基于AutoCAD Electrical電氣設(shè)計(jì)方法與遠(yuǎn)景
撰文：王冰
關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計(jì)軟件，AutoCAD Electrical、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化
摘要： 本文主要闡述了有關(guān)于電氣設(shè)計(jì)軟件行業(yè)中，電氣軟件用戶在使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方法，讓大家可以對(duì)電氣設(shè)計(jì)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(jì)軟件。以及和大家進(jìn)行一些有關(guān)于設(shè)計(jì)方法的交流，根據(jù)自己的體會(huì)，將軟件所擁有的設(shè)計(jì)方法與大家進(jìn)行共享。
正文：
目前國(guó)內(nèi)電氣設(shè)計(jì)軟件領(lǐng)域的軟件有很多，在業(yè)內(nèi)主要比較有市場(chǎng)影響的幾個(gè)產(chǎn)品分別是：AutoCAD Electrical，Eplan，E3 Servers，ACE，EB，SeeElectrical，Pcschmatical，等等，這些都是國(guó)外的產(chǎn)品，對(duì)于國(guó)內(nèi)的這類產(chǎn)品本人了解甚少，因此這里我也不做評(píng)述和探討。我在這里主要以AutoCAD Electrical作為例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)際上，不管是用任何電氣設(shè)計(jì)軟件，都避不開(kāi)一個(gè)問(wèn)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(jì)軟件，以CAD原有的思路和畫法，關(guān)聯(lián)上數(shù)據(jù)庫(kù)就覺(jué)得已經(jīng)是在用電氣設(shè)計(jì)軟件了，其實(shí)對(duì)于電氣設(shè)計(jì)軟件來(lái)說(shuō)，首先最總要的是思路，而不是技巧，因?yàn)槔L圖技巧都是可以很快就掌握的，但是如果對(duì)設(shè)計(jì)軟件了解的不夠深刻，那么設(shè)計(jì)思路就很難掌握。電氣設(shè)計(jì)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(gè)階段，分別是：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建階段，標(biāo)準(zhǔn)化階段，模塊化階段，參數(shù)化設(shè)計(jì)階段，下面就這幾個(gè)階段簡(jiǎn)單說(shuō)明一下。
專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用首先是數(shù)據(jù)庫(kù)，在各種專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件里，都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)的，數(shù)據(jù)庫(kù)主要是分兩大類，一個(gè)是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)是項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)，各種軟件中叫法不同，在ACE中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含的是符號(hào)庫(kù)和部件庫(kù)以及一些模板，而在Eplan中，叫主數(shù)據(jù)，雖然表達(dá)不同，意思是一樣的，那就是用來(lái)共享的數(shù)據(jù)，或者說(shuō)是公共數(shù)據(jù)庫(kù)；而項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)就是每個(gè)項(xiàng)目中的所有數(shù)據(jù)；所有的項(xiàng)目設(shè)計(jì)都是將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)復(fù)制出來(lái)放到項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程。這樣大家在設(shè)計(jì)過(guò)程中就比較容易理解，不管是線條也好，符號(hào)也罷，這些都是數(shù)據(jù)，而且還要包含他們后臺(tái)攜帶的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)組成了項(xiàng)目，這樣才可以在后期自動(dòng)生成各種報(bào)表和BOM。
其次是數(shù)據(jù)化設(shè)計(jì)，這個(gè)是和CAD最根本的區(qū)別，在專業(yè)的電氣設(shè)計(jì)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(tái)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(lái)，那么設(shè)計(jì)過(guò)程中就是將這些元素利用符號(hào)和線條的形式在圖面上展示出來(lái)，同時(shí)也將所有的數(shù)據(jù)帶進(jìn)了項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)中。那么后期的數(shù)據(jù)提取就很簡(jiǎn)單了，所有的BOM和各種報(bào)表都是從數(shù)據(jù)庫(kù)中將數(shù)據(jù)進(jìn)行提取整理。那么在設(shè)計(jì)中就對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的依賴性就很強(qiáng)，這就要求我們?cè)诔跗谑褂肁CE的時(shí)候，首先需要做的工作就是將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立起來(lái)。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立主要分為3個(gè)主要部分和一個(gè)貫穿思想，這三個(gè)部分分別是符號(hào)庫(kù)建立，部件庫(kù)建立，模板建立，一個(gè)貫穿思想是基于標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，也就是說(shuō)，在初期建立基于本公司的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)就應(yīng)該基于本公司的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，那么就需要根據(jù)本公司的設(shè)計(jì)要求，制定一套《基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)規(guī)范》，建庫(kù)的培訓(xùn)工作也會(huì)基于這個(gè)規(guī)范來(lái)進(jìn)行。
