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• 作者：萊哈特克納普

作者：萊哈特克納普

電氣設(shè)計(jì)軟件在市場(chǎng)上已活躍了20余年。就其起源及特點(diǎn)，這類(lèi)系統(tǒng)通常以圖形為導(dǎo)向。最近的研究呈現(xiàn)出一個(gè)全新的趨勢(shì)：系統(tǒng)以虛擬設(shè)備模型為基礎(chǔ)，所有對(duì)象都被保存在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)繪圖和文字?jǐn)?shù)字兩種方式都能對(duì)電氣文檔進(jìn)行編輯。

市場(chǎng)最初需求
目前市場(chǎng)上大部分的ECAD/CAE系統(tǒng)其源頭都在歐洲，特別是在德國(guó)。應(yīng)用最廣的系統(tǒng)幾乎都是在15至20年前開(kāi)始開(kāi)發(fā)的。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)時(shí)有效但不以對(duì)象為導(dǎo)向的系統(tǒng)，逐漸阻礙了電氣設(shè)計(jì)的基本發(fā)展。在當(dāng)時(shí)，這樣一套系統(tǒng)的引入被企業(yè)視作一項(xiàng)昂貴的長(zhǎng)期投資，對(duì)用戶(hù)的系統(tǒng)性培訓(xùn)理所當(dāng)然也是軟件是否運(yùn)行成功的重要條件。公司對(duì)員工長(zhǎng)期雇傭的保證，也確保了員工對(duì)于系統(tǒng)高效使用的熟悉程度在不斷地提升之中。

計(jì)算機(jī)作為智能繪圖板
新系統(tǒng)最初遵循所有CAD系統(tǒng)的普遍方法，以前在繪圖板上創(chuàng)建的所有設(shè)計(jì)現(xiàn)在都可以照搬至計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)變成了一個(gè)新式繪圖設(shè)備。最初這方面沒(méi)有太大的優(yōu)勢(shì)：較高的繪圖精度、清晰的標(biāo)準(zhǔn)書(shū)寫(xiě)字體或者簡(jiǎn)單快速創(chuàng)建文檔。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備符號(hào)替代了以前的蠟紙圖章。

最早的ECAD系統(tǒng)也具備了多種超出一般CAD的標(biāo)準(zhǔn)功能，來(lái)排除設(shè)計(jì)中的典型錯(cuò)誤。從防止項(xiàng)目名稱(chēng)重復(fù)到自動(dòng)創(chuàng)建交互參照等等。除實(shí)際繪圖流程外，用戶(hù)還可啟用邏輯關(guān)系及文檔糾錯(cuò)功能。

專(zhuān)業(yè)人員開(kāi)始參與
電氣設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足DIN或IEC等標(biāo)準(zhǔn)，這就意味著這些參照標(biāo)準(zhǔn)的核心也成為了ECAD系統(tǒng)的核心。由于公司或部門(mén)的習(xí)慣不同，所需解決方案也會(huì)有所差別。使用這種系統(tǒng)也要經(jīng)高標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)的技術(shù)人員來(lái)參與。不久之后，ECAD系統(tǒng)具有了允許自動(dòng)創(chuàng)建文檔的新特性。比如，可按照DIN標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)創(chuàng)建端子排，從而避免通過(guò)“手動(dòng)”創(chuàng)建端子帶來(lái)的很多錯(cuò)誤。隨著這一類(lèi)特性的發(fā)展，ECAD系統(tǒng)完成了從幫助繪圖到自動(dòng)繪圖的決定性跨越，即現(xiàn)在我們所說(shuō)的CAE：計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)(Computer Aided Engineering)。

CAE的局限性
最初的CAE系統(tǒng)，包括目前尚在使用的許多CAE系統(tǒng)現(xiàn)在仍是純粹以圖形為導(dǎo)向的。它們可產(chǎn)生一些列文檔去管理邏輯關(guān)系，例如，設(shè)備代號(hào)、設(shè)備間的交互參照等。這些清單通常需要通過(guò)對(duì)整套圖紙的評(píng)估來(lái)完成。

在很多情況下，原理圖上并不顯示所有設(shè)備。當(dāng)器件或電纜僅部分被使用時(shí)就會(huì)發(fā)生這種狀況。閑置的芯線(xiàn)及電纜，或者端子排中未使用的端子將不出現(xiàn)在原理圖中，但它們?nèi)詰?yīng)該出現(xiàn)在電纜分配清單或上面提到的端子表中。通常用戶(hù)會(huì)將這些數(shù)據(jù)顯示在附加的圖紙上，僅用來(lái)將其引入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)中，以便能正確地自動(dòng)生成文檔。

