電氣設(shè)計和自動化設(shè)計的融合探析

張姝

摘要：隨著我國大力推進改革開放，自動化設(shè)計因為其靈活的運用已經(jīng)融入到我國諸多的行業(yè)和企業(yè)發(fā)展當中，特別是在很多汽車先相關(guān)的零件設(shè)計中電氣設(shè)計與自動化設(shè)計的發(fā)展。因此，本文針對電氣設(shè)計和自動化設(shè)計在汽車相關(guān)部件設(shè)計方面的融合發(fā)展和信息交流方式做出適當調(diào)整，旨在實現(xiàn)機電一體化。筆者通過多年對機電設(shè)計和自動化相對理論和技術(shù)的研究，通過自身多年實踐工作經(jīng)驗，對其融合發(fā)展提出了更新的發(fā)展方向和對策研究。

Abstract： With the vigorous promotion of reform and opening up in China， automatic design has been integrated into the development of many industries and enterprises in China because of its flexible application， especially in the development of electrical design and automatic design in many automobile related parts design. Therefore， this paper makes appropriate adjustments for the integrated development and information exchange mode of electrical design and automation design in the design of automobile related components， in order to realize mechatronics. Through many years of research on the relative theory and technology of electromechanical design and automation， and through many years of practical work experience， the author puts forward new development directions and Countermeasures for its integrated development.

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計;自動化設(shè)計;融合發(fā)展

Key words： electrical design;automation design;integrated development

中圖分類號：F407.67? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0241-02

0? 引言

在大多數(shù)人的理解當中，工程設(shè)計對于電氣和自動化的設(shè)計是由專門不同的兩方面專業(yè)人才來進行配合和協(xié)調(diào)完成的，對于這兩方面的專業(yè)知識，其實在多數(shù)理論和實踐基礎(chǔ)研究中都表明，在汽車內(nèi)燃機和發(fā)動機方面兩者有大部分可以融合的發(fā)展方向，并且在工程完成之后的安裝調(diào)試驗收，運行管理等等各方面要求也有相似點和共通之處。因此，我們可以從這一方面作為切入點，設(shè)計研究關(guān)于電氣設(shè)計與自動化設(shè)計的融合發(fā)展方向，廣泛吸納這樣多方位發(fā)展人才和專業(yè)人士進行實地實踐。

1? 電氣設(shè)計與自動化設(shè)計的基本概述

1.1 電氣設(shè)計和自動化設(shè)計的專業(yè)特征? 在電氣設(shè)計方面，更多的專業(yè)從事人員考慮方向，用電設(shè)備的實際耗能量和具體分布位置是從用戶要求以及設(shè)備性能等各方面硬件要求出發(fā)的。所以，其設(shè)計方面有更多的人為控制因素和主觀能動性，充分結(jié)合用戶對汽車內(nèi)燃機和發(fā)動機的實際需求和有關(guān)設(shè)備的管理要求，同時，調(diào)配好人員工作密度和人員工作工程量，使得電氣設(shè)計施工過后的二次修復(fù)、售后管理以及能源損耗降到最低。在設(shè)計自動化過程中，應(yīng)當較為詳細地分析用戶的設(shè)計要求，通過對相關(guān)設(shè)備和運行狀況的合理化推測，通過推測結(jié)果對相關(guān)設(shè)備進行自動化設(shè)計管理，將更多的設(shè)計感放在基礎(chǔ)項目的完成上和相關(guān)施工部分的管理上。由此可見，自動化設(shè)計實際上是對汽車內(nèi)燃機和發(fā)動機的實際要求和系統(tǒng)更新程度的具體化設(shè)計，同時，要尤為注意發(fā)動機自動化設(shè)計過程當中信號、信息的運輸和數(shù)據(jù)的處理，通過對信號的控制和數(shù)據(jù)運算處理的效率來從根本上避免出現(xiàn)信息失誤和信號相互干擾的問題出現(xiàn)。自動化設(shè)計的專業(yè)性和更新效率是隨著時代不斷發(fā)展的，也是隨著科技不斷進步的，實際上，自動化設(shè)計對于發(fā)動機的生產(chǎn)設(shè)計技術(shù)是有更高的要求，同時，對于操作人員的專業(yè)能力也有一定的考驗，要實際考慮到系統(tǒng)功能的完善性和系統(tǒng)的準確性，以及硬件設(shè)備的協(xié)調(diào)性。只有這樣才能保證電氣設(shè)計和自動化設(shè)計的精準對接和實際信息傳導(dǎo)效率。

