Сегодня большинство изделий просто напичкано электроникой. Электронные системы воспринимают окружающую среду и управляют работой оборудования. Процессоры, печатные платы и встроенное программное обеспечение позволяют машинам интеллектуально реагировать на обстановку и воздействовать на нее при помощи двигателей и приводов. Электронные компоненты обеспечивают обмен данными с устройствами Интернета вещей (IoT). Кроме того, электроника интегрирована с электрооборудованием, ставшим своего рода «нервной системой» современных изделий.
Поэтому сегодня проектирование электрических систем — важнейший этап разработки продукции. При нехватке электрической мощности электроника начнет работать со сбоями, а при ее избытке — сгорит либо предохранитель, либо сами электронные компоненты. Слишком малая пропускная способность сети приводит к потере пакетов, что выводит из строя системы управления или не позволяет применять результаты аналитической обработки данных, поступающих с устройств Интернета вещей. Без надежных электрических систем современные изделия становятся просто неработоспособными.
Проектирование электрических систем — очень трудоемкая задача. Причем решают ее не только инженеры-электрики. Большой вклад вносят и инженеры-механики. Они разрабатывают трассы прокладки проводки через механические узлы изделия, нередко объединяя провода в жгуты. Как правило, процесс идет следующим образом:
Проектирование электрической части: инженеры-электрики разрабатывают функциональный и логический проект электрической системы. Они выбирают типы электрических элементов и разъемов. Элементы соединяются проводниками. Затем выполняется контроль проектных решений, чтобы убедиться, что схема функционирует именно так, как задумывалось. На этом этапе получается полное описание электрической системы с указанием всех элементов, разъемов и соединяющих их проводников.
Трассировка электропроводки по механическим узлам: На основе проекта электросистемы инженеры-механики начинают прокладывать проводку по механическим узлам. При этом они следуют документации, подготовленной инженерами-электриками. В ней указано, какие элементы соединяет каждый провод. Чтобы не создавать хаоса, инженер-механик объединяет провода в жгуты и находит оптимальные траектории их трассировки, обеспечивающие выполнение всех электрических соединений.
Итерационное проектирование и устранение возникающих проблем: На трассировке жгутов проводки по механическим узлам изделия проектирование не завершается. Всегда возникают проблемы, требующие выявления и устранения. В частности, если провод оказывается слишком длинным, то происходит чрезмерное ослабление сигнала. Если силовой кабель проложить рядом с кабелем управления, то возможно возникновение помех. Инженеры-электрики и инженеры-механики должны совместно и итерационно работать над выявлением и устранением проблем. На этом последнем этапе электрикам и механикам необходимо постоянно обмениваться информацией. Чтобы проверить качество прохождения сигналов, электрикам нужно знать исходные длины проводников и длины после внесения изменений. Механикам же нужно знать обо всех изменениях, вносимых электриками в проводку и разъемы. Поэтому важность обмена информацией и совместной работы трудно переоценить.
