『實用技巧』SOLIDWORKS Electrical 3D集成機械和電氣設計

2017-01-01 by:CAE仿真在線來源:互聯網

摘要

通過將電氣和機械開發集成在一個3D平臺上,現在電氣設計也可以獲得與3D CAD技術運用于機械設計同樣的生產效率提高。制造商們可以不再依賴于運行緩慢的非集成式2D 工具來開發電氣原理圖、控制面板設計和電氣系統布局,也無需使用人工技術來完成電線、電纜和線束的布線,而是可以利用SOLIDWORKS®Electrical3D技術來充分集成機器和產品設計的電氣和機械部分,從而節省時間和成本并提高質量。

無論您是需要創建原理圖、設計電氣系統、選擇電氣元件、實現電線和電纜布線及線束設計自動化,還是僅僅需要共享電氣和機械設計數據,本白皮書都將幫助您了解利用SOLIDWORKS Electrical軟件實現電氣和機械設計的集成對您實現產品開發目標有何幫助。

高效的電氣設計要求與3D 設計流程的順暢集成

過去二十年以來,3D CAD技術使機械設計發生了革命性的變化,而2D環境中的電氣設計已經逐漸沒落。3D設計的好處顯而易見:設計周期更短、開發成本更低、產品質量更高、設計創新更豐富、上市速度更快;但是電氣設計并未包含在此列,因為它以往都依賴于非集成式2D圖表工具。一直以來,制造商們都將電氣設計以及電線、電纜和線束的布線視為事后補充性工作,在3D技術的投資中從未考慮過電氣設計的因素,這樣就造成了電氣/機械設計集成與協作的進度滯后。

但是如果電氣設計再不集成到更高效的3D機械設計工作流程中,就會追悔莫及,它存在的諸多缺陷將會阻礙制造商在競爭日益激烈的全球市場中占據有利地位。從傳統而言,非集成式2D電氣設計方法通常都耗時較長,例如需要單獨生成人工創建的材料明細表(BOM),這樣就會延緩上市速度。此外,非集成式電氣原理圖缺乏3D設計數據中包含的關鍵信息,有可能會造成不準確、誤解和質量問題。由于電氣設計人員使用的設計平臺一般都與其機械設計同事所用的不同,缺乏集成會不利于協作、限制設計重用,并且阻礙創新和自動化的發展。最重要的是,傳統的非集成式2D電氣設計方法最終會造成成本的上升。許多情況下都需要建造原型以對電線和電纜進行人工布線,并創建將它們綁在一起并進行保護的線束。非集成式電氣設計方法一般都需要投入更多人工工作來制訂制造計劃,并且開發裝配文檔和用戶/服務手冊。最后,非集成式人工電氣設計方法更有可能出現人為錯誤,加大了流程當中出現質量問題的可能性,進而造成成本大幅上升。

除了時間、成本和質量方面的不利因素之外,非集成式2D電氣設計方法還會束縛制造商響應并利用市場和行業趨勢的能力,例如減輕工廠對環境的影響、正確調整控制面板的大小,或者實現消費產品的小型化。有效的電氣設計需要的不僅僅是原理圖開發,對3D集成設計環境的需求也越來越迫切。通過使用SOLIDWORKS Electrical 3D軟件之類的集成解決方案,電氣設計可以推動提高效率、促進創新,并支持業務成長。

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一團線球— 傳統電氣設計原理圖的局限性

提到“一團線球”,大多數人聯想到的是奶奶在織毛衣、小貓在玩線團,或者是孩子在放風箏。但是對電氣設計人員來說,令人心煩的“一團線球”和隨之一起的“軟尺”就是在裝配體原型制造中用于電線或電纜布線的主要方法。將細繩從一頭的導線或觸點拉至另一頭,用軟尺測量細繩的長度,確保布線不會造成電線或電纜暴露在熱源或其他可能的損害源下,然后記錄這段細繩的長度和路徑。“線球”布線方法代表著許多制造商查看電氣設計的方法(作為事后補充性工作),這也很好地說明了傳統電氣設計方法的短視性及局限性。

