基于PLM系統(tǒng)的GIS模塊化工程設(shè)計

摘 要 本文提出一種基于PLM系統(tǒng)的GIS模塊化設(shè)計方法。利用GIS的結(jié)構(gòu)及特點，按元件可分為斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、電纜終端、避雷器和出線套管等元件，使用計算機輔助軟件CAD創(chuàng)建相應(yīng)的元件模塊，同時對每個元件模塊進行編碼，通過PLM軟件平臺建立一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。根據(jù)不同電站主接線要求，只需將相關(guān)模塊從PLM系統(tǒng)中輸出并重新組合，降低產(chǎn)品設(shè)計的錯誤率，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期，滿足GIS工程設(shè)計的通用性、可操作性、模塊繼承性和面向產(chǎn)品全生命周期性要求。

關(guān)鍵詞 PLM系統(tǒng)；模塊化；GIS；工程設(shè)計

中圖分類號 TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0171-01

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備簡稱GIS因其占地面積少、可靠性高、安全性強、維護工作量很小等優(yōu)點而被用戶所接受，自2000年以來設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用。我國電力工業(yè)的持續(xù)、快速發(fā)展，給輸變電設(shè)備制造業(yè)提供了極好的發(fā)展機遇，特別是在過去的4年中，GIS設(shè)備用量呈快速增長趨勢，2007年至2010年高壓開關(guān)行業(yè)生產(chǎn)126 kV及以上電壓等級氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的間隔數(shù)量對比如圖1所示，同比增長62.5%。

圖1 GIS年需求量對比

隨著經(jīng)濟全球化的不斷深入，市場競爭日趨激烈；企業(yè)必須提供交貨快、質(zhì)量高、成本低和服務(wù)好的產(chǎn)品才能在競爭中處于有利地位。為了滿足日趨增加的GIS電站的工程設(shè)計量，我們必須通過模塊化設(shè)計，充分利用企業(yè)現(xiàn)有設(shè)計資源和經(jīng)驗，快速響應(yīng)用戶需求。

本文主要是根據(jù)GIS產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，首先利用CAD軟件進行標(biāo)準(zhǔn)元件的模塊化設(shè)計；然后將最基本的數(shù)據(jù)導(dǎo)入PLM系統(tǒng)，根據(jù)客戶的需求，導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)模塊，完成一個電站的設(shè)計；最終通過PLM系統(tǒng)輸出該電站的數(shù)據(jù)清單，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

1 模塊化設(shè)計概念和理論

模塊化設(shè)計的核心思想是將產(chǎn)品進行模塊劃分后，通過對某些模塊進行重新設(shè)計或變異設(shè)計得到新的產(chǎn)品，以滿足客戶對產(chǎn)品個性化的需求，隨著產(chǎn)品個性化和大規(guī)模定制的興起，模塊化設(shè)計已成為關(guān)鍵使能技術(shù)，越來越受到青睞。

同時，模塊化設(shè)計也是一種快速設(shè)計，它是在保證產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)上，以縮短工程設(shè)計周期為目的的設(shè)計方法和技術(shù)，隨著產(chǎn)品需求的多樣化、復(fù)雜化和個性化，快速設(shè)計日益受到人們的重視。模塊化設(shè)計作為實現(xiàn)快速設(shè)計的主要技術(shù)之一，其模塊的可互換性和可組合性是產(chǎn)品快速設(shè)計的基礎(chǔ)。

2 GIS工程模塊化工程設(shè)計步驟及流程

以GIS二維模塊化工程電站設(shè)計為例，其主要以二維模塊圖（數(shù)據(jù)庫）為設(shè)計載體，通過PLM專業(yè)的軟件平臺，進行電站配置方式的選擇即以標(biāo)準(zhǔn)模塊為選擇條件。模塊化設(shè)計步驟大致

如下。

1）建立數(shù)據(jù)庫模塊層，共四大模塊層。通過CAD軟件首先建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊層，然后建立通用元件模塊層，其次建立非標(biāo)準(zhǔn)件、改投件模塊層，最后建立組合模塊層。其中模塊一層、二層為不變量，模塊三層為變量，模塊四層為不變量與變量的組合，各分層元件圖2所示。

2）建立供模塊層選擇以及輸入的軟件平臺，我們將設(shè)計好的數(shù)據(jù)庫模塊層導(dǎo)入PLM軟件作為平臺的產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，供設(shè)計院在進行工程電站設(shè)計時的模塊化選擇基礎(chǔ)。

模塊化工程設(shè)計時，分別從標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊層選擇標(biāo)準(zhǔn)間隔、從通用元件模塊層選通用元件、對非標(biāo)件及改投件的圖紙納入輸入模塊層中，然后將標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊層、通用元件模塊層及輸入層進行組合，最后實現(xiàn)電站部分間隔組合的編碼選取并生成電站總體布置圖。在PLM系統(tǒng)搭建一個電站模塊化結(jié)構(gòu)樹，最終通過物料清單BOM數(shù)據(jù)的導(dǎo)出來指導(dǎo)生產(chǎn)。

3 結(jié)論

由于電站布置方式不同，我們需要設(shè)計很多種類型的模塊圖，前期工作需要大量的時間，同時我們也不可能將所有的電站工程設(shè)計都實現(xiàn)模塊化。但企業(yè)通過PLM軟件平臺進行產(chǎn)品模塊化設(shè)計，使得工程設(shè)計更加規(guī)范化和智能化，能夠提高設(shè)計速度和質(zhì)量、有效減輕設(shè)計工作量，降低產(chǎn)品成本，從而提高產(chǎn)品的綜合經(jīng)濟效益，增強企業(yè)市場競爭力。

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