Meningkatkan desain bersama komponen elektromekanis

Ringkasan Singkat

Kolaborasi yang efektif adalah faktor penting dalam meningkatkan produktivitas dan menciptakan produk-produk berkualitas tinggi. Sistem desain berbantuan komputer (CAD) dan alat-alat cerdas membantu insinyur menyinkronkan data dan bekerja sama dalam masalah-masalah interdisipliner terpenting dari proyek, sambil berkonsentrasi pada tugas utama mereka: menciptakan inovasi. Berkat pendekatan ini, dimungkinkan untuk mengimplementasikan rencana perancang, mengurangi waktu desain, dan membawa produk ke pasar pada waktu yang tepat.

Mendukung kolaborasi antar disiplin ilmu mempercepat inovasi

Pendahuluan

Pelanggan modern, terlepas dari industri, sangat menuntut: produk mereka harus lebih cerdas dan memiliki fungsi yang luas. Dalam hal ini, penggunaan elektronik dalam perangkat mekanis tradisional tumbuh pada tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya, dan semua komponen elektronik ini harus secara fisik terhubung satu sama lain dan dihubungkan dengan tata letak umum produk.

Sensor dipasang di hampir semua peralatan untuk menggabungkan perangkat menjadi satu dunia "pintar". Sinyal dari sensor-sensor ini ditransmisikan melalui kabel ke unit, drive, dan antena yang terpasang di dalam. Kabel terpisah digabungkan menjadi satu. Akibatnya, "sistem saraf listrik" nyata dari produk modern terbentuk.

Sebagai hasil dari kenyataan bahwa elektronik dan perangkat lunak mulai mengontrol komponen mekanis struktur, kompleksitas sistem elektromekanis tumbuh, yang terbaik dari proses desain yang ada dengan cepat menjadi usang dan tidak efisien, dan semakin sulit bagi desainer untuk bersaing dengan kebutuhan pasar yang berubah dengan cepat. Saat ini tidak lagi mungkin untuk hanya mentransfer proyek jadi ke produksi prototipe untuk memeriksa apakah produk berfungsi sebagaimana dimaksud. Insinyur harus melampaui bidang spesialisasi mereka. Sebagai contoh, insinyur mekanik sering berurusan dengan peralatan listrik, dan insinyur listrik dengan peralatan mekanik.

Masalahnya adalah fragmentasi disiplin teknik

Dengan tidak adanya proses desain yang terkoordinasi, integrasi sistem produk dilakukan pada tahap pembuatan prototipe, yaitu, pada akhir siklus pengembangan. Pada saat yang sama, kesalahan yang dibuat pada tahap akhir menjadi sangat mahal. Jika mereka tidak dapat diidentifikasi sebelum pembuatan dan pengujian prototipe, perusahaan menanggung biaya yang signifikan - keuangan dan waktu. Selain itu, kesalahan seperti itu dapat sangat menunda peluncuran produk baru ke pasar.
Dengan demikian, pemisahan proses tradisional menjadi tidak efektif terhadap latar belakang meningkatnya kompleksitas produk yang dirancang.

Mengapa

• Ketika insinyur listrik dan insinyur mekanik bekerja di berbagai sistem desain, mencocokkan bahkan pertanyaan paling sederhana pun menjadi masalah besar. "Apakah kita berbicara tentang kawat ini atau tentang itu?": Untuk seorang insinyur listrik, kawat adalah garis pada sirkuit listrik, untuk seorang insinyur mekanik, kabel yang sama diletakkan pada model 3D dari perakitan mekanis. Karena perbedaan dalam pendekatan, kesalahpahaman, kesalahan dan penundaan desain muncul.
• Dengan tidak adanya koordinasi proses kerja, insinyur listrik mengembangkan satu set diagram pengkabelan, spesifikasi dan gambar. Kemudian, insinyur mesin harus mempelajari dokumentasi dan mencari tahu kabel mana yang memerlukan pelacakan pada node mekanik. Karya-karya ini dilakukan secara manual, yang berarti bahwa risiko kesalahan muncul.

Fig. 1. Pemisahan tradisional dari proses desain bagian listrik dan mekanik produk tidak memungkinkan sinkronisasi bagian-bagian individu dari proyek.


