简要总结
有效的协作是提高生产率和创造高质量产品的重要因素。 现代计算机辅助设计（CAD）系统和智能工具可帮助工程师同步数据并就项目中最重要的跨学科问题开展合作，同时专注于其主要任务：创造创新。 通过这种方法，可以最佳地实施设计师的计划，减少设计时间并在适当的时间将产品推向市场。
支持跨学科合作，加速创新
引言
无论行业如何，现代客户的要求都很高：他们的产品必须更加智能并且具有广泛的功能。 在这方面，电子在传统机械设备中的使用正以前所未有的速度增长，所有这些电子组件必须在物理上相互连接并链接到产品的总体布局。
传感器几乎安装在任何设备中，以便将设备组合成一个“智能”世界。 这些传感器的信号通过电线传输到内置单元，驱动器和天线。 分开的电线捆在一起。 结果，形成了现代产品的真实“电神经系统”。
由于电子和软件开始控制结构的机械组件这一事实，机电系统的复杂性不断增加，现有最佳设计流程迅速变得过时且效率低下，设计师越来越难以满足瞬息万变的市场需求。 如今，不再可能将已完成的项目简单地转移到原型生产中，以检查产品是否按预期工作。 工程师必须超越其专业领域。 例如，机械工程师经常与电气设备打交道，而电气工程师则与机械设备打交道。
问题是工程学科的碎片化
在缺乏协调的设计过程的情况下，产品系统的集成在制造原型阶段即开发周期结束时进行。 同时，在这样的后期阶段所犯的错误非常昂贵。 如果在原型制造和测试之前无法识别它们，则公司将承担大量成本-财务和时间。 另外，这样的错误会大大延迟新产品向市场的发布。
因此，在设计产品越来越复杂的背景下，传统的工艺分离变得无效。
怎么了- 当电气工程师和机械工程师在各种设计系统中工作时，即使是最简单的问题也要解决成为一个大问题。 “我们是在谈论这条线还是那条线？”：对于电气工程师，一条线是电路上的一条线；对于机械工程师，同一条线被放置在机械装配体的3D模型上。 由于方法不同，会引起误解，错误和设计延迟。
- 在缺乏工作流程协调的情况下，电气工程师会制定一套接线图，规格和图纸。 然后，机械工程师应研究文档，并找出需要在机械节点上进行布线的导线。 这些工作是手动执行的，这意味着出现错误的风险。
图 1.产品的机电部分的设计流程传统上的分离不允许同步项目的各个部分。图 2.认为跟踪和制作线束是一项简单的任务，这是一个错误。- 电气部件的设计很少能在第一时间完成。 通常，这是一个由电气工程师和机械工程师参与的循环过程，而在每个循环过程中，专家都必须重新检查所做的更改。
结果，设计错误会传递到下一个阶段，因此有必要执行许多制造和测试原型的周期。
在现代情况下，企业分散的部门无法有效地工作。 项目的电气和机械部分必须合并。
集成ECAD和MCAD系统的障碍
不幸的是，确保电气（ECAD）和机械（MCAD）CAD系统的用户协作并不是一件容易的事。 主要问题是该项目的传统划分为机电部分。 通常，电气工程师和机械工程师会“说”不同的语言并使用不同的工具。 此外，大多数情况下，他们的工作是按地理位置划分的。
下一个困难是，用于电气和机械零件设计的同一对象的结构在CAD系统中呈现的方式有所不同。
在任何MCAD系统中，电子单元都是紧固件，外壳，印刷电路板和连接器形式的规范。 此外，在ECAD系统中，同一模块是功能或电路，即表示的层次比对象的物理结构还要高。 为了执行多种电气功能，一次要使用几个印刷电路板和连接器，这不允许将特定功能与产品的特定物理元素明确关联。
为了确保电气部件的必要功能，需要大量的工作。 在设计过程中，工程师会选择合适的连接器，端子，屏蔽，导线材料等。此外，在开发电气系统时，有必要解决许多设计机械组件的问题。 考虑到电磁兼容性问题，必须仔细跟踪产品的接线。 跟踪过程应排除电气布线与零件之间的物理交点，正确计算布线的长度（基于实际弯曲半径），并考虑其他因素，例如正确选择布线连接点。