不只是事后補充性工作

制造商同樣應該關注電氣設計,就像對待機械設計一樣。如果被視為流程的最后一步,非集成式電氣設計就會在根本上淪為事后補充性工作,其局限性將無人察覺,而其提高生產效率的潛力也將繼續被忽略。電氣設計遠遠不止于設計流程的附屬品,而是提供了改善工作流程的良好機會,可以通過協作來推動創新、通過數字化來推動自動化、通過準確性來提高質量。

通過將電氣和機械設計集成到一個3D 平臺,這些改善的機會變得觸手可及。電氣設計人員無需處理麻煩的線球,可以在3D 中準確地溝通并高效地協作。

延遲對客戶/市場需求的及時響應

客戶需求變化更頻繁,市場動態轉變更快速,使得制造商需要有效的工具來響應不斷變化的客戶/市場需求,而無論是對新功能的要求還是創新中的范例轉換進步。非集成式2D 電氣設計方法對組織造成了阻礙,使其無法迅速響應日益變化的行業趨勢和市場需求。例如,大多數制造商都在致力于減小電氣系統的占地面積,以節約工廠空間并減少材料消耗。但是,電氣設計人員必須能夠在此類要求與其他需求之間實現平衡,以改善控制面板訪問、維護和可維修性。電氣設計人員需要集成的3D 設計工具以正確調整系統和零部件的尺寸,從而滿足可能存在沖突的各項要求。

阻礙電氣與機械設計人員之間的協作

在單獨的電氣設計應用程序中工作時,會導致電氣與機械設計人員無法開展協作。此類協作不僅可以防止設計錯誤和性能問題進入到開發流程,同時還有利于產品創新及改進。由于電氣和機械設計人員使用了單獨的非集成式設計平臺,所處環境完全不同,也就沒有什么機會來實現跨學科專業開發。大多數電氣和機械設計人員都不是一起工作以生成能同時滿足電氣和機械設計要求的協作型設計,而是創建各自不同的設計,然后在生產中拼湊到一起。電氣設計人員可能會詢問電氣系統殼體內有多大的空間可用,而機械設計人員關心的可能是需要多大的控制面板。他們在不同的軟件包內工作,這一事實抑制了優化機電設計所必需的協作。

非集成制約了工作流程效率,并帶來不利因素

如果電氣和機械設計人員在不同的設計軟件包內工作,非集成的設計數據會造成無數工作流程難題和瓶頸,因為下游流程中需要支持兩種不同類型的設計數據。為生產電氣和機械裝配體而生成的不同BOM、切割清單和文檔會導致支持其他職能時出現重復勞動,包括采購、生產計劃或制造及裝配。除了降低上市速度、增加成本以及提高出錯可能性之外,使用單獨的非集成設計系統還會造成偏離新的工作思路及方法、更加過度依賴現有方法,同時阻礙提高工作流程效率和產品開發創新。

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集成機電設計— 更快速、更經濟地開發更高品質的產品

將非集成的電氣設計工具替換為完全集成的電氣設計軟件包(例如SOLIDWORKS Electrical 軟件)之后,將會簡化3D 中的原理圖驅動電氣系統和電線/電纜線束的開發,進而幫助您更快速、更低成本地打造出更高品質的產品。除了簡化設計之外,使用相同的機電設計平臺還有助于在電氣和機械設計人員之間以及設計、工程和制造人員之間開展協作。

在市場競爭中搶占先機

集成式機電設計平臺的諸多好處使電氣和機械設計人員可以更迅速地完成設計開發,從而幫助將產品更快推向市場。使用集成式機電設計平臺的好處不僅僅是縮短設計周期,同時還有利于提高工作效率,例如在設計和下游流程中順暢的開發工作流程。集成式機電設計平臺可避免數據導入、導出和轉換,將BOM 生成、采購和預生產整合為一項工作并自動完成,同時還能降低制造規劃和文檔要求,所有這些都將幫助制造商比競爭對手更快地推出新產品。

降低開發成本

集成式機電設計平臺將如何幫助制造商減少并控制開發成本? 除了理順產品設計和開發工作流程以節省時間并提高產出量之外,將電氣和機械設計集成到一個環境還可以幫助您提高設計標準化和重用、避免電線/電纜布線的原型制造要求,同時減少設計錯誤和制造問題、降低廢品/返工率、減少保修退貨次數并降低參與者成本。另一大關鍵好處是能夠正確調整機械、面板和零部件的尺寸,從而允許制造商優化材料利用并降低材料相關成本。

