¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

12 но€бр€ 2019

Ќовый подход Siemens к совместной разработке электрической и механической частей издели€

ѕоддержка междисциплинарной совместной работы ускор€ет инновационный процесс

ѕодготовлено по материалам Siemens Digital Industries Software
 ратка€ аннотаци€
Ёффективна€ совместна€ работа Ч важнейший фактор повышени€ производительности и создани€ высококачественных изделий. —овременные системы автоматизированного проектировани€ (CAD) и интеллектуальные инструменты помогают инженерам синхронизировать данные и совместно работать над важнейшими междисциплинарными вопросами проекта, концентриру€сь при этом на своей основной задаче: создавать инновации. Ѕлагодар€ такому подходу удаетс€ наилучшим образом реализовывать замысел конструктора, сокращать сроки проектировани€ и в нужное врем€ выводить продукт на рынок.

ѕроектирование электропроводки в Solid Edge

¬ведение

—овременные заказчики, вне зависимости от отрасли, весьма требовательны: их издели€ должны быть всЄ более интеллектуальными и обладать обширной функциональностью. ¬ св€зи с этим использование электроники в традиционных механических устройствах растет беспрецедентными темпами, и все эти электронные компоненты должны быть физически соединены между собой и ув€заны с общей компоновкой издели€.

ƒатчики устанавливают практически в любое оборудование, чтобы объединить устройства в единый Ђумныйї мир. —игналы от этих датчиков передаютс€ по проводам на встроенные блоки, приводы и антенны. ќтдельные провода объедин€ютс€ в жгуты. ¬ итоге образуетс€ насто€ща€ Ђэлектрическа€ нервна€ системаї современного издели€.

 ак результат того, что электроника и программное обеспечение начинают управл€ть механическими узлами конструкции, растет сложность электромеханических систем, самые лучшие из существующих процессов проектировани€ быстро устаревают и станов€тс€ неэффективными, а конструкторам все труднее успевать за быстро мен€ющимис€ требовани€ми рынка. —егодн€ уже невозможно просто передать готовый проект на изготовление опытного образца, чтобы проверить, работает ли изделие так, как задумано. »нженерам приходитс€ выходить за пределы их области специализации. Ќапример, инженеры-механики нередко имеют дело с электрооборудованием, а инженеры-электрики Ч с механическим.

электромеханические узлы

ѕроблема Ч в разрозненности инженерных дисциплин

¬ отсутствие скоординированного процесса проектировани€ объединение систем издели€ выполн€етс€ на этапе изготовлени€ опытных образцов, то есть уже в завершении цикла разработки. ѕри этом ошибки, допущенные на таких поздних этапах, оказываютс€ весьма дорогосто€щими. ≈сли их не удаетс€ вы€вить до изготовлени€ и проведени€ испытаний опытных образцов, компани€ несет существенные издержки Ц финансовые и временные.  роме того, подобные ошибки способны сильно задержать выход нового издели€ на рынок.

“аким образом, традиционное разделение процессов становитс€ неэффективным на фоне все возрастающей сложности проектируемых изделий.

ѕочему?

  •  огда инженеры-электрики и инженеры-механики работают в различных системах проектировани€, согласование даже простейших вопросов превращаетс€ в большую проблему. Ђћы говорим про этот провод или про тот?ї: дл€ инженера-электрика провод Ч это лини€ на электрической схеме, дл€ инженера-механика этот же провод прокладываетс€ на 3D-модели механического узла. »з-за разницы в подходах возникает непонимание, ошибки и задержки в проектировании.
  • ѕри отсутствии согласовани€ рабочих процессов инженеры-электрики разрабатывают комплект электросхем, спецификации и чертежи. «атем инженеры-механики должны изучить документацию и вы€снить, какие провода требуют трассировки по механическим узлам. Ёти работы выполн€ютс€ вручную, а значит возрастает риск по€влени€ ошибок.
  • ѕроектирование электрической части редко удаетс€ завершить с первого раза. „аще всего это циклический процесс с участием инженеров-электриков и инженеров-механиков, при этом на каждом цикле специалисту приходитс€ заново изучать внесенные изменени€.
электромеханические узлы

–ис. 1. “радиционное разделение процессов проектировани€ электрической и механической части изделий не позвол€ет синхронизировать отдельные части проекта

¬ итоге ошибки проектировани€ передаютс€ на следующие этапы, из-за чего приходитс€ выполн€ть множество циклов изготовлени€ и проведени€ испытаний опытных образцов.

¬ современных услови€х разрозненные отделы предпри€ти€ не могут работать эффективно. Ёлектрическую и механическую части проекта необходимо объедин€ть.

