基于AutoCAD Electrical電氣設(shè)計方法與遠景
撰文：王冰
關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計軟件，AutoCAD Electrical、標準化、模塊化
摘要： 本文主要闡述了有關(guān)于電氣設(shè)計軟件行業(yè)中，電氣軟件用戶在使用過程中出現(xiàn)的問題和相應(yīng)的應(yīng)對方法，讓大家可以對電氣設(shè)計軟件有一定的有關(guān)架構(gòu)的了解，以便于更好的掌握各種專業(yè)電氣設(shè)計軟件。以及和大家進行一些有關(guān)于設(shè)計方法的交流，根據(jù)自己的體會，將軟件所擁有的設(shè)計方法與大家進行共享。
正文：
目前國內(nèi)電氣設(shè)計軟件領(lǐng)域的軟件有很多，在業(yè)內(nèi)主要比較有市場影響的幾個產(chǎn)品分別是：AutoCAD Electrical，Eplan，E3 Servers，ACE，EB，SeeElectrical，Pcschmatical，等等，這些都是國外的產(chǎn)品，對于國內(nèi)的這類產(chǎn)品本人了解甚少，因此這里我也不做評述和探討。我在這里主要以AutoCAD Electrical作為例子來進行說明。
實際上，不管是用任何電氣設(shè)計軟件，都避不開一個問題，那就是軟件的使用效果，我在很多自學(xué)成才的工程師那里看到的效果是很多馬拉汽車的事情，用專業(yè)的電氣設(shè)計軟件，以CAD原有的思路和畫法，關(guān)聯(lián)上數(shù)據(jù)庫就覺得已經(jīng)是在用電氣設(shè)計軟件了，其實對于電氣設(shè)計軟件來說，首先最總要的是思路，而不是技巧，因為繪圖技巧都是可以很快就掌握的，但是如果對設(shè)計軟件了解的不夠深刻，那么設(shè)計思路就很難掌握。電氣設(shè)計軟件應(yīng)用在目前的行業(yè)應(yīng)用中，可以看到的主要有四個階段，分別是：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建階段，標準化階段，模塊化階段，參數(shù)化設(shè)計階段，下面就這幾個階段簡單說明一下。
專業(yè)電氣設(shè)計軟件的應(yīng)用首先是數(shù)據(jù)庫，在各種專業(yè)電氣設(shè)計軟件里，都有一個共同點，那就是依賴于數(shù)據(jù)庫的，數(shù)據(jù)庫主要是分兩大類，一個是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，一個是項目數(shù)據(jù)庫，各種軟件中叫法不同，在ACE中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫主要包含的是符號庫和部件庫以及一些模板，而在Eplan中，叫主數(shù)據(jù)，雖然表達不同，意思是一樣的，那就是用來共享的數(shù)據(jù)，或者說是公共數(shù)據(jù)庫；而項目數(shù)據(jù)庫就是每個項目中的所有數(shù)據(jù)；所有的項目設(shè)計都是將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)復(fù)制出來放到項目數(shù)據(jù)庫的過程。這樣大家在設(shè)計過程中就比較容易理解，不管是線條也好，符號也罷，這些都是數(shù)據(jù)，而且還要包含他們后臺攜帶的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)組成了項目，這樣才可以在后期自動生成各種報表和BOM。
其次是數(shù)據(jù)化設(shè)計，這個是和CAD最根本的區(qū)別，在專業(yè)的電氣設(shè)計軟件里，所有的器件、電線電纜，端子等等都是有屬性的，在后臺都是攜帶者自己的信息，這里圖紙上就不一定非要將所有的信息都顯示出來，那么設(shè)計過程中就是將這些元素利用符號和線條的形式在圖面上展示出來，同時也將所有的數(shù)據(jù)帶進了項目數(shù)據(jù)庫中。那么后期的數(shù)據(jù)提取就很簡單了，所有的BOM和各種報表都是從數(shù)據(jù)庫中將數(shù)據(jù)進行提取整理。那么在設(shè)計中就對于數(shù)據(jù)庫的依賴性就很強，這就要求我們在初期使用ACE的時候，首先需要做的工作就是將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立起來。