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        行業解決方案Industry Solutions

        運用 SOLIDWORKS 生態系統改善機電一體化產品的開發流程

        時間:2021-06-18

        概述

        新產品的日益增多,生產時所用到的制造機械和系統也在不斷增加,這就要求機電一體化產品要將電子、電氣、機械、運動控制和信息處理元器件、裝配體和子裝配體整合在一起,并創造出實用的機電系統。多年來,機電一體化產品和系統的開發流程都會涉及一系列相互獨立且界限分明的工程設計工作流程和工具,然后在開發流程接近結束時,再將各種系統集成到一起。這種傳統的方法速度慢又成本昂貴,當今的機電一體化產品制造商亟需有解決方案能夠將電氣、電子和機械設計集成為單一協作過程,從而簡化開發流程。作為唯一的完全集成化電子、電氣和機械設計平臺,SOLIDWORKS®  3D  產品開發生態系統讓您的組織能夠實施更加高效、更具成本效益的統一多專業方法,從而高效地創造出成功的機電一體化產品和系統。


        為什么傳統的機電一體化開發方法會讓您陷入競爭劣勢

        盡管使用傳統的非集成式機電一體化系統設計方法也能夠加工出成品,但這些方法會限制您在設計、驗證、制造和裝配產品時的速度、經濟效益以及精確度。更重要的是,使用傳統方法時,電路印刷板設計、電氣原理圖設計和布線、機械外殼和零部件設計以及控制系統開發等工作都是單獨完成,這會阻礙跨專業協作,并扼殺設計創新。

        1.開發周期更長

        機電一體化產品和系統的市場可謂朝夕萬變,這就要求縮短設計和制造周期。如果使用傳統方法,這幾乎是不可能的。因為電氣、電子、運動控制和機械設計工具之間的數據交換通常既耗時又易于出錯,非集成化方法會抑制多專業協作,造成各專業就像“自動化孤島”一樣孤立運行。盡管您可能認為自己的工作速度比以往任何時候都更快,然而,您所體驗的自動化并不能真正地加快整個周期,因為它需要更多的迭代和額外的時間,以便將所有這些不相干的概念匯集到一個統一的整體中。非集成化開發系統會帶來耗時的材料明細表 (BOM) 核對任務、拖慢工程變更單 (ECO) 的處理速度、導致修訂控制松散無序,而所有這一切都會加劇項目和上市延遲。

        2.成本更高

        除了延長設計周期外,采用傳統非集成化開發環境來開發機電一體化設計還具有成本更高的缺點。由于電子、電氣、運動控制和機械設計采用了不同的數據格式,組織會過度依賴重復迭代的物理模型周期來驗證機械外殼和電子系統的結構和熱性能,而無法利用成本更低的仿真工具。使用非集成化工具時,因更換過時零部件、選用新供應商以及增加 ECO 數目以便解決隱藏錯誤所導致的成本超支現象也很常見。不過,非集成化方法給您的組織帶來的最大損失在于其無法在您的整個開發和制造流程內充分利用簡化、統一的電子、電氣、運動控制和機械 3D 設計數據,這會限制設計的可視化、仿真和驗證,同時需要手動完成布線、BOM 生成與核對以及用戶手冊和文檔編制工作。

        3.影響質量

        當今的機電一體化系統開發過程所涉及到的任何工程專業都不可能閉門造車。無論您是設計電子產品、繪制電氣原理圖、創建運動控制系統,還是開發機械外殼,您的工作都會與其他工程專業同事的工作相互影響。不管您如何竭力地解決不可避免的沖突問題,使用語言互不相通的非集成化設計工具這一事實都會縮小您追求的協作范圍、增加設計錯誤的可能性并導致制造缺陷悄悄進入您的流程。無法使用仿真工具來校驗您的設計能否在系統范疇上合理地應對熱應力、結構應力、振動、運動和疲勞效應,加上版本控制不力或無法像在集成化環境一樣快速地執行設計變更,這一切也都會導致您無法達到所需的質量。最后,文件傳輸和數據轉換相關的錯誤也是您在使用非集成化方法時所要面臨的現實問題。