ѕреп€тстви€ на пути интеграции ECAD- и MCAD-систем

  сожалению, обеспечение совместной работы пользователей электрических (ECAD) и механических (MCAD) —јѕ– Ч непроста€ задача. √лавна€ проблема состоит в традиционном разделении проекта на электрическую и механическую части.  ак правило, инженеры-электрики и инженеры-механики Ђговор€тї на разных €зыках и пользуютс€ разными инструментами.   тому же чаще всего их рабочие места разнесены территориально.

—ледующа€ трудность состоит в том, что структура одного и того же объекта дл€ проектировани€ электрической и механической частей представл€етс€ в CAD-системах по-разному.

¬ любой MCAD-системе электронный блок Ц это спецификаци€ в виде крепежа, корпуса, печатной платы и разъемов. ѕри этом в ≈CAD-системе тот же самый модуль Ц это функциональна€ или электрическа€ схема, то есть представление более высокого уровн€, чем только физическа€ структура объекта. ƒл€ выполнени€ р€да функций электрооборудовани€ задействуютс€ сразу несколько печатных плат и разъемов, что не позвол€ет однозначно св€зать конкретную функцию с конкретным физическим элементом издели€.

„тобы обеспечить необходимую функциональность электрической части, требуютс€ значительные трудозатраты. ¬ ходе проектировани€ инженеры подбирают подход€щие разъемы, клеммы, экраны, материалы проводов и пр. “акже при разработке электрических систем приходитс€ решать немало задач конструировани€ механических узлов. Ќеобходимо тщательно выполнить трассировку электропроводки по изделию, учитыва€ при этом вопросы электромагнитной совместимости. ѕроцесс трассировки должен исключать физическое пересечение электропроводки с детал€ми, правильно рассчитывать длины проводов (на основе реальных радиусов сгиба) и учитывать другие факторы Ч например, корректный выбор точек креплени€ проводки.

электромеханические узлы

–ис. 2. ќшибочно думать, что трассировка и изготовление жгутов проводки Ч проста€ задача

¬ итоге, чтобы создать действительно хорошую электросистему, инженеры-электрики и инженеры-механики выполн€ют множество циклов проектировани€. »м необходимо обмениватьс€ проектными данными и работать в тесном взаимодействии.

ѕредпринимавшиес€ ранее попытки поддержки такой совместной работы не принесли значительных успехов. ƒл€ интеграции ECAD и MCAD систем примен€лось все, что угодно: стикеры, электронна€ почта, файлы Excel. ѕо пон€тным причинам подобные подходы были обречены на провал.

—проектировать электрическую систему, использу€ комбинацию из универсального редактора дл€ построени€ схем, электронных таблиц и 2D CAD-системы, в принципе можно, но возникает немало рисков:

  • –азрабатываемые в каждой из этих систем элементы никак не св€заны между собой. ≈сли в электрическую схему внос€т изменени€ и забывают о них, чертежи и спецификации не будут отражать новое проектное решение.
  • ¬се элементы схемы, спецификации чертежа Ч это не более чем линии и символы. ¬ыполнить численное моделирование и проверку функциональности систем с их помощью абсолютно невозможно. ≈сли ошибочно выбран слишком малый номинальный ток предохранител€, инженеры не узнают о том, что он перегорит, до проведени€ испытаний опытного образца.
  • ¬ отсутствие автоматизации при переходе от электротехнического проектировани€ к трассировке электропроводки по механическим узлам инженеры-механики вынуждены вручную разбиратьс€ с документацией на электрическую систему, чтобы вы€снить, где и какие жгуты проводов требуетс€ проложить.
  счастью, по€вились новые процессы автоматизированного проектировани€, которые успешно справл€ютс€ с указанными сложност€ми. »нтеллектуальные процессы ECAD-MCAD проектировани€ поддерживают совместную работу специалистов, создающих электрическую и механическую части проекта.

„исленное моделирование прогнозирует характеристики электрической системы, что позвол€ет провер€ть и оптимизировать проектное решение, а перекрестна€ проверка конструкции в различных приложени€х усиливает интеграцию.

Ќовый подход к совместной разработке электрической и механической частей издели€

ѕроектирование современных электромеханических систем Ч непроста€ задача, котора€ представл€ет собой циклический процесс с широким перечнем ограничений. ѕредпри€ти€м требуютс€ новые, автоматизированные и интеллектуальные решени€, обеспечивающие совместную работу специалистов. ќднако до сих пор многие решают не развивать интегрированный процесс проектировани€, обосновыва€ это тем, что он требует значительных расходов. ¬ этой св€зи необходимо задатьс€ другим вопросом: какие убытки возникнут, если изделие не выйдет на рынок в благопри€тный момент?