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立主要分為3個主要部分和一個貫穿思想，這三個部分分別是符號庫建立，部件庫建立，模板建立，一個貫穿思想是基于標準化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)，也就是說，在初期建立基于本公司的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫時就應(yīng)該基于本公司的標準化建設(shè)要求建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，那么就需要根據(jù)本公司的設(shè)計要求，制定一套《基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建庫規(guī)范》，建庫的培訓(xùn)工作也會基于這個規(guī)范來進行。
有了比較完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，設(shè)計人員在設(shè)計過程中將會比較順暢的使用專業(yè)的設(shè)計工具進行相關(guān)設(shè)計，再經(jīng)過導(dǎo)航式培訓(xùn)過程，設(shè)計人員就會初步完成電氣設(shè)計軟件應(yīng)用的第一階段，專業(yè)電氣設(shè)計軟件入門階段。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建完成之后，接下來的工作就是要根據(jù)自身企業(yè)的需求建立基于本企業(yè)的標準化設(shè)計模板，其中包含了相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫以及設(shè)計標準，通常這個工作需要花費較多的時間，主要的工作量在對于現(xiàn)有標準化體系的分析和對先進的標準化體系的理解，并且根據(jù)現(xiàn)行的標準化要求對現(xiàn)有標準化體系的修改，這個過程還需要結(jié)合本企業(yè)的生產(chǎn)工藝和相關(guān)的工作流程。最終建立起來一套《基于ACE的電氣設(shè)計規(guī)范》，并且在設(shè)計模板中將規(guī)范中的規(guī)定定制在模板中，這樣的話，設(shè)計人員就可以基于模板來進行相關(guān)設(shè)計工作時即可符合相關(guān)設(shè)計規(guī)范，而不必對于設(shè)計規(guī)范進行深入學(xué)習(xí)和了解，只需要學(xué)會使用設(shè)計工具即可實現(xiàn)。當然企業(yè)內(nèi)部也還是需要有專門人員可以對軟件基于規(guī)范進行修改和補充，以便于后期的調(diào)整。以上這個階段就是電氣設(shè)計軟件應(yīng)用的第二個階段，標準化應(yīng)用階段。
完成標準化階段后，企業(yè)即可形成基于新的設(shè)計平臺的設(shè)計工作能力，可以使用軟件高效的進行相關(guān)的電氣設(shè)計工作了。但是隨著企業(yè)產(chǎn)品的不斷更新和業(yè)務(wù)擴展需求，設(shè)計人員的工作效率希望可以進一步提升，那么這個提升就需要進入到模塊化設(shè)計階段，也就是說，在設(shè)計工作中，將常用的電路保存為回路，在設(shè)計工作中，以回路為主導(dǎo)的設(shè)計工作將會成為主導(dǎo)，回路就是典型電路的保存方式。我在很多公司里經(jīng)常聽到的一句話就是說“老外畫的項目太浪費紙了！”，說有的圖紙上就一兩個器件就算是一張圖了，而且很多工程師問我：“如何可以將多張圖紙匯總到一張上來，以便于看圖”。對于這些要求，還真是有點無從說起了，這個就是典型的設(shè)計思路的問題，并不是說老外畫的圖就一定是正確的，但是由于國外在使用專業(yè)電氣設(shè)計軟件的時間上要比我們國內(nèi)長的多，也成熟的多，那么這樣做，必然有其目的，那到底是怎樣的一個原因呢？
接下來我們討論一個概念，那就是有關(guān)于功能+位置的項目管理方式，在ACE中叫安裝代號+位置代號，我看過非常多的有關(guān)各種電氣軟件的培訓(xùn)視頻，大多數(shù)的培訓(xùn)講師在這個問題上都是不清楚的，甚至于有些講述根本就是在誤導(dǎo)讀者，那么到底什么才是對的呢？當然，最正確的無非是標準，在IEC和GB的相關(guān)規(guī)范中其實有明文的規(guī)定，在安裝代號的前面有個“=”標識符，在GB中的定義是表述項目的功能面，下圖為GB/T 18135 2008對于此方面的規(guī)定：此項規(guī)定也在IEC81346中做了明確的規(guī)定，和我們GB的規(guī)定一致。而在我們ACE中由于是歷史的翻譯原因，翻譯成了安裝代號，這類翻譯的錯誤還體現(xiàn)在了Eplan中，在Eplan中稱之為“高層代號”，這些稱呼都是不準確的，準確的稱呼應(yīng)該是“功能代號”，而其他的兩個代號分別為：“+”位置代號，“-”設(shè)備代號，這個所有的軟件都是一致的。有了這個概念，我們就可以將項目中的基于同一電氣功能下的圖紙管理在一起，通過這個來對電氣邏輯層面上的設(shè)計圖紙進行管理和重復(fù)利用，當然同時也會對于以位置層面上管理設(shè)計模塊，也就是從物理層面上進行管理。
