基于EPLAN的電氣數字化工程平臺項目_利元亨智能裝備

前言

廣東利元亨智能裝備股份有限公司（以下簡稱“利元亨”）成立于2014年11月19日，于2021年7月1日在上海證券交易所科創板掛牌上市，股票代碼：688499，是全球第一梯隊的鋰電裝備頭部企業, 數智化工廠領域的先進企業之一，主要從事智能裝備的研發、生產及銷售，為新能源（鋰電、光伏、氫能）行業的頭部企業提供數智整廠解決方案。

利元亨2022年上半年研發投入占營銷收入超12%，保持行業領先?，F全球員工超9000人，擁有一支由院士、博士、碩士等高層次人才組成的超4500人的科研技術團隊。除在中國惠州、寧德、上海、南京、南通、深圳、廣州擁有分（子）公司或技術服務站之外，在德國、波蘭、瑞士、英國、美國、加拿大、韓國也擁有子公司或辦事處，利元亨不斷發力，持續推進產業鏈全球化布局。

同時，利元亨已實現工藝智能裝備、自動化產線、智能倉儲物流、信息化產品到數字化工廠的全鏈條覆蓋，為ATL、CATL、BYD、國軒高科、欣旺達、蜂巢能源、微宏、遠景、大眾、三星等世界500強及各領域頭部企業提供極具競爭力的產品和服務。

多年來，利元亨秉承“專注智造，主動創新、精益求精，客戶滿意、股東滿意、員工滿意、社會滿意”的經營方針，“客戶至上、艱苦奮斗、明德格物、成己達人”的核心價值觀，以“做強做精智能裝備，賦能科技產業極限制造”為使命，努力做世界一流公司，為零碳未來做貢獻的同時，打造工程師群體奮斗平臺！

實施背景

伴隨著企業業務增長，利元亨管理層高瞻遠矚，將企業數字化與信息化的平臺建設列為重要戰略。其中，電氣設計平臺作為企業數字化與信息化平臺中重要組成部分，當然也不能孤立于管理系統之外。

經過梳理與總結，電氣設計面臨如下幾個問題：

1、現有電氣設計工具，未在企業內部形成標準化的設計體系，部分項目不能滿足IEC、NFPA等國際設計標準；

2、現有設計工具難以規劃模塊化/結構化的先進設計理念，設計效率難以提升到理想速度，嚴重影響交付圖紙的質量和周期；

3、現有工具在中國市場占有率低，不符合公司上下游客戶對圖紙格式一致的要求，同時培訓成本和時間高。

4、設計端未打通電氣專有的3D柜內虛擬仿真設計流程，下游生產手動裁線，自動裁線裝備未得到充分利用，造成線材浪費；

5、三維數字化柜外線束工藝設計環節缺失，線束加工工藝圖紙無法自動生成，生產制線效率低；

6、生產接線與裝配缺乏3D可視化指導，走線路徑錯誤造成線材浪費且布線效率低，對現場接線工作人員要求較高。

7、電氣設計數據，未納入企業PLM系統管理流程，手動上傳圖紙文檔，手動上傳BOM，物料無法自動與PLM同步，數據流轉效率低；

如何有效提升設計效率，減少手工工作，設計數據有效支撐工藝與生產，確保數據一致性，不同系統間數據傳遞等問題，利元亨接下來將攜手易盼重點攻克以上難題。

項目總體規劃

基于EPLAN軟件平臺，利元亨將從三個維度打造電氣設計數字化平臺：電氣標準化、平臺PLM集成、生產效率，該目標為總體規劃目標，計劃分階段實現。

項目階段目標

階段一: 電氣標準化項目導入（EPLAN Electric P8）

通過本階段實施，將項目設計用到的部件庫、圖框、表格模板、IEC符號庫、宏文件、標簽模板等建立起來，通過實時共享，讓所有成員都可以調用最新的數據，提升個人和團隊的工程設計效率。

然后，通過導航項目探索和建立固化的設計流程，完成項目模板的創建，在整個工程部門全面推廣設計應用時，作為EPLAN設計工程項目的指導?？偟膩碚f，初步標準化指的是設計數據的與整個設計流程的建立。

階段二: 柜內3D仿真設計（EPLAN Pro Panel）

通過本階段實施，將項目設計用到的3D部件庫、表格、3D宏文件、項目模板等主數據建立起來，然后開展導航項目設計咨詢，完成柜內3D仿真設計，對設計數據進行驗證，最終完成生產所需數據的輸出，包含精確線長與開孔數據。

而后基于3D柜內設計項目，完成Smart wiring的浮動授權激活與部署，通過現場培訓與指導，讓生產人員掌握軟件基本操作用應用，最終打通從3D設計到3D可視化接線指導的完整流程。