结果，为了创建一个真正好的电气系统，电气工程师和机械工程师执行许多设计周期。 他们需要交换设计数据并紧密合作。
先前支持这种合作的尝试并未带来重大成功。 为了集成ECAD-MCAD系统，使用了任何东西：贴纸，电子邮件，Excel文件。 由于明显的原因，这种方法注定要失败。
原则上，可以结合使用通用编辑器来构造电路，电子表格和2D CAD系统来设计电气系统，但是存在许多风险：
- 在这些系统中的每一个中开发的元素绝不是相互连接的。 如果对电路进行了更改并忘记了更改，则图纸和规格将不会反映新的设计决定。
- 图表的所有元素，图纸的规格都不过是线条和符号。 在它们的帮助下进行数值建模和测试系统功能绝对是不可能的。 如果保险丝的额定电流太低，工程师将不知道它会烧断，直到对原型进行测试。
- 在从电气工程到通过机械零件进行电气布线的过渡过程中缺乏自动化的情况下，机械工程师被迫手动处理电气系统的文档，以找出需要在何处以及应放置哪些线束。
幸运的是，已经出现了新的计算机辅助设计流程，可以成功应对这些挑战。
ECAD-MCAD-design的智能过程支持专家的协作，以创建项目的电气和机械部分。
数值建模可以预测电气系统的特性，从而使您可以检查和优化设计解决方案，并且在各种应用中对设计进行交叉检查可以增强集成度。
共同开发产品电气和机械零件的新方法
设计现代机电系统并非易事，这是一个循环过程，具有很多局限性。 企业需要新的，自动化和智能的解决方案，以确保专业人员之间的协作。 但是，直到现在，许多人还是决定不开发集成设计流程，理由是它需要大量成本。 在这方面，有必要提出另一个问题：如果产品不及时进入市场，将会造成什么损失？
电气部件的质量对新产品的成败有着巨大的影响，而数值建模和计算则是早期有效控制设计决策的基础。 电气系统的数值模拟从一开始就可以识别出需要彻底改变电气部分整个基本结构的问题。
电气系统与机械组件紧密相连，因此电气部分的更改通常也需要对机械部分进行调整。
在产品创建的最初阶段，电气和机械方面的这种更改要简单得多且便宜得多。
新的智能设计系统的引入使开发人员可以完全访问所有产品信息。 基于此信息，进行了数值建模-集成机电系统设计过程的基础，借助该模型，可以减少对原型的需求，节省时间和金钱。
就检查结构的完整性而言，对电气部件的设计决策进行建模和控制的计算机方法是向前迈出的重要一步。 与使用传统原型相比，这种方法的可能性要广泛得多。
典型的智能设计过程
电气工程师制定了电气系统元素的规范，然后将其集成到高效的三维设计环境中，例如，西门子数字工业软件公司的Solid Edge。 这种集成允许电气部件的设计考虑到机械结构施加的限制，表明存在高湿度，高温和其他危险因素的地方。 另一方面，在设计机械零件时，设计人员将留出足够的布线空间，并提供所需的线束弯曲半径。 由于跨学科的背景，电气和机械工程师可以迅速发现项目的电气和机械部分之间的不一致之处。
机械工程师必须确保将具有所有必需电线的线束放置在可用空间中。 但是，在MCAD系统中对这些导线进行建模太复杂且耗时。 取而代之的是，在诸如Solid Edge接线和线束设计之类的特殊模块中创建了电气系统的描述。 线束的最大允许直径（根据机械零件施加的限制确定）已传输到Solid Edge模块，该模块可验证设计的线束没有真正超过该直径。 为此，Solid Edge布线和线束设计模块提供了自动验证设计规则的功能。
