3. 企业电气信息化集成的渐进路径
在企业的应用和项目实施中，我们不可能一蹴而就，越过一个阶段达到另外一个阶段。对于企业信息化系统，要求最关键的是准确数据——不管是机械的电气的，研发的还是工艺的。因此，在采用PLM/PDM集成方案时，必须认真评估企业目前所处的阶段，选择合适的方案，冒进会对项目风险和企业研发周期稳定性带来巨大的挑战。
3.1 简单的电气CAD集成方案
由于1.0时代的仅仅是交付清单和文件的管理，因此严格来说不属于集成，所以，方案就从2.0阶段的管理需求说明。集成的简单方案，仅仅考虑统一符号库和元件、线缆信息库即可，作为设计选用的通用数据，统一存储在PDM中供其他设计师使用。实施中，我们常推荐以下解决方案：
设计师在进行设计时，首先选择一个已定义好的设计模板，在此模板基础上进行相关设计。
设计软件的原理图符号库、PBC封装库、3D模型库都统一存储在PDM系统中，供设计师设计时选用。
在进行新元器件设计之前，需要设计时先在PDM系统中搜索、查询是否存在此元器件，如果不存在此元器件，则新建。如果存在，则选用已经存在的元器件进行设计。
设计完成后，将设计结果作为普通文档创建到PDM系统中。当需要对设计结果进行修改时，先检出此文档并下载到本地进行修改，修改完成后将修改结果重新上传到PDM系统中。
这是目前最简单，方案风险最小的集成方案，适用与电气数据不是很多的企业，可以以投入最少的成本管理数据。
3.2 优化的电气CAD集成方案
上述解决方案仅仅考虑到元件库和元件信息的集成，严格来说，是一种很有缺陷的解决方案。目前很多电气设计都是按照产品、项目交付，不仅存在第一次设计交付，还存在大量的修改变更交付，简化的方案肯定不行。在我思考如何更加完善的管理方案时，看到了这张集成路线图，我非常认同，在后续很多方案中，我都根据企业的要求，基本是全部推荐，然后根据企业情况，逐步分解实施，获得不错的效果。
这种解决方案可以管理到整个产品的电气研发过程，但是项目实施周期较长，在实施过程中，需要构思电气部分的标识，确保更新时数据的一致性。
3.3 电气CAD集成时的BOM结构
集成时管理交付的文件数据是最基本的要求，但BOM作为企业信息化的主动脉，结构样式和信息流畅度直接会影响企业的很多方面，尤其是产品质量、成本和交付周期。在电气设计时，考虑工艺和安装，目前所有的ECAD软件都提供了功能和位置的标识，这是很好的指导工艺制造信息，搭建BOM结构时，要充分利用。
在实现集成时，我们构思一种方案，将一个项目作为一个完整产品的顶层，可以通过输入产品顶层编号建立关联。BOM的成绩按照ECAD结构中搭建的功能/位置层级进行输出，这样可以最大化确保相同功能，相同位置的信息在同一BOM层级下，大大降低转换成为mBOM时的调整工作量。
同时，标识的功能/位置编码也可以作为变更更新时的标识码，确保更新BOM时，以此信息作为结构的索引进行更新数据，减少变更影响范围。数据交互方面，更多的采用Web Services技术，进行文件数据、BOM结构数据等信息的及时传递，确保交互的效率和实时性。下图是基于Eplan集成时的BOM集成逻辑。
但是目前集成逻辑中最难处理的，还是电气集成BOM和机械结构BOM上元件重复的问题。机械工程师在设计产品时，为了考虑结构，会将很多电气元件在设计模型中装配，但会忽略小的元件，例如端子等。与此相对应的是，电气工程师必须设计最详尽的电气数据，包括连接线、线缆、端头、线标、屏蔽层等，这样各自集成时数据就会出现重复。为了解决这个问题，在实施中，我常采用的方案是在机械BOM中标识电气的功能位置，然后BOM处理时删除机械结构中的电子部分，然后将电气形成BOM中的完整结构移动到相同结构位置的机械结构中，形成融合的一体化的BOM。当然，上述调整仅能在非EBOM下调整，否则将影响机械和电气BOM设计数据的更新。
此外，电气BOM结构集成时，一定要把电气符号信息集成到系统中，例如接触器KM1、KM2，电动机M1、M2……这些信息会在工艺阶段转换到mBOM中，确保不同工序安装不同的电气原件，进行正确的接线或者连接，企业在考虑需求时，不能忽视。
这里还没有考虑2D ECAD软件和3D软件的集成，这是一个更大的挑战，我也在探索。
3.4 电气ECAD和机械MCAD协同设计的问题
我曾经天真的想过，若是电气ECAD可以和机械MCAD完美集成的话，数据就可以最完美的集成到PLM中，其实就没有BOM结构的问题了，但是我测试了市场上大部分电气软件，发现真的很难很难。
为了验证，我找了几个朋友协助测试，MCAD我们安装了Creo、NX和SolidWorks，电气软件我们找到了市场上常见的电气软件，例如AutoCAD电气版、Eplan、EB、Seeelectrical、elecworks、天正建筑，测试结果：
前4种也仅能导出XML或者Excel清单和MCAD进行交互，至于说统一2D符号库和3D元件模型库，根本不可能，通过分析数据，发现它们后台主要通过名称进行索引，这种方案根本不适合产品设计过程的交互。