階段三: 柜外3D線束仿真設計（EPLAN Harness ProD）

通過本階段實施，將線束工藝設計用到的3D部件庫、釘板圖&電纜圖紙模板等主數據建立起來，然后通過導航項目設計咨詢，完成柜外3D仿真設計與設計數據驗證，最終完成三維線束工藝加工所需要的釘板圖紙和電纜圖紙。

階段四:  EPLAN平臺與PLM系統集成

完成EPLAN部件庫創建流程與規范、系統集成流程和功能的驗證與成果推廣等工作，實現PLM平臺追蹤和管理產品相關數據集的創建、更新和存檔，實現企業各設計流程中設計數據的完整性和一致性，減少人為操作，以及人工操作帶來的錯誤，提升工作效率，減少產品設計的時間管理成本。

項目實施路徑

電氣標準化導入

1.建立相對完善的數據池

在進行項目設計時，可能會用到的數據，都叫“主數據”。主數據包含的內容非常廣泛，比如符號、部件等。這些數據都以獨立的文件存放在文件夾中，所有這些文件夾有個共同的名稱，叫“數據池”。完善的數據池，對于設計效率和圖檔的一致性有決定性的影響。

開展主數據建立之前，對公司現有的部件、符號、企業規范等進行梳理，淘汰過時或不需要的內容；修正不完善的內容；合并重復或多余的內容。再將相對正確的數據，轉換和創建為EPLAN的文件，供日后設計使用。

2.記錄數據規范和創建方法

企業的發展是長期和持續的，電氣規范和電氣軟件的應用也需要與時俱進，持續地維護更新。因此在本階段建立標準化時，需要把溝通達成的一致意見，形成規范記錄下來，供未來的查看和修訂使用。同時，數據所創建的方法也需要進行記錄，在工作中需要新增或修改主數據時，能夠從中快速地查找到方法。

在項目實施的過程中，一些關鍵的技術要點、技術結論會被記錄下來，以技術周報或階段報告提供給客戶，作為技術規范的參考內容。

3.架構數據共享與管理方式

EPLAN主數據建立完成之后，把所有主數據集中存放到數據服務器上，供所有人共享和調用。為了確保數據不被誤更改與刪除，需要對這些數據設置權限。

由EPLAN管理員將創建或更新后的主數據，提交到服務器。只有“EPLAN管理員”可以更改或刪除數據，而其它用戶為只讀。通過這種方式，所有用戶都將能夠下載、使用最新的主數據。

基于這種工作方式，如果工程師在設計過程中找不到所需要的主數據，他可以向“EPLAN管理員”反饋，申請所需要的主數據。

4.通過導航項目設計定義項目設計流程

導航項目設計的目的是通過完整的項目設計流程，驗證方式并進行數據校驗，最終為EPLAN軟件推廣奠定基礎。

三維柜內仿真設計

1.主數據創建

在EPLAN Pro Panel中，主數據指項目設計過程中會用到的數據，其中有：表格、3D宏、部件、安裝板、連接點排列樣式等，除此之外，還包括圖片、手冊、機械模型等。

2.導航項目創建

導航項目指的是客戶選取一個原有項目，使用EPLAN Pro Panel軟件完成設計，其一是熟悉EPLAN軟件的使用過程，明確設計的流程，其二是驗證所創建的主數據是否正確和適應設計需求。

通過導航項目驗證，最終實現3D柜內仿真設計，同時輸出支撐生產加工的圖紙，包含：

基于三維生成二維安裝板布局圖紙；

基于三維生成二維安裝板開孔圖紙；

基于柜內箱柜設備清單；

滿足裁線機格式要求的連接列表（包含精確線長數據）

基于三維空間的BOM清單（包含：三維線槽與導軌長度數據）

3.生產3D可視化接線

3D可視化接線指在已完成3D柜內項目設計的基礎上，使用EPLAN Smart wiring工具將3D項目直接導入工具中，生產人員參考虛擬的3D元件布局與布線路徑實現可視化接線的指導流程。

4.標準文檔創建

在培訓和咨詢過程中，將軟件的操作方法、交流的技術細節記錄，作為標準化文檔的內容。通過歸納和整理，按照企業標準的格式，建立標準化文檔。

三維柜外線束工藝設計

1.主數據創建

在EPLAN Harness proD中，主數據指的是項目設計過程中會用到的各種數據，其中有：連接物表格、BOM表、三維部件、圖框、二維圖形符號等。

2.導航項目創建

導航項目指的是客戶選取一個原有項目，使用EPLAN Harness proDl軟件完成設計，其一是熟悉EPLAN軟件的使用過程，明確設計的流程，其二是驗證所創建的主數據是否正確和適應設計需求。

