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基于EPLAN的电气数字化工程平台项目_利元亨智能装备

基于EPLAN的电气数字化工程平台项目_利元亨智能装备

2023/1/6 13:34:41

前言

广东利元亨智能装备股份有限公司(以下简称“利元亨”)成立于2014年11月19日,于2021年7月1日在上海证券交易所科创板挂牌上市,股票代码:688499,是全球第一梯队的锂电装备头部企业, 数智化工厂领域的先进企业之一,主要从事智能装备的研发、生产及销售,为新能源(锂电、光伏、氢能)行业的头部企业提供数智整厂解决方案。

利元亨2022年上半年研发投入占营销收入超12%,保持行业领先。现全球员工超9000人,拥有一支由院士、博士、硕士等高层次人才组成的超4500人的科研技术团队。除在中国惠州、宁德、上海、南京、南通、深圳、广州拥有分(子)公司或技术服务站之外,在德国、波兰、瑞士、英国、美国、加拿大、韩国也拥有子公司或办事处,利元亨不断发力,持续推进产业链全球化布局。

 

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同时,利元亨已实现工艺智能装备、自动化产线、智能仓储物流、信息化产品到数字化工厂的全链条覆盖,为ATL、CATL、BYD、国轩高科、欣旺达、蜂巢能源、微宏、远景、大众、三星等世界500强及各领域头部企业提供极具竞争力的产品和服务。

多年来,利元亨秉承“专注智造,主动创新、精益求精,客户满意、股东满意、员工满意、社会满意”的经营方针,“客户至上、艰苦奋斗、明德格物、成己达人”的核心价值观,以“做强做精智能装备,赋能科技产业极限制造”为使命,努力做世界一流公司,为零碳未来做贡献的同时,打造工程师群体奋斗平台!

实施背景

伴随着企业业务增长,利元亨管理层高瞻远瞩,将企业数字化与信息化的平台建设列为重要战略。其中,电气设计平台作为企业数字化与信息化平台中重要组成部分,当然也不能孤立于管理系统之外。

经过梳理与总结,电气设计面临如下几个问题:

1、现有电气设计工具,未在企业内部形成标准化的设计体系,部分项目不能满足IEC、NFPA等国际设计标准;

2、现有设计工具难以规划模块化/结构化的先进设计理念,设计效率难以提升到理想速度,严重影响交付图纸的质量和周期;

3、现有工具在中国市场占有率低,不符合公司上下游客户对图纸格式一致的要求,同时培训成本和时间高。

4、设计端未打通电气专有的3D柜内虚拟仿真设计流程,下游生产手动裁线,自动裁线装备未得到充分利用,造成线材浪费;

5、三维数字化柜外线束工艺设计环节缺失,线束加工工艺图纸无法自动生成,生产制线效率低;

6、生产接线与装配缺乏3D可视化指导,走线路径错误造成线材浪费且布线效率低,对现场接线工作人员要求较高。

7、电气设计数据,未纳入企业PLM系统管理流程,手动上传图纸文档,手动上传BOM,物料无法自动与PLM同步,数据流转效率低;

如何有效提升设计效率,减少手工工作,设计数据有效支撑工艺与生产,确保数据一致性,不同系统间数据传递等问题,利元亨接下来将携手易盼重点攻克以上难题。

项目总体规划

基于EPLAN软件平台,利元亨将从三个维度打造电气设计数字化平台:电气标准化、平台PLM集成、生产效率,该目标为总体规划目标,计划分阶段实现。

 

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项目阶段目标

阶段一: 电气标准化项目导入(EPLAN Electric P8)

通过本阶段实施,将项目设计用到的部件库、图框、表格模板、IEC符号库、宏文件、标签模板等建立起来,通过实时共享,让所有成员都可以调用最新的数据,提升个人和团队的工程设计效率。

然后,通过导航项目探索和建立固化的设计流程,完成项目模板的创建,在整个工程部门全面推广设计应用时,作为EPLAN设计工程项目的指导。总的来说,初步标准化指的是设计数据的与整个设计流程的建立。

阶段二: 柜内3D仿真设计(EPLAN Pro Panel)

通过本阶段实施,将项目设计用到的3D部件库、表格、3D宏文件、项目模板等主数据建立起来,然后开展导航项目设计咨询,完成柜内3D仿真设计,对设计数据进行验证,最终完成生产所需数据的输出,包含精确线长与开孔数据。

而后基于3D柜内设计项目,完成Smart wiring的浮动授权激活与部署,通过现场培训与指导,让生产人员掌握软件基本操作用应用,最终打通从3D设计到3D可视化接线指导的完整流程。