天正建筑，应该是国内最优秀的电气CAD，完全满足GB设计和绘图要求，可以快速输出图纸和清单，但与第三方的数据交互功能几乎为零。
一股清流的就数elecworks，不仅可以和SolidWorks完美的深度集成，而且在2016年也发布了和Creo集成模块，功能十分完善，基本实现了设计过程的实时协同，可以将机械设计和电气设计人员深度的集成到一起。
因为不同PLM对管理的思路都是通用的，因此，我们使用Windchill作为PLM管理平台进行数据验证，测试过程进行了很长时间，因为无法免费获取elecworks forCreo的模块，所以最终的测试采用Windchill+elecworks+SolidWorks的组合，但测试的结果是，机械CAD无法全部转换电气信息到模型结构中，而且集成生成的线缆是一个多实体零件存在，这部分信息不能正确的集成到Windchill——所以采用的方案还是各自设计，协同验证，数据标识，BOM结构处理——为了便于处理，电气的线缆部分我们专门设计了带有标识的模板。我们查阅了Creo和NX对布线的线缆处理和目前的集成现状，预测也会有相同的问题。
不过，在测试过程中，也发现了elecworks+Creo/SolidWorks集成的强大生产力。尤其是放置元件模型时的自动配合功能，自动进行线路走向优化的功能，线槽容积计算功能等。其兄弟公司TraceParts提供了目前全球最大的在线免费机械,电气等行业2D、3D零件库，省去了大量模型建模的时间，在线选项，直接下载使用，进一步方便设计和协同。
3.5 基于超级可配置BOM结构的电气设计
在电气4.0时代，随着产品的模块化设计和交付的可配置，对机械部分和电气部分都提出了相同的要求，甚至软件也提出了不同的兼容要求(下一章节说明)，个性化的要求越来越多，基于模块化的超级可选配BOM是一种比较成熟的解决方案。目前配置BOM在机械设计中已经得到了很好的解决，被广泛应用，超级可选配也体现了强大和灵活的生命力，最大化了解企业的产品族谱和满足客户需求。如下图：
构思测试这一块方案时，我们采用的组合是Windchill+Creo+elecworks，采用Windchill强大的BOM配置功能，以及和Creo集成的AnyBOM功能，可以在设计前期构思不同的配置方案，形成方案BOM，并且在方案BOM上配置选配逻辑并逐一进行验证，然后再进行详细设计。电气部分我们也采用了相同的逻辑，在超级BOM结构上配置和机械部分对应的电气模块，并完善了选择的逻辑关联，然后将每一种电气配置可使用模板(包含宏模板)作为附件上传到PLM中。当选择电气BOM时，可以在PLM中启动电气设计软件，后台通过生成的BAT脚本，执行下载模板并启动elecworks软件的命令，也很便利，集成思路参考图示。
感觉这才是正确的产品开发逻辑，应该先有方案策划，然后逐步细化，最终实现。
3.6 基于机械和电气配置的软件自动更新的方案
在机械、电气和软件的集成方面，很多功能无法实际测试，仅仅分析可行性，感谢北京的郭老师，推荐的NI Circuit Design软件，不仅可以很强大的解决各种强电/弱电的设计问题，还能进行各种仿真分析，包括将数字和混合模式的仿真性能进行优化，包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能，最强大的还是集成LabVIEW和Signalexpress快速进行原型开发和测试设计，具有符合行业标准的交互式测量和分析功能，在产品设计时，可以通过LabView编程模拟软件的各种指令，还可以连接外部设备反馈信号，进行分析转换，通过间接的手段，将软件和电气连接到一起。NI SoftMotion for SolidWorks提供了一种将LabView数据驱动SolidWorks Motion进行运动仿真分析的解决方案，也算是实现机电软集成和仿真的一种尝试吧。但若真有这些数据，如何进行集成，这方面的还缺少可行的测试环境。
在项目实施时，遇到了另外的一种机电软协同应用的场景咨询，我们协同分析了这种可行性。在PLM中可以定义机械、电气和软件部分，在交付制造时可以详细记录每一台机组的配置信息，因此当后期软件更新时，就可以通过网络远程获取电气的兼容匹配性，然后确定是否可以更新，更新成功后，系统中也会有新的记录。通过这样的方案实现远程自动更新维护——之所以是基于PLM平台，因为这是工业产品运行、监控、维护的一部分，是考虑到交付产品的售后服务维护，工单的执行，会需要大量的PLM数据，软件更新仅仅是其中一部分。
4. 致谢
此文档主要是对这几年实施机械CAD软件、电气CAD软件、PDM/PLM平台，以及管理咨询问题的总结，由于才疏学浅，见识有限，难免会出现不准确的地方，欢迎大家拍砖、探讨和指正。
在此感谢这次总结和验证中，一起参与探讨的朋友和同事，感谢王老师提供的elecworks技术指导和方案支持，感谢郭老师提供的NI Circuit Design、NI SoftMotion for SolidWorks相关资料。
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