低壓成套電器開(kāi)關(guān)柜模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)

鄧小電，劉 順

（浙江誠(chéng)信人才資源交流服務(wù)有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

低壓成套電器開(kāi)關(guān)柜由多個(gè)模塊單元構(gòu)成，由于用戶有著不同需求，在模塊組合上有很大的靈活性，但模塊單元也有著通用性。目前很多企業(yè)使用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是這種設(shè)計(jì)方式只停留在機(jī)械化輔助上，無(wú)法應(yīng)對(duì)用戶多樣的需求。因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要具備科學(xué)合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，才能提高設(shè)計(jì)效率。

1 低壓成套電器開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)分類

1.1 結(jié)構(gòu)分類

（1）固定式設(shè)計(jì)。為了讓各類電器元件在柜體中得到穩(wěn)定固定，柜體外形設(shè)計(jì)成方形，為了讓柜體尺寸應(yīng)用更加廣泛，一般使用組合式方式，先組成兩側(cè)兩片，最后才形成柜體。柜體的各個(gè)棱邊上零件的長(zhǎng)度必須正確，保證各個(gè)方面都達(dá)到準(zhǔn)確尺寸，才能使整體達(dá)到要求。從安裝的角度分析，底面不能出現(xiàn)下陷問(wèn)題，保證地基平整是前提條件，排列時(shí)要盡量消除橫向差值，避免造成差值積累。因此，展開(kāi)排列時(shí)，將地基最高點(diǎn)作為參考點(diǎn)，然后逐步排開(kāi)，從中間向兩側(cè)擴(kuò)展排開(kāi)，讓積累差值均勻分布。

（2）抽出式設(shè)計(jì)。在一些固定裝有開(kāi)關(guān)的柜體電氣裝置中，常使用抽出式設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)便于移動(dòng)，同樣規(guī)格的抽屜能進(jìn)行更換。由于在互換上存在需求，需要保證柜體的精度，結(jié)構(gòu)上要預(yù)留出足夠的調(diào)整量。設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行固定部分和可移部分的設(shè)計(jì)；相關(guān)部分也要調(diào)整到最佳位置，調(diào)整時(shí)要使用專門工裝，包含柜體和抽屜；設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵尺寸必須控制在誤差限定范圍之內(nèi)，保證統(tǒng)一規(guī)格的抽屜能實(shí)現(xiàn)互換。

1.2 連接方式分類

（1）焊接式設(shè)計(jì)。焊接式柜體的優(yōu)勢(shì)是便于加工，缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生變形，且不利于調(diào)整。該設(shè)計(jì)對(duì)焊接夾的要求比較高，首先需要?jiǎng)傂员容^好，不變形。焊接夾的尺寸要稍大于工件，能抵消焊后的收縮。為方便檢修和調(diào)整，還要增加防焊蝕墊件。

（2）緊固式設(shè)計(jì)。緊固式設(shè)計(jì)最大的優(yōu)勢(shì)是可以使工件預(yù)鍍，方便設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)和美化處理。每個(gè)部件都使用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可以預(yù)生產(chǎn)，其構(gòu)架外形的尺寸誤差比較小。該設(shè)計(jì)方式的缺陷是不夠堅(jiān)固，需要零部達(dá)到高精度，其加工的成本也比較高。一般情況下，緊固件都是標(biāo)準(zhǔn)化件，常見(jiàn)的有螺釘、鉚釘以及拉鉚釘?shù)?。安裝時(shí)，需使用夾具定形，使用工裝定位，同時(shí)需要和壓力墊圈匹配。對(duì)于需要精密加工的構(gòu)件，例如：在緊固件和孔徑只存在微量間隙時(shí)，可以不使用夾具裝合，進(jìn)行一次成形加工。

2 現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問(wèn)題分析

目前成套電氣行業(yè)中，很多企業(yè)借助CAD軟件完成設(shè)計(jì)，例如：二次原理圖、裝配圖、元件明細(xì)圖等資料。但這些設(shè)計(jì)之間缺少整體性組織管理，圖紙之間缺乏關(guān)聯(lián)性，不方便資料查詢以及重復(fù)使用。接到合同任務(wù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要花費(fèi)大量精力查詢、修改資料，在柜體組合排列方面尤其需要根據(jù)用戶需求查找相匹配的模塊，查找整個(gè)過(guò)程需要的物料。在展開(kāi)工作過(guò)程中，需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間和精力，容易出錯(cuò)，在進(jìn)行用戶需求匹配時(shí)，缺少便捷的查詢方式。在功能模塊排列時(shí)缺少可視化效果圖，在物料需求統(tǒng)計(jì)時(shí)，需要大量的手工計(jì)算，容易出錯(cuò)。設(shè)計(jì)人員花費(fèi)很多精力進(jìn)行非技術(shù)性的工作，企業(yè)的大量資源也得不到利用，將耗費(fèi)大量的設(shè)計(jì)時(shí)間，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工作節(jié)奏。

