電氣設計的數字化發展：從電氣標準化到機電一體化

逸萊軻軟件貿易（上海）有限公司 王瑞

眾所周知，中國制造2025的提出，大數據時代到來，企業的發展離不開兩化融合。兩化融合是以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化的深度結合。從企業的角度講，信息化更關注業務流程與數據，即與產品相關的業務流程和數據。

隨著PLM和ERP的快速發展，以及三維設計、仿真分析工具的大量應用，大部分企業基本實現了提高效率這一業務目標。隨著企業從信息化走向數字化，企業不僅需要提高效率，還希望通過數字化，實現傳統業務模式的改變，電氣制造類企業隨之而來的不僅關注，機械設計和制造，核心競爭力也取決于電氣系統。此時，企業更多的開始關注機電一體化的數字化業務。

電氣標準化和機電一體化誰才能促進企業數字化？

最初，行業內討論的重點是如何將電氣設計標準化，從傳統的CAD繪圖轉變為自動化繪圖，而這僅僅是電氣標準化業務中最為基礎的一環，即實現繪圖工具的升級。電氣設計標準化在有了平臺的支持，可以快速搭建標準化工作環境，為實現電氣設計標準化提供有力的保障。

TraceSoftware技術總監王金認為：“標準化有四大目的：技術儲備、提高效率、防止再發，以及教育訓練。Elecworks的作用是建立電氣設計標準化的平臺，如果你設計的圖樣在交給工人后，工人按照圖樣完成接線后沒能讓機器正常動起來，那么無論你的圖做得多漂亮，都無濟于事。所以標準化只是一個手段，其目的還是圍繞著最終成效來開展。應用Elecworks的真正目的是在設計中，關注設計的周期和設計的產出，在規定的環境和規定的工時內，完成符合生產和其他部門數據需求的產品……因此，我們必須對作業流程、作業方法和作業條件加以規范，并貫徹執行，使之標準化。”

王金在2015年出席某標準化論壇時曾談到，Elecworks努力的方向就是解決企業信息化過程中的電氣設計標準化問題。事實上，電氣標準化的話題討論了超過10年之久，目前仍有很多企業在摸索這條路。

在2017年4月26日，TraceSoftware技術總監王金在物聯網與智慧醫療產業發展論壇上，做了Elecworks在機電一體化和先進線束制造領域內的應用主題演講，闡述了電氣設計標準化在實際應用上的另一個高級層面——實現機電一體化的前提是實現電氣數字化和參數化設計。

2016年底，基于長期的經驗積累，TraceSoftware推出了Elecworks for PTC Creo機電一體化解決方案，滿足企業在電氣標準化后的機電一體化需求。如果說Elecworks在電氣標準化作業方面，解決了作業條件標準化（統一數據庫、統一命名規則和統一圖形模板等），以及作業流程標準化（設計流程、審核流程、資料產出及管理、操作權限等），那么Elecworks for PTC Creo就解決了最終生產和工藝流程的標準化（電氣2D與機械3D數據集成，自動布線產出接線工藝表，以及線纜折彎、輔料添加等工藝規則從設想轉為虛擬執行）。

王金，法國Trace Software International 技術總監 ，王金先生從事智能電氣設計及優化解決方案15年，在電氣解決方案領域擁有10年企業咨詢經驗。

從傳統布線方法到機電一體化自動布線技術

對于一個設計項目，如果涉及到布線過程，傳統做法是根據電氣原理圖，進行線的選型，確立接線關系、接線方式，并進行物料輸出，再轉化換為XML格式，交給機械設計部門，在機械設計平臺中進行器件關聯、路徑設置和電線選型，完成手工模擬布線。這種方法的缺陷就是各部門設計數據無法共享，電氣原理設計變更后會造成大量的時間和資源浪費，出錯率過高。

圖1 Elecworks for PTC Creo機電一體化自動布線技術

Elecworks for PTC Creo機電一體化自動布線技術，是將機械與電子、信息技術有機結合，各種技術的整合程度和信息共享程度，對機電一體化的程度起到了決定性的作用。為了適應企業信息化的趨勢，實現電氣設計部門與機械設計部門的協同設計，信息無縫整合勢在必行。Elecworks for PTC Creo的推出讓電氣工程師與機械工程師協同設計成為可能，實時工作在同一數據庫下，電氣設計的數據無縫集成到機械設計平臺中，兩端工程師在無需溝通的情況下，就可以完成電氣元器件的選型、三維布局和自動布線。

總體來說，Elecworks for PTC Creo的機電一體化模式將電氣設計和機械設計進行整合，取代傳統的結果階段的整合，將多部門工作流程從串行模式轉變為并行模式，讓設計數據在信息化通路上直接對話，代替人與人的口口相傳。這種模式，經過企業的實際驗證，相比傳統工作模式工作效率提升了40%。

圖2 機電一體化協同設計

在王金看來，機電一體化技術的成熟應用還需要企業經歷一個陣痛期。實現機電一體化之后，企業將會對工藝和生產提出更高的標準化要求，這勢必要改變一些企業傳統的工藝流程。這個過程需要循序漸進，但不能停止，“有痛點”才會去思考解決的方法。

王金指出，“機電一體化設計遠遠不是終點，只是企業信息化平臺建設的冰山一角。”隨著企業信息化系統的完善，PLM和ERP系統對于數據的整合不再是孤立的，而必須“融合”。例如，電氣設計數據與Windchill、SAP的數據對話，成為目前實施企業所追求的更高需求。使用Elecworks完成電氣設計標準化，繼而實現Elecworks與PTC Creo的機電一體化，再實現PDM/ERP數據管理的信息一體化，是必經的三個步驟。那么機電一體化數據如何整合進入信息系統中，成為企業下一步戰略關注的重點。

圖3 機電一體化模式下，PLM和ERP系統實現集成

寫在最后

Elecworks for PTC Creo的機電一體化方案是否完善，只有經過市場和用戶的檢驗才更具有說服力，至少他代表著目前企業級電氣設計追求的更高標準。而對于Elecworks，它將迎來新一批PTC Windchill用戶的深度檢驗。