电气设计的数字化发展：从电气标准化到机电一体化

逸莱轲软件贸易（上海）有限公司 王瑞

众所周知，中国制造2025的提出，大数据时代到来，企业的发展离不开两化融合。两化融合是以信息化带动工业化，以工业化促进信息化的深度结合。从企业的角度讲，信息化更关注业务流程与数据，即与产品相关的业务流程和数据。

随着PLM和ERP的快速发展，以及三维设计、仿真分析工具的大量应用，大部分企业基本实现了提高效率这一业务目标。随着企业从信息化走向数字化，企业不仅需要提高效率，还希望通过数字化，实现传统业务模式的改变，电气制造类企业随之而来的不仅关注，机械设计和制造，核心竞争力也取决于电气系统。此时，企业更多的开始关注机电一体化的数字化业务。

电气标准化和机电一体化谁才能促进企业数字化？

最初，行业内讨论的重点是如何将电气设计标准化，从传统的CAD绘图转变为自动化绘图，而这仅仅是电气标准化业务中最为基础的一环，即实现绘图工具的升级。电气设计标准化在有了平台的支持，可以快速搭建标准化工作环境，为实现电气设计标准化提供有力的保障。

TraceSoftware技术总监王金认为：“标准化有四大目的：技术储备、提高效率、防止再发，以及教育训练。Elecworks的作用是建立电气设计标准化的平台，如果你设计的图样在交给工人后，工人按照图样完成接线后没能让机器正常动起来，那么无论你的图做得多漂亮，都无济于事。所以标准化只是一个手段，其目的还是围绕着最终成效来开展。应用Elecworks的真正目的是在设计中，关注设计的周期和设计的产出，在规定的环境和规定的工时内，完成符合生产和其他部门数据需求的产品……因此，我们必须对作业流程、作业方法和作业条件加以规范，并贯彻执行，使之标准化。”

王金在2015年出席某标准化论坛时曾谈到，Elecworks努力的方向就是解决企业信息化过程中的电气设计标准化问题。事实上，电气标准化的话题讨论了超过10年之久，目前仍有很多企业在摸索这条路。

在2017年4月26日，TraceSoftware技术总监王金在物联网与智慧医疗产业发展论坛上，做了Elecworks在机电一体化和先进线束制造领域内的应用主题演讲，阐述了电气设计标准化在实际应用上的另一个高级层面——实现机电一体化的前提是实现电气数字化和参数化设计。

2016年底，基于长期的经验积累，TraceSoftware推出了Elecworks for PTC Creo机电一体化解决方案，满足企业在电气标准化后的机电一体化需求。如果说Elecworks在电气标准化作业方面，解决了作业条件标准化（统一数据库、统一命名规则和统一图形模板等），以及作业流程标准化（设计流程、审核流程、资料产出及管理、操作权限等），那么Elecworks for PTC Creo就解决了最终生产和工艺流程的标准化（电气2D与机械3D数据集成，自动布线产出接线工艺表，以及线缆折弯、辅料添加等工艺规则从设想转为虚拟执行）。

王金，法国Trace Software International 技术总监 ，王金先生从事智能电气设计及优化解决方案15年，在电气解决方案领域拥有10年企业咨询经验。

从传统布线方法到机电一体化自动布线技术

对于一个设计项目，如果涉及到布线过程，传统做法是根据电气原理图，进行线的选型，确立接线关系、接线方式，并进行物料输出，再转化换为XML格式，交给机械设计部门，在机械设计平台中进行器件关联、路径设置和电线选型，完成手工模拟布线。这种方法的缺陷就是各部门设计数据无法共享，电气原理设计变更后会造成大量的时间和资源浪费，出错率过高。

图1 Elecworks for PTC Creo机电一体化自动布线技术

Elecworks for PTC Creo机电一体化自动布线技术，是将机械与电子、信息技术有机结合，各种技术的整合程度和信息共享程度，对机电一体化的程度起到了决定性的作用。为了适应企业信息化的趋势，实现电气设计部门与机械设计部门的协同设计，信息无缝整合势在必行。Elecworks for PTC Creo的推出让电气工程师与机械工程师协同设计成为可能，实时工作在同一数据库下，电气设计的数据无缝集成到机械设计平台中，两端工程师在无需沟通的情况下，就可以完成电气元器件的选型、三维布局和自动布线。

总体来说，Elecworks for PTC Creo的机电一体化模式将电气设计和机械设计进行整合，取代传统的结果阶段的整合，将多部门工作流程从串行模式转变为并行模式，让设计数据在信息化通路上直接对话，代替人与人的口口相传。这种模式，经过企业的实际验证，相比传统工作模式工作效率提升了40%。

图2 机电一体化协同设计

在王金看来，机电一体化技术的成熟应用还需要企业经历一个阵痛期。实现机电一体化之后，企业将会对工艺和生产提出更高的标准化要求，这势必要改变一些企业传统的工艺流程。这个过程需要循序渐进，但不能停止，“有痛点”才会去思考解决的方法。

王金指出，“机电一体化设计远远不是终点，只是企业信息化平台建设的冰山一角。”随着企业信息化系统的完善，PLM和ERP系统对于数据的整合不再是孤立的，而必须“融合”。例如，电气设计数据与Windchill、SAP的数据对话，成为目前实施企业所追求的更高需求。使用Elecworks完成电气设计标准化，继而实现Elecworks与PTC Creo的机电一体化，再实现PDM/ERP数据管理的信息一体化，是必经的三个步骤。那么机电一体化数据如何整合进入信息系统中，成为企业下一步战略关注的重点。

图3 机电一体化模式下，PLM和ERP系统实现集成

写在最后

Elecworks for PTC Creo的机电一体化方案是否完善，只有经过市场和用户的检验才更具有说服力，至少他代表着目前企业级电气设计追求的更高标准。而对于Elecworks，它将迎来新一批PTC Windchill用户的深度检验。