Podejście mechatroniczne do projektowania okablowania z wykorzystaniem programu E3.cable firmy Zuken

Wyeliminowanie wielu późniejszych problemów związanych z zarządzaniem kablami wymaga, aby proces projektowania i produkcji był prawidłowo realizowany już od samego początku. Rozwiązanie takie powinno być wydajne w utrzymaniu, a jeśli to konieczne, łatwo odtwarzane.
Najlepszym sposobem na osiągnięcie tego celu jest zaangażowanie jednocześnie działów elektrycznego i mechanicznego. Współpraca obu działów stanowi gwarancję, że od początku projekt będzie uwzględniał zarówno zagadnienia elektryczne, jak i problematykę wymiarowania w ramach inżynierii mechanicznej. Pozwala to na ograniczenie liczby poprawek projektowych po zakończeniu etapu tworzenia prototypu i uzyskanie wysokiej jakości wyrobu w krótszym czasie i z mniejszą ilością strat. Sukces przedsięwzięcia zależy tu nie tylko od umiejętności ludzkich, ale również od zintegrowania oprogramowania, tak jak to ma miejsce w przypadku modułu b E3.cable firmy Zuken służącego do projektowania wiązek i okablowania.
Proces projektowania okablowania w modelu mechatronicznym
Istnieje wiele wydajnych procesów projektowania okablowania, jednak to, co sprawdza się w ramach jednej struktury organizacyjnej, niekoniecznie musi być odpowiednie dla innej ? ważne jest, aby o tym pamiętać, realizując dowolnie ustalone wytyczne. Poniżej przedstawiono ogólny opis dobrych praktyk w tym zakresie.
Etap 1 ? rozmieszczenie przewodów i połączeń elektrycznych
Pierwszy etap projektowania okablowania obejmuje przygotowanie przez dział elektryczny wstępnego projektu i schematu instalacji elektrycznej. Równolegle dział mechaniczny tworzy fizyczny model konstrukcji.
W ramach projektu elektrycznego planuje się rozmieszczenie elementów, połączeń oraz przewodów, a w razie konieczności także łączenie kabli w wiązki. Na tym etapie osoba odpowiedzialna za obszar elektryczny sprawdza funkcjonalność rozwiązań elektrycznych.
W tym samym czasie dział mechaniczny pracuje nad zbudowaniem fizycznego modelu konstrukcji z uwzględnieniem specjalnych cech projektu ? np. wymogów w zakresie wymiarów itp. Od tego zależy produkt finalny prac oddziału mechanicznego. Przykładem może tu być projekt samochodu, który jest znacznie bardziej skomplikowany niż projekt dźwigu.
Na możliwie najwcześniejszym etapie projektowania konieczne jest wyodrębnienie miejsca na kable i wiązki w obrębie konstrukcji. W przypadku samochodu kable zajmują dużo miejsca, a ich prowadzenie ma ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa. Projekt mechaniczny musi uwzględniać sposób mocowania wiązek. Aby więc możliwe było zamocowanie wiązki w prototypie, konieczne jest uwzględnienie minimalnego promienia zagięcia.
Etap 2 ? wymiana danych projektowych między działami elektrycznym i mechanicznym
Po przygotowaniu instalacji elektrycznej wiązki mogą zostać przekazane działowi mechanicznemu, w którym następuje dopasowanie elementów elektrycznych do konstrukcji mechanicznej oraz rozmieszczenie instalacji w obrębie trójwymiarowego modelu.
Następnie gotowe przewody umieszczane są na swoich miejscach, a ich długości obliczane automatycznie wewnątrz trójwymiarowej konstrukcji. Na tym etapie wprowadzane są także elementy mocujące i łączące wiązek. Na koniec ustalane jest położenie elementów nieelektrycznych, takich jak rurki termokurczliwe i pancerze.
Po zakończeniu montażu przeprowadzane są fizyczne kontrole instalacji, np. pod kątem kolizji. Przykładowa kontrola obejmuje sprawdzenie, czy otwór, przez który ma zostać przeprowadzona wiązka, jest dostatecznie duży. Konieczne jest również przeprowadzenie fizycznej kontroli promieni zagięcia.
Etap 3 ? przeniesienie szczegółów budowy wiązek z powrotem na schemat elektryczny
Szczegóły budowy wiązek, tj. wszystkie złącza, odcinki, punkty wyprowadzenia oraz położenie elementów nieelektrycznych (rurki, zaciski itp.), są następnie przenoszone z powrotem na schemat elektryczny, np. w programie E3.series firmy Zuken. Trójwymiarowy model wiązki jest automatycznie spłaszczany i umieszczany na arkuszu płyty montażowej w programie E3.formboard, co pozwala na przygotowanie propozycji rozmieszczenia z zachowaniem danych dotyczących np. prawidłowych długości itp.
Wówczas następuje finalizacja rysunku wykonawczego wiązki polegająca na dodaniu grafik, np. rozgałęźników obrotowych, tabel rozmieszczeń złączy, tabel splotów itp.