Fig. 2. Adalah suatu kesalahan untuk berpikir bahwa melacak dan membuat kabel memanfaatkan adalah tugas yang sederhana.

• Desain bagian kelistrikan jarang dimungkinkan untuk diselesaikan pertama kali. Paling sering, ini adalah proses siklik dengan partisipasi insinyur listrik dan insinyur mekanik, sedangkan pada setiap siklus spesialis harus memeriksa kembali perubahan yang dibuat.

Akibatnya, kesalahan desain diteruskan ke tahap berikutnya, karena itu diperlukan untuk melakukan banyak siklus pembuatan dan pengujian prototipe.

Dalam kondisi modern, departemen perusahaan yang tersebar tidak dapat bekerja secara efisien. Bagian listrik dan mekanik proyek harus digabungkan.

Hambatan untuk integrasi sistem ECAD dan MCAD

Sayangnya, memastikan kolaborasi pengguna sistem listrik (ECAD) dan mekanik (MCAD) bukanlah tugas yang mudah. Masalah utama adalah pembagian tradisional proyek menjadi bagian-bagian listrik dan mekanik. Sebagai aturan, insinyur listrik dan insinyur mekanik "berbicara" bahasa yang berbeda dan menggunakan alat yang berbeda. Selain itu, pekerjaan mereka paling sering ditempatkan secara geografis.

Kesulitan berikutnya adalah bahwa struktur objek yang sama untuk desain bagian listrik dan mekanik disajikan secara berbeda dalam sistem CAD.

Dalam sistem MCAD apa pun, unit elektronik adalah spesifikasi dalam bentuk pengencang, rumah, papan sirkuit cetak, dan konektor. Selain itu, dalam sistem ECAD, modul yang sama adalah rangkaian fungsional atau listrik, yaitu, representasi tingkat yang lebih tinggi dari sekadar struktur fisik objek. Untuk melakukan sejumlah fungsi listrik, beberapa papan sirkuit cetak dan konektor digunakan sekaligus, yang tidak memungkinkan untuk mengasosiasikan fungsi tertentu dengan elemen fisik spesifik produk.

Untuk memastikan fungsionalitas yang diperlukan dari bagian listrik, tenaga kerja yang cukup diperlukan. Selama proses desain, para insinyur memilih konektor, terminal, layar, bahan kawat yang sesuai, dll. Juga, ketika mengembangkan sistem kelistrikan, perlu untuk menyelesaikan banyak masalah dalam mendesain komponen mekanik. Hal ini diperlukan untuk melacak kabel produk dengan hati-hati, dengan mempertimbangkan masalah kompatibilitas elektromagnetik. Proses pelacakan harus mengecualikan persimpangan fisik kabel listrik dengan bagian-bagiannya, menghitung dengan benar panjang kabel (berdasarkan jari-jari lentur yang sebenarnya) dan mempertimbangkan faktor-faktor lain - misalnya, pilihan titik pemasangan kabel yang benar.

Akibatnya, untuk menciptakan sistem kelistrikan yang sangat baik, insinyur kelistrikan dan insinyur mekanik melakukan banyak siklus desain. Mereka perlu bertukar data desain dan bekerja sama.

Upaya-upaya sebelumnya untuk mendukung kolaborasi semacam itu tidak membawa keberhasilan yang signifikan. Untuk mengintegrasikan sistem ECAD-MCAD, apa pun yang digunakan: stiker, email, file Excel. Karena alasan yang jelas, pendekatan semacam itu pasti gagal.

Pada prinsipnya, dimungkinkan untuk merancang sistem kelistrikan menggunakan kombinasi editor universal untuk membangun sirkuit, spreadsheet, dan sistem CAD 2D, tetapi ada banyak risiko:

• Elemen-elemen yang dikembangkan di masing-masing sistem ini sama sekali tidak saling berhubungan. Jika perubahan dilakukan pada sirkuit listrik dan dilupakan, gambar dan spesifikasi tidak akan mencerminkan keputusan desain yang baru.
• Semua elemen diagram, spesifikasi gambar tidak lebih dari garis dan simbol. Sangat tidak mungkin untuk melakukan pemodelan numerik dan menguji fungsionalitas sistem dengan bantuan mereka. Jika sekering nilai arus terlalu rendah, para insinyur tidak akan tahu bahwa itu akan meledak, sampai prototipe diuji.
• Dengan tidak adanya otomatisasi dalam transisi dari teknik elektro ke routing kabel listrik melalui komponen mekanik, insinyur mekanik dipaksa untuk secara manual menangani dokumentasi untuk sistem kelistrikan untuk mencari tahu di mana dan kabel harness mana yang perlu diletakkan.