1.2 電氣設(shè)計和自動化設(shè)計的差異性? 在傳統(tǒng)意義上，電氣設(shè)計和制造過程當中用到的是相對獨立的構(gòu)件和機械，用以達到控制計量及保護設(shè)備及工程項目的目的，從而使得與其他各部分工程結(jié)構(gòu)配合，利用功能的融合性較高的特點達到用戶使用要求。而自動化系統(tǒng)相對于電氣設(shè)計來說，更加注重對于軟件、硬件的組合使系統(tǒng)功能，其功能管理相對獨立，這就使得它凌駕于其他部門之上，通過信號和信息傳導(dǎo)進行信息溝通和施工數(shù)據(jù)的相互交流。因此，在多數(shù)工業(yè)設(shè)計和項目施工中，電氣設(shè)計和自動化設(shè)計兩者之間是相互獨立存在的，主要通過不同的制造商來完成設(shè)計與施工建造，從現(xiàn)階段來看，兩者之間的關(guān)聯(lián)相對來說較大，交融程度也并不是很高[1]。

2? 電氣設(shè)計與自動化設(shè)計融合發(fā)展優(yōu)勢

在電氣設(shè)計和施工過程當中，很多現(xiàn)場設(shè)備可以使用總線完成連接工作，這就使得各部分的通訊信息設(shè)備都有相對獨立的信息儲存和數(shù)據(jù)處理能力。這就為自動化設(shè)計的融入提供了可能道路，也使得自動化設(shè)計可以完全切入到電氣設(shè)計的信息傳導(dǎo)和數(shù)據(jù)處理工作當中，特別是在汽車發(fā)動機設(shè)計中進一步深化機電一體化芯片嵌入領(lǐng)域，使得電氣設(shè)計和施工過程的效率和精準程度大幅提高，提高了發(fā)動機和內(nèi)燃機的契合程度，同時也確保了現(xiàn)場設(shè)備層中測量以及控制分散化的順利完成[2]。

由于傳統(tǒng)意義上電氣設(shè)計和自動化設(shè)計是相對獨立的兩個部分，因此，在工程運行的現(xiàn)場，管理人員往往較為復(fù)雜，兩部分之間的人員專業(yè)交流和相對信息溝通都存在著巨大的差異，使得更多的信息對接出現(xiàn)問題，很多技術(shù)融合達不到實際要求，造成了很多的財產(chǎn)損失和工程時間拖沓。尤其在汽車發(fā)動機設(shè)計方面，在實現(xiàn)電氣設(shè)計與自動化設(shè)計融合之后，現(xiàn)場汽車的發(fā)動機相關(guān)零件組裝管理人員能夠在通訊總線的人機界面上利用DDE信息控制的方式，在應(yīng)用商業(yè)化通用的多平臺，監(jiān)控軟件實行全方面、動態(tài)化的電氣設(shè)計，管理和監(jiān)控模式，實施系統(tǒng)管理也不再受到時間和地域空間限制，保證了發(fā)動機的生產(chǎn)管理受到企業(yè)的全方位監(jiān)控。這就為電氣設(shè)計的施工和工作監(jiān)控帶來了更多的便利性，同時，也使得電氣設(shè)計和自動化設(shè)計的相對設(shè)計方向和設(shè)計程度都有了統(tǒng)一化的標準，這也保證了其功能和規(guī)格更加符合用戶需求。通過實地調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有很多大型現(xiàn)場總線組織共同制定了多個現(xiàn)場總線通訊協(xié)議。這雖然為自動化設(shè)計的融入增加了難度，但是我們可以從中再找出新的切入點。