有了比較完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中將會(huì)比較順暢的使用專業(yè)的設(shè)計(jì)工具進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，再經(jīng)過(guò)導(dǎo)航式培訓(xùn)過(guò)程，設(shè)計(jì)人員就會(huì)初步完成電氣設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用的第一階段，專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件入門階段。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建完成之后，接下來(lái)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模板，其中包含了相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通常這個(gè)工作需要花費(fèi)較多的時(shí)間，主要的工作量在對(duì)于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化體系的分析和對(duì)先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化體系的理解，并且根據(jù)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)化要求對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化體系的修改，這個(gè)過(guò)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(lái)一套《基于ACE的電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，并且在設(shè)計(jì)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(jì)人員就可以基于模板來(lái)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)工作時(shí)即可符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，而不必對(duì)于設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和了解，只需要學(xué)會(huì)使用設(shè)計(jì)工具即可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然企業(yè)內(nèi)部也還是需要有專門人員可以對(duì)軟件基于規(guī)范進(jìn)行修改和補(bǔ)充，以便于后期的調(diào)整。以上這個(gè)階段就是電氣設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用的第二個(gè)階段，標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用階段。
完成標(biāo)準(zhǔn)化階段后，企業(yè)即可形成基于新的設(shè)計(jì)平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作能力，可以使用軟件高效的進(jìn)行相關(guān)的電氣設(shè)計(jì)工作了。但是隨著企業(yè)產(chǎn)品的不斷更新和業(yè)務(wù)擴(kuò)展需求，設(shè)計(jì)人員的工作效率希望可以進(jìn)一步提升，那么這個(gè)提升就需要進(jìn)入到模塊化設(shè)計(jì)階段，也就是說(shuō)，在設(shè)計(jì)工作中，將常用的電路保存為回路，在設(shè)計(jì)工作中，以回路為主導(dǎo)的設(shè)計(jì)工作將會(huì)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(tīng)到的一句話就是說(shuō)“老外畫的項(xiàng)目太浪費(fèi)紙了！”，說(shuō)有的圖紙上就一兩個(gè)器件就算是一張圖了，而且很多工程師問(wèn)我：“如何可以將多張圖紙匯總到一張上來(lái)，以便于看圖”。對(duì)于這些要求，還真是有點(diǎn)無(wú)從說(shuō)起了，這個(gè)就是典型的設(shè)計(jì)思路的問(wèn)題，并不是說(shuō)老外畫的圖就一定是正確的，但是由于國(guó)外在使用專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件的時(shí)間上要比我們國(guó)內(nèi)長(zhǎng)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(gè)原因呢？
接下來(lái)我們討論一個(gè)概念，那就是有關(guān)于功能+位置的項(xiàng)目管理方式，在ACE中叫安裝代號(hào)+位置代號(hào)，我看過(guò)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(gè)問(wèn)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(duì)的呢？當(dāng)然，最正確的無(wú)非是標(biāo)準(zhǔn)，在IEC和GB的相關(guān)規(guī)范中其實(shí)有明文的規(guī)定，在安裝代號(hào)的前面有個(gè)“=”標(biāo)識(shí)符，在GB中的定義是表述項(xiàng)目的功能面，下圖為GB/T 18135 2008對(duì)于此方面的規(guī)定：此項(xiàng)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(hào)，這類翻譯的錯(cuò)誤還體現(xiàn)在了Eplan中，在Eplan中稱之為“高層代號(hào)”，這些稱呼都是不準(zhǔn)確的，準(zhǔn)確的稱呼應(yīng)該是“功能代號(hào)”，而其他的兩個(gè)代號(hào)分別為：“+”位置代號(hào)，“-”設(shè)備代號(hào)，這個(gè)所有的軟件都是一致的。有了這個(gè)概念，我們就可以將項(xiàng)目中的基于同一電氣功能下的圖紙管理在一起，通過(guò)這個(gè)來(lái)對(duì)電氣邏輯層面上的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行管理和重復(fù)利用，當(dāng)然同時(shí)也會(huì)對(duì)于以位置層面上管理設(shè)計(jì)模塊，也就是從物理層面上進(jìn)行管理。
