Совместная работа при проектировании электрических систем изделий

Электрооборудование — основа современной продукции

Сегодня большинство изделий просто напичкано электроникой. Электронные системы воспринимают окружающую среду и управляют работой оборудования. Процессоры, печатные платы и встроенное программное обеспечение позволяют машинам интеллектуально реагировать на обстановку и воздействовать на нее при помощи двигателей и приводов. Электронные компоненты обеспечивают обмен данными с устройствами Интернета вещей (IoT). Кроме того, электроника интегрирована с электрооборудованием, ставшим своего рода «нервной системой» современных изделий.

Поэтому сегодня проектирование электрических систем — важнейший этап разработки продукции. При нехватке электрической мощности электроника начнет работать со сбоями, а при ее избытке — сгорит либо предохранитель, либо сами электронные компоненты. Слишком малая пропускная способность сети приводит к потере пакетов, что выводит из строя системы управления или не позволяет применять результаты аналитической обработки данных, поступающих с устройств Интернета вещей. Без надежных электрических систем современные изделия становятся просто неработоспособными.

Совместный и пошаговый процесс разработки

Проектирование электрических систем — очень трудоемкая задача. Причем решают ее не только инженеры-электрики. Большой вклад вносят и инженеры-механики. Они разрабатывают трассы прокладки проводки через механические узлы изделия, нередко объединяя провода в жгуты. Как правило, процесс идет следующим образом:

Проектирование электрической части: инженеры-электрики разрабатывают функциональный и логический проект электрической системы. Они выбирают типы электрических элементов и разъемов. Элементы соединяются проводниками. Затем выполняется контроль проектных решений, чтобы убедиться, что схема функционирует именно так, как задумывалось. На этом этапе получается полное описание электрической системы с указанием всех элементов, разъемов и соединяющих их проводников.

Трассировка электропроводки по механическим узлам: На основе проекта электросистемы инженеры-механики начинают прокладывать проводку по механическим узлам. При этом они следуют документации, подготовленной инженерами-электриками. В ней указано, какие элементы соединяет каждый провод. Чтобы не создавать хаоса, инженер-механик объединяет провода в жгуты и находит оптимальные траектории их трассировки, обеспечивающие выполнение всех электрических соединений.

Итерационное проектирование и устранение возникающих проблем
На трассировке жгутов проводки по механическим узлам изделия проектирование не завершается. Всегда возникают проблемы, требующие выявления и устранения. В частности, если провод оказывается слишком длинным, то происходит чрезмерное ослабление сигнала. Если силовой кабель проложить рядом с кабелем управления, то возможно возникновение помех. Инженеры-электрики и инженеры-механики должны совместно и итерационно работать над выявлением и устранением проблем. На этом последнем этапе электрикам и механикам необходимо постоянно обмениваться информацией. Чтобы проверить качество прохождения сигналов, электрикам нужно знать исходные длины проводников и длины после внесения изменений. Механикам же нужно знать обо всех изменениях, вносимых электриками в проводку и разъемы. Поэтому важность обмена информацией и совместной работы трудно переоценить.

 Трехминутная демонстрация создания, маршрутизации и упорядочения проводов, кабелей и жгутов в среде сборки Solid Edge. https://www.youtube.com/watch?v=I6SGqHOG634&list=PLtXHciUSAhQ7ZZnrFRGJXRE4zXWR250bF

Еще один момент — в ряде случаев инженерам-электрикам и механикам нужно решать проблемы совместными усилиями. Для этого нужно четко понимать взаимное расположение электрических элементов, проводки и механических узлов, что позволит успешно выявлять и устранять несоответствия.

Примитивные, разрозненные системы

С учетом растущего спроса на интеллектуальные, подключение к сети изделия и устройства Интернета вещей большинству компаний требуется простые и эффективные системы проектирования (лучше всего, если они уже имеются в организации). К ним относятся:

• универсальное приложение для разработки электросхем, в котором выполняется проектирование электрических систем;
• 2D-системы автоматизированного проектирования (CAD) , применяемые для прокладки проводов и жгутов по механическим узлам изделия;
• электронные таблицы для подготовки спецификаций и проведения расчетов.

Чисто технически этого набора инструментов достаточно для проектирования электрических систем. Однако главные недостатки скрываются в способах взаимодействия инженеров-механиков и электриков, что создает риски для всего процесса разработки изделия.

