機電一體化協同設計平臺研究

劉宏偉

摘 要：為了提升和加強機電一體化設計產品時不同專業和學科的設計人員進行協同設計時的效率，通過使用CAX軟件，在Web項目組級UML、PDM技術的前提下，模擬現實樣機的技術構建一個集機電一體化協同進行設計的平臺，能夠使機電一體化各種學科在協同設計時的高效性得到滿足。本文探討PDM服務器和不同的工作站群以及這個協同設計平臺運作流程，顯示其可提高多樣化專業和學科相關設計人員協同設計的效率，設計人員展開創新設計所占比例也明顯增加。

關鍵詞：機電一體化；協同設計；PDM

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0072-01

機電一體化實際上也被稱為機械電子工程，其技術完美融合了計算機技術、機械技術、自控技術、信息管理技術和電子電工技術等相關技術。本文根據現存的CAX軟件，基于WEB項目級PDM技術，切VIL，模擬樣機技術建立起機電一體化協同設計。

1 平臺結構

機電一體化協同設計的平臺結構，主要是由以WEB項目級為前提的PDM服務器跟很多其他完成各自設計的工作站群根據局域網進行聯網，同時通過設計部門網關與企業級網關各自連接到企業內網與Internet。所有的工作站群根據基于WEB項目組級PDM服務器來互相交換設計數據，為今后的協同設計奠定基礎。MCAD指的是機械CAD軟件，比如E、UG；ECAD指的是電氣CAD軟件，像電氣版AutoCAD；EDA指的是電氣設計自動化的軟件，例如PADS等；而CAE指的是電腦輔助工程軟件，像ANSYS等[1]。

2 項目組級PDM

PDM全稱為Product Data Management，是特種某類軟件的總稱。PDM是協助工程師與相關人員對產品數據進行管理、對產品進行研制開發的一種工具。PDM系統能夠做到對設計所需要的信息和數據進行有效跟蹤，并以此來保護產品。PDM能夠對圖文檔和數據庫記錄進行管理與規劃，它是憑借IT技術對企業進行優化管理最行之有效的一種方式，是企業現實問題跟科學化管理結構相融合的一種產物，是企業文化跟網絡技術相結合之下的一種產品。由于PDM系統具有規模性、開放性和功能性等區別比較大，所以通常我們將其劃分成兩類，其一面對的是設計團隊，針對具體化的研發項目，在局域網中運行PDM，我們也把這種稱為是項目組級PDM。其二就是企業級PDM，它是比較高層次的，可以根據用戶需要以任何種規模的形式構成多網絡環境、多數據庫、多硬件平臺等集成于一體的跨地區和企業的超型PDM，從而提供完整的解決方案，我們這里所用到的則是項目組級的PDM。

3 工作站群

在機電一體化協同設計的平臺當中，囊括了很多個執行各種任務的工作站群，這主要是根據設計人員專業水平進行劃分并加入到設計管理當中的工作站群。機械設計的工作站群主要是負責機械設計工作，包括獲取任務書、根據產品方案與設計程序對負責的部分機械加以設計核算、用MCAD來建模，用CAE軟件來分析和優化模型，并修改，轉變成工程圖，向PDM提交。控制算法和設計軟件的工作站群其職責就是根據設計流程和產品的方案，把特定設備硬件原理作為中心參考，對其進行軟件和控制算法的相關設計。控制算法可以通過使用CAE軟件進行仿真分析，之后運用特定軟件來研發工具，對于以設計好的控制功能和算法通過計算機語言的形式進行調試，最后將其提高到PDM中。設計管理的工作站它可以作為單獨的工作站存在于協同設計里，同時我們也可以把它放到已完成設計任務的某個特定工作站中。設計管理的工作站主要是對設計進行審查，控制設計進度，充分協調發生在設計人員當中的沖突[2]。

4 機電一體化系統設計平臺的運作

開發新型機電一體化產品，首先要做的就是按照具體需求制作相應的實行方案，由于一體化產品涉及到許許多多的專業和學科，所以要運用一種在各學科和專業中都可以進行溝通的語言對方案與流程進行詳細描述，現在，運用比較好的語言就是標準建模語言，簡稱為UML。它所采用的是比較成熟和完善的建模技術，用來通過圖形化描述機電一體化產品的設計流程與實行方案，方便進行協同和溝通。在制定開發流程時，為每名設計人員都制定一個任務書，之后把這些任務書放在PDM系統當中，方便設計人員參考，把用UML建立產品實行的方案和設計流程這一環節當做是產品的概念性設計，在所有設計環節中，概念性設計時其中最為主要的一個環節，它對產品創新程度造成了直接化的一個影響。這一環節結束之后就是具體的設計和搭建環節。設計人員以概念性設計結果為基準，把“樣機”作為主線，在彼此之間相互協同這一基礎上，各自進行設計工作。當物理樣機達到設計要求之后，最后環節就是處理技術文檔，比如說明書等。

5 結語

由于采用UML技術，研發團隊中所有學科設計人員在設計時的溝通變得更加有效率，設計工作都在高效同步進行，因為利用到了虛擬樣機技術，也提高了設計質量。由于這項平臺的有效實行，還使得研發團隊有了足夠的時間去創新設計。

參考文獻

[1]王娟.機電一體化協同設計平臺的構建分析[J].科技風，2015（12）：126.

[2]彭善生.機電一體化協同設計平臺開發[J].科技展望，2015（02）：137.