引言：自2012年發(fā)布以來，采用elecworks技術(shù)的OEM產(chǎn)品 solidworks electrical，在機電一體化設(shè)計方面取得長足的發(fā)展。
面向未來的產(chǎn)品設(shè)計
傳統(tǒng)機電設(shè)計手段將結(jié)構(gòu)設(shè)計與電氣設(shè)計分離, 在風(fēng)機控制系統(tǒng)中,傳統(tǒng)設(shè)計模式已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)的需要。本文通過企業(yè)實際應(yīng)用與實施, 實踐了機電協(xié)同設(shè)計方式在電控行業(yè)的有效性與實用性。
一、引言
風(fēng)電的控制系統(tǒng)是典型的機電一體化產(chǎn)品 。 機械結(jié)構(gòu)與電氣兩個領(lǐng)域的設(shè)計工作銜接非常緊密, 完全分開已變得不可能, 兩方之間需要有大量的溝通與協(xié)作 。 在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時,很多時候需要考慮電氣布線的空間、電氣元器件的安裝和維護操作空問等實際的問題; 與此同時, 在電氣設(shè)計的時候, 也需要考慮機械結(jié)構(gòu)的空間間題。
但是,這兩個本該進行協(xié)同設(shè)計的環(huán)節(jié),卻因為設(shè)計專業(yè)領(lǐng)域的差別, 以及設(shè)計軟件的不同, 長期處于分離的狀態(tài)。 嚴(yán)重影響了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。目前,很多企業(yè)只能采用試裝的方法, 來確定電氣元件的布局以及相應(yīng)的線路連接。 如果出現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)打架的情況, 往往還要反過來修改機械結(jié)構(gòu)設(shè)計, 產(chǎn)品研發(fā)周期很長, 工程師加班加點, 還是很難跟上客戶的交貨需求。 與此同時, 電氣安裝隨意性強，質(zhì)量不穩(wěn)定,過分依賴人的參與,線纜浪費嚴(yán)重等問題也很難得到解決。
因此, 一個好的電氣設(shè)計系統(tǒng), 絕不僅僅是解決畫電氣原理圖的間題, 而應(yīng)該能夠幫助企業(yè)建立起電氣機械協(xié)同設(shè)計平臺, 幫助企業(yè)提高設(shè)計質(zhì)量。
二、 建立機電協(xié)同的設(shè)計模式
雖然東方電氣自動控制公司在機械、電氣每一領(lǐng)域有了成熟、專業(yè)的設(shè)計工具, 但雙方之間的溝通仍需要手工傳遞大量的數(shù)據(jù)信息,更無從談起設(shè)計信息的實時傳遞。這種使用非集成設(shè)計工具的傳統(tǒng)設(shè)計流程, 為機械結(jié)構(gòu)與電氣之間溝通錯誤和信息傳速紕漏創(chuàng)造了機會, 由此導(dǎo)致各種設(shè)計問題, 帶來大量設(shè)計變更。 最終延長了企業(yè)的產(chǎn)品交付周期, 提高了企業(yè)的整體生產(chǎn)成本。
從2015年開始, 公司新能源部嘗試使用 SolidWorks Electric進行機電一體化設(shè)計, 通過幾個月的實施, 已成功完成了1.5MW直驅(qū)風(fēng)機塔基柜和2.0MW風(fēng)機變槳軸控柜的機電一體化設(shè)計。
如圖所示(圖 Solidworks Electrical設(shè)計樣柜),與常規(guī)的柜體3D布局設(shè)計不同, 該設(shè)計不僅完成柜體內(nèi)元件的3D布局, 還完成了柜內(nèi)幾百根電線及電纜的連接, 同時還可以輸出電氣原理圖, 線纜連接清單(含線長)和元件清單。經(jīng)過對部分線纜的實際測試, 軟件布線計算的長度與實際布線長度保持較好的一致性。該軟件實現(xiàn)了機和電信息的互聯(lián)互通，當(dāng)你在拒體中任意選中一個元件，即可便捷地查詢出在原理圖中的位置, 以及元件的線纜連接信息、型號和主要電氣參數(shù), 方便了故障的分析處理。在工程設(shè)計實踐中，還發(fā)現(xiàn)它將設(shè)計人員與生產(chǎn)實際聯(lián)系得更加緊密。在元件數(shù)據(jù)庫的支持下, 設(shè)計原理圖時, 你連的不再是兩個簡単的電氣符號, 而是通過選型將兩個“實在的元件”用“導(dǎo)線”連接起來,然后在電氣3D環(huán)境下進行布局和布線, 最終形成與真實產(chǎn)品一致性較高的“數(shù)字樣機” 。通過對“數(shù)字樣機”的數(shù)據(jù)提取和應(yīng)用, 可以方便生產(chǎn)單位盡早熟悉新產(chǎn)品, 并提前進行相關(guān)準(zhǔn)備; 設(shè)計人員可以據(jù)此提前編制直觀形象的產(chǎn)品技術(shù)文檔, 提高設(shè)計的效率和質(zhì)量; 也可以將其進一步處理成用戶可以直觀體驗的展示數(shù)據(jù)?？吹竭@些,讓人想象未來的產(chǎn)品設(shè)計面貌。
