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    机电装备电气设计标准化、信息化的设计与实现.pdf

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    机电装备电气设计标准化、信息化的设计与实现.pdf

    第43卷第5期 2014年9月 石油化工设备 PETR-CHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 No.5 Sept.2014 文章编号10007466201405007607 机电装备电气设计标准化、信息化 的设计与实现 董亚春h,刘 旭h,叶秀华 ,杭柏林 1.中国石油吉林石化公司a.乙二醇厂;b.动力二厂,吉林吉林132022; 2.青岛科技大学,山东青岛 266061 摘要对企业机电装备电气设计提出了标准化、信息化的解决方案,规范和重构了电气设计的业务 流程,明确了人员的角色和权限。设计了产品、部件、人员、组织的分类原则、编码方案与方法。基 于电气设计软件平台,建立了产品、部套、部件、组件、零件的数据库和产品数据管理系统的接口,实 现了配料产品电气设计过程的信息化和知识的积累与继承,极大地提高了电气设计过程的效率。 关键词电气设计;标准化;信息化;分类原则;编码方案 中图分类号TQOSO.2;TQ33o.46 文献标志码B doilO.3969/j.issrx 10007466.2014.05.017 Design and Realization of Standardization and Inatization for Electromechanical Equipment’s Electrical Design 漏风,耗能少,联合利用技术改造更为可行。 4文中的理论分析和实例计算结果可供类似 烟气N 防治及余热回收工程的设计者参考。 参考文献 [1]Skalska K,Jacek S M,Ledakowicz S.Trends in NO [2] [3] [4] AbatementA Review[J].Science of the Total Envi ronment,2010,4081939763989. Forzatti P.Present Status and Perspectives in deNO SCR Catalysis[J].Applied Catalysis AGeneral,2001 1-2,222221-236. Nellis G F,Sanford A Klein.Regenerative Heat Ex changers with Significant Entrained Fluid Heat Capaci ty[J].International Journal of Heat and Mass Trans fer,2006,491-2329340. Klein H,Eigenberger G.Approximate Solutions for Metallic Regenerative Heat Exchangers[J].Interna tiona1 Journal of Heat and Mass Transfer。2001,44 1835533563. 】 [5] Rafidi N,Blasiak W.Heat Transfer Characteristics of HiTAC Heating Furnace Using Regenerative Burners [J].Applied Thermal Engineering,2006,2616 ZO272034. [6] Ashwani K,Gupta.Flame Characteristics with High Temperature Air Combustion[C]//38th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit,Reno,NVAIAA, 2000I-10. [7]Choi G M,Katsuki M.Advanced Low NO Combus tion Using Highly Preheated Air[J].Energy Conver sion and Management,2001,425639652. [8] Shimada T.Energy and Environmental Effective Com bustion with Regenerative Burners[J].Scand.J.Met aIl,1997,2615964. 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[II]Choi J R.Heating Element of an Air Preheater in a U tility Boiler as an SCR Reactor Removing NO by NH3 [J].Ind Engineering Chemical Research,2005,444 707714. 杜编 收稿日期20140414 基金项目山东省高等学校科技计划项目J11LD18;青岛市科技计划项目121419一jch 作者简介董亚春1970一,男,吉林省吉林市人,工程师,学士,现从事化工设备的技术管理、信息技术应用等工作。 