一、SOLIDWORKS Electrical 介绍
“机电一体化”这一概念在1970年左右最早提出,当时取名为“Mechatronics”,即结合应用机械技术和电气电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展,成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术。随着中国制造2025策略的提出,智能制造作为主攻方向,而机电一体化是实现智能制造的必经之路。所以,制造业对机电一体化产品以及机电一体化的设计也有了更加迫切的需求。
SOLIDWORKS Electrical以中文界面为基准,将2D电气设计数据与3D电气设计数据直接集成在SOLIDWORKS机械产品设计平台上,完成电气单线系统图、二次原理图设计、PLC 系统配置图、PLC原理图、线束原理图、元器件2D布置图、自动生成各类报表(端子报表、设备连接图、连接列表、材料清单等)、3D空间布置、线束平展、线束钉板图、及3D自动布线,并且电气及机械设计数据实时同步更新。
SOLIDWORKS Electrical机电一体化设计平台中包括SOLIDWORKSCAD机械设计,SOLIDWORKS Electrical电气设计。机械电气设计的同时,完成设计数据的交互,进而实现机电一体化协同设计。所谓机电一体化协同设计就是将电气设计所产生的电气数据,例如:连接器参数、针脚数、针脚号、接线属性、电线截面积、直径、颜色等数据通过后台数据库直接给机械设计,使电气数据和机械数据无缝对接,所以机电一体化设计的结果将是电气数据和机械数据的结合体如下图:

二、行业需求分析
通过市场调研,大部分客户依然面临着很多问题,如:
1、钣金设计方面
1.1设计出错率高
采用2D钣金制图,每个细节都需人工定制,过程较繁复,计算量大(比如计算展开尺寸、位置空间尺寸等),人力劳动强度高,细节易出错,同时不易修改,这导致产品研发周期加长,提高了产品研发成本;
1.2 干涉影响
平面设计的局限性,无法对装配体进行干涉检查。
2、电气设计标准化方面
2.1 设计无法复用:
传统的设计工具,每个工程师在绘图的过程中都会出现自己的习惯,比如:线距、元器件大小、标注文字大小以及标注方式等等都会出现不同程度的差异。工程师之间设计无法复用性,每个人都在进行重复的工作,很多符号图纸需要重复绘制很多次。设计效率很低!
2.2设计知识无法沉淀:
由于绘图不标准那么工程师所绘制的符号库等等都不能作为企业的知识沉淀下来,那么新入职的员工就无法有效之前已经画好的符号及模块。无法重复利用之前的设计数据!
3、减少产品返工方面:
3.1设计方面错误率高:
元件清单数据要手动统计、元器件要手动编号,端子排需要手工绘制。结果是原件易遗漏,型号易错误。漏统计或错统计都会造成成本增加和工期延长。
3.2接线不规范产品返工率增加:
接线图方面,传统的设计工具经常出错,因为在设计作了更改之后,接线图不会自动更新。需要人工仔细检查修改,稍有疏忽就会出错!
3.3维护费用高:
标准接线图可以解决接线工人接线不标准想怎么接就怎么接的问题。如果工人不按照严格按照接线图作业的话,产品后期维护的工作量将会很大,因为我们的客户不知道我们是怎样的接线方式,那么故障就没法自己排除。就需要找我们的工程师到现场去维护等服务,增加了维护费用。
4、减少成本方面:
4.1废料浪费严重:
传统的设计工具,在设计前期无法准确得出电线的长度,那么在设计前期无法准确的预算,得出产品的利润。车间工人通常是通过现场比对的方式接线,废料浪费严重。
4.2不利于管理:
更不利于管理,那么一个项目大概用多少线?设计人员及公司管理人员是不清楚的,那么一个项目多用了多少线,多用了多少?多用的用在了哪里?
三、机电一体化平台如何解决这些问题
1、钣金设计方面
SOLIDWORKS CAD改变了二维绘图的设计方式,使用三维CAD进行设计更直观,使设计人员更专注于产品的功能性设计,向精确型设计发展,改变以往设计模式中所带来的问题,三维设计使得模型改变后,所设计的工程图、工艺简图都能得到更新,保持了更改的一致性。
SOLIDWORKS Electrical是面向电气系统图、电气原理图设计的一个模块,内置的标准符号库可规范设计,制造商型号库可供快速选型,自动统计清单30余种,可供采购、指导安装等,同时可迅速布局、自动生成器件接线图、端子表、PLC图纸等一系列自动化功能使得设计效率大幅提升。下图是SOLIDWORKS Electrical Schematic的主要功能特点:

2、电气设计标准化方面
企业的标准化程度体现了一个企业的实力,更反映了一个企业的效率。标准化的最终目的就是提高设计效率,减少人员成本。SOLIDWORKS Electrical提供了GB,IEC,ANSI等标准,工程师可以直接在标准模版上绘图。也可以根据公司的需要定义内部标准。那么所有的工程师调用同一个标准,同一个数据库,首先保证了数据的准确性与唯一性。其次用标准的符号,标准的图框在标准的模板上用标准的方式绘图,工程师们标准统一,复用性非常强,工程师们创建的符号库还可以作为企业的沉淀知识保存起来。后期新入职的员工可以直接调用,大大节约了设计时间,可以将之前比较成熟的设计模块保存起来,所有工程师都可直接调用,避免团队内部重复绘制,在一个新项目到来时,工程师可以先查找之前可以复用的模块,如果有直接调用,大大减少了项目的设计时间,减少了人员成本。因为保存起来的模块都是经过验证的,也减少了错误。
实施标准化模式,对于将来大幅提高工作效率打好基础。有一个好的模板,可以提高50%以上的设计效率!安装软件网络版可以实现所有工程师的数据图纸共享。

3、减少返工方面
SOLIDWORKS Electrical可以说是只要原理图正确,其他的都不会错。拥有大量的符号和产品库,调用同一个数据库,保证了图纸中数据的准确和标准性。SOLIDWORKS Electrical可以自动生成各种端子图及清单报表,还可以在设计过程中按照工程师自定义的编号法则,为原理图中的器件和节点进行自动编号,无需手动统计,完全避免了差错。交互式三维元器件布局,这设计过程中实时干涉检查,产品在制造过程中出现电气结构干涉情况。
在元件接线图方面SOLIDWORKS Electrical原理图做任何更改,接线图都会同步自动更新,完全避免因涉及更改后,接线图出错的问题!

SOLIDWORKS Electrical可依据现有的电气设计数据,在机械的结构中进一步线束的3D步路和线束的平展。在设计阶段模拟真实的安装接线环境,缩短产品设计周期。

SOLIDWORKS Electrical使得电气图纸的绘制更加高效灵活,绘图效率提高50%以上,SOLIDWORKS Electrical的标准的绘图模板、标准的符号库、产品库使得其电气图纸的绘制更加标准、规范,从图纸层面也间接反映了企业的研发水平。SOLIDWORKS Electrical无缝的与SOLIDWORKS集成,使得电气与机械设计数据实时进行交流与更新,大幅提高协同效率,减少不必要的返工,有限避免设计浪费。