基于PLM系统的GIS模块化工程设计

摘?要 本文提出一种基于PLM系统的GIS模块化设计方法。利用GIS的结构及特点，按元件可分为断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、电缆终端、避雷器和出线套管等元件，使用计算机辅助软件CAD创建相应的元件模块，同时对每个元件模块进行编码，通过PLM软件平台建立一个数据库系统。根据不同电站主接线要求，只需将相关模块从PLM系统中输出并重新组合，降低产品设计的错误率，缩短了产品的设计周期，满足GIS工程设计的通用性、可操作性、模块继承性和面向产品全生命周期性要求。

关键词 PLM系统；模块化；GIS；工程设计

中图分类号 TP311 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0171-01

气体绝缘金属封闭开关设备简称GIS因其占地面积少、可靠性高、安全性强、维护工作量很小等优点而被用户所接受，自2000年以来设备得到了广泛应用。我国电力工业的持续、快速发展，给输变电设备制造业提供了极好的发展机遇，特别是在过去的4年中，GIS设备用量呈快速增长趋势，2007年至2010年高压开关行业生产126 kV及以上电压等级气体绝缘金属封闭开关设备的间隔数量对比如图1所示，同比增长62.5%。

图1 GIS年需求量对比

随着经济全球化的不断深入，市场竞争日趋激烈；企业必须提供交货快、质量高、成本低和服务好的产品才能在竞争中处于有利地位。为了满足日趋增加的GIS电站的工程设计量，我们必须通过模块化设计，充分利用企业现有设计资源和经验，快速响应用户需求。

本文主要是根据GIS产品的结构特点，首先利用CAD软件进行标准元件的模块化设计；然后将最基本的数据导入PLM系统，根据客户的需求，导出数据库中的相关模块，完成一个电站的设计；最终通过PLM系统输出该电站的数据清单，用于指导生产。

1 模块化设计概念和理论

模块化设计的核心思想是将产品进行模块划分后，通过对某些模块进行重新设计或变异设计得到新的产品，以满足客户对产品个性化的需求，随着产品个性化和大规模定制的兴起，模块化设计已成为关键使能技术，越来越受到青睐。

同时，模块化设计也是一种快速设计，它是在保证产品设计质量的基础上，以缩短工程设计周期为目的的设计方法和技术，随着产品需求的多样化、复杂化和个性化，快速设计日益受到人们的重视。模块化设计作为实现快速设计的主要技术之一，其模块的可互换性和可组合性是产品快速设计的基础。

2 GIS工程模块化工程设计步骤及流程

以GIS二维模块化工程电站设计为例，其主要以二维模块图（数据库）为设计载体，通过PLM专业的软件平台，进行电站配置方式的选择即以标准模块为选择条件。模块化设计步骤大致

如下。

1）建立数据库模块层，共四大模块层。通过CAD软件首先建立相应的标准间隔模块层，然后建立通用元件模块层，其次建立非标准件、改投件模块层，最后建立组合模块层。其中模块一层、二层为不变量，模块三层为变量，模块四层为不变量与变量的组合，各分层元件图2所示。

2）建立供模块层选择以及输入的软件平台，我们将设计好的数据库模块层导入PLM软件作为平台的产品生命周期数据管理系统，供设计院在进行工程电站设计时的模块化选择基础。

模块化工程设计时，分别从标准间隔模块层选择标准间隔、从通用元件模块层选通用元件、对非标件及改投件的图纸纳入输入模块层中，然后将标准间隔模块层、通用元件模块层及输入层进行组合，最后实现电站部分间隔组合的编码选取并生成电站总体布置图。在PLM系统搭建一个电站模块化结构树，最终通过物料清单BOM数据的导出来指导生产。

3 结论

由于电站布置方式不同，我们需要设计很多种类型的模块图，前期工作需要大量的时间，同时我们也不可能将所有的电站工程设计都实现模块化。但企业通过PLM软件平台进行产品模块化设计，使得工程设计更加规范化和智能化，能够提高设计速度和质量、有效减轻设计工作量，降低产品成本，从而提高产品的综合经济效益，增强企业市场竞争力。

参考文献

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[2]祁卓娅.机械产品模块化设计方法研究[D].北京:机械科学研究总院,2006.

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