第5期 董亚春,等机电装备电气设计标准化、信息化的设计与实现 DoNG Yachunh,LIU Xu“,YE Xiu-hua仆,HANG Bai-lin 1.a.Factory of Ethylene Glycol;b.Factory of Second Power Plant,Jilin Petrochemical Co.Ltd.,CNPC,Jilin 132022,China;2.Qingdao University of Science and Technology,Qingdao 266061,China AbstractTo put forward standardized and inationanized solutions to electrical design of e lectromechanical equipment,the operation flow of electrical design is normalized and realigned, and the role and permission of operators are specified.Furthermore,the classification principle, coding scheme and of the products,parts,personnel and organizations,are designed.U sing the software plat of electrical design,the interface between product data management system and database including ination of product,assembly parts,component,modules,and part is established,which in turn realized inatization of the electrical design process for bate hing and weighing products,accumulation and inheritance of relevant knowledge.The present re suit greatly improved the efficiency of electrical design process. Key wordselectrical design;standardization;inatization;principle of classification;cod ing scheme 随着国家经济的快速发展,受国内外用户要求 普遍提高的影响,企业产品的成本也在增加。因此, 基于企业管理效益提高和对外交流的需求,企业内 部生产与管理运行的标准化和信息化成为企业现代 化管理的必然选择。 在市场化条件下,客户对企业信息化、电子商务 的要求以及客户需求变更的频繁,加大了企业生产 的管理难度,来自企业内部基础数据不完善、财务分 析和成本核算的不准确、产品生产周期长、新产品开 发项目数量多等都是管理难度大的原因。所以,工 业化与信息化融合是制造业发展的主要趋势。 1 企业管理标准化、信息化现状 对多数企业而言,管理标准化、信息化的实施还 存在着以下瓶颈,如物料编码不统一、物流不顺畅、 基础数据与内部信息不共享、设计与批量生产的冲 突影响正常的生产周期、与上层客户及下层供应商 的信息不及时沟通等。企业信息化的实施存在投入 大、管理者的意识转变需要一个过程、先进管理技术 应用较多等影响因素,建议企业实行整体规划、分步 实施、效果驱动的方针,管理流程标准化、规范化应 按信息化的要求进行设计。 当前,大多数企业采用企业资源计划系统En terprise Resource Planning,ERP作为内部信息化 设计管理平台。在企业资源计划系统平台上对企业 内的产品数据进行整合集成管理图1[1]。产品数 据管理系统Product Data Management,PDM作 企业资源计划系统ER 理系统PD 机 葬 助J 气设计软件EB{I三维机械设计软 图1企业产品设计信息化管理框图 为实现信息化的管理平台,它不仅具有图文档管 理、流程管理、产品结构与配置管理、变更管理以 及零部件分类功能,还可以集成底层的电气和机 械设计软件,将产品设计过程产生的数据直接导 入产品数据管理系统系统[2]。由德国AUCOTEC 公司开发的电气设计软件Engineering Base,EB 以下均指EB作为电气工程设计的信息化工 具[3],依据国标进行产品的电气工程设计,具有开 放式的图库管理、便捷的原理图绘制、自动生成端 子图、自动生成多种报表、智能化的设计和管理、 自动确定元件接线、自动生成接线表、自动统计线 长和器件表、多用户协同设计等功能,可保证产品 设计过程中数据的实时、准确。它不仅能够表示 电气元件所具有的所有属性,而且也能作为设计 复用和数据管理的平台。 以电气产品的设计为例,该电气设计软件是一 个集成、智能化电气设计软件,但大多数企业只应用 了它的绘图功能,导致产品的人工设计工作量很大, 需要频繁地进行器件名称和线号的更改以及材料的 替换[4]。由于工作繁杂,信息量大,需人工频繁操 石油化工设备 2014年第43卷 作,容易造成设计失误,拖延进度。因此,企业需要 规范组织和人员管理流程,采用标准化、规范化、通 用化、模块化、系列化的设计模式来提高电气工程设 计效率。