阶段三: 柜外3D线束仿真设计(EPLAN Harness ProD)

通过本阶段实施,将线束工艺设计用到的3D部件库、钉板图&电缆图纸模板等主数据建立起来,然后通过导航项目设计咨询,完成柜外3D仿真设计与设计数据验证,最终完成三维线束工艺加工所需要的钉板图纸和电缆图纸。

阶段四:  EPLAN平台与PLM系统集成

完成EPLAN部件库创建流程与规范、系统集成流程和功能的验证与成果推广等工作,实现PLM平台追踪和管理产品相关数据集的创建、更新和存档,实现企业各设计流程中设计数据的完整性和一致性,减少人为操作,以及人工操作带来的错误,提升工作效率,减少产品设计的时间管理成本。

项目实施路径

电气标准化导入

1.建立相对完善的数据池

在进行项目设计时,可能会用到的数据,都叫“主数据”。主数据包含的内容非常广泛,比如符号、部件等。这些数据都以独立的文件存放在文件夹中,所有这些文件夹有个共同的名称,叫“数据池”。完善的数据池,对于设计效率和图档的一致性有决定性的影响。

开展主数据建立之前,对公司现有的部件、符号、企业规范等进行梳理,淘汰过时或不需要的内容;修正不完善的内容;合并重复或多余的内容。再将相对正确的数据,转换和创建为EPLAN的文件,供日后设计使用。

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2.记录数据规范和创建方法

企业的发展是长期和持续的,电气规范和电气软件的应用也需要与时俱进,持续地维护更新。因此在本阶段建立标准化时,需要把沟通达成的一致意见,形成规范记录下来,供未来的查看和修订使用。同时,数据所创建的方法也需要进行记录,在工作中需要新增或修改主数据时,能够从中快速地查找到方法。

在项目实施的过程中,一些关键的技术要点、技术结论会被记录下来,以技术周报或阶段报告提供给客户,作为技术规范的参考内容。

3.架构数据共享与管理方式

EPLAN主数据建立完成之后,把所有主数据集中存放到数据服务器上,供所有人共享和调用。为了确保数据不被误更改与删除,需要对这些数据设置权限。

由EPLAN管理员将创建或更新后的主数据,提交到服务器。只有“EPLAN管理员”可以更改或删除数据,而其它用户为只读。通过这种方式,所有用户都将能够下载、使用最新的主数据。

基于这种工作方式,如果工程师在设计过程中找不到所需要的主数据,他可以向“EPLAN管理员”反馈,申请所需要的主数据。

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4.通过导航项目设计定义项目设计流程

导航项目设计的目的是通过完整的项目设计流程,验证方式并进行数据校验,最终为EPLAN软件推广奠定基础。

三维柜内仿真设计

1.主数据创建

在EPLAN Pro Panel中,主数据指项目设计过程中会用到的数据,其中有:表格、3D宏、部件、安装板、连接点排列样式等,除此之外,还包括图片、手册、机械模型等。

2.导航项目创建

导航项目指的是客户选取一个原有项目,使用EPLAN Pro Panel软件完成设计,其一是熟悉EPLAN软件的使用过程,明确设计的流程,其二是验证所创建的主数据是否正确和适应设计需求。

通过导航项目验证,最终实现3D柜内仿真设计,同时输出支撑生产加工的图纸,包含:

基于三维生成二维安装板布局图纸;

基于三维生成二维安装板开孔图纸;

基于柜内箱柜设备清单;

满足裁线机格式要求的连接列表(包含精确线长数据)

基于三维空间的BOM清单(包含:三维线槽与导轨长度数据)

3.生产3D可视化接线

3D可视化接线指在已完成3D柜内项目设计的基础上,使用EPLAN Smart wiring工具将3D项目直接导入工具中,生产人员参考虚拟的3D元件布局与布线路径实现可视化接线的指导流程。

4.标准文档创建

在培训和咨询过程中,将软件的操作方法、交流的技术细节记录,作为标准化文档的内容。通过归纳和整理,按照企业标准的格式,建立标准化文档。

三维柜外线束工艺设计

1.主数据创建

在EPLAN Harness proD中,主数据指的是项目设计过程中会用到的各种数据,其中有:连接物表格、BOM表、三维部件、图框、二维图形符号等。

2.导航项目创建

导航项目指的是客户选取一个原有项目,使用EPLAN Harness proDl软件完成设计,其一是熟悉EPLAN软件的使用过程,明确设计的流程,其二是验证所创建的主数据是否正确和适应设计需求。

