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EPLAN在水处理行业的实践与应用

2018/11/6    来源:e-works    作者:刘文龙      
关键字:高效工程  智慧工程  EPLAN  CAE  数据平台  电气设计  
EPLAN软件结合客户当前的业务流程,为客户提供切实的高效工程解决方案,并为客户打通业务数据流,提供对接管理平台的数据接口。通过此次应用,不仅为客户提供了高效的设计工具与数字化平台,更为客户量身打造了工程设计与智慧工程之间的数据桥梁。

前言

    本文以易盼软件(上海)有限公司(以下简称EPLAN公司)2018年与某大型水务工程公司的联合实施案例为基础,结合该公司的数字化高效工程项目实施内容进行介绍。在该客户实施过程中将电气设计方式由传统的面向图形的设计方式转变成面向对象的设计方式,同时将图形与数据紧密的结合在一起,不仅为客户解决了设计标准化的问题,而且同时也帮助该客户实现了高效设计的目标,并反向引导工艺设计CAE软件进行标准化设计校准,进而通过该标准化校准,再次提高电气设计的工作效率。通过对设计数据库的优化与管理,及EPLAN软件平台自有的数据开放优势,也为该客户在不久的将来对接集团公司的ERP系统做好了数据平台及数据接口的准备工作。

1.引入EPLAN工程解决方案前的现状

    在引入EPLAN工程解决方案之前,该客户的工程设计工作采用AutoCAD软件进行电气原理图的设计,并通过MS Office Excel软件进行报表梳理与统计工作。在整个设计过程中,图纸相关内容彼此之间无设计系统关联,图纸与报表之间亦无设计系统关联。因此,对工程师在设计环节当中的新建、修改、删除的数据匹配度要求非常高,也因此在这些工作环节当中,耗费了大量的人力与时间。

    1.1 原理图设计现状分析

    采用面向图形化设计软件(AutoCAD)进行电气原理图设计时,所录入图纸当中的数据无不来自上游工艺专业的Excel表单《电气负荷清单》,并通过手工的方式将数据录入到图纸当中。信息录入完毕后,首先需要人工核对的方式检查录入数据的正确性,其次检查电气系统配置的正确性。以电气设计单线图设计为例,如图1单线图典型样图,图2电气负荷清单,从“设备位号”位开始向下,表格中的所有数据需要通过手工录入的方式键入图纸当中,键入完毕后,需反复核对数据信息是否与工艺专业提供的《电气负荷清单》(如图2)相一致,并确认所选的主回路方案是否符合设计要求。因此为了做到准确无误,完成这样一张单线图,大约需要投入设计、校核各一人,共两天时间。

单线图典型样图

图1 单线图典型样图

电气负荷清单

图2 电气负荷清单

    尽管电气设计有严格的要求规定,由供电需求决定供电方案,但设计需求与方案的匹配需要人工来完成。因此,客户十分希望这样的状态能有所改变,至少需求和方案的匹配可以自动完成,这将对设计效率有显著的提高。

    1.2 报表设计现状分析

    当电气原理图设计完毕后,工程师需要按照接线箱、接线端子排的顺序和接线的规格要求,将这些端子接线的内容整理到端子图表当中,如图3端子连接图,图4电气原理图。

端子连接图

图3 端子连接图

电气原理图

图4 电气原理图

    完成该端子连接图,需要在多张原理图当中摘出每一个端子的连接状态,并键入到对应的Excel表单当中,以示接线方案,供施工现场接线使用。这样的工作内容不仅需要设计工程师具有认真细致的工作态度,而且需要设计工程师对每一张原理图的设计内容都非常了解。这对设计工程师的经验和能力都是很高的要求。

    由于图纸当中已经有设备与端子的连接关系和逻辑信息,因此,该客户希望若能通过某种方式将这些连接关系能从图纸当中自动“抽取”出来,那么该项设计工作的工作效率亦能有显著的提升。