Untungnya, proses desain baru yang dibantu komputer telah muncul yang berhasil mengatasi tantangan ini.

Proses cerdas desain ECAD-MCAD mendukung kolaborasi spesialis yang menciptakan bagian listrik dan mekanik proyek.

Pemodelan numerik memprediksi karakteristik sistem kelistrikan, yang memungkinkan Anda untuk memeriksa dan mengoptimalkan solusi desain, dan memeriksa silang desain dalam berbagai aplikasi meningkatkan integrasi.

Pendekatan baru untuk pengembangan bersama bagian listrik dan mekanik produk

Merancang sistem elektromekanis modern bukanlah tugas yang mudah, yang merupakan proses siklik dengan berbagai keterbatasan. Perusahaan membutuhkan solusi baru, otomatis dan cerdas yang memastikan kolaborasi antara para profesional. Namun, sampai sekarang, banyak yang memutuskan untuk tidak mengembangkan proses desain terintegrasi, membenarkan bahwa itu membutuhkan biaya yang signifikan. Dalam hal ini, perlu untuk mengajukan pertanyaan lain: kerugian apa yang akan terjadi jika produk tidak memasuki pasar pada saat yang tepat?

Kualitas bagian listrik memiliki dampak yang luar biasa pada keberhasilan atau kegagalan produk baru, dan pemodelan numerik dan perhitungan berfungsi sebagai dasar untuk kontrol yang efektif terhadap keputusan desain pada tahap awal. Simulasi numerik sistem kelistrikan pada awal pengembangan mampu mengidentifikasi masalah yang memerlukan perubahan lengkap dari seluruh arsitektur dasar dari bagian kelistrikan.

Sistem kelistrikan berhubungan erat dengan komponen mekanis, sehingga perubahan pada bagian kelistrikan seringkali memerlukan penyesuaian dengan bagian mekanis juga.
Perubahan pada listrik dan mekanik seperti itu jauh lebih sederhana dan lebih murah untuk dilakukan pada tahap paling awal penciptaan produk.

Pengenalan sistem desain cerdas baru memberi pengembang akses penuh ke semua informasi produk. Berdasarkan informasi ini, pemodelan numerik dilakukan - dasar dari proses desain sistem elektromekanis terintegrasi, dengan bantuan yang kebutuhan prototipe berkurang, waktu dan uang dihemat.

Metode pemodelan komputer dan kontrol keputusan desain bagian listrik merupakan langkah maju yang signifikan dalam hal memeriksa integritas struktur. Kemungkinan pendekatan ini jauh lebih luas daripada saat menggunakan prototipe tradisional.

Proses Desain Cerdas Khas

Seorang insinyur listrik mengembangkan spesifikasi untuk elemen-elemen sistem kelistrikan, yang kemudian ia integrasikan ke dalam lingkungan desain tiga dimensi yang efisien - misalnya, Solid Edge dari Siemens Digital Industries Software. Integrasi tersebut memungkinkan desain bagian kelistrikan mempertimbangkan pembatasan yang diberlakukan oleh struktur mekanik, menunjukkan keberadaan tempat-tempat dengan kelembaban tinggi, suhu dan faktor-faktor berbahaya lainnya. Di sisi lain, ketika merancang bagian mekanis, perancang akan menyisakan ruang yang cukup untuk pemasangan kabel, serta menyediakan jari-jari lentur yang diperlukan dari bundel. Karena konteks interdisipliner, insinyur listrik dan mekanik dengan cepat mengidentifikasi ketidakkonsistenan antara bagian listrik dan mekanik proyek.

