基于Eplan Platform的大批量定制化電梯圖紙自動生成系統(tǒng)

1前言

蒂升電梯公司前身為蒂森電梯有限公司，曾隸屬于世界五百強企業(yè)蒂森克虜伯集團。 2020年8月，隨著蒂森克虜伯集團出售電梯業(yè)務(wù)交易完成，安宏國際及盛峰資本成為蒂森克虜伯電梯新的所有者，蒂森克虜伯電梯作為一家獨立的公司邁入新紀元。2021年2月，蒂森克虜伯電梯品牌升級為公司。2021年4月中國區(qū)公司名稱由“蒂森電梯有限公司”變更為“蒂升電梯（中國）有限公司。

公司擁有50,000多名優(yōu)秀員工，客戶遍布100多個國家，分布于全球的1000個業(yè)務(wù)點形成了廣泛的銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在全球范圍內(nèi)提供客戶服務(wù)。 全球25000 多名技術(shù)人員，可為多種品牌提供服務(wù)。與此同時，蒂升的更新改造業(yè)務(wù)也至關(guān)重要。 其解決方案可延長客戶設(shè)備的使用壽命，增強安全性能、提高能源效率、優(yōu)化客流處理能力、增加價值回報。 在新梯領(lǐng)域，從面向低層住宅樓宇的標準化電梯到適用于現(xiàn)代高層建筑的定制化解決方案，蒂升的產(chǎn)品系列都有覆蓋。 此外，其產(chǎn)品系列還包括自動扶梯、自動人行步道、旅客登機橋、無障礙電梯和升降平臺， 以及基于云平臺的維保解決方案，如業(yè)內(nèi)首個預(yù)測性維保解決方案MAX平臺，可滿足樓宇交通運輸?shù)母黝愋枨蟆?/p>

電梯行業(yè)產(chǎn)品具有高度的定制化需求

蒂升電梯1995年進入中國，隨著業(yè)務(wù)和生產(chǎn)能力的快速增長，在全國有約10,000名員工，三個生產(chǎn)基地和遍布全國的運營網(wǎng)絡(luò)。公司以百年積累的創(chuàng)新經(jīng)驗、精益求精的工匠精神以及嚴苛的德國設(shè)計及制造標準，打造安全可靠、性能卓越、綠色節(jié)能的電扶梯產(chǎn)品，還可以根據(jù)不同項目情況進行高度定制化設(shè)計，滿足客戶的多樣化需求。公司愿景是致力于成為業(yè)界領(lǐng)先并以人為本的服務(wù)品牌。隨時隨地，無處不在。

在全球經(jīng)濟復(fù)雜多變的環(huán)境下，制造企業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)，如生產(chǎn)成本上漲、勞動力短缺、個性化需求增加、產(chǎn)品生命周期縮短及環(huán)保要求提升。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)并解決傳統(tǒng)制造模式面臨的種種問題，通過數(shù)字技術(shù)，企業(yè)可以優(yōu)化生產(chǎn)流程、降低成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量，快速響應(yīng)市場需求，并實現(xiàn)個性化定制和綠色制造。

在裝備制造業(yè)，研發(fā)設(shè)計的數(shù)字化轉(zhuǎn)型至關(guān)重要，通過計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）和產(chǎn)品配置工具（EEC）能實現(xiàn)定制化圖紙全自動生成。大幅提升工廠運營效率并提升產(chǎn)品質(zhì)量，幫助企業(yè)應(yīng)對人力成本上升和產(chǎn)品同質(zhì)化的激烈競爭，從而建立競爭優(yōu)勢。