图 3. Solid Edge布线和线束设计中的交叉验证功能如果线束配备有夹具，绝缘套管和收缩管，则还需要专家的跨学科互动，以考虑其影响。 最好在3D MCAD系统中创建此类对象，然后将从ECAD系统获得的电气零件上的数据添加到其中。 通过这种关联连接，您可以自动设计线束并准确确定其参数。
在联合开发的最后，每个工程师都清楚地知道他开发的项目的一部分将如何作为整个产品的一部分起作用。
机电组件设计的智能方法
用于电气系统设计的Solid Edge模块面向中型企业，对于这些企业而言，诸如易于实现和较低的总体拥有成本之类的参数尤为重要。 该系统的广泛功能远远超出了创建机电组件的传统功能。 特别是，这些模块执行电流和电压的数值模拟，识别诸如短路之类的错误，并计算保险丝的额定值。
这些功能以及线束的计算机辅助设计功能以及Solid Edge布线和线束设计模块中的文档准备功能，即使在缺乏使用类似工具的丰富经验的情况下，也能帮助我们的客户赢得竞争。
与Solid Edge 3D CAD系统结合使用时，Solid Edge布线和线束设计模块可实现电气工程师和机械工程师的高效协作。
- 有关项目电气部分的全部信息都将传输到Solid Edge 3D，因此机械工程师会收到需要跟踪的托管电气组件和连接的完整列表。 此外，Solid Edge知道应该连接哪些元素以及如何连接，以便系统自动执行电线，电缆和线束的3D跟踪，从而减少了人为因素导致的错误可能性。
- 在项目的电气和机械部分之间可靠地传递变更。 交叉检查和可视化可直接在3D模型上控制信号流，这有助于选择排除电磁干扰的最佳路径。 当一位工程师对其设计部分进行更改时，开发中的所有其他参与者将立即看到它们。 这样可以最大程度地减少设计错误。
- 交互式选择对象。 当电气工程师在接线图上选择电线时，同一根电线会在机械装配的3D模型中突出显示。 反之亦然：在3D模型中选择电线时，其在接线图上突出显示。 这极大地促进了识别和消除跨学科差异。
- 智能图形，规格和图纸是同一元素，连接器或电线的不同表示。 其中之一的任何更改都需要自动显示其他材料中的更改。
- 电气工程师现在执行数值模拟和计算，检查已开发系统的正常功能。 数值建模可以揭示
电气系统的状态，这将导致保险丝烧断，并且要在原型测试之前进行。 - 设计信息以任务列表的形式传输，以供机械工程师跟踪产品的接线。
Solid Edge布线和线束设计模块成功解决了机电设备的设计问题。 集成的多学科解决方案基于电气工程系统领先的开发商Mentor Graphics（西门子数字工业软件的成员）的技术。 电气零件设计的所有解决方案，包括Solid Edge布线和线束设计模块，都是由同一开发人员创建并进行深度集成的，如果与第三方应用程序或独立开发的其他模块结合使用，这是不可能的。 与Solid Edge 3D CAD系统一起使用时，Solid Edge布线和线束设计模块有助于更快，更便宜地设计机电系统。
结论
电气系统在大多数现代产品中都起着至关重要的作用。 它们为电子设备提供了必要的电源，并为许多系统提供了准确而有效的交互。 没有可靠的电气系统，现代产品将无法使用。
电气系统与机械组件紧密连接。 例如，导体的阻抗取决于其长度和材料的比电阻。 在用于设计和计算电气部件的第一个系统中，手动确定电线的长度。 随着电气设备变得越来越复杂，手动处理已成为过去，并且电气和机械零件的开发阶段与统一的跨学科模型紧密集成在一起。 现在，使用双面ECAD-MCAD接口。 ECAD- , , . MCAD- , 3D ECAD-. .
, . (CAD) . .
, Solid Edge Wiring and Harness Design, , , , . . : .
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