工作流程受限制
若想專(zhuān)注于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，并熟練掌握ECAD工具用于設(shè)計(jì)， CAE工作流程所受的限制跟自動(dòng)生成文檔相比更為突出。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，人們往往畫(huà)原理圖之前就將器件規(guī)格先定義好以便提前安排采購(gòu)。沒(méi)有原理圖也應(yīng)可創(chuàng)建柜體布局圖，沒(méi)有圖形符號(hào)也應(yīng)可在設(shè)計(jì)前期預(yù)定義電纜、端子排，甚至根據(jù)需要分配芯線(xiàn)。

新的發(fā)展
使用新方法的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)，現(xiàn)有CAE系統(tǒng)面臨的局限是新方法所需解決的問(wèn)題。不論是否顯示器件、電纜或任何其他元器件，對(duì)象應(yīng)能夠在一個(gè)或多個(gè)文檔中完全獨(dú)立顯示，并在系統(tǒng)中方便地進(jìn)行管理。這需要對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式進(jìn)行改變。以前的存儲(chǔ)方式是對(duì)圖形圖表進(jìn)行分析，以文件型構(gòu)架來(lái)存放數(shù)據(jù)。全新的方法是從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)入手，以便能從各個(gè)環(huán)節(jié)入手設(shè)計(jì)。比如，電動(dòng)機(jī)和電纜在開(kāi)始設(shè)計(jì)之前就進(jìn)行了定義和采購(gòu)，因此就應(yīng)該既能從二維布局圖開(kāi)始設(shè)計(jì)柜體內(nèi)部，又能以傳統(tǒng)方式從原理圖入手設(shè)計(jì)。

以對(duì)象為導(dǎo)向的解決方案
最初以對(duì)象為導(dǎo)向的方式自身仍有諸多限制，比如它無(wú)法將上述元器件放在一起進(jìn)行查看。最新以對(duì)象為導(dǎo)向的方式則不再關(guān)心器件符號(hào)的具體圖形，而是將器件視為擁有不同屬性的對(duì)象并可進(jìn)行編輯，甚至可以以不同的形式顯示在圖紙上。這就是以對(duì)象為導(dǎo)向的解決方案和ECAD最大的不同。這也解決了上述工作流程受限的第一個(gè)問(wèn)題，即用戶(hù)可以事先定義好器件的規(guī)格。而原理圖和二維布局圖在實(shí)質(zhì)上相同，可以用不同的圖形分別在這兩種圖紙上表示，并可以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的形式分別查看。因此這些系統(tǒng)實(shí)際上表現(xiàn)了一種進(jìn)化的步驟：從以圖形為導(dǎo)向發(fā)展成為以對(duì)象為導(dǎo)向的電氣設(shè)計(jì)方式。

以對(duì)象為導(dǎo)向并以數(shù)據(jù)庫(kù)為驅(qū)動(dòng)的新一代解決方案
最新一代的電氣工程設(shè)計(jì)工具使得設(shè)備與圖紙完全分離。AUCOTEC公司的Engineering Base（EB）是第一代以對(duì)象為導(dǎo)向并且以數(shù)據(jù)庫(kù)為驅(qū)動(dòng)的軟件平臺(tái)之一。總部位于漢諾威的AUCOTEC公司是德國(guó)目前最大的獨(dú)立電氣軟件供應(yīng)商，專(zhuān)注于研發(fā)電氣工程及控制設(shè)備的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Engineering Base能將整個(gè)設(shè)備分層儲(chǔ)存在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中。每個(gè)設(shè)備都從屬于一個(gè)設(shè)備類(lèi)型（例如器件、電纜、端子），并有其自身屬性。設(shè)備能分級(jí)嵌套，一個(gè)器件可有多層子器件。除了分級(jí)結(jié)構(gòu)之外，其他功能、信號(hào)也可作為對(duì)象儲(chǔ)存于中央數(shù)據(jù)庫(kù)中。設(shè)備可從各種不同的角度來(lái)瀏覽，因?yàn)樗衅骷?duì)象都與這些功能相關(guān)聯(lián)。這種完全開(kāi)放和靈活的設(shè)備模型能很方便靈活地應(yīng)用于不同的工業(yè)領(lǐng)域。

最新一代的解決方案能實(shí)時(shí)顯示被修改后的對(duì)象間的關(guān)聯(lián)。由于采 用標(biāo)準(zhǔn)中央數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)架，編輯方式十分靈活多樣。例如表單的編輯可用與MS Excel同類(lèi)的功能。真正的多用戶(hù)協(xié)同設(shè)計(jì)方式則是面向未來(lái)發(fā)展的新趨勢(shì)，它成就了最新一代以對(duì)象為導(dǎo)向以數(shù)據(jù)庫(kù)為驅(qū)動(dòng)的完整的電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)，即 CBE(Computer Based Engineering)計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)。