相比于傳統(tǒng)的2D產(chǎn)品設(shè)計, 3D設(shè)計提供了更加豐富的數(shù)據(jù)信息,能夠更加直觀形象地傳遞設(shè)計者的意圖。傳統(tǒng)設(shè)計中, 設(shè)計人員先是運用投影法將想象的產(chǎn)品進行轉(zhuǎn)化, 并繪制成2D工程圖,然后“圖紙用戶”再通過視圖關(guān)系在頭腦里重構(gòu)出產(chǎn)品的形狀。 這對設(shè)計者和“圖紙用戶”都提出了較為專業(yè)的要求, 然而基于3D的設(shè)計則大大降低了對”圖形用戶”的要求?？磮D時,不再需要你在頭腦重構(gòu)產(chǎn)品的3D模型,降低識圖難度,如果再運用虛擬現(xiàn)實技術(shù),你或許還可以感受到產(chǎn)品溫度。
隨著移動智能終端運儲能力的增強和普及, 以及高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,直觀化、形象化的圖形文本,動畫有聲文本的優(yōu)勢將更加明顯。 你隨時隨地都可以在智能移動終端上觸摸和體驗?zāi)闼信d趣的產(chǎn)品。然而這些都依賴于對3D數(shù)據(jù)的深度開發(fā)與應(yīng)用, 對于設(shè)計人員而言, 就是要在產(chǎn)品設(shè)計過程中,創(chuàng)造出3D的“數(shù)字樣機”,而且是一個將產(chǎn)品的各類信息(材料、機械、電氣和電子等)與之相鏈接,形成“有聲有色”的生動“數(shù)字樣機”,而不是傳統(tǒng)圖是圖、表是表、文檔是文檔的產(chǎn)品信息“分離模式” 。不管是在2D還是在3D設(shè)計中都面臨一個同樣的問題, 那就是如何減少重復(fù)性勞動, 讓設(shè)計者更專注于產(chǎn)品的創(chuàng)新和功能的優(yōu)化,提升產(chǎn)品設(shè)計的效率和質(zhì)量。據(jù)有關(guān)資料顯示, Boeing 777客艙共有8個艙門,雖然每個艙門的結(jié)構(gòu)都不一樣,但是其98%的機械零件都是通用的。如果我們每個艙門都去從頭設(shè)計一遍, 顯然是不合理, 如果能將這些相同的功能部分模塊化, 將相同零件標(biāo)準(zhǔn)化, 將相似部分參數(shù)化, 省去大量的重復(fù)性的工作,從而提高設(shè)計的效率。同時利用成熟的模塊還能提高產(chǎn)品的可靠性和降低生產(chǎn)成本。如果我們的設(shè)計工具能夠富有聯(lián)想功能, 就像現(xiàn)在的漢字拼音輸入法一樣,那么產(chǎn)品設(shè)計就不再是當(dāng)前計算機輔助設(shè)計( CAD) , 而是輔助創(chuàng)新。然而,這一切要依賴于智能化元件庫的建設(shè), 讓模塊化、 標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化的元件信息更加的豐富、 全面和智能。
對于產(chǎn)品設(shè)計者來講除了構(gòu)造產(chǎn)品外, 對產(chǎn)品性能的分析評估是必不可少的環(huán)節(jié)。當(dāng)前運用3D數(shù)據(jù)進行力學(xué)仿真可以在設(shè)計時看見產(chǎn)品的運動形式, 動力學(xué)響應(yīng)特征, 熱或物質(zhì)的輸運模式,乃至未來的失效形式等。如果能將這些分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為我們可以感知和體驗的數(shù)據(jù)形式, 那么設(shè)計分析就不再是計算機輔助分析(CAE) ,而是輔助認(rèn)知。這樣在仿真的過程中,你就不只是“看到”,而是能夠“體驗到”它的力和溫度, “見證到”它的變化。這或許會讓設(shè)計者把產(chǎn)品的功能做得更加合理優(yōu)化,操作更加人性化,讓生產(chǎn)單位能夠據(jù)此優(yōu)化制造工藝方法和流程, 提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量, 也會讓客戶對產(chǎn)品有更加深刻的直觀體驗和認(rèn)知, 引導(dǎo)和觸發(fā)其購買愿望。 這樣的設(shè)計將會讓設(shè)計者, 與產(chǎn)品的制造者、客戶貼的更近。
三、結(jié)論
機電一體化的設(shè)計模式對于電控設(shè)計而言是必然的選擇, 只有在設(shè)計過程中讓結(jié)構(gòu)與電氣設(shè)計人員進行協(xié)同, 才能幫助企業(yè)提高效率,提升質(zhì)量。
SolidWorks Electrical 采用 elecworks 技術(shù)，將2D電氣設(shè)計與3D機械設(shè)計完美無縫集成，優(yōu)化項目設(shè)計。
2012年8月1號, Dassault Systèmes SolidWorks 與Trace Software International簽署重要合作協(xié)議。SolidWorks，作為3D解決方案的世界領(lǐng)先者，發(fā)布針對電氣設(shè)計領(lǐng)域的新產(chǎn)品。elecworks? 將作為SolidWorks品牌下名為SolidWorks Electrical產(chǎn)品面向SolidWorks用戶進行銷售，elecworks 在2010年獲得Solidworks 黃金合作伙伴產(chǎn)品認(rèn)證，是Trace Software International 公司研發(fā)的電氣CAD設(shè)計軟件。
（轉(zhuǎn)載）
