3. 企業電氣信息化集成的漸進路徑
在企業的應用和項目實施中，我們不可能一蹴而就，越過一個階段達到另外一個階段。對于企業信息化系統，要求最關鍵的是準確數據——不管是機械的電氣的，研發的還是工藝的。因此，在采用PLM/PDM集成方案時，必須認真評估企業目前所處的階段，選擇合適的方案，冒進會對項目風險和企業研發周期穩定性帶來巨大的挑戰。
3.1 簡單的電氣CAD集成方案
由于1.0時代的僅僅是交付清單和文件的管理，因此嚴格來說不屬于集成，所以，方案就從2.0階段的管理需求說明。集成的簡單方案，僅僅考慮統一符號庫和元件、線纜信息庫即可，作為設計選用的通用數據，統一存儲在PDM中供其他設計師使用。實施中，我們常推薦以下解決方案：
設計師在進行設計時，首先選擇一個已定義好的設計模板，在此模板基礎上進行相關設計。
設計軟件的原理圖符號庫、PBC封裝庫、3D模型庫都統一存儲在PDM系統中，供設計師設計時選用。
在進行新元器件設計之前，需要設計時先在PDM系統中搜索、查詢是否存在此元器件，如果不存在此元器件，則新建。如果存在，則選用已經存在的元器件進行設計。
設計完成后，將設計結果作為普通文檔創建到PDM系統中。當需要對設計結果進行修改時，先檢出此文檔并下載到本地進行修改，修改完成后將修改結果重新上傳到PDM系統中。
這是目前最簡單，方案風險最小的集成方案，適用與電氣數據不是很多的企業，可以以投入最少的成本管理數據。
3.2 優化的電氣CAD集成方案
上述解決方案僅僅考慮到元件庫和元件信息的集成，嚴格來說，是一種很有缺陷的解決方案。目前很多電氣設計都是按照產品、項目交付，不僅存在第一次設計交付，還存在大量的修改變更交付，簡化的方案肯定不行。在我思考如何更加完善的管理方案時，看到了這張集成路線圖，我非常認同，在后續很多方案中，我都根據企業的要求，基本是全部推薦，然后根據企業情況，逐步分解實施，獲得不錯的效果。
這種解決方案可以管理到整個產品的電氣研發過程，但是項目實施周期較長，在實施過程中，需要構思電氣部分的標識，確保更新時數據的一致性。
3.3 電氣CAD集成時的BOM結構
集成時管理交付的文件數據是最基本的要求，但BOM作為企業信息化的主動脈，結構樣式和信息流暢度直接會影響企業的很多方面，尤其是產品質量、成本和交付周期。在電氣設計時，考慮工藝和安裝，目前所有的ECAD軟件都提供了功能和位置的標識，這是很好的指導工藝制造信息，搭建BOM結構時，要充分利用。
在實現集成時，我們構思一種方案，將一個項目作為一個完整產品的頂層，可以通過輸入產品頂層編號建立關聯。BOM的成績按照ECAD結構中搭建的功能/位置層級進行輸出，這樣可以最大化確保相同功能，相同位置的信息在同一BOM層級下，大大降低轉換成為mBOM時的調整工作量。
同時，標識的功能/位置編碼也可以作為變更更新時的標識碼，確保更新BOM時，以此信息作為結構的索引進行更新數據，減少變更影響范圍。數據交互方面，更多的采用Web Services技術，進行文件數據、BOM結構數據等信息的及時傳遞，確保交互的效率和實時性。下圖是基于Eplan集成時的BOM集成邏輯。
但是目前集成邏輯中最難處理的，還是電氣集成BOM和機械結構BOM上元件重復的問題。機械工程師在設計產品時，為了考慮結構，會將很多電氣元件在設計模型中裝配，但會忽略小的元件，例如端子等。與此相對應的是，電氣工程師必須設計最詳盡的電氣數據，包括連接線、線纜、端頭、線標、屏蔽層等，這樣各自集成時數據就會出現重復。為了解決這個問題，在實施中，我常采用的方案是在機械BOM中標識電氣的功能位置，然后BOM處理時刪除機械結構中的電子部分，然后將電氣形成BOM中的完整結構移動到相同結構位置的機械結構中，形成融合的一體化的BOM。當然，上述調整僅能在非EBOM下調整，否則將影響機械和電氣BOM設計數據的更新。
此外，電氣BOM結構集成時，一定要把電氣符號信息集成到系統中，例如接觸器KM1、KM2，電動機M1、M2……這些信息會在工藝階段轉換到mBOM中，確保不同工序安裝不同的電氣原件，進行正確的接線或者連接，企業在考慮需求時，不能忽視。
這里還沒有考慮2D ECAD軟件和3D軟件的集成，這是一個更大的挑戰，我也在探索。
3.4 電氣ECAD和機械MCAD協同設計的問題
我曾經天真的想過，若是電氣ECAD可以和機械MCAD完美集成的話，數據就可以最完美的集成到PLM中，其實就沒有BOM結構的問題了，但是我測試了市場上大部分電氣軟件，發現真的很難很難。
為了驗證，我找了幾個朋友協助測試，MCAD我們安裝了Creo、NX和SolidWorks，電氣軟件我們找到了市場上常見的電氣軟件，例如AutoCAD電氣版、Eplan、EB、Seeelectrical、elecworks、天正建筑，測試結果：
前4種也僅能導出XML或者Excel清單和MCAD進行交互，至于說統一2D符號庫和3D元件模型庫，根本不可能，通過分析數據，發現它們后臺主要通過名稱進行索引，這種方案根本不適合產品設計過程的交互。