 ачество электрической части оказывает колоссальное вли€ние на успех или неудачу нового издели€, а численное моделирование и расчеты служат основой эффективного контрол€ проектных решений на ранних этапах. „исленное моделирование электрических систем в самом начале разработки способно вы€вить проблемы, требующие полной переделки всей базовой архитектуры электрической части.

Ёлектрическа€ система тесно св€зана с механическими узлами, поэтому изменени€ в электрической части зачастую требуют внесени€ корректировок также и в механическую часть. ѕодобные изменени€ как в электрике, так и в механике гораздо проще и дешевле проводить на самых ранних этапах создани€ издели€.

¬недрение новых интеллектуальных систем проектировани€ предоставл€ет разработчикам полный доступ ко всей информации об изделии. Ќа основе такой информации выполн€етс€ численное моделирование Ч основа процессов проектировани€ интегрированных электромеханических систем, с помощью которого сокращаетс€ потребность в опытных образцах, эконом€тс€ врем€ и деньги.

 омпьютерные методы моделировани€ и контрол€ проектных решений электрической части €вл€ютс€ значительным шагом вперед в части проверки целостности конструкции. ¬озможности такого подхода значительно шире, чем при использовании традиционных опытных образцов.

“иповой процесс интеллектуального проектировани€

»нженер-электрик разрабатывает спецификацию на элементы электрической системы, которую затем интегрирует в эффективную среду трехмерного проектировани€ Ч например Solid EdgeЃ от Siemens Digital Industries Software. ѕодобна€ интеграци€ позвол€ет при проектировании электрической части учитывать ограничени€, накладываемые механической конструкцией, указывает на наличие мест с повышенной влажностью, температурой и другими опасными факторами. — другой стороны, при проектировании механической части конструктор будет оставл€ть достаточно места дл€ проводки, а также обеспечивать требуемые радиусы изгиба жгутов. Ѕлагодар€ наличию междисциплинарного контекста инженеры-электрики и инженеры-механики быстро вы€вл€ют несоответстви€ между электрической и механической част€ми проекта.

»нженер-механик должен гарантировать, что жгут со всеми требуемыми проводами удастс€ проложить в имеющемс€ пространстве. ќднако моделирование этих проводов в MCAD-системе Ц слишком сложна€ и трудоемка€ задача. ¬место этого описание электрической системы создаетс€ в специальном модуле Ч таком как Solid Edge Wiring and Harness Design. ќпределенный на основе накладываемых механической частью ограничений максимально допустимый диаметр жгута проводки передаетс€ в модуль Solid Edge, который провер€ет, что спроектированный жгут действительно не превышает этого диаметра. ƒл€ этого в модуле Solid Edge Wiring and Harness Design предусмотрена автоматическа€ проверка правил конструировани€.

электромеханические узлы

–ис. 3. ‘ункции перекрестной проверки в модуле Solid Edge Wiring and Harness Design

≈сли жгут оснащаетс€ хомутами, изолирующими втулками и усадочными трубками, дл€ учета их вли€ни€ также требуетс€ междисциплинарное взаимодействие специалистов. ѕодобные объекты лучше всего создавать в 3D MCAD-системе, а затем добавл€ть к ним данные по электрической части, полученные из ECAD-системы. “ака€ ассоциативна€ св€зь позвол€ет автоматически проектировать жгуты проводки и точно определ€ть их параметры.

ѕо окончании совместной разработки каждый инженер получает четкое представление о том, как разработанна€ им часть проекта будет функционировать в составе всего издели€ в целом.

»нтеллектуальный подход к проектированию электромеханических узлов

ћодули Solid Edge дл€ проектировани€ электрических систем ориентированы на предпри€ти€ среднего размера, дл€ которых особенно важны такие параметры, как легкость внедрени€ и низка€ обща€ стоимость владени€. Ўирокие возможности этой системы выход€т далеко за рамки традиционных функций по созданию электромеханических узлов. ¬ частности, модули выполн€ют численное моделирование токов и напр€жений, вы€вл€ют такие ошибки, как короткие замыкани€, рассчитывают номиналы предохранителей. Ёти функции, а также возможности автоматизированного проектировани€ жгутов проводки и подготовки документации в модуле Solid Edge Wiring and Harness Design помогают нашим заказчикам победить в конкурентной борьбе даже при отсутствии большого опыта работы с подобными инструментами.

ѕри совместном использовании с CAD-системой Solid Edge 3D модуль Solid Edge Wiring and Harness Design обеспечивает эффективную совместную работу инженеров-электриков и инженеров-механиков.