例如，我們可以實現(xiàn)儀器、控制器以及嵌入式控制裝置加入到汽車的發(fā)動機設(shè)計施工過程當中，達到共同通訊協(xié)議，這樣就保證了單方面數(shù)據(jù)的收集工作和處理工作更加便捷高效，同時，利用總線進行相對快捷的連接，保證了發(fā)動機的相關(guān)信息能和內(nèi)燃機有更充分的接觸和交流，在一定程度上提升了產(chǎn)品的安全系數(shù)。

3? 電氣設(shè)計和自動化設(shè)計在工程實踐中的融合策略

3.1 汽車內(nèi)燃機和變電站自動化

基于臺架試驗的特殊性，汽車內(nèi)燃機實驗室的規(guī)劃設(shè)計與一般的工業(yè)設(shè)計有很大的差異，這就需要試驗工程師提出盡可能詳細的、正確的工藝條件，而建筑師則要盡可能地考慮到內(nèi)燃機實驗室的試驗條件，進行合理的設(shè)計。實際上，內(nèi)燃機實驗室的規(guī)劃設(shè)計不能只考慮建筑上的要求，更重要的是要考慮內(nèi)燃機實驗室專業(yè)上的需要。由此，我們不得不提變電站，它是電氣設(shè)計當中必不可少的環(huán)節(jié)，他直接關(guān)系到了電能的安全使用和正常運輸，同時在工程施工過程當中，有保證能量的充足利用和工程的進行。因此，變電站的維護和工作運營狀態(tài)以及監(jiān)控信息收集過程在過去都是由人工操作和相關(guān)部門的工作人員完成的，在多數(shù)工作中，我們發(fā)現(xiàn)了很多現(xiàn)實存在的問題，例如，工作效率低下，很難掌握具體的信息數(shù)據(jù)，第二，工作狀態(tài)不積極，容易出現(xiàn)信息滯后，缺乏時效性的問題，第三，由于數(shù)據(jù)信息量較大，數(shù)據(jù)資料容易丟失，在收集和處理過程當中，出錯率也較高且效率卻不高。同時變電站要基本實現(xiàn)動態(tài)化信息管理，這就導(dǎo)致多項數(shù)據(jù)資料丟失程度很大，被篡改的可能性也很多，工作人員由于長期都是需要進行夜班工作和加班工作，就導(dǎo)致信息處理難度越來越大，傳統(tǒng)模式已經(jīng)很難帶動現(xiàn)代化變電站工作程度。因此，變電站引入自動化技術(shù)，實現(xiàn)自動操作代替人工操作，這就大大的減少了人員需求量和工作量。保障了信息處理的高效化和精確化的同時，還代替了原來的多項人工職位，使得相應(yīng)的人員成本大大減小。同時，運用微型裝置代替了原來的電磁裝置，之后其功能的強大和多樣化，使得數(shù)據(jù)的分析和計算效率更加迅速便捷，同時，也能使監(jiān)測對象的狀況實時動態(tài)的顯示在計算機屏幕上實現(xiàn)了信息的動態(tài)化管理和數(shù)據(jù)的及時處理[3]。