2.EPLAN工程解决方案及实施要点

    针对以上两个设计需求,EPLAN给出了相应的设计解决方案:

    首先,工艺专业下发给电气专业的《电气负荷清单》需要稍加标准化处理,即可批量导入EPLAN设计平台当中,供电方案按照供电需求自动匹配,电气参数自动放置到相应的图纸位置当中,并自动生成相应的电气设计单线图。

    其次,通过数据桥梁,将一次图与相应原理图之间建立逻辑关系,将原理图设计规则也整合在一次图的设计过程中,即当《电气负荷清单》的全部信息录入EPLAN系统后,不仅一次图能自动生成,且与之所匹配的原理图也能自动生成,并将《电气负荷清单》中的设计信息一并放入图纸的相应位置中。

    最后,根据原理图的设备、端子连接关系,EPLAN系统自动识别设备及端子之间的连接关系,并由报表的方式自动生成相应的端子连接图,该连接图输出形式有多种,既可以是EPLAN格式,也可以是PDF、Excel、DWG、JPG等格式。

    基于以上设计构想,实施均通过以下的标准化工作进行实现。

    2.1 标准化数据信息单

    根据电气专业的设计要求及工艺专业所提《电气负荷清单》的需求,将《电气负荷清单》的数据录入规则进行标准化处理,以方便工艺专业、电气专业对该表格的编辑与利用,并为其导入EPLAN数据平台做充分准备。如图2电气负荷清单中所示,用颜色将跨专业需求做以区别,如统一设备位号显示方式、数据及单位填写要求、设计功能描述填写要求等,并预留电气专业信息补充列。

    2.2 标准化一次图与原理图

    通过对一次图填写规则、供电方案匹配要求进行标准化,以便信息录入EPLAN数据平台后能直接产生信息对接与逻辑关联,为标准化方案能实现自动化设计打下坚实的基础。

    如图5标准化一次图模块,将所有的一次图模块按照如下的方式进行标准化编辑,并为相应的原理图也进行标准化编辑,如图6标准化原理图模型。

标准化一次图模块

图5 标准化一次图模块

标准化原理图模型

图6 标准化原理图模型

    2.3 标准化报表及报表输出

    将需要输出的端子图表进行标准化处理,并为输出的信息也进行相应的标准化设计。通过这样的标准化设计与准备,即可实现自动“抽取”端子连接关系,并生成相应报表,如图7端子图表。

端子图表

图7 端子图表

3.EPLAN工程解决方案带来的改变

    经过标准化设计的逐步落实,电气工程设计的整体流程也因此发生了实质的改变。将从前进行传递的设计输入参数表由非标准的内容及形式,改变为如今的由标准内容及形式再进行传递;将从前设计参数信息从手动键入的方式,改变为现如今的自动放置到图纸当中的方式;将从前端子图表需要人工查找原理图并录入Excel成册的编制方式,改变为现如今的自动统计并生成报表的方式。尤其在整个工程设计过程中,该客户所获得的更加实质与直接的改变是显著提高的工作效率及工作准确性,将从前需要人工完成的配电方案选择、原理图设计、键入参数、校审核、编制报表的工作方式,直接改变为自动完成数据放置、自动匹配配电方案、自动生成原理图、自动进行报表输出的工作方式,让设计工程师从繁重易错的设计工作中解放出来,也让校审核工程师从冗杂的图纸与表单校审工作中解放出来,只需要校审核输入信息及项目模板的正确性即可,所有的匹配、筛选工作,全都由EPLAN软件平台依据设定要求自动完成。

    不仅设计工程师、校审核工程师的工作量大幅度下降,工作的准确度大幅度提升,而且于此同时,项目文档管理也更加的清晰明了。在为该客户解决一次图、二次图、端子图表的设计痛点的同时,EPLAN平台也为该客户提供了更多自动化设计的结果,如接线表自动生成、电缆清单自动统计与生成、材料统计表自动统计与生成、设计文件目录自动生成等工作,并且能按照客户的企业标准结合IEC 81346及IEC 61355的规范要求,对设计文件文档命名、项目结构化信息提供专业的数据平台服务,让工程设计的内容与结果更加标准化,与全球设计标准保持一致与统一。

