open interface is implemented for the wire harness tools for Vertex software. Functional requirements were also included in the requirements specification. Functional requirements consider functions from connector collection all the way to the 3D modeling functions.
The core functionalities of the requirements specification were implemented in the prototype software. The prototype in Vertex ED software includes the device and their connection data export into the VEC format, which is imported into the 3D model. The prototype in Vertex G4 software includes the wire harness data import in VEC format and the basic wire harness 3D modelling tools using the imported harness data. With the prototype the requirements specification was proved to be functional. The final sellable wire harness design tool is intended to be built on the prototype.