3 低壓成套電器開(kāi)關(guān)柜模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)功能特征

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要是為減少設(shè)計(jì)人員的工作量，讓系統(tǒng)能進(jìn)行非技術(shù)性工作，提升設(shè)計(jì)效率。企業(yè)要最大程度上做好控制，避免非必要失誤。系統(tǒng)通過(guò)了解用戶規(guī)范的需求文件，將符合用戶需求的標(biāo)準(zhǔn)模塊篩選出來(lái)，組合在一起。各功能模塊有獨(dú)立且完善的查詢管理功能，和功能單元相對(duì)應(yīng)的文檔資料也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接。系統(tǒng)擁有可視化模塊排列輔助功能，能更加便捷準(zhǔn)確地在柜體上將功能單元的位置排列出來(lái)，結(jié)束之后就能形成直觀的布置圖。能自動(dòng)生成面板開(kāi)孔信息，形成開(kāi)孔圖。在提取單元物料時(shí)更加方便，直接進(jìn)行分類和匯總得出物料清單。還能提取二次原理圖以及相關(guān)零部件工程，生成設(shè)計(jì)文檔。系統(tǒng)具有項(xiàng)目管理功能，能根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行歷史項(xiàng)目情況查詢。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了4個(gè)模塊，分別是前置處理模塊、功能單元管理模塊、功能單元排列模塊及后處理模塊。前置處理模塊包含3個(gè)部分：項(xiàng)目管理、用戶需求文件管理以及用戶需求轉(zhuǎn)換器。功能單元管理模塊包含4個(gè)模塊，分別是用途描述、匹配推理、物料構(gòu)成以及連接文檔4個(gè)方面的管理。單元排列模塊主要包含3個(gè)部分，分別是模塊的數(shù)據(jù)管理、外形尺寸的數(shù)據(jù)管理以及拖放式排列功能。后處理模塊主要包含4個(gè)部分，分別是生成面板開(kāi)孔圖、分類統(tǒng)計(jì)報(bào)表、報(bào)表儲(chǔ)存打印以及關(guān)聯(lián)文檔提取。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行流程

系統(tǒng)運(yùn)行流程：首先在系統(tǒng)中輸入銷售合同，根據(jù)銷售合同形成用戶需求文件，在工程項(xiàng)目管理板塊注冊(cè)，將用戶需求的分析調(diào)用出，對(duì)其進(jìn)行解析。在功能單元管理部分系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)匹配，獲得可以使用的功能模塊柜型，獲得柜體的物料清單，確定最終功能模塊，將二次原理圖、物料清單以及結(jié)構(gòu)圖提取出來(lái)。在功能排列系統(tǒng)中進(jìn)行組合圖設(shè)計(jì)，最終得到開(kāi)孔圖以及面板排列圖。

該系統(tǒng)只適合在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及項(xiàng)目設(shè)計(jì)類產(chǎn)品設(shè)計(jì)種中使用，運(yùn)行流程差異不大。例如在一個(gè)工程設(shè)計(jì)中，合同產(chǎn)品設(shè)計(jì)首先要接收標(biāo)準(zhǔn)化的用戶需求文件，系統(tǒng)對(duì)文件展開(kāi)初步分析，通過(guò)分析文件以及簡(jiǎn)單推理，最大程度上將需求和功能單元模塊進(jìn)行匹配，在數(shù)據(jù)庫(kù)中選取出來(lái)，然后將篩選出的模塊制作成列表提供給設(shè)計(jì)人員。設(shè)計(jì)人員詳細(xì)了解各功能模塊的具體信息，在此基礎(chǔ)上展開(kāi)調(diào)整，最終得到功能單元模塊，確定基本柜型。同時(shí)對(duì)各種物料設(shè)計(jì)展開(kāi)匯總，實(shí)現(xiàn)功能模塊的設(shè)計(jì)。各單元確定后，調(diào)用排列系統(tǒng)，通過(guò)排列系統(tǒng)獲取可視化設(shè)計(jì)方式。經(jīng)過(guò)施放操作在面板中布置功能單元，完成排列布置后，獲得開(kāi)孔在面板上的詳細(xì)信息，最終獲得開(kāi)孔圖以及面板排列圖。

