CAE軟件在電氣行業的應用

在我國,CAD已經成為近20年來電氣和控制系統設計人員普遍使用的工具。但是,隨著制造水平的發展和產品設計復雜程度的提高,CAD已經達不到清晰描述產品結構的要求,滿足不了電氣和自動化系統設計的整體需要,更無法滿足實施和管理工程項目的更高要求。

計算機輔助工程(CAE)的出現,又推動人類的工程語言向前跨了一大步。目前,電氣和自動化系統設計和管理正向CAE時代發展。

什么是CAE?

所謂CAE,就是利用計算機對包括產品設計、工程分析、數據管理、試驗、仿真和制造在內的過程進行輔助設計和管理。電氣工程項目往往比較復雜的,在正式工程設計之前,要對設計方案進行精確的試驗、分析和論證;在正式工程設計中,要對設計全過程進行嚴格的管理和監測,而這正是CAE所擅長的地方。

CAE不只是用直線和圓圈表述一個符號或產品的概念,而且是一個基于計算機的、強大、方便的設計和管理工具。電氣CAE是幫助設計者在設計過程中在線、實時地表現設計思想和理念的最好工具,能使設計者更加快速、準確地設計和管理設計過程。設計者不必再像過去那樣,將設計圖繪制在紙上,再經過審核、返回、打印、再返回設計部門的重復修改設計過程。

CAE軟件在電氣行業的應用的圖1

CAE解決方案不僅提供原理圖設計,而且能夠完全支持工程所需的文件表格。設計者僅需進行原理圖設計,CAE會根據原理圖自動生成工程實施和管理所需的文件,例如端子連接圖、設備清單和線號列表等。

覺醒與變革

我國電氣和自動化工業現在所采用的設計軟件大都是CAD產品或在CAD平臺上進行二次開發的插件,而CAE軟件是近幾年隨著外資企業的引進才逐步開始使用。在過去的20年,歐洲企業已經采用了CAE的理念,并首選EPLAN作為電氣設計和管理標準,以提高這些企業電氣設計和管理的效率。隨著經濟全球化,企業越來越把降低設計成本、提高產品質量、縮短產品設計周期等作為提高企業競爭力的目標。業內人士開始認識到CAE的真正價值,并逐步加入這場應用變革中。

在這場變革中,必須清醒地認識到,工程師和設計師將面臨巨大的挑戰。傳統設計往往被過多的細節和沒有價值的文件報告分散了精力,很難學到設計的精髓。CAE的理念改變了傳統CAD設計的方法,設計師們必須再次培訓學習,從軟件設計思想、數據結構等方面,深入理解CAE軟件。隨著CAE軟件應用水平的提高,設計師們更加注重原理圖的設計和繪制,這將顯著提高設計人員的工程設計和管理水平。

E-CAE設計和文件化管理

E-CAE應用計算機環境進行電氣設計,并自動產生必要的后臺數據,減少了許多日常繁瑣的工作。在傳統設計中,大量的時間都用于細節的設計和錯誤的修改。如在設計中往往花費大量的時間查找分配元部件號。如今,E-CAE解決方案給設計者提供了一個簡單、快速的方法,可直接在原理圖上完成設備選型,實現整個項目范圍內的關聯參考。設備的命名和線號編制既費時又容易出錯,E-CAE能自動進行設備的命名和編號,自動實現線號編制。當在原理圖中移動或改變設備時,能實時更新設備命名。E-CAE在兩個符號間進行自動連線,當插入符號時,連線自動斷開;當移開符號后,連線自動連接。

CAE軟件在電氣行業的應用的圖2

關聯參考可能是設計中最困難和最費時的工作,產生的問題往往也最多。例如,設計者常記不清在原理圖中用了多少常開觸點和常閉觸點,以至于當原理圖送到安裝車間后,才發現接觸器型號有誤,而訂購此部件需要3周時間,大大地影響了項目的實施時間。E-CAE的在線關聯參考功能解決了很多接觸器觸點統計的問題,保證了設計者總能選擇正確的接觸器或繼電器。

