生產(chǎn)制造商總是在尋求提高能源效率方法，因為它可以有效的改善他們的盈虧線。在這方面投入精力并獲得成功的生產(chǎn)制造商，很少有孤軍奮戰(zhàn)的。他們從機械和設(shè)備的建造者、原始設(shè)備制造商等合作伙伴那里獲得幫助。無論是開發(fā)一個簡單亦或是復(fù)雜的機械，優(yōu)化的設(shè)計對于制造商都非常關(guān)鍵：不僅僅能更高效的運行，更快的適應(yīng)市場的變化，還能整合上下游的運營。通過借力機電一體化設(shè)計工具和可擴展、合理精簡的自動化解決方案，原始設(shè)備制造商能夠開發(fā)出他們的客戶所需要的可持續(xù)的、能源利用效率較高的系統(tǒng)。

　　利用機電一體化設(shè)計工具

　　機電一體化是一種多學(xué)科的設(shè)計方法，依賴于運動設(shè)計軟件和產(chǎn)品的協(xié)同應(yīng)用。利用這種方法，機械、電氣和控制工程師可以很容易的通過虛擬建模來分析、仿真、優(yōu)化和選擇運動控制系統(tǒng)。

　　這些數(shù)字仿真幫助工程師在設(shè)計階段的早期就能夠發(fā)現(xiàn)問題。而且，工程師能夠在熟悉的環(huán)境下輸入設(shè)計信息，理解他們的設(shè)計決定是如何影響整個系統(tǒng)的，這就使得他們能夠快速地評估各種設(shè)計替代方案，并選擇其中最合適的方案。

　　例如，看看車庫門生產(chǎn)制造商最近的處境。電氣工程師通過仿真運動應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其驅(qū)動正運行在90%附近。他自然會想到：“哇，我正在使用幾乎所有的力矩。我選擇的馬達(dá)是正確的型號。”然而，機械工程師往往會選擇過大的齒輪箱，帶動皮帶輪將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性功率。

　　當(dāng)工程師利用機電一體化設(shè)計工具，對實際應(yīng)用重新進(jìn)行仿真，分析運動并從頭開始創(chuàng)建應(yīng)用的時候，他們往往需要去問自己：“如果僅僅移動車庫門，需要多少能源?”提煉出那些我們認(rèn)為要實現(xiàn)該目標(biāo)所需要的所有步驟，也就是說他們不需要測量如果運行一個低效的齒輪箱到底需要多少能源。軟件建議使用低額定功率的線性驅(qū)動馬達(dá)。由于馬達(dá)的額定功率轉(zhuǎn)換為更大的驅(qū)動力，因此減小了馬達(dá)的尺寸，從而消除了由于一系列的超大和不必要的部件所造成的能源損失。從總體上來講，應(yīng)用的能源消耗量降低了一半。

　　機電一體化設(shè)計軟件可以讓工程師執(zhí)行虛擬的設(shè)計審查，識別優(yōu)化效率、性能以及尺寸機會，從而幫助原始設(shè)備制造商獲得機電一體化設(shè)計方法的所有收益。

　　然而在過去，為了選擇適當(dāng)規(guī)模的系統(tǒng)部件所進(jìn)行的分析，需要大量的時間，因此實際上證明，這是不可行的。但是現(xiàn)在，為了設(shè)計和建造一個更高效、性價比更高的機械所需要的信息觸手可及。而且，原始設(shè)備制造商能夠在虛擬的環(huán)境中找到性能限值，因此新的設(shè)計程序正在改變機械制造的前景。

　　程序?qū)⑿阅芤约霸谠O(shè)計、開發(fā)和交貨運輸階段所發(fā)生的全部費用都考慮進(jìn)去，甚至在調(diào)試階段開始之前，這樣就可以為設(shè)計和一些持續(xù)性問題提供一種更快速、更高效的解決方案。

　　評估取舍

　　機電一體化設(shè)計程序也許能夠和三維機械CAD軟件配合，來對一些必須取舍的場合進(jìn)行評估，比如：材料、尺寸和部件的性能以及可用的運動系統(tǒng)之間。這有助于原始設(shè)備制造商將機械建造的更小、更高效。

　　在過去，機械設(shè)備的尺寸是否合適，只有在機械制造完成后才能驗證?？紤]替代方案所需要的時間不允許對其進(jìn)行優(yōu)化，因此機械經(jīng)常被建造的過大。虛擬設(shè)計功能使機械制造商能夠在開始生產(chǎn)機械設(shè)備之前，在虛擬環(huán)境下分析機械解決方案。這加快了開發(fā)的進(jìn)度，允許對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。

　　比如，機電一體化設(shè)計軟件能夠分析機械運行一年所需消耗的能源成本——確定能源效率更高的產(chǎn)品能夠節(jié)省多少錢。軟件可以計算某運動軌跡下負(fù)載的重量：負(fù)載運行的距離有多遠(yuǎn)，速度有多快。當(dāng)用戶輸入每千瓦時的費用以及一年內(nèi)機械的運行時間時，就可以計算出每個軸的能源消耗。

　　選擇一個旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，每千瓦時能源的費用為11美分，每年運行50周，每周工作5天，每天工作8小時。該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的運行費用為315美元/每年每軸。如果將旋轉(zhuǎn)馬達(dá)切換為線性馬達(dá)，則其費用減低為200美元/每年每軸——這對于有成百上千個軸的機械來講，是一大筆節(jié)約。

　　可擴展性

　　由于過度設(shè)計和設(shè)計不足都會增加不必要的成本，因此機電一體化設(shè)計軟件，還可通過對設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊?guī)?？刂?，幫助工程師節(jié)約時間和金錢。利用可擴展、規(guī)?？刂七m當(dāng)?shù)南到y(tǒng)，能夠幫助原始設(shè)備制造商以一種經(jīng)濟(jì)、高效的設(shè)計方式來滿足最終用戶不同的需求。

　　設(shè)計中的可擴展性，主要是提供一種可以在各種機械上——無論是復(fù)雜的還是簡單的——運行的平臺，從而滿足廣泛的應(yīng)用需求?？蓴U展性能夠降低業(yè)主的總體成本，因為它使原始設(shè)備制造商能夠在廣泛的機械上使用單一設(shè)計環(huán)境。它們還能復(fù)用代碼和人機界面面板， 以及在不同系統(tǒng)間使用最優(yōu)實踐。這可以節(jié)約設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試以及售后的維護(hù)時間。

　　比如，Janda公司，一家專注于生產(chǎn)電阻焊機的原始設(shè)備制造商，由于實施了可擴展的控制方案，獲得了諸多的好處。該公司通過實施可擴展的自動化解決方案，將設(shè)計時間降低了25%，調(diào)試時間降低了25%，安裝時間降低了30%，將公差從八分之一英寸降低到萬分之一英寸，將控制面板的尺寸降低了50%，整體的維護(hù)時間也減少了。

　　通過實施可擴展的控制方案，獲得了更高的效率和穩(wěn)定性，Janda公司能夠滿足每一個最終用戶的控制要求。最終用戶也從降低浪費、能源消耗和維護(hù)成本的降低中獲益。最終用戶也能通過擴展設(shè)備來滿足日益增長的需求，而不需要重新培訓(xùn)員工，也不需要重新對設(shè)備進(jìn)行編程。