通过导航项目验证,最终实现3D柜外线束仿真设计,同时输出支撑生产加工的图纸,包含:

?线束加工钉板图纸;

?电缆加工电缆图纸;

?线束工艺BOM;

?满足裁线机格式要求的连接列表(包含精确线长数据)

3.生产3D可视化接线

3D可视化接线指在已完成3D柜内项目设计的基础上,使用EPLAN Harness proD 3D viewer工具将3D项目直接导出通过浏览器直接打开并预览,生产人员参考线束设计模型元件布局与布线路径实现可视化接线的指导流程。

4.标准文档创建

在培训和咨询过程中,将软件的操作方法、交流的技术细节记录,作为标准化文档的内容。通过归纳和整理,按照企业标准的格式,建立标准化文档。

EPLAN平台与PLM系统集成

在使用EPLAN完成项目设计后,使用EPLAN与Windchill标准集成接口,解决企业电气设计流程自动化问题,提高设计效率,达成以下目标:

1.自动生成项目源文件上传Windchill系统;

2.自动生成一份项目整体PDF图档,自动上传Windchill系统;

3.导出工程、工艺报表,自动上传Windchill;

4.自动提交BOM信息,根据之前同步的元器件信息,在Windchill中自动搭建BOM,检入项目时可以选择不检入BOM和根据EPLAN项目检入BOM;

目标电气设计流程简图:

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实施效果

电气标准化设计平台建设

通过EPLAN软件平台导入,利元亨基本完成电气设计平台快速迁移,并且基于EPLAN平台构建了企业标准化设计体系;该体系,规范了电气设计所涉及的所有设计主数据,做到样式与标准化统一,大大提升了企业数据标准化程度;同时,通过导航项目实施设计流程也趋于固化,大量的常用回路形成了知识库,从而完成知识沉淀与固化;这大大降低了电气数据管理的效率,同时工程师设计效率与设计品质都得过大幅度提升。

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三维柜内仿真设计

通过EPLAN Pro Panel软件导入,利元亨实现了基于二维逻辑关联的三维柜内设计,二维与三维数据保持逻辑关联;同时,基于二维接线逻辑,快速一键式布线;自动输出生产加工所需的生产数据,含:精确线长、开孔图纸等。导出线长数据直接对接生产部自动裁线机,裁线效率,大幅提升;EPLAN Smart Wiring软件的导入,帮助车间接线工人实现可视化接线,接线准确率和效率有效提升。

 

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三维柜外线束设计

通过EPLAN Harness proD软件导入,利元亨填补了三维数字化线束设计空缺,基于二维原理与接线逻辑,快速一键式布线;自动输出生产加工所需的线束加工图纸,钉板图和电缆图纸,三维线束设计的引入,有效促进了产品模块化设计与装配,生产与装配效率大幅提升。

 

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企业信息化与流程打通

利元亨在上述项目导入前提下,确保了上游数据输入的准确性后,将EPLAN平台和PLM(Windchill)数据进行有效打通。流程的贯通,有利于追踪和管理EPLAN电气设计相关数据集的创建、更新与存档,形成企业设计知识资;设计数据在企业流程中的完整性和一致性,这也有效减少产品设计的时间管理成本,方便将电气设计数据通过PLM系统传递到企业流程中的其它系统中。

 

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动力电池生态系统系统融入

利元亨通过导入EPLAN咨询项目,为动力电池EPLAN生态系统奠定了坚实基础,并初步构建了自己的EPLAN设计体系,目前部分企业在这方面仍在摸索阶段;体系的建立,也为后续企业在人员快速扩充的情况下,确保新员工快速上手,提升了企业订单交付能力。

助力企业业务扩展

通过学习大众标准VASS培训,利元亨获得了汽车产线装备项目招投标资格与能力,为企业业务扩展增添新的动力。

模块化与自动化设计探索

通过近两年时间EPLAN项目导入,利元亨已经完成了电气标准化平台搭建,标准化平台的搭建也为后续引入模块化与自动化设计先进理念奠定了坚实的基础。基于此,利元亨与EPLAN平台在高效工程设计领域合作必定结出更丰硕的成果。

郭秋明,邓大牛,欧嘉良,刘龙斌,林杰铭,罗思越,张瑞娜,周任峰,何秀美

利元亨智能装备有限公司,研发部

汤盼、马耀辉、谢敏、钱海洋、刘庆国、周楚然

易盼软件(上海)有限公司

2023年1月6日

审核编辑(
王静
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