2背景

2.1電梯行業(yè)產(chǎn)品特點

電梯行業(yè)產(chǎn)品具有高度定制化生產(chǎn)需求的特點，源于建筑的多樣性以及眾多的選配功能。建筑的提升高度會影響井道設(shè)備電源功率的配置，樓層數(shù)會影響安全回路中門鎖開關(guān)的配置，樓層間距可能會影響位置系統(tǒng)的配置，前后門會影響門機系統(tǒng)和呼梯系統(tǒng)的配置，建筑內(nèi)人流量的情況會影響電梯的載重和速度的選擇。一個電梯產(chǎn)品包含超過100個選配功能，來滿足可會的個性化需求。綜合上述的配置變化，一個電梯產(chǎn)品有大約3.5×1035種變化，所以電梯行業(yè)一直是大批量定制化生產(chǎn)的狀態(tài)，但是用于生產(chǎn)和安裝的圖紙數(shù)據(jù)并沒有實現(xiàn)定制化，提供給工廠和供應(yīng)商的圖紙是通用的全功能配置圖紙，需要工廠和供應(yīng)商根據(jù)訂單去解讀并轉(zhuǎn)化圖紙，將全功能配置圖紙轉(zhuǎn)化為基于訂單的圖紙再進行生產(chǎn)。這極大的影響了工廠運營效率以及工地安裝和故障診斷的效率。

2.2當前面臨的問題和痛點

(1)全功能配置原理圖解讀困難，人工解讀易出錯，耗費工時多。

(2)海外訂單要求提供定制化原理圖，工廠需要將全功能配置原理圖轉(zhuǎn)化為定制化原理圖，耗費工廠大量工時。

(3)供應(yīng)商建立產(chǎn)品配置系統(tǒng)應(yīng)對定制化生產(chǎn)，投入巨大，后期諸多維護工作，一旦與主機廠數(shù)據(jù)位同步，便會出現(xiàn)質(zhì)量問題。

(4)產(chǎn)品開發(fā)基于標準化設(shè)計開發(fā)，許多選配功能不能包含，造成工廠較多訂單需要進行非標設(shè)計增加產(chǎn)品成本和交期

(5)工地調(diào)式電梯運行需查看原理圖，全功能配置原理圖給工地人員造成極大的困擾，需過濾掉許多與該訂單無關(guān)的內(nèi)容，來確認系統(tǒng)的接線原理，極大的影響了檢查和解決問題的效率。

(6)非參數(shù)化設(shè)計隨著電梯功能的增加，頭層物料號成指數(shù)級增加，造成極大的后期維護以及產(chǎn)品拓展的工作量。

3項目目標

項目要實現(xiàn)從銷售到工廠的制造數(shù)據(jù)全流程自動化，并滿足大批量定制化產(chǎn)品生產(chǎn)需求，如下圖：

圖表 1 

具體內(nèi)容如下：

(1)銷售公司確認好訂單參數(shù)以及現(xiàn)場土建參數(shù)（需多為工程師系統(tǒng)完成），將參數(shù)全部錄入到CPA系統(tǒng)（銷售系統(tǒng)）。

(2)CPA系統(tǒng)將這些參數(shù)傳遞給SAP系統(tǒng)

(3)SAP將銷售參數(shù)轉(zhuǎn)換為工程參數(shù)，工廠合同工程部門審核工程參數(shù)準確性

(4)審核完成將參數(shù)通過SAP系統(tǒng)發(fā)布給工廠

(5)同時SAP生成參數(shù)給到定制化圖紙自動生成系統(tǒng)

(6)定制化圖紙和相關(guān)數(shù)據(jù)生成后發(fā)布給工廠和供應(yīng)商用于生產(chǎn)

4項目需求

4.1定制化圖紙自動生成系統(tǒng)需包含下面關(guān)鍵特性：

(1)訂單參數(shù)和工程參數(shù)自動導(dǎo)入

(2)自動生成定制化電氣系統(tǒng)原理圖

(3)自動生成定制化系統(tǒng)頭層物料BOM

(4)自動生成定制化控制柜BOM和接線表（包含線束長度）

(5)自動生成定制化轎頂箱BOM和接線表（包含線束長度）

(6)自動生成定制化底坑箱BOM和接線表（包含線束長度）

(7)自動生成定制化系統(tǒng)電纜清單包含電纜長度

(8)自動生成定制化PCB軟件版本匯總表

(9)自動生成定制化電梯配置信息表單

(10)自動生成圖紙目錄

(11)自動生成設(shè)備標識符匯總表

(12)自動生成PCB總覽

(13)自動生成電氣系統(tǒng)原理圖二維碼，用于替代紙質(zhì)原理圖

4.2項目需使用Eplan平臺如下工具：

(1)Eplan Electric P8

(2)Eplan Pro Panel

(3)Eplan Engineering Configuration

5Eplan平臺介紹

Eplan 平臺在這一背景下，提供了一套全面而有效的工具和方法，幫助公司 實現(xiàn)了從銷售到工廠的制造數(shù)據(jù)全流程自動化，并滿足大批量定制化產(chǎn)品生產(chǎn)需求。