Insinyur mekanik harus memastikan bahwa harness dengan semua kabel yang dibutuhkan dapat diletakkan di ruang yang tersedia. Namun, memodelkan kabel-kabel ini dalam sistem MCAD adalah tugas yang terlalu rumit dan memakan waktu. Sebagai gantinya, deskripsi sistem kelistrikan dibuat dalam modul khusus seperti Solid Edge Wiring dan Harness Design. Diameter maksimum yang diizinkan dari kabel harness, ditentukan berdasarkan pembatasan yang diberlakukan oleh bagian mekanik, dipindahkan ke modul Solid Edge, yang memeriksa bahwa harness yang dirancang tidak benar-benar melebihi diameter ini. Untuk melakukan ini, modul Solid Edge Wiring dan Harness Design menyediakan verifikasi otomatis aturan desain.


Fig. 3. Fitur validasi silang dalam Kabel Solid Edge dan Desain Harness

Jika harness dilengkapi dengan klem, selongsong isolasi dan tabung menyusut, interaksi interdisipliner spesialis juga diperlukan untuk memperhitungkan pengaruhnya. Objek tersebut paling baik dibuat dalam sistem MCAD 3D, dan kemudian menambahkan data pada bagian listrik yang diperoleh dari sistem ECAD. Koneksi asosiatif ini memungkinkan Anda untuk secara otomatis merancang kabel harness dan secara akurat menentukan parameternya.

Pada akhir pengembangan bersama, setiap insinyur mendapat ide yang jelas tentang bagaimana bagian dari proyek yang dikembangkannya akan berfungsi sebagai bagian dari keseluruhan produk.

Pendekatan cerdas untuk desain komponen elektromekanis

Modul Solid Edge untuk desain sistem kelistrikan ditargetkan pada perusahaan menengah yang parameternya seperti kemudahan implementasi dan total biaya kepemilikan yang rendah sangat penting. Kemampuan luas dari sistem ini jauh melampaui fungsi tradisional menciptakan komponen elektromekanis. Secara khusus, modul melakukan simulasi numerik arus dan tegangan, mengidentifikasi kesalahan seperti korsleting, dan menghitung peringkat sekering.

Fitur-fitur ini, serta kemampuan desain bantuan kabel yang dibantu komputer dan persiapan dokumentasi dalam modul Solid Edge Wiring dan Harness Design, membantu pelanggan kami memenangkan persaingan bahkan tanpa adanya banyak pengalaman dengan alat serupa.

Ketika digunakan bersama dengan sistem CAD 3D Solid Edge, modul Solid Edge Wiring dan Harness Design menyediakan kolaborasi yang efisien antara insinyur listrik dan insinyur mekanik.

• Informasi lengkap tentang bagian listrik dari proyek ditransfer ke Solid Edge 3D, sehingga insinyur mekanik menerima daftar lengkap komponen listrik yang dihosting dan koneksi yang membutuhkan pelacakan. Selain itu, Solid Edge tahu elemen mana yang harus dihubungkan dan bagaimana, sehingga sistem melakukan pelacakan 3D kabel, kabel dan bundel secara otomatis, mengurangi kemungkinan kesalahan karena faktor manusia.
• Pemindahan perubahan yang andal antara bagian listrik dan mekanik proyek. Pemeriksaan silang dan visualisasi memberikan kontrol aliran sinyal langsung pada model 3D, yang membantu dalam memilih jalur optimal yang mengecualikan terjadinya gangguan elektromagnetik. Ketika salah satu insinyur melakukan perubahan pada bagian desainnya, mereka langsung terlihat oleh semua peserta lain dalam pengembangan. Ini meminimalkan jumlah kesalahan desain.
• Pemilihan objek secara interaktif. Ketika seorang insinyur listrik memilih kawat pada diagram pengkabelan, kabel yang sama disorot pada model 3D dari perakitan mekanik. Dan sebaliknya: ketika memilih kawat pada model 3D, itu disorot pada diagram kabel. Ini sangat memudahkan identifikasi dan penghapusan perbedaan antardisiplin.
• Grafik, spesifikasi, dan gambar yang cerdas adalah representasi berbeda dari elemen, konektor, atau kabel yang sama. Setiap perubahan pada salah satu dari mereka memerlukan tampilan otomatis dari perubahan ini dalam materi lain.
• Insinyur listrik sekarang melakukan simulasi numerik dan perhitungan, memeriksa berfungsinya sistem yang dikembangkan. Pemodelan numerik dapat mengungkapkan
  keadaan sistem kelistrikan, yang akan menyebabkan sekering putus, dan jauh sebelum tes prototipe.
• Informasi desain ditransmisikan dalam bentuk daftar tugas untuk seorang insinyur mekanik yang menelusuri kabel produk.