提高質量并推動創新

除了節省時間和資金之外,集成式機電設計系統還將幫助制造商提高質量并推動創新。就其本質而言,集成式機電設計平臺有助于在電氣設計、機械設計和制造專業之間實現多學科溝通及協作。更輕松的溝通和更準確的設計可視化不僅能夠在生產之前發現質量問題,還為新思路及創新方法的實施打下了基礎。當協作代替了假設時,參與的每個人都能在3D 中清晰地查看完整電氣和機械設計,從而實現高層次的質量和創新。

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SOLIDWORKS ELECTRICAL — 集成電氣和機械設計以拓展3D 的優勢

為幫助制造發揮集成式3D 電氣和機械設計的優勢(包括質量、成本和效率方面的改進),Dassault Systèmes SolidWorks Corporation 專門開發了SOLIDWORKS Electrical 設計軟件解決方案。這些集成式電氣設計解決方案的封裝同時涵蓋了機電設計集成的四大主要階段,從電氣(ECAD) 和機械(MCAD) 設計數據協作式共享、完全沉浸式3D 機電設計,到兩門學科在一個設計平臺中的完全集成。

機電設計集成的各個階段

完全沉浸/完整3D 集成:電氣與機械設計的每個部分(包括原理圖開發、3D建模、統一BOM生成、自動化電線/電纜布線)均包含在一個通用的完全集成式3D 設計環境中。
集成的3D 機電設計:只有電氣和機械設計的建模部分集成在一個通用3D 設計環境中,包括3D建模、統一BOM生成和自動化電線/電纜布線,原理圖開發在其他工具中完成。
原理圖集成電氣設計:只有原理圖開發集成在3D機械設計環境中。
電氣/機械設計數據的協作共享:電氣和機械設計人員可以利用導入/導出方法,彼此共享ECAD 和MCAD 設計數據。

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原理圖驅動的電氣設計— SOLIDWORKS Electrical Schematic

這一套使用方便的協作型原理圖設計工具將幫助您針對機器、設備和產品設計,推動快速開發嵌入式電氣系統。內置的符號庫、制造商零件信息和3D 零部件模型提供了支持設計重用的通用且可重用的材料。

集成式3D 機電設計— SOLIDWORKS Electrical 3D

這一集成式3D 電氣設計應用程序使您可以定位電氣元件,并使用高級SOLIDWORKS 布線技術在3D 模型內實現電氣設計元素的自動互連。SOLIDWORKS Electrical 3D 設計軟件允許您確定電線、電纜和線束的最佳長度,同時在電氣與機械設計之間保持設計和BOM 同步。

完全沉浸/完整3D 集成— SOLIDWORKS Electrical Professional

這一功能強大、使用方便的電氣設計軟件將SOLIDWORKS Electrical Schematic 軟件的電氣原理圖開發功能與SOLIDWORKS Electrical 3D 軟件的3D 建模功能結合在一起,提供了一款全面的完全沉浸式3D 集成電機設計解決方案。SOLIDWORKS Electrical Professional 軟件支持電氣和機械設計與3D 模型、原理圖、統一BOM 生成以及自動化電線/電纜布線的集成。

通過在3D 中集成電氣和機械設計占據競爭優勢

要想將3D CAD 技術的優勢拓展到電氣設計,就需要一種集成式電氣設計解決方案。您無需再依靠衰落的2D 電氣設計方法,也不必使用“線球”一類落后的人工方法,而是可以將電氣設計視為一項有潛力提高生產效率的職能,并通過在3D 中集成電氣和機械設計來占據競爭優勢。事實證明,集成式機電設計與3D 機械設計具有同樣的優勢,包括縮短設計周期、降低開發成本、提高產品質量、推動設計創新及加快產品上市,而所有這些優勢最終都將讓您在競爭中取得先機。

無論您是需要創建電氣原理圖、設計電氣系統、選擇電氣元件、實現電線/電纜布線及線束設計自動化,還是僅僅共享電氣和機械設計數據,SOLIDWORKS Electrical 都可以將電氣和機械設計集成到一個3D 開發環境中,從而幫助您實現自己的產品開發目標。除了節省時間和金錢之外,由SOLIDWORKS Electrical 軟件提供支持的集成式機電設計系統還將幫助您的公司提高質量并推動創新。

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