笔者在企业信息化的基础上,针对企业产 品数据管理系统和产品的电气产品设计提出了标准 化、规范化解决方案、设计管理流程、人员权限和信 息库建立的模块化方法,并基于电气设计软件进行 了实施。 2 电气设计标准化、信息化整体解决方案 2.1 产品、部套等分类原则 机电类产品一般由机械部分、电气部分及软件 部分组成。在产品的设计过程中,为了最大程度地 重复利用现有设计去创建新产品,应采用产品分类 管理的方法来提高电气设计效率[5]。把产品按照树 形结构的方法划分为产品、部套、部件、组件、零件5 个级别图2,电气部分也遵循这个方法进行划分。 划分的原则是 1产品分类原则。产品的分类取决于用户对 产品的需求以及产品的功能,并借助一定的科学方 法对产品进行透彻的分析。 2部套分类原则。部套是在产品的基础上,把 产品划分为相对独立的几个功能单元,根据客户需 求进行组合与设计,构成多种变型产品。 3部件分类原则。部件是在部套设计与制造 过程中长期积累形成的结构相对独立的单元,以部 件为单元,便于模块化,且有较好的互换性。部件单 元强调部件功能的独立性。 4组件分类原则。功能分解细化后,可以进一 步将部件中的某些组件模块化,组件模块化有时比 部件更灵活、更经济。 5零件分类原则。零件的分类主要依据不可 拆分和功能、用途来进行划分。 圆圆圃曰圈产品 ■■■■■■■■0■0●■■■■■■一■■■__■■■■一 l部套1 I l部套2 I l部套3 l I“l l部套ml部套 圃圈圃曰圈部件 圃圈团口圈组件 团圈圈口团零件 图2产品分解规则图 按照产品的分类规则,把产品按产品、部套、部 件、组件、零件划分如下 为该公司产品的品种数, 为某种产品的部套数,o为某种部套的部件数,乡 为某种部件的组件数,q为某种组件的零件数。零 件是产品的最小单位,某种产品各部套零件的总和 应为该产品的电气部分的零件总数。 2.2 流程再造 电气产品的设计过程包括产品功能与技术参数 确定、设计输入评审、方案选择与制定、方案评审、电 气设计与技术文件编制、校对、审核、设计输出、批准 等。设计流程见图3[6]。设计流程的目的是明确电 气设计的关键任务及实施顺序,明确参与方在各任 务执行中的职责分工表1。表1中RResponsi ble指参与任务执行的主要责任人,在一个具体任 务里R可以有多个人共享;AAccountable指组 织任务执行的负责人,对最终结果有否决权,在一个 具体任务里A有且只有1个;CConsulted指在做 最终决定或行动之前,要咨询和沟通的人;IIn- ed指在做最终决定或行动之后,需要通知的 人;UUser指数据的使用者。 不 △ 日 格 不 厶 口 格 不 合 格 图3 电气产品设计流程示图 表1 电气产品设计流程参与各方职责分工 第5期 董亚春,等机电装备电气设计标准化、信息化的设计与实现 2.3编码方案与方法 产品分类编码体系是实现信息化的基础,是实 施企业资源计划系统、产品数据管理系统、电气设计 软件系统的前提。编码系统为企业提供一个方便、 独立的编码管理工具,可将企业编码体系的内容定 义到系统中,形成企业统一的编码库。 本着简单性、分类展开性、完整性、单一性、一贯 性、可伸缩性、组织性、适应电脑管理、充足性、易记 性等原则,采用分层编码的方式进行编码,定义每个 层次码段与层次码段间的间隔符关系、每一个层次 码段所需的码位数、每一个码位的表现形式字母或 者数字以及对每一个码段和码位所代表相关意义 的描述。 2.3.1 产品编码 产品编码分成7个码段,分别为产品代码、产品 类别代码、品种代码、辅助代码、规格代码、设计分类 代码及顺序码 产品编码码段及代码含义见图4。 序代码 计分类代码 格代码 助代码 种代码 品类别代码 品代码 图4产品编码码段及代码含义 图4中产品类别代码X X。应按本行业产品定 义划分;品种代码X4X 按GB/T 7027--2002信息 分类编码的基本原则和方法I7 中品种的划分确定; 设计分类代码X。是产品数据管理系统向企业资源 计划系统发送物料清单Bill of Material,BOM时 搭建过程系统工程Process Systems Engineering, PSE结构用。 2.3.2部套、部件、组件编码 部件编码由7个码段组成,分别为部件代码、产 品类别代码、品种代码、一级部件代码、二级部件代 码、三级部件代码和顺序代码。 部件编码结构及代码含义见图5。 部件代码X。X 、产品类别代码XzXa、品种代码 X.X 由本企业自行制定。二级部件代码x日X。和三 级部件代码X 。X 如有不足位时以0补位。 顺序代码 三级部件代码 二级部件代码 一级部件代码 品种代码 产品类别代码 部件代码 图5 部件编码结构及代码含义不图 2.3.3 零件编码 零件含外购件、标准件编码由4个码段组成, 分别为零件代码、大分类代码、中分类代码以及顺序 代码。 零件编码结构及代码含义见图6。 零件代码Xox 由本企业自行制定。X XsX 表 示零件的大分类代码。为了区分自制件的性质,大 分类中用字母组合的形式来表示零件。XsXe表示 零件的中分类代码。大分类、中分类代码则依据 GB/T 101132003分类编码通用术语[8 分类与 本企业自行制定的企业信息化编码体系。 序代码 分类代码 分类代码 件代码 图6 零件编码结构及代码含义不图 2.4人员、组织管理 在产品设计过程中,通过人员、组织管理来实现 对产品数据操作权限的设置与规定,保证企业对产 品数据管理的安全性和保密性要求。系统中人员、 组织管理主要从组织、角色、用户、权限4方面进行 标准化。 