• Отсутствие автоматизации: эти три приложения никак не интегрированы между собой, что не позволяет автоматизировать процессы передачи информации с этапа проектирования электрооборудования на этап трассировки электропроводки по механическим узлам. Инженерам-механикам приходится вручную разбираться с документацией на электрическую систему, чтобы выяснить, где и какие провода требуются проложить.
• Отсутствие ассоциативности при итерационном процессе проектирования: Как уже отмечалось выше, разработка электрических систем является информационным процессом. Перечисленные инструменты никак не связаны между собой. Любые вносимые изменения приходится вручную оценивать и обсуждать с коллегами. Это не только тратит драгоценное время, но и приводит к появлению ошибок из-за человеческого фактора.
• Отсутствие интерактивности: Разрозненные инструменты не позволяют найти один и тот же провод и на электрической схеме, и на чертеже механического узла. Приложения не связаны между собой. В них отсутствует интеллектуальное представление элементов электрооборудования и проводки. Из-за этого инженеры тратят массу времени на выявление проблем, и возникает опасность внесения ошибок.

Указанные недостатки не просто создают неудобства в работе. Они способны привести к гораздо большим проблемам. Невозможность быстрого устранение несоответствий приводит к срыву сроков проектирования. Отсутствие средств поддержки совместной работы инженеров обесценивает их усилия. Высока вероятность того, что конструкторская ошибка перейдет на следующие этапы, что вызовет полную дезорганизацию всего процесса разработки.

Модули Solid Edge Wiring и Harness Design

К счастью, появились новые инструменты проектирования, устраняющие подобные риски. Чтобы соответствовать рыночному спросу и поддерживать высокий уровень качества, нужно найти оптимальный способ интеграции механических и электрических проектных решений. Модули Solid Edge для проектирования электрических систем отличаются удобством в работе, широкой функциональностью и высокой эффективностью, что по достоинству оценят заказчики.

• Solid Edge: пакет доступных и удобных инструментов, решающих все задачи

разработки изделий. Применительно к проектированию электромеханических систем Solid Edge выполняет 3D моделирование механических узлов, по которым прокладываются жгуты и провода.

• Модули Solid Edge Wiring и Harness Design предназначены для разработки электросхем и совместной работы с инженерами-механиками над оптимизацией общей конструкции изделия. Модули поддерживают единство данных на всех этапах — от построения электросхем до конструирования жгутов проводки. В результате принять неверное проектное решение становится просто невозможным.
• Модуль Solid Edge Electrical Routing: специализированная среда для эффективного проектирования проводки, трассировки проводов и объединения их в жгуты и кабели при работе со сборками в Solid Edge.

Все модули не только обладают широкой функциональностью, но и полностью интегрированы между собой, что дает целый ряд существенных преимуществ.

•  Автоматизированная передача информации: благодаря тесной интеграции информация по электрическим системам

комплексно передается на этап разработки механических узлов.  Инженеры механики получают четкий перечень проводов, которые следует проложить.

Все вносимые изменения двунаправленно передаются между электрической и механической частями проекта.  В результате процесс проектирования автоматизируется, а производительность резко повышается.

• Интеллектуальная ассоциативность проектной документации: при добавлении элементов в один документ они соответствующим образом добавляются и другие документы. Например, если проставить новый элемент на электросхеме, то он появится в 3D-сборке соответствующего механического узла, а также в конструкторской спецификации, а изменение цвета провода на 3D-сборке механического узла отображается на электросхеме и в спецификации. Иными словами, одно изменение распространяется на все документы. В результате устраняется человеческий фактор и минимизируется вероятность внесения ошибок.
• Интерактивное выделение объектов: Рассматриваемые модули в реальном времени подключаются к модулю Solid Edge Electrical Routing. Это делает возможным совместную работу, когда выбор элемента в одном приложении приводит к его выделению в другом. Например, когда инженер-электрик выбирает провод на электросхеме, то этот же провод подсвечивается на 3D-модели механического узла. И наоборот: при выделении провода 3D-модели механического узла этот же провод подсвечивается на электросхеме. Такая функция облегчает обсуждение при выявлении и устранении междисциплинарных несоответствий.

Модули образуют интегрированное решение, повышающее производительность труда и инженеров-электриков, и инженеров-механиков. Специалисты совместно находят проблемы в электрических системах и исправляют их. В результате проекты выполняются вовремя и в рамках бюджета.

Чад Джексон (Chad Jackson), главный аналитик компании Lifecycle Insights:

«Одна из самых больших трудностей при разработке интеллектуальных и подключенных к сетям изделий — решение проблем интеграции электронных, электрических и механических систем. Удобная двунаправленная передача информации между инженерами-электриками и разработчиками механической части позволяет им работать только с актуальными версиями проекта, устраняет проблемы связанные с возрастающей сложностью проекта, а также упрощает совместную работу в случае выявления проблем. Применение модулей Solid Edge Wiring и Harness Design, тесно интегрированных с традиционной средой машиностроительного проектирования Solid Edge — шаг в правильном направлении».

Специальная цена на Solid Edge Electrical Design

Нанософт объявляет специальные цены на ПО для разработки электрической части проекта:

до 20 декабря действует скидка 40% на комплект Solid Edge Electrical Design™+Solid Edge®, а для пользователей Solid Edge -  скидка 40% на Solid Edge Electrical Design.