Modul Solid Edge Wiring dan Harness Design berhasil memecahkan masalah desain perangkat elektromekanis. Solusi multidisiplin terintegrasi didasarkan pada teknologi pengembang terkemuka sistem teknik elektro Mentor Graphics, anggota Perangkat Lunak Industri Digital Siemens. Semua solusi untuk desain bagian listrik, termasuk modul Solid Edge Wiring dan Harness Design, diciptakan oleh pengembang yang sama dan terintegrasi secara mendalam, yang tidak akan mungkin jika dikombinasikan dengan aplikasi pihak ketiga atau dikembangkan modul tambahan secara independen. Ketika digunakan dengan sistem CAD 3D Solid Edge, modul Solid Edge Wiring dan Harness Design membantu merancang sistem elektromekanis lebih cepat dan lebih murah.

Kesimpulan

Sistem kelistrikan memainkan peran penting dalam sebagian besar produk modern. Mereka menyediakan daya yang diperlukan untuk elektronik, serta interaksi yang akurat dan efisien dari banyak sistem. Tanpa sistem kelistrikan yang andal, produk-produk modern hanya akan menjadi tidak beroperasi.

Sistem kelistrikan terhubung erat dengan komponen mekanis. Misalnya, impedansi konduktor tergantung pada panjang dan ketahanan spesifik material. Dalam sistem pertama untuk merancang dan menghitung bagian listrik, panjang kabel ditentukan secara manual. Ketika peralatan listrik menjadi lebih rumit, proses manual menjadi sesuatu dari masa lalu, dan ada integrasi erat dari tahapan pengembangan komponen listrik dan mekanik dengan model interdisipliner yang terpadu. Sekarang antarmuka ECAD-MCAD dua sisi digunakan untuk ini.Sistem ECAD melaporkan semua atribut yang diperlukan, termasuk titik yang terhubung oleh masing-masing konduktor. Sistem MCAD kemudian melacak kawat, kabel, atau bundel dalam 3D dan mengirimkan panjang sebenarnya kembali ke sistem ECAD. Proses interdisipliner seperti itu mengurangi waktu desain.

Sudah lama diketahui bahwa kolaborasi meningkatkan produktivitas dan membantu menciptakan desain yang sangat efisien. Sistem CAD dan alat cerdas yang canggih membantu insinyur menyinkronkan data dan bekerja sama dalam masalah-masalah proyek interdisiplin yang kritis. Berkat ini, adalah mungkin untuk mewujudkan niat desainer terbaik dan mencapai kesuksesan pertama kalinya.

Sistem desain elektromekanis yang sangat terintegrasi, seperti Solid Edge Wiring dan Harness Design, menyediakan kolaborasi antar disiplin ilmu, menghilangkan kebutuhan insinyur untuk terus-menerus mengadakan pertemuan, mendiskusikan kesalahan yang terjadi ketika secara manual memasukkan perubahan. Teknik desain yang cerdas memungkinkan Anda untuk mengevaluasi efek perubahan pada bagian listrik dan mekanik dalam satu lingkungan. Berkat ini, para insinyur memiliki lebih banyak waktu tersisa untuk tugas utama mereka: menciptakan inovasi.

Tentang Perangkat Lunak Industri Digital Siemens

Siemens Digital Industries Software adalah divisi bisnis Digital Industries di Siemens, penyedia global terkemuka solusi perangkat lunak transformasi digital. Siemens Digital Industries Software menciptakan peluang baru untuk pengembangan dan implementasi inovasi dalam proses bisnis perusahaan industri. Organisasi berkolaborasi dengan perusahaan dari berbagai ukuran, membantu menerjemahkan ide menjadi kenyataan, mengubah proses menciptakan dan mengoperasikan produk baru.

Markas besar terletak di Plano, Texas (AS). Jumlah pelanggan di seluruh dunia melebihi 140 ribu.

Untuk informasi lebih lanjut tentang produk dan layanan Siemens Digital Industries Software, kunjungi situs web .