        4.限制創新

        自滿對創新的壓制效應也許是使用非集成化設計工具開發機電一體化系統時所具有的最大桎梏。墨守成規通常催生不出獨立的方法、超脫的思維以及突破性理念這些創新特質,這些特質一般都是萌發于協作所伴隨的新奇洞察力和新鮮想法。使用非集成化工具的電子、電氣、運動控制和機械工程師會受到自身特定工程專業的約束,易于出現因循守舊的視野。缺乏通用的集成化開發平臺和設計語言,每個參與人員都難以拓展自己的視野,也無法實現通常會激發出創新靈感的更廣泛協作。缺乏通用的開發環境,加上每當有人提出變更都會造成額外工作,這種情形也會制約人們對新途徑、新方法和新構思的探索,尤其是到達設計后期階段時。

        集成式機電一體化產品開發方法如何提供競爭優勢

        使用 SOLIDWORKS 3D 產品開發生態系統等集成化單一平臺來開發機電一體化產品和系統具有多種優勢。您可以充分利用集成化方法縮短設計周期、提高質量、提高制造和裝配速度, 同時還能促進跨專業的協同方法,讓各專業的設計師以集成化方法執行電子設計、電氣原理圖繪圖和布線、運動控制系統以及機械外殼和零部件設計,進而促進新型思維方式和激發創新靈感。


        縮短開發周期

        在完全協同的機電一體化設計環境中開發產品意味著可以杜絕文件傳輸或數據交換導致的時間浪費,也不需要花費時間在單獨的系統中更新設計以進行迭代或更改設計。由于在集成的參數化系統中,零件和裝配體可以自動更新,您可以快速、輕松地更改設計,這些更改會自動反映到所有相關數據中,無需再忍受更改所帶來的不必要“繁瑣工作”和相關延遲。借助集成式機電一體化產品開發平臺,您可以將相互孤立、互不連接且相互平行的電子、電氣和機械設計工作流程合并到單一、并行、協作的方法之中,從而加快和簡化流程并實現整個流程的自動化。您可以通過自動生成統一的 BOM 信息、減少 ECO 數量和加快 ECO 處理速度以及消除使用錯誤版本導致時間浪費的可能性,進一步節約時間。

        降低成本

        除了集成式機電一體化產品設計平臺所帶來的機電設計周期集成化、速度提升以及自動化有助于您縮減和更好地控制開發成本之外,該平臺還擁有其他更多成本節約優勢。由于無需制作物理原型就能夠驗證配合和間隙,并有更大的電子設計性能仿真和優化機會,您將能夠減少原型制作需求和成本。借助集成化開發環境,您還可以統一管理供應商、在開發流程的早期階段更好地發現設計錯誤進而減少所需的 ECO 數量,最終幫助您避免成本超支。最重要的是,集成化開發系統讓您能夠將全套的 3D 產品設計數據用于下游功能,包括設計可視化;設計驗證/ 優化;自動布線、電纜布線、線束布線;自動生成統一的 BOM;運動控制系統仿真;以及自動、統一地編制文檔。

        提高質量

        當電子、電氣、運動控制和機械工程師使用集成式機電一體化開發平臺密切協作地執行機電一體化系統開發時,可以減少意外、誤解或未被發現的錯誤,避免其進入到生產階段或已發布產品之中。集成化還讓您易于利用仿真技術,以更好地掌控熱應力、結構應力、振動、運動和疲勞效應,從而能夠全面驗證整個系統的性能,并最大限度地減少現場故障。通過嚴格控制版本和消除文件傳輸和數據轉換所帶來的錯誤,集成化環境還確立了您持續提升質量所需的工作流程參數。而且,由于能夠更快捷、更輕松地更改設計而不會造成延遲或代價,人們對設計后期執行更改的抵觸情緒會更小,從而能夠隨時改進質量。

        增強創新

        所謂創新就是應用更好的解決方案 —— 運用新方法或對現有的產品、構思或領域做出突破性改變,從而滿足新要求、無法言明的要求或想法或是現有的市場需求。當電子、電氣、運動控制和機械工程師使用集成式機電一體化開發平臺密切協作地執行機電一體化系統開發時,他們不僅能夠拓展自身視野并超出自身特定的工程專業范疇,還能夠更廣泛地溝通和互動,營造出適合孕育創新的協同環境。使用同一個集成化開發平臺和同一種設計語言可促進相互了解、合作和協同,進而碰撞出突破性構思的火花。由于集成化系統敏捷、靈活,您對新方法的探索不會產生不利代價,您和同事將能夠自由地發揮創造力以及運用集體經驗和知識,而這在非集成化系統中是難以實現的。