3.2 汽車發(fā)電機和內(nèi)燃機調(diào)度自動化

調(diào)度同樣是汽車發(fā)動機和內(nèi)燃機電氣設(shè)計的關(guān)鍵部分，它主要負責信息采集、信息處理和命令發(fā)布等工作。同時，從根本上保證了電力系統(tǒng)工作和電氣設(shè)計的安全問題，當發(fā)生汽車發(fā)動機生產(chǎn)電力事故之后，電力調(diào)度中心會在第一時間發(fā)現(xiàn)并發(fā)布相應(yīng)的控制命令，保障故障點的實時維護和維修人員的及時趕到。實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化是代替人工監(jiān)視和調(diào)度的最佳選擇，利用高效的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)自動監(jiān)控模式，取代傳統(tǒng)意義上的人工監(jiān)控，可以有效的提高動態(tài)化數(shù)據(jù)管理的精確性和實效性，同時，由于其保障了電力設(shè)計施工的安全問題和工程的進度問題，這也使得調(diào)度自動化管理要保障其高效運作模式，保障續(xù)航高強度運作時間，高效實現(xiàn)自動完成調(diào)度的功能，可以實現(xiàn)安全系數(shù)的整體提高，保障了數(shù)據(jù)的自動收集、自動整合和自動分析處理數(shù)據(jù)，也使得命令的發(fā)布更加便捷，信息更加準確完整。例如，惠山工廠內(nèi)的工人數(shù)量并不多，很多復(fù)雜的工序都是由工業(yè)機器人完成。車間內(nèi)部，AGV小車載著曲軸等零部件來回穿梭，再結(jié)合空中連廊、自制件立體庫、冷試SPS等系統(tǒng)，共同構(gòu)建裝配線全自動智能內(nèi)部物流系統(tǒng)。

3.3 新設(shè)計思想與未來技術(shù)發(fā)展趨勢的契合

我國目前經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技水平也在逐步推進，這也使得我國對于電氣工程以及自動化項目發(fā)展越發(fā)重視，自動化技術(shù)的不斷提高，也使得更多的新鮮科技血液流入到了電氣設(shè)計工程方面?，F(xiàn)階段，AI智能和機器人的設(shè)計也深受電氣工程以及自動化的影響，在日常生活和技術(shù)發(fā)展方面，也逐漸被人們所熟知。我們應(yīng)該將這樣的科技靈活運用在電氣工程設(shè)計以及自動化設(shè)計方面，通過對于機器人設(shè)計和相對應(yīng)的功能設(shè)計，實現(xiàn)自動化和電氣設(shè)計的有效結(jié)合。通過AI人工智能和機器人的實際應(yīng)用，對操作機器和設(shè)備進行監(jiān)視監(jiān)控或者輔助操作，保障了數(shù)據(jù)庫的實時更新和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)自動儲存。同時，AI智能也確保了其機器人特有的速度快、效率高、穩(wěn)定、造價低等各方面優(yōu)點，為策劃人員和設(shè)計人員帶來更多的發(fā)展思路，同時，這樣的新型設(shè)計理念與未來科技發(fā)展的趨勢不謀而合，也使得電氣設(shè)計與自動化設(shè)計融合發(fā)展方向更加符合當今時代特色和時代節(jié)奏[4]。

4? 總結(jié)

總而言之，隨著電氣設(shè)備與自動化設(shè)備日益成熟與進步，也使得在傳統(tǒng)意義上的隔閡和技術(shù)的不匹配被更多的科技和工程所代替和發(fā)展，這就為電氣設(shè)計與自動化設(shè)計的融合提供了更充分的基礎(chǔ)，也使得在面臨這樣的大環(huán)境中，我們有可能在汽車內(nèi)燃機和發(fā)動機生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)電氣設(shè)計與自動化設(shè)計實現(xiàn)充分融合，保證工程進度的高效性，發(fā)揮出自動化設(shè)計的優(yōu)勢，從而提高整體協(xié)調(diào)工作機制和運作能力。

參考文獻：

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[3]何洪波.電氣自動化和電氣工程的融合分析[J].輕松學(xué)電腦，2019（031）：1.

[4]姚東東，王達.結(jié)合電氣工程及其自動化剖析機器人設(shè)計探討[J].商情，2019（013）：208.