2.4.1 组织管理 按照目前企业的组织结构和企业的发展,采用 行政组织方式和虚拟项目方式。行政组织方式即以 实际的部门组织关系建立组织团队。虚拟项目团队 是以项目来组建团队,动态分配项目的设计人员及 权限。 2.4. l2 角色管理 针对企业实际运作中的岗位设置,在系统中设 置对应的岗位人员。根据电气设计过程的特点,划 分为系统管理员、项目经理、设计人、校对人、审核 石油化工设备 2014年第43卷 人、标准化人以及批准人。 2.4.3人员管理 为便于管理,对使用本系统的所有人员进行统 一规定,以保证系统中用户的身份代码ID唯一, 规定如下 1用户身份代码命名规范。用户身份代码命 名形式为姓氏全拼加首字母的形式,如张亮表示为 zhangl,如果有重复,加数字尾注进行区别,如张磊 表示为zhangll。 2在项目组中,由系统管理员将用户指定到项 目组的相应角色和相应组织。即同一用户可以承担 不同的角色,分配于不同的项目组织中,从而方便以 后项目的管理和动态人员调整。 2.4.4权限管理 权限设置对系统数据的安全性、保密性有至关 重要的作用。系统通过数据对象访问规则控制用户 对系统和系统中相关数据的操作权限,保证企业数 据的安全。规则访问控制主要把对产品设计数据的 操作权限设置为读、写、更改、拷贝、删除,在系统中 将设置的权限应用与具体的组织、用户、角色和数据 对象相关联,实现产品数据的权限控制。 2。4.5 系统角色及组织管理 电气设计软件系统与产品数据管理系统的角色 及组织管理划分应符合以下规定。 对于电气设计软件系统平台 1普通用户。有权限的项目进行修改操作,对 系统内数据库具有使用的权限。 2关键用户。除具有普通用户的权限外,还具 有以下权限对具体的项目有导入、新建、复制、移 动、删除项目的权限;有创建产品字典的权限,并对 项目字典具有用户管理的权限。 3数据库管理员。除具有设计、符号管理员的 权限外还具有添加、删除用户的权限,对系统数据库 具有修改的权限。 对于产品数据管理系统 1电气设计人员。系统内部创建项目图样数 据集,并对所创建的图样数据集锁定并发起流程的 权限;向产品数据管理系统发送项目物料清单 BOM的权限;对电子审签完成的项目发起归档流 程;对项目有发起变更图样的权限。 2电气校对人员。浏览项目图样。 3电气审核人员。浏览项目图样。 3基于电气设计软件的配料系统电气标准化 配料系统作为某公司的主要产品,主要依靠以 销定产的模式来进行生产。为快速响应市场和提高 企业核心竞争力,设计作为产品生产的源头,急需改 变现有的模式,采用信息化手段提高企业设计、管理 的能力。下面主要依据产品、部件、人员、组织的分 类原则、编码方案与方法,并基于电气工程设计软件 EB平台,建立产品、部套、部件、组件、零件的数据 库,通过再造业务的流程,明确人员的权限,来实现 配料产品电气工程设计过程的信息化。 3.1 配料系统工艺及特点 配料系统结构见图7,采用多工位、环形结构设 计,采用单料单称、总称校验的称量方式,根据配方 的设定,多种物料单独、分别同时称量,混合配比,全 自动化的生产运行方式,降低工人劳动强度,极大地 提高了生产效率 。采用多工位、多秤同时工 作,对控制系统的实时性要求很高,需要控制系统有 较强的运算和控制能力。为此,系统采用以可编程 逻辑控制器PLC为主进行控制的两级控制方案, 即系统控制级和管理级。 图7 配料系统的结构框图 对于系统控制级,由于每个工位的基本功能相 同,只是使用时物料的品种不同,因此每个工位的控 制点基本相同。按控制功能划分为解包系统控制模 块、除尘系统控制模块、称量系统控制模块及输送系 统控制模块。 3.2产品标准化 根据配料系统的控制方案以及产品、部件的分 类原则得到的产品配料系统结构见图8,按树形结 构逐级建立产品库、部套库、部件库、组件库及零 件库。 82 石油化工设备 2014年第43卷 2图形符号 电器元件是组成电路的基本要 素,元件符号是电路图中的主要内容_】引,用于代表 不同类型、不同功能的元件,对表达电路图的功能有 着不可替代的作用。元件的图形符号参见GB/T 4728--2008电气简图用图形符号_】3];将其与行 业、企业标准相结合,以提高图样的采标率。 3器件命名 电器元件的命名主要遵循如下 规则,对机械元件,采用电动机、接近开关、光电开 关、电磁阀等机械领域已经命名好的器件。对断路 器、负荷开关、变频器等电器元件,按照页号元器 件文字代号列计数器的标识规则。器件命名规 则的实现主要通过电气设计软件系统中的自动器件 编号定制完成。 根据以上电气标准化的方案,即可在电气设计 软件系统平台下构建产品库、部套库、部件库、组件 库和零件库。 4应用效果 企业电气设计的标准化、信息化具有深远的意 义,它们的应用可在很大程度上减少设计人员的工 作量,可以在产品、部套、部件、组件以及零件库的基 础上,利用编码直接查找相同、相似模块的信息,实 现设计复用,然后利用公司开发的端子排以及电缆 连接表插件自动生成端子排图和电缆连接表,实现 业务流程的自动化。 企业电气设计的标准化、信息化使图样的设计 输出也更加标准和规范,减轻了校对、审核、标准化 等人员的工作压力,实现了电气设计过程的知识积 累与继承,极大地提高了产品电气工程设计过程的 效率,值得大力推广。 参考文献 [1]胡燕,洪跃山.流程行业ERP系统的基础数据设计 口].计算机技术与自动化,2002,2118082. 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