3.3 項(xiàng)目管理功能

系統(tǒng)的功能模塊仍需在合同訂單內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)定，需要建立關(guān)于合同的基礎(chǔ)信息，了解用戶對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際需求，例如：在模塊中設(shè)計(jì)新建項(xiàng)目功能、注冊(cè)項(xiàng)目功能、信息維護(hù)功能等。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)：第一，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)流程化設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)物料需求形成完整統(tǒng)計(jì)。第二，讓歷史項(xiàng)目信息得到重復(fù)應(yīng)用，企業(yè)在獲得訂購(gòu)合同時(shí)，按照一般流程需要根據(jù)合同內(nèi)容建立項(xiàng)目中包含的全部基本信息。例如：項(xiàng)目中最基礎(chǔ)的項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目日期等信息。然后建立項(xiàng)目中包含產(chǎn)品的全部信息，例如：項(xiàng)目產(chǎn)品型號(hào)、項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)量以及項(xiàng)目產(chǎn)品名稱等信息。這些信息一般用Excel格式進(jìn)行儲(chǔ)存，方便企業(yè)各部門之間進(jìn)行信息交流，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)反饋給相關(guān)人員。

若這些基本信息已被銷售部門提前建立，可將這些信息直接納入項(xiàng)目管理，通過(guò)系統(tǒng)注冊(cè)項(xiàng)目完成這項(xiàng)功能?！白?cè)項(xiàng)目”是把銷售部門提供的信息轉(zhuǎn)換后在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存起來(lái)。保存之前需要核查數(shù)據(jù)是否符合系統(tǒng)設(shè)定的規(guī)定。建立項(xiàng)目完整的信息，對(duì)于后續(xù)設(shè)計(jì)工作的跟蹤調(diào)查陸續(xù)進(jìn)行。

3.4 用戶需求匹配功能

在這一部分功能中，使用項(xiàng)目管理模塊建立的項(xiàng)目信息以及用戶信息，在模塊管理數(shù)據(jù)庫(kù)中將產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求篩選出來(lái)，讓設(shè)計(jì)人員了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期的參考，減少設(shè)計(jì)初期的查詢工作，減輕設(shè)計(jì)人員工作量。首先要利用用戶需求信息，在模塊數(shù)據(jù)庫(kù)中展開(kāi)查詢和匹配，挖掘適應(yīng)的模塊特征信息，篩選出適合用戶需求的模塊，將板塊記錄在數(shù)據(jù)表格上，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品初步自動(dòng)設(shè)計(jì)。

3.5 單元模塊管理功能

模塊化設(shè)計(jì)中，功能單元是低壓開(kāi)關(guān)柜的基礎(chǔ)，模塊管理主要是建立標(biāo)準(zhǔn)模塊、查詢模塊以及修改模塊的功能。系統(tǒng)提供給設(shè)計(jì)人員更方便的操作，包括標(biāo)準(zhǔn)模塊適合使用的場(chǎng)合、技術(shù)指標(biāo)以及物料的構(gòu)成等重要信息，同時(shí)對(duì)模塊三維模型進(jìn)行預(yù)覽。根據(jù)市場(chǎng)需求變化情況，設(shè)計(jì)人員不斷豐富企業(yè)功能單元模塊庫(kù)，提高結(jié)果的適用性。

3.6 單元排列功能

系統(tǒng)單元排列功能設(shè)計(jì)流程：①進(jìn)入開(kāi)始界面，點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕，進(jìn)入用戶界面；②在用戶界面新建一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，或者可以載入歷史設(shè)計(jì)任務(wù)；③進(jìn)入確定工程產(chǎn)品，確定后獲得柜體詳細(xì)的尺寸信息，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模塊的預(yù)選，將模塊展開(kāi)排列設(shè)計(jì)；④查詢模塊并放置模塊，對(duì)模塊的位置進(jìn)行調(diào)整；⑥獲得設(shè)計(jì)結(jié)果，點(diǎn)擊“結(jié)束按鈕”。如果是載入歷史任務(wù)，仍然需要上述操作，輸出設(shè)計(jì)結(jié)果后，還要儲(chǔ)存進(jìn)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)的單元排列功能十分重要，設(shè)計(jì)人員使用拼圖式的方法進(jìn)行模塊的選取和排列，能隨意調(diào)取已經(jīng)匹配完好的模塊展開(kāi)排列，能在模塊管理數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇一些模塊展開(kāi)排列。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了模塊拖動(dòng)、越界警示以及設(shè)計(jì)保存功能。系統(tǒng)完成模塊排列后，可以對(duì)模塊信息以及物料信息進(jìn)行顯示、儲(chǔ)存以及打印，設(shè)計(jì)時(shí)間得到縮短，設(shè)計(jì)工作更加快捷簡(jiǎn)便。

4 結(jié)語(yǔ)

分析低壓成套電器開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)分類，結(jié)構(gòu)上可以分成固定式設(shè)計(jì)和抽出式設(shè)計(jì)；連接方式可分成焊接式和緊固式。分析現(xiàn)有系統(tǒng)的問(wèn)題，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行流程的基礎(chǔ)上，通過(guò)項(xiàng)目管理、用戶需求匹配、單元模塊功能以及單元排列等功能的設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)效率得到提升，縮短設(shè)計(jì)周期。