机电一体化协同设计平台研究

刘宏伟

摘 要：为了提升和加强机电一体化设计产品时不同专业和学科的设计人员进行协同设计时的效率，通过使用CAX软件，在Web项目组级UML、PDM技术的前提下，模拟现实样机的技术构建一个集机电一体化协同进行设计的平台，能够使机电一体化各种学科在协同设计时的高效性得到满足。本文探讨PDM服务器和不同的工作站群以及这个协同设计平台运作流程，显示其可提高多样化专业和学科相关设计人员协同设计的效率，设计人员展开创新设计所占比例也明显增加。

关键词：机电一体化；协同设计；PDM

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0072-01

机电一体化实际上也被称为机械电子工程，其技术完美融合了计算机技术、机械技术、自控技术、信息管理技术和电子电工技术等相关技术。本文根据现存的CAX软件，基于WEB项目级PDM技术，切VIL，模拟样机技术建立起机电一体化协同设计。

1 平台结构

机电一体化协同设计的平台结构，主要是由以WEB项目级为前提的PDM服务器跟很多其他完成各自设计的工作站群根据局域网进行联网，同时通过设计部门网关与企业级网关各自连接到企业内网与Internet。所有的工作站群根据基于WEB项目组级PDM服务器来互相交换设计数据，为今后的协同设计奠定基础。MCAD指的是机械CAD软件，比如E、UG；ECAD指的是电气CAD软件，像电气版AutoCAD；EDA指的是电气设计自动化的软件，例如PADS等；而CAE指的是电脑辅助工程软件，像ANSYS等[1]。

2 项目组级PDM

PDM全称为Product Data Management，是特种某类软件的总称。PDM是协助工程师与相关人员对产品数据进行管理、对產品进行研制开发的一种工具。PDM系统能够做到对设计所需要的信息和数据进行有效跟踪，并以此来保护产品。PDM能够对图文档和数据库记录进行管理与规划，它是凭借IT技术对企业进行优化管理最行之有效的一种方式，是企业现实问题跟科学化管理结构相融合的一种产物，是企业文化跟网络技术相结合之下的一种产品。由于PDM系统具有规模性、开放性和功能性等区别比较大，所以通常我们将其划分成两类，其一面对的是设计团队，针对具体化的研发项目，在局域网中运行PDM，我们也把这种称为是项目组级PDM。其二就是企业级PDM，它是比较高层次的，可以根据用户需要以任何种规模的形式构成多网络环境、多数据库、多硬件平台等集成于一体的跨地区和企业的超型PDM，从而提供完整的解决方案，我们这里所用到的则是项目组级的PDM。

3 工作站群

在机电一体化协同设计的平台当中，囊括了很多个执行各种任务的工作站群，这主要是根据设计人员专业水平进行划分并加入到设计管理当中的工作站群。机械设计的工作站群主要是负责机械设计工作，包括获取任务书、根据产品方案与设计程序对负责的部分机械加以设计核算、用MCAD来建模，用CAE软件来分析和优化模型，并修改，转变成工程图，向PDM提交。控制算法和设计软件的工作站群其职责就是根据设计流程和产品的方案，把特定设备硬件原理作为中心参考，对其进行软件和控制算法的相关设计。控制算法可以通过使用CAE软件进行仿真分析，之后运用特定软件来研发工具，对于以设计好的控制功能和算法通过计算机语言的形式进行调试，最后将其提高到PDM中。设计管理的工作站它可以作为单独的工作站存在于协同设计里，同时我们也可以把它放到已完成设计任务的某个特定工作站中。设计管理的工作站主要是对设计进行审查，控制设计进度，充分协调发生在设计人员当中的冲突[2]。

4 机电一体化系统设计平台的运作

开发新型机电一体化产品，首先要做的就是按照具体需求制作相应的实行方案，由于一体化产品涉及到许许多多的专业和学科，所以要运用一种在各学科和专业中都可以进行沟通的语言对方案与流程进行详细描述，现在，运用比较好的语言就是标准建模语言，简称为UML。它所采用的是比较成熟和完善的建模技术，用来通过图形化描述机电一体化产品的设计流程与实行方案，方便进行协同和沟通。在制定开发流程时，为每名设计人员都制定一个任务书，之后把这些任务书放在PDM系统当中，方便设计人员参考，把用UML建立产品实行的方案和设计流程这一环节当做是产品的概念性设计，在所有设计环节中，概念性设计时其中最为主要的一个环节，它对产品创新程度造成了直接化的一个影响。这一环节结束之后就是具体的设计和搭建环节。设计人员以概念性设计结果为基准，把“样机”作为主线，在彼此之间相互协同这一基础上，各自进行设计工作。当物理样机达到设计要求之后，最后环节就是处理技术文档，比如说明书等。

5 结语

由于采用UML技术，研发团队中所有学科设计人员在设计时的沟通变得更加有效率，设计工作都在高效同步进行，因为利用到了虚拟样机技术，也提高了设计质量。由于这项平台的有效实行，还使得研发团队有了足够的时间去创新设计。

参考文献

[1]王娟.机电一体化协同设计平台的构建分析[J].科技风，2015（12）：126.

[2]彭善生.机电一体化协同设计平台开发[J].科技展望，2015（02）：137.