通過導航項目驗證，最終實現3D柜外線束仿真設計，同時輸出支撐生產加工的圖紙，包含：

?線束加工釘板圖紙；

?電纜加工電纜圖紙；

?線束工藝BOM；

?滿足裁線機格式要求的連接列表（包含精確線長數據）

3.生產3D可視化接線

3D可視化接線指在已完成3D柜內項目設計的基礎上，使用EPLAN Harness proD 3D viewer工具將3D項目直接導出通過瀏覽器直接打開并預覽，生產人員參考線束設計模型元件布局與布線路徑實現可視化接線的指導流程。

4.標準文檔創建

在培訓和咨詢過程中，將軟件的操作方法、交流的技術細節記錄，作為標準化文檔的內容。通過歸納和整理，按照企業標準的格式，建立標準化文檔。

EPLAN平臺與PLM系統集成

在使用EPLAN完成項目設計后，使用EPLAN與Windchill標準集成接口，解決企業電氣設計流程自動化問題，提高設計效率，達成以下目標：

1.自動生成項目源文件上傳Windchill系統；

2.自動生成一份項目整體PDF圖檔，自動上傳Windchill系統；

3.導出工程、工藝報表，自動上傳Windchill；

4.自動提交BOM信息，根據之前同步的元器件信息，在Windchill中自動搭建BOM，檢入項目時可以選擇不檢入BOM和根據EPLAN項目檢入BOM;

目標電氣設計流程簡圖：

實施效果

電氣標準化設計平臺建設

通過EPLAN軟件平臺導入，利元亨基本完成電氣設計平臺快速遷移，并且基于EPLAN平臺構建了企業標準化設計體系；該體系，規范了電氣設計所涉及的所有設計主數據，做到樣式與標準化統一，大大提升了企業數據標準化程度；同時，通過導航項目實施設計流程也趨于固化，大量的常用回路形成了知識庫，從而完成知識沉淀與固化；這大大降低了電氣數據管理的效率，同時工程師設計效率與設計品質都得過大幅度提升。

三維柜內仿真設計

通過EPLAN Pro Panel軟件導入，利元亨實現了基于二維邏輯關聯的三維柜內設計，二維與三維數據保持邏輯關聯；同時，基于二維接線邏輯，快速一鍵式布線；自動輸出生產加工所需的生產數據，含：精確線長、開孔圖紙等。導出線長數據直接對接生產部自動裁線機，裁線效率，大幅提升；EPLAN Smart Wiring軟件的導入，幫助車間接線工人實現可視化接線，接線準確率和效率有效提升。

三維柜外線束設計

通過EPLAN Harness proD軟件導入，利元亨填補了三維數字化線束設計空缺，基于二維原理與接線邏輯，快速一鍵式布線；自動輸出生產加工所需的線束加工圖紙，釘板圖和電纜圖紙，三維線束設計的引入，有效促進了產品模塊化設計與裝配，生產與裝配效率大幅提升。

企業信息化與流程打通

利元亨在上述項目導入前提下，確保了上游數據輸入的準確性后，將EPLAN平臺和PLM(Windchill)數據進行有效打通。流程的貫通，有利于追蹤和管理EPLAN電氣設計相關數據集的創建、更新與存檔，形成企業設計知識資；設計數據在企業流程中的完整性和一致性，這也有效減少產品設計的時間管理成本，方便將電氣設計數據通過PLM系統傳遞到企業流程中的其它系統中。

動力電池生態系統系統融入

利元亨通過導入EPLAN咨詢項目，為動力電池EPLAN生態系統奠定了堅實基礎，并初步構建了自己的EPLAN設計體系，目前部分企業在這方面仍在摸索階段；體系的建立，也為后續企業在人員快速擴充的情況下，確保新員工快速上手，提升了企業訂單交付能力。

助力企業業務擴展

通過學習大眾標準VASS培訓，利元亨獲得了汽車產線裝備項目招投標資格與能力，為企業業務擴展增添新的動力。

模塊化與自動化設計探索

通過近兩年時間EPLAN項目導入，利元亨已經完成了電氣標準化平臺搭建，標準化平臺的搭建也為后續引入模塊化與自動化設計先進理念奠定了堅實的基礎?；诖?，利元亨與EPLAN平臺在高效工程設計領域合作必定結出更豐碩的成果。

郭秋明，鄧大牛，歐嘉良，劉龍斌，林杰銘，羅思越，張瑞娜，周任峰，何秀美

利元亨智能裝備有限公司，研發部

湯盼、馬耀輝、謝敏、錢海洋、劉慶國、周楚然

易盼軟件（上海）有限公司

2023年1月6日