在CAD環境下,安裝板的尺寸和元器件的布置是設計者手動繪制出來的。同樣,物料清單(BOM)也是根據原理圖上的符號,查找元器件手冊進行選型,手動輸入編輯產生。設計者往往有這樣的一種經歷,當原理圖送到安裝車間后,卻發現BOM表中漏掉了一個元件。E-CAE解決方案保證了所有元件都被正確地放置在相應的安裝盤上,根據原理圖在線自動生成BOM表,節省了大量的時間,并能與ERP信息系統結合,及時傳遞到采購部門。

在設計中,端子圖的設計需要的時間最長。許多公司最初只設計端子圖的草圖,當安裝板安裝完畢或現場接線施工完成后,將修改過的端子圖返回設計部門重新修訂草圖作為最終圖紙。E-CAE解決方案能夠根據設計者的指定和需要自動產生端子連接圖。

標準化

標準化對于企業電氣設計和管理具有深遠的意義。標準化是降低成本的關鍵,許多層面均可通過標準化降低成本。與通用的供應商建立采購合作標準,可提高企業的采購效率,有效控制成本。在控制構架、元器件供應商、制圖、命名約定等細節上實現標準化,將提高企業的生產能力。當實現了這些目標后,企業就可減少不必要的停工期,降低企業的運營和生產成本。

實現標準化的過程相當困難和復雜,關鍵是如何實現文件化的管理,并將其平滑地導入現在的工作流程。在這個過程中,企業需要建立標準、符號庫、個性化的宏、繪圖說明、BOM等管理元素,并在企業和供應商之間管理和控制這些至關重要的元素。E-CAE解決方案不僅提供這些文件的機制的保存,而且提供根據企業特定原理圖快速自動實現工程管理的方法。

集成化

E-CAE解決方案是一個集成化的解決方案,在設計、報價、采購、生產和維護等方面為企業提供全方位的解決方案。它把企業和供應商鏈集成在一起。當設計者敲擊計算機鍵盤進行設計時,都有可能引入錯誤。采用集成化的好處是將公司的工作流程模塊化,降低了錯誤產生的幾率。由于原理圖上已經包含了采購、生產、維護等非常有價值的信息,E-CAE根據設計好的原理圖,自動生成工程所需的圖紙和數據,并傳輸到相應的部門。因此,設計人員不必將打印好的BOM表送到采購部門,再由采購部門重新輸入系統,制定采購清單。這樣,既節約了時間,也避免了錯誤的發生。

CAE軟件在電氣行業的應用的圖3

過去在安裝板的生產和安裝過程中,需要花大量時間處理設備標簽和線號標簽。現場電工一個接一個打印標簽,一個接一個進行標識。但是設計者已經在原理圖上提供了諸如設備標簽、線號、銘牌文本等信息,為什么還需要重新打印標簽?E-CAE系統能夠將這些數據導出為與標簽打印機相兼容的文件格式,避免了重復勞動。

E-CAE解決方案并不是簡單地替換CAD系統,而是幫助企業從E-CAE中獲得更大的益處和良好的投資回報率。對企業來說,最重要的是拋棄舊的觀念,將E-CAE集成到企業的工作流程中。

企業一旦做出采用E-CAE決定,選擇適合的產品是一件非常重要的事情。但目標不是選擇一個可以精美繪制電氣原理圖的軟件,而是為電氣、自動化系統設計和工程過程管理自動化提供集成的解決方案。企業采用CAE的最終目的是大幅度地提高企業管理水平,促使企業和供應商在管理效率、準確性、響應速度和可靠性等方面都得到最大的益處。作為計算機自動化工程電氣設計時代新技術的先鋒,EPLAN自1984年以來就一直是為電氣規劃、過程設計、項目管理領域提供智能化軟件解決方案和專業服務的全球標志性企業。

EPLAN產品家族不僅有領導全球市場、現已成為電氣設計工業標準的CAE系列軟件,還包括具備2D/3D設計能力、用于機械制造領域的M-CAD,用于工廠設計、流程控制領域的PPE等。目前,EPLAN公司在世界范圍內與電氣制造業、汽車制造業、食品加工業以及機械制造業等不同領域的10500個著名客戶有著密切的合作。

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