那么在實現(xiàn)模塊化的過程中，比較理想的狀態(tài)是邏輯層面上和物理層面上進行高度統(tǒng)一的進行模塊化設(shè)計，但是這個僅僅是較為理想的狀態(tài)，比較現(xiàn)實的做法還是在原理圖設(shè)計階段，以功能為主導(dǎo)的模塊化實現(xiàn)起來比較容易，而且也會容易得到設(shè)計人員的理解和應(yīng)用。前面這些都是理論上的概念，而實際操作中，就是將相對單一功能的電路圖單獨保存為回路，并且進行合適的命名管理，以便于后期調(diào)用。而達到模塊化設(shè)計的效果就是設(shè)計人員在設(shè)計新的項目時，可以達到90%甚至于100%通過調(diào)用回路模塊來進行相關(guān)的設(shè)計，這個時候就可以確認達到了模塊化設(shè)計的設(shè)計水平了。那么這樣就要求我們的工程師在設(shè)計過程中，不單單要著眼于項目本身，更應(yīng)該要著眼于未來的設(shè)計，著眼于設(shè)計標準化和模塊化。
在達到模塊化設(shè)計階段后，比起前面大家依然使用符號線條進行設(shè)計的過程會有較大的設(shè)計效率的提升。然而設(shè)計工具的效率還可以進一步的提高，那么就是我們在電氣設(shè)計階段中，目前最為高效的設(shè)計方式：“參數(shù)化設(shè)計”，而參數(shù)化設(shè)計時基于模塊化設(shè)計的一種自動化設(shè)計方式，其基本原理是根據(jù)設(shè)計參數(shù)，定位到具體的模塊，再通過對于軟件的二次開發(fā)，將模塊按照設(shè)計要求和規(guī)律，自動繪制到圖紙中，這樣，電氣原理圖的設(shè)計工作就是在選配參數(shù)，選配好參數(shù)后，圖紙自動生成，生成好原理圖后，再利用電氣軟件的一些基本功能，將生產(chǎn)所需的BOM和接線圖表，端子圖表，接線表等自動生成，整個過程設(shè)計人員基本上無需繪制電路圖，而且這種設(shè)計不局限于成熟產(chǎn)品線設(shè)計，非標設(shè)計也是可以實現(xiàn)的。到了這個階段，原有的電氣圖紙設(shè)計工作可以實現(xiàn)設(shè)計效率的大幅提升，成熟階段，數(shù)十倍的提升是可見的。
而這樣的設(shè)計手段已經(jīng)在一些企業(yè)中逐步應(yīng)用起來，這也是我們企業(yè)在引進專業(yè)電氣設(shè)計軟件以來，可以進一步發(fā)展的方向。
但是有些朋友會說，數(shù)據(jù)基礎(chǔ)太難了，這些數(shù)據(jù)繁雜而數(shù)量大，我們在做項目的時候再去做這些數(shù)據(jù)，還不如我原來快呢。那是因為只看到了眼前，而且以前是有積累的，而新的設(shè)計工具下也需要積累的時間，同樣的時間下，專業(yè)工具的效率肯定要比原有設(shè)計高得多。而且基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一般來說不是軟件必須自帶的數(shù)據(jù)，因為每個企業(yè)所需數(shù)據(jù)不同，設(shè)計產(chǎn)品也不同，行業(yè)不同，數(shù)據(jù)的差別也比較大，因此，對于這些數(shù)據(jù)正確的做法是進行定制，而定制過程也不是非常困難的，一個企業(yè)的數(shù)據(jù)也不會特別龐大，只是需要科學(xué)的方法和規(guī)劃即可做好，有了這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，工程師在進行設(shè)計過程當中，就可以如虎添翼，把自己的精力都放在了設(shè)計層面，那些繁雜的統(tǒng)計和簡單重復(fù)的工作就由電腦代勞了，讓我們的工程師可以從原來的工程師兼繪圖員、制表員、統(tǒng)計員轉(zhuǎn)化為設(shè)計人員。
綜上所述，對于電氣設(shè)計軟件，最重要的是設(shè)計者在使用軟件的時候的設(shè)計思路和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)構(gòu)建，把握好未來的方向，一定可以將設(shè)計工作更上一個臺階的。
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