Istnieje duże prawdopodobieństwo, że w czasie realizacji projektu dane przesyłane będą często w obu kierunkach między działami elektrycznym a mechanicznym. Powodem mogą być zmiany trójwymiarowego modelu lub zmiany w obrębie instalacji elektrycznej. Dlatego też konieczne może się okazać kilkakrotne przeprowadzenie aktualizacji projektu z jednego systemu na drugi, tak aby mieć pewność, że projekty mechaniczny i elektryczny są ze sobą zgodne na wszystkich płaszczyznach. Bardzo ważne jest, aby proces ten przebiegał prawidłowo, ponieważ od niego zależy liczba przygotowywanych prototypów.
Na tym kończy się proces projektowania okablowania.
Koordynacja projektów elektrycznego i mechanicznego
Niezależnie od tego, czy w danym przedsiębiorstwie proces projektowania przypomina model opisany powyżej, istnieje pięć aspektów funkcjonalnych koordynacji projektów elektrycznego i mechanicznego. Poniżej opisano obszary, w których wymagana jest koordynacja prac obu zespołów.
Określenie rozmiarów kabli. Ogromnie ważne jest prawidłowe i precyzyjne dobranie rozmiarów kabli na możliwie najwcześniejszym etapie projektowania. Pozwala to ograniczyć nakłady czasu i pracy związane z poprawkami. Dzięki dostępowi do modelu trójwymiarowego możliwe jest określenie, czy przewód nie ma zbyt dużej średnicy dla danego złącza i czy jego długość pozwala na poprowadzenie go przez przegrodę lub wokół jakiegokolwiek podzespołu. Bez dostępu do tego typu informacji rozmiar kabla (i związaną z tym oporność ) można wyznaczyć wyłącznie metodą prób i błędów na etapie przygotowania prototypu za pomocą sznurka i linijki.
Obliczanie promieni zagięcia. Problemem, jaki napotykają projektanci instalacji elektrycznych, jest brak możliwości uwzględnienia promieni zagięcia przewodów ze względu na brak trójwymiarowej wizualizacji konstrukcji mechanicznej. Dzięki koordynacji obu projektów możliwe jest nie tylko wyznaczenie promieni zagięcia, ale także wskazanie przypadków, w których doszło do przekroczenia ich minimalnej wartości. Realizacja tego zadania na wczesnym etapie projektu pozwala na wyeliminowanie późniejszych problemów. Jedyną (niepożądaną) alternatywą jest zaczekanie na etap tworzenia prototypu i sprawdzenie za pomocą kątomierza każdego wyraźnego zagięcia przewodu.
Wybór dodatkowych części. Modelowanie trójwymiarowe daje ogromne możliwości w zakresie wprowadzania dodatkowych części do projektu okablowania. Brak koordynacji projektów elektrycznego i mechanicznego sprawia, że możliwe jest jedynie wykonanie dwuwymiarowego projektu, co wymusza zastosowanie prostego złącza. Tymczasem ograniczenia przestrzenne mogą wymagać zastosowania złącza montowanego skośnie pod kątem 45 lub 90 stopni.
Optymalizacja prowadzenia kabli. Projektowanie instalacji elektrycznej to proces prawidłowego łączenia ze sobą przewodów. Brak współpracy z działem mechanicznym w znaczący sposób ogranicza możliwość prowadzenia przewodów w przestrzeni fizycznej, w której konieczne może być ominięcie ?przeszkody? i związane z tym zastosowanie dodatkowych elementów, takich jak przelotki lub puszki połączeniowe. Dzięki dostępowi do danych mechanicznych możliwe jest nie tylko przygotowanie projektu w oparciu o rzeczywiste warunki i potrzeby, ale także przekazywanie zespołowi odpowiedzialnemu za stronę mechaniczną informacji, które pozwalają na optymalizację ich projektu.
Wytwarzanie wiązek. Efektywne kosztowo wytwarzanie wiązek polega na przemyślanym wykorzystaniu materiałów. W przypadku kabli i przewodów oznacza to przeważnie prawidłowy dobór ich długości, ponieważ zbyt krótkie kable nie nadają się do użytku, a zbyt długie stanowią marnotrawstwo materiału. Także w tym wypadku wymagane dane uzyskać można tylko poprzez połączenie schematu instalacji z modelem przestrzennym.
Wnioski
E3.cable firmy Zuken to pracujące w systemie Windows inteligentne zintegrowane oprogramowanie, które pozwala na wydajne i precyzyjne projektowanie okablowania z uwzględnieniem danych mechanicznych, co obejmuje także tworzenie kompletnej dokumentacji. Więcej na ten temat znaleźć można na stronach www.zuken.com/E3cable W ofercie Zuken znajduje się również narzędzie do projektowania płytek montażowych E3.formboard, aplikacja E3.3D Rou-ting Bridge umożliwiająca integrację z wieloma najpopularniejszymi narzędziami do projektowania przestrzennego, a także wiele innych dodatków, pozwalających na integrację systemu i zarządzanie danymi w procesach projektowania okablowania.
CE