        運用集成化 SOLIDWORKS 3D 產品開發生態系統簡化機電一體化產品的設計和制造

        對于需要開發電子、電氣、運動控制和機械設計并將其全部集成到單個機電系統中的制造商,通過實施集成化 SOLIDWORKS 3D 產品開發生態系統,可以節約時間、控制成本、提高質量、加強協作和促進創新。通過使用集成化 SOLIDWORKS  電子設計、電氣原理圖、機械設計、仿真、產品數據管理、交流、文檔編制和可視化解決方案以及合作伙伴的控制系統開發和仿真工具,您將能夠提升效率、降低成本、改進質量以及實現有效溝通和加強協作,這對開發創新產品至關重要。



        電子設計 —— 由 Altium 提供支持的 SOLIDWORKS PCB

        由 Altium 提供支持的 SOLIDWORKS PCB 軟件是由 Dassault Systèmes SolidWorks Corporation 和 Altium 聯手開發的一款獨立式電子/機械設計軟件包,二者均為機械和電子設計解決方案開發領域的領導者。SOLIDWORKS PCB 將 Altium® PCB 設計技術與 SOLIDWORKS 機械設計解決方案強強融合。借助這款同類首創的集成化機械電氣設計解決方案,您可以讓電子和機械設計自動保持同步,該軟件獨特的工作流程還可加快變更單處理速度。通過在統一的機械電氣設計環境中提供經過驗證的電子設計技術和精簡的原理圖編輯器,SOLIDWORKS PCB  是能夠滿足您協作和創新需求的通用集成化開發環境。已在使用 Altium Designer 和 SOLIDWORKS 軟件的制造商可以借助 SOLIDWORKS PCB Connector 軟件,按需實現雙向協作和協同。

        機械設計 — SOLIDWORKS Premium

        SOLIDWORKS Premium 3D 機械設計軟件將幫助您更迅速和經濟高效地設計更出色、更準確的機電一體化系統(一般可將設計周期縮短 50%),從而滿足客戶關于縮短交付時間的要求。由于 SOLIDWORKS  已實現參數化,并且可以自動更新和生成模型和工程圖的設計變更,因此設計變更不會造成重復勞動或延遲。憑借業界領先的裝配、干涉檢查、注塑加工和鈑金設計工具、用于分析制造性的集成化仿真和設計功能以及 SOLIDWORKS eDrawings® 交流功能,SOLIDWORKS 能夠完美契合您的開發速度提升需求。并且,您可以使用相同的SOLIDWORKS 機械設計模型數據為下游所有的工程和制造職能部門提供支持。

        電氣原理圖/布線 — SOLIDWORKS Electrical Schematics/Routing

        使用 SOLIDWORKS Electrical 3D 和 SOLIDWORKS Electrical Schematics 軟件,您可以在機械設計范疇中完成電氣設計和繪制電氣原理圖,然后自動布線和敷設液壓/氣動管路,包括各種線束和電纜束的配置和布置。通過與 Altium 軟件支持的 SOLIDWORKS PCB(或 Altium Designer® 和 SOLIDWORKS PCB Connector)一起使用,SOLIDWORKS Electrical 3D 和SOLIDWORKS Electrical Schematics 軟件會組成一個包含自動布線、布管、配線和線束布線功能的完整機電一體化設計套件。

        運動控制系統開發 — SOLIDWORKS 的合作伙伴

        National Instruments (NI) 和 Rockwell Automation (RA) 是行業領先的運動控制系統開發專家,擁有多款制造流程測試、測量和控制工具。SOLIDWORKS   通過與這兩家機構合作,將其運動控制系統開發工具集成到了 SOLIDWORKS 3D 設計生態系統之中,將重要的系統控制部分引入到了集成式機電一體化開發方程。無論您是選擇使用 NI 的 LabVIEW® 軟件包,還是 RA 的 Motion Analyzer® 應用程序,都將能夠開發運動控制算法以及運用我們的 SOLIDWORKS 3D CAD 模型評估系統行為和性能。借助這些合作解決方案,您能夠以更簡單、更高效和更集成的方式來仿真、可視化、分析和優化運動控制系統。