    在整个设计过程当中,EPLAN为客户提供统一的设计风格(图框样式、标准设计符号、输出表格样式)、贯彻行业及企业标准、国际标准、提高文档管理质量的同时,也为客户将来的设计发展提供了强有力的综合数据平台。

    3.1 设计流程标准化

    通过对该客户设计流程的梳理,EPLAN从设计源头-工艺专业的输出文件开始,为整个电气设计流程进行专业化的设计与定制,与该客户一起明确设计目标、制定实施计划、协作完成实施内容,并最终验收完整解决方案的实施结果。通过将标准化、结构化、自动化设计转变成智能化设计的解决方案,为实现高效工程奠定坚实的基础,如图8高效工程设计流程。

高效工程设计流程

图8 高效工程设计流程

    3.2 设计内容参数化、定制化

    EPLAN为该客户的设计从面向图形化设计,转变成面向对象式设计提供了专业的数字化设计平台,为客户提供最新的IEC电气设计符号,如图9,IEC电气设计符号库。每一个设计符号都有300个以上的属性信息,如图10符号的设计属性,使得工程师在设计电气原理图的同时,能将设计信息一并录入存储在设计符号中,做到图形与参数的整合,并且所有的设计信息均存储在后台数据库当中。

IEC电气设计符号库

图9 IEC电气设计符号库

符号的设计属性

图10 符号的设计属性

    3.3 高效化、集成化工作方式

    通过标准化设计的准备,将原理图按照标准设计模块进行输出,标准的设计模块不仅保证了设计内容的准确,同时也保证了设计过程的高效,如图11设计模块化样式。

设计模块化样式

图11 设计模块化样式

    由于所有的设计信息均存储在EPLAN数据库当中,因此EPLAN设计平台可为第三方管理平台、设计平台提供开放的数据接口,如图12数据库接口,以设备选型部件库为例,该部件库可以很方便的对接PLM/ERP/PDM系统,并且针对于主流的PLM/ERP/PDM系统,如Windchill/Teamcenter/SAP等,EPLAN平台均有标准数据接口及数据接口集成方案,全面支持数据双向通讯,实现数据双胞胎管理模式,满足BOM管理、项目检入检出、设计文件存档与管理等操作,更加支持API开发,满足客户更多的定制化数据集成与对接需求。

数据库接口

图12 数据库接口

4.EPLAN平台的数据结构优势

    EPLAN平台的数据结构完全按照国际标准IEC 81346的做法,将项目分成“功能分配(==)”、“高层代号(=)”、“位置代号(+_”、“安装地点(++)”、“文档类型(&)”、“用户自定义结构(#)”、“高层代号数”七层架构,如图13项目结构定义,按照树形结构对项目进行组织和架构,满足项目设计管理的同时,也可以满足对项目文档的管理,使得项目内容与管理内容一目了然,从结构化的角度进一步优化设计流程。如图14高层代号应用样式,如图15项目结构实际应用案例。

项目结构定义

图13 项目结构定义

高层代号应用样式

图14 高层代号应用样式

项目结构实际应用案例

图15 项目结构实际应用案例

5.结论

    当智慧工程、智慧水务、智慧工厂等概念随着“中国智能制造2025”战略提上日程后,EPLAN也积极的为我国机车行业、汽车行业、航空航天行业、过程控制行业、电气自动化行业、冶金行业等工业行业源源不断的提供欧美先进且优秀的数字化平台及智能化解决方案,并能为客户根据实际设计及生产情况提供定制化解决方案,帮助客户打通设计-采购-生产/制造-运维管理系统的数据平台,为客户全面提供智能化设计平台解决方案。

责任编辑:程玥
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