  • ѕолна€ информаци€ об электрической части проекта передаетс€ в Solid Edge 3D, поэтому инженер-механик получает полный список размещаемых электрических узлов и соединений, требующих трассировки. Ѕолее того, Solid Edge знает, какие элементы должны соедин€тьс€ и каким образом, так что система выполн€ет 3D-трассировку проводов, кабелей и жгутов автоматически, сокраща€ веро€тность ошибок по причине человеческого фактора.
  • Ќадежна€ передача изменений между электрической и механической част€ми проекта. ѕерекрестна€ проверка и визуализаци€ обеспечивают контроль прохождени€ сигналов пр€мо на 3D-модели, что помогает в подборе оптимальной трассы, исключающей возникновение электромагнитных помех.  огда кто-то из инженеров вносит изменени€ в свою часть конструкции, их сразу вид€т все остальные участники разработки. Ёто минимизирует количество проектных ошибок.
  • »нтерактивное выделение объектов.  огда инженер-электрик выбирает провод на электросхеме, то этот же провод подсвечиваетс€ на 3D-модели механического узла. » наоборот: при выборе провода на 3D-модели он подсвечиваетс€ на электросхеме. Ёто значительно облегчает вы€вление и устранение междисциплинарных несоответствий.
  • »нтеллектуальные графики, спецификации и чертежи Ч это разные представлени€ одних и тех же элементов, разъемов или проводов. Ћюбое изменение в одном из них влечет автоматическое отображение этого изменени€ в остальных материалах.
  • »нженеры-электрики теперь выполн€ют численное моделирование и расчеты, провер€€ надлежащее функционирование разработанной системы. „исленное моделирование способно вы€вить состо€ние электрической системы, которое приведет к перегоранию предохранител€, причем задолго до испытаний опытного образца.
  • ѕроектна€ информаци€ передаетс€ в виде списка заданий дл€ инженера-механика, занимающегос€ трассировкой электропроводки по изделию.
ћодуль Solid Edge Wiring and Harness Design успешно решает проблемы проектировани€ электромеханических устройств. »нтегрированное междисциплинарное решение основано на технологи€х ведущего разработчика систем электротехнического проектировани€ Mentor Graphics, вход€щего в компанию Siemens Digital Industries Software. ¬се решени€ дл€ проектировани€ электрической части, включа€ модуль Solid Edge Wiring and Harness Design, созданы одним и тем же разработчиком и глубоко интегрированы, что было бы невозможно в случае объединени€ со сторонними приложени€ми или самосто€тельно разработанными дополнительными модул€ми. ѕри совместном использовании с CAD-системой Solid Edge 3D модуль Solid Edge Wiring and Harness Design помогает разрабатывать электромеханические системы быстрее и дешевле.

«аключение

Ёлектрические системы играют важнейшую роль в большинстве современных изделий. ќни обеспечивают необходимое питание электроники, а также точное и эффективное взаимодействие множества систем. Ѕез надежных электрических систем современные издели€ стали бы просто неработоспособными.

Ёлектрическа€ система тесно св€зана с механическими узлами. Ќапример, полное сопротивление проводника зависит от его длины и удельного сопротивлени€ материала. ¬ первых системах проектировани€ и расчетов электрической части длины проводов указывались вручную. ѕо мере усложнени€ электрического оборудовани€ ручные процессы ушли в прошлое, возникла тесна€ интеграци€ этапов разработки электрической и механической частей с едиными междисциплинарными модел€ми. —ейчас дл€ этого примен€етс€ двусторонний интерфейс ЂECAD-MCADї. ECAD-система сообщает все необходимые атрибуты, включа€ точки, соедин€емые каждым проводником. «атем MCAD-система выполн€ет трассировку провода, кабел€ или жгута в 3D и отправл€ет фактические длины обратно в ECAD-систему. “акой междисциплинарный процесс сокращает сроки проектировани€.

ƒавно известно, что совместна€ работа повышает производительность и помогает создавать высокоэффективные конструкции. —овременные системы автоматизированного проектировани€ (CAD) и интеллектуальные инструменты помогают инженерам синхронизировать данные и совместно работать над важнейшими междисциплинарными вопросами проекта. Ѕлагодар€ этому удаетс€ наилучшим образом реализовывать замысел конструктора и с первого раза достигать успеха.

¬ысокоинтегрированна€ система электромеханического проектировани€, така€ как Solid Edge Wiring and Harness Design, обеспечивает междисциплинарную совместную работу, избавл€€ инженеров от необходимости посто€нно проводить совещани€, обсужда€ ошибки, возникшие при ручном вводе изменений. »нтеллектуальна€ методика проектировани€ позвол€ет оценивать последстви€ изменений дл€ электрической и механической частей в единой среде. Ѕлагодар€ этому у инженеров остаетс€ больше времени на их основную задачу: создавать инновации.

ƒобавить комментарий


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: ÷ифровой тройник
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2019 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.