        設計驗證/虛擬原型 — SOLIDWORKS Simulation

        SOLIDWORKS Motion(Kinematics 和 Dynamic Motion)和 SOLIDWORKS Simulation 有限元分析 (FEA) 軟件套件提供了您在方案設計早期階段為機電一體化設計制作虛擬原型時所需的各種工具,從而幫助您避免因制作物理原型面導致的延遲和成本。不管您是需要執行結構分析、變形分析、振動分析、熱分析、流動分析、疲勞分析、運動分析還是非線性分析,SOLIDWORKS Simulation 軟件包都有相應的功能滿足您的需求,而且這一切都設在您的3D 建模環境內。由于電子元器件會發熱,您還可以利用 SOLIDWORKS Simulation Electronics Cooling Module 來管理熱量 — 或是將其送離敏感區域,或是使用流體流動來冷卻關鍵部件。

        產品數據管理 — SOLIDWORKS PDM

        SOLIDWORKS PDM  系統的能耐遠遠不止產品設計數據管理。該解決方案可讓您的機電一體化設計工作流程實現全自動化,并可嚴格控制修訂和促進設計者和工程師重復使用已證實的構想。SOLIDWORKS PDM  提供了快速系統搜索功能,您可以毫不費力地找到所需設計、裝配體、PCB、原理圖或元器件。借助電子郵件通知和電子簽名功能,系統可根據您的特定要求進行配置和擴展。借助 SOLIDWORKS PDM 系統,您的標準開發流程、ECO 審批和執行流程以及與開發工作有關的其他各項流程都可實現自動化運行。

        轉換到制造過程 — 生成單一的 BOM

        當機電一體化產品設計到了向制造過程轉換的環節時,SOLIDWORKS 3D  軟件有多種極具價值的功能可為您效勞。您可以運用 Costing 模塊來估算機電一體化系統所需的制造和裝配成本, 并通過該軟件統一的供應商管理功能,使用這些信息來保證報價底線和用作價格談判的依據。借助 SOLIDWORKS  可制造性設計工具,您可以評估機電一體化產品的當前設計是否切實可行,或者是否需要進行修改以支持制造過程。集成化 SOLIDWORKS 3D 設計生態系統還允許您自動生成生產工程圖和統一的 BOM 信息,免去非集成系統所需的繁瑣工作。

        統一編制文檔 — SOLIDWORKS Composer

        借助 SOLIDWORKS Composer 技術交流應用程序,您還可以在 SOLIDWORKS 自動創建統一的機電一體化產品文檔,例如制造/裝配說明書、用戶維護和保養手冊以及數字化零件目錄等。借助 SOLIDWORKS Composer 軟件,您可以利用 SOLIDWORKS 電子、電氣和機械 3D 設計數據自動創建文檔編制所需的圖形和圖示。不管何時出現設計變動,這些文檔都可以自動更新圖片,以反映這些變化。您還可以使用 2D 和 3D 圖示和交互式動畫,在制造前就展現您的機電一體化系統,這樣您的文檔編制素材可更加高效地供制造和服務團隊、供應商和客戶使用。

        利用集成化 SOLIDWORKS 3D 設計生態系統提高機電一體化開發的盈利能力

        作為機電一體化產品和系統的制造商,您的組織需更加快速和經濟地開發電子、電氣、運動控制系統和機械設計并將其集成到單個系統之中,同時您還要提高質量和加強創新,而且這種壓力與日俱增。要實現這些關鍵的重要目標,需要電氣和機械設計加強協作,而使用傳統的非集成化工具來設計和生產機電一體化系統時,開發工作流程大多相互孤立,繼而會大大遏制這一目標的實現。
        幸運的是,您的組織可通過實施 SOLIDWORKS 3D 產品設計生成系統來達到自身目標和克服重重障礙,該系統是唯一一款完全集成化電子、電氣、運動控制和機械設計平臺。借助由 Altium 支持的 SOLIDWORKS PCB、SOLIDWORKS Electrical、合作伙伴的運動控制系統和SOLIDWORKS Premium 機械設計軟件,您可以更快速、更經濟高效地開發、制造和推出創新的機電一體化產品和系統。
        企業要想不斷提升質量、加大創新力度,同時節省時間和控制成本,就需要使用一種更精簡、更自動的方法。運用集成化的 3D 電子機械設計、工程和制造平臺(比如集成化SOLIDWORKS 3D  設計到制造生態系統),您可以實現效率、降本、質量、創新目標,并確保掌握真正的競爭優勢。
        要詳細了解集成化 SOLIDWORKS 3D 產品設計生態系統可如何改善機電一體化系統的開發和生產流程,請訪問 www.tradiesweb.net.,或者致電13188986359



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