那么在實(shí)現(xiàn)模塊化的過(guò)程中，比較理想的狀態(tài)是邏輯層面上和物理層面上進(jìn)行高度統(tǒng)一的進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，但是這個(gè)僅僅是較為理想的狀態(tài)，比較現(xiàn)實(shí)的做法還是在原理圖設(shè)計(jì)階段，以功能為主導(dǎo)的模塊化實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，而且也會(huì)容易得到設(shè)計(jì)人員的理解和應(yīng)用。前面這些都是理論上的概念，而實(shí)際操作中，就是將相對(duì)單一功能的電路圖單獨(dú)保存為回路，并且進(jìn)行合適的命名管理，以便于后期調(diào)用。而達(dá)到模塊化設(shè)計(jì)的效果就是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)新的項(xiàng)目時(shí)，可以達(dá)到90%甚至于100%通過(guò)調(diào)用回路模塊來(lái)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，這個(gè)時(shí)候就可以確認(rèn)達(dá)到了模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平了。那么這樣就要求我們的工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不單單要著眼于項(xiàng)目本身，更應(yīng)該要著眼于未來(lái)的設(shè)計(jì)，著眼于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。
在達(dá)到模塊化設(shè)計(jì)階段后，比起前面大家依然使用符號(hào)線條進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程會(huì)有較大的設(shè)計(jì)效率的提升。然而設(shè)計(jì)工具的效率還可以進(jìn)一步的提高，那么就是我們?cè)陔姎庠O(shè)計(jì)階段中，目前最為高效的設(shè)計(jì)方式：“參數(shù)化設(shè)計(jì)”，而參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)基于模塊化設(shè)計(jì)的一種自動(dòng)化設(shè)計(jì)方式，其基本原理是根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，定位到具體的模塊，再通過(guò)對(duì)于軟件的二次開(kāi)發(fā)，將模塊按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)律，自動(dòng)繪制到圖紙中，這樣，電氣原理圖的設(shè)計(jì)工作就是在選配參數(shù)，選配好參數(shù)后，圖紙自動(dòng)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(dòng)生成，整個(gè)過(guò)程設(shè)計(jì)人員基本上無(wú)需繪制電路圖，而且這種設(shè)計(jì)不局限于成熟產(chǎn)品線設(shè)計(jì)，非標(biāo)設(shè)計(jì)也是可以實(shí)現(xiàn)的。到了這個(gè)階段，原有的電氣圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效率的大幅提升，成熟階段，數(shù)十倍的提升是可見(jiàn)的。
而這樣的設(shè)計(jì)手段已經(jīng)在一些企業(yè)中逐步應(yīng)用起來(lái)，這也是我們企業(yè)在引進(jìn)專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件以來(lái)，可以進(jìn)一步發(fā)展的方向。
但是有些朋友會(huì)說(shuō)，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?cè)谧鲰?xiàng)目的時(shí)候再去做這些數(shù)據(jù)，還不如我原來(lái)快呢。那是因?yàn)橹豢吹搅搜矍�，而且以前是有積累的，而新的設(shè)計(jì)工具下也需要積累的時(shí)間，同樣的時(shí)間下，專業(yè)工具的效率肯定要比原有設(shè)計(jì)高得多。而且基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一般來(lái)說(shuō)不是軟件必須自帶的數(shù)據(jù)，因?yàn)槊總�(gè)企業(yè)所需數(shù)據(jù)不同，設(shè)計(jì)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(duì)于這些數(shù)據(jù)正確的做法是進(jìn)行定制，而定制過(guò)程也不是非常困難的，一個(gè)企業(yè)的數(shù)據(jù)也不會(huì)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(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，就可以如虎添翼，把自己的精力都放在了設(shè)計(jì)層面，那些繁雜的統(tǒng)計(jì)和簡(jiǎn)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(lái)的工程師兼繪圖員、制表員、統(tǒng)計(jì)員轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)人員。
綜上所述，對(duì)于電氣設(shè)計(jì)軟件，最重要的是設(shè)計(jì)者在使用軟件的時(shí)候的設(shè)計(jì)思路和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)構(gòu)建，把握好未來(lái)的方向，一定可以將設(shè)計(jì)工作更上一個(gè)臺(tái)階的。
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