天正建筑，應該是國內最優秀的電氣CAD，完全滿足GB設計和繪圖要求，可以快速輸出圖紙和清單，但與第三方的數據交互功能幾乎為零。
一股清流的就數elecworks，不僅可以和SolidWorks完美的深度集成，而且在2016年也發布了和Creo集成模塊，功能十分完善，基本實現了設計過程的實時協同，可以將機械設計和電氣設計人員深度的集成到一起。
因為不同PLM對管理的思路都是通用的，因此，我們使用Windchill作為PLM管理平臺進行數據驗證，測試過程進行了很長時間，因為無法免費獲取elecworks forCreo的模塊，所以最終的測試采用Windchill+elecworks+SolidWorks的組合，但測試的結果是，機械CAD無法全部轉換電氣信息到模型結構中，而且集成生成的線纜是一個多實體零件存在，這部分信息不能正確的集成到Windchill——所以采用的方案還是各自設計，協同驗證，數據標識，BOM結構處理——為了便于處理，電氣的線纜部分我們專門設計了帶有標識的模板。我們查閱了Creo和NX對布線的線纜處理和目前的集成現狀，預測也會有相同的問題。
不過，在測試過程中，也發現了elecworks+Creo/SolidWorks集成的強大生產力。尤其是放置元件模型時的自動配合功能，自動進行線路走向優化的功能，線槽容積計算功能等。其兄弟公司TraceParts提供了目前全球最大的在線免費機械,電氣等行業2D、3D零件庫，省去了大量模型建模的時間，在線選項，直接下載使用，進一步方便設計和協同。
3.5 基于超級可配置BOM結構的電氣設計
在電氣4.0時代，隨著產品的模塊化設計和交付的可配置，對機械部分和電氣部分都提出了相同的要求，甚至軟件也提出了不同的兼容要求(下一章節說明)，個性化的要求越來越多，基于模塊化的超級可選配BOM是一種比較成熟的解決方案。目前配置BOM在機械設計中已經得到了很好的解決，被廣泛應用，超級可選配也體現了強大和靈活的生命力，最大化了解企業的產品族譜和滿足客戶需求。如下圖：
構思測試這一塊方案時，我們采用的組合是Windchill+Creo+elecworks，采用Windchill強大的BOM配置功能，以及和Creo集成的AnyBOM功能，可以在設計前期構思不同的配置方案，形成方案BOM，并且在方案BOM上配置選配邏輯并逐一進行驗證，然后再進行詳細設計。電氣部分我們也采用了相同的邏輯，在超級BOM結構上配置和機械部分對應的電氣模塊，并完善了選擇的邏輯關聯，然后將每一種電氣配置可使用模板(包含宏模板)作為附件上傳到PLM中。當選擇電氣BOM時，可以在PLM中啟動電氣設計軟件，后臺通過生成的BAT腳本，執行下載模板并啟動elecworks軟件的命令，也很便利，集成思路參考圖示。
感覺這才是正確的產品開發邏輯，應該先有方案策劃，然后逐步細化，最終實現。
3.6 基于機械和電氣配置的軟件自動更新的方案
在機械、電氣和軟件的集成方面，很多功能無法實際測試，僅僅分析可行性，感謝北京的郭老師，推薦的NI Circuit Design軟件，不僅可以很強大的解決各種強電/弱電的設計問題，還能進行各種仿真分析，包括將數字和混合模式的仿真性能進行優化，包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向導等功能，最強大的還是集成LabVIEW和Signalexpress快速進行原型開發和測試設計，具有符合行業標準的交互式測量和分析功能，在產品設計時，可以通過LabView編程模擬軟件的各種指令，還可以連接外部設備反饋信號，進行分析轉換，通過間接的手段，將軟件和電氣連接到一起。NI SoftMotion for SolidWorks提供了一種將LabView數據驅動SolidWorks Motion進行運動仿真分析的解決方案，也算是實現機電軟集成和仿真的一種嘗試吧。但若真有這些數據，如何進行集成，這方面的還缺少可行的測試環境。
在項目實施時，遇到了另外的一種機電軟協同應用的場景咨詢，我們協同分析了這種可行性。在PLM中可以定義機械、電氣和軟件部分，在交付制造時可以詳細記錄每一臺機組的配置信息，因此當后期軟件更新時，就可以通過網絡遠程獲取電氣的兼容匹配性，然后確定是否可以更新，更新成功后，系統中也會有新的記錄。通過這樣的方案實現遠程自動更新維護——之所以是基于PLM平臺，因為這是工業產品運行、監控、維護的一部分，是考慮到交付產品的售后服務維護，工單的執行，會需要大量的PLM數據，軟件更新僅僅是其中一部分。
4. 致謝
此文檔主要是對這幾年實施機械CAD軟件、電氣CAD軟件、PDM/PLM平臺，以及管理咨詢問題的總結，由于才疏學淺，見識有限，難免會出現不準確的地方，歡迎大家拍磚、探討和指正。
在此感謝這次總結和驗證中，一起參與探討的朋友和同事，感謝王老師提供的elecworks技術指導和方案支持，感謝郭老師提供的NI Circuit Design、NI SoftMotion for SolidWorks相關資料。
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