Eplan 提供了一套全面的高效工程軟件平臺，旨在覆蓋公司工程項目的各個階段，從電氣原理設(shè)計，再到三維機柜設(shè)計、整機布線設(shè)計，直至配置化自動出圖。Eplan支持從虛擬數(shù)字樣機的創(chuàng)建到跨學科系統(tǒng)對接等多個環(huán)節(jié)，確保了機電協(xié)同工作的高效性。同時，平臺通過配置化設(shè)計，實現(xiàn)了圖紙標準化、功能模塊化和參數(shù)配置化，優(yōu)化了設(shè)計與生產(chǎn)之間的銜接。企業(yè)能夠在保持高質(zhì)量產(chǎn)品輸出的同時，顯著提升資源利用效率。

公司需求Eplan Platform工具

原理圖設(shè)計，原理圖宏項目開發(fā)Eplan Electric P8

箱柜布局設(shè)計，箱柜布線設(shè)計Eplan Pro Panel

配置模型設(shè)計Eplan Engineering Configuration

5.1Eplan Electric P8

Eplan Electric P8（P8）電氣原理設(shè)計工具為電氣工程的邏輯設(shè)計提供了強大的支持，其智能化的功能，可以自動實現(xiàn)，連線、編號、翻譯、檢查等設(shè)計。該軟件允許電氣工程師和設(shè)計師創(chuàng)建電氣單線和多線原理圖、接線圖、二維面板布局和其他電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計、施工和維護所需的文件。它還為項目管理、多用戶管理、修訂管理和自動生成報告（如材料清單（BOM）、電線清單、電纜圖、I/O清單等）提供廣泛的工具。Eplan Electric P8 的宏技術(shù)和宏項目功能極大地提升了電氣工程設(shè)計的效率和標準化。宏技術(shù)允許用戶創(chuàng)建可重復(fù)使用的對象或組件集合（即宏），這些宏可以在不同項目中多次應(yīng)用，包含從單個元件到復(fù)雜設(shè)備組合乃至完整的控制柜布局。通過使用宏，工程師能夠節(jié)省時間、保持設(shè)計一致性、提高質(zhì)量，并簡化修改過程。宏項目則是一個專門用于管理和存儲這些宏的獨立項目，支持集中管理和版本控制，便于團隊成員共享標準宏，促進協(xié)作與靈活性。宏項目與主項目緊密結(jié)合但又保持相對獨立，確保宏可以在不影響現(xiàn)有設(shè)計的情況下進行開發(fā)和測試。Eplan Electric P8 的宏技術(shù)和宏項目為工程師提供了強大的工具，以提升工作效率、保證設(shè)計的一致性和高質(zhì)量，并更好地滿足特定項目需求。

5.2Eplan Pro Panel

Eplan Pro Panel（Pro Panel）是一款專為控制柜設(shè)計和制造的專業(yè)軟件。通過提供三維數(shù)字化設(shè)計環(huán)境，Eplan Pro Panel使設(shè)計師能夠在虛擬空間中精確規(guī)劃控制柜的布線路徑和組件布局。這種虛擬化的設(shè)計方法，不僅能夠自動計算導(dǎo)線長度，還能識別最優(yōu)路徑，從而最大限度地減少布線過程中的誤差和返工。這一切大幅度提升了布線效率，優(yōu)化了生產(chǎn)流程。相較于傳統(tǒng)的二維電路圖設(shè)計，Eplan Pro Panel以模型視圖和導(dǎo)線列表的形式呈現(xiàn)布線信息，減少了對操作人員專業(yè)知識的依賴，提高了工作效率。

5.3EEC

Eplan Engineering Configuration（EEC）工程配置是一個用于配置和自動化工程流程的軟件工具。通過簡化設(shè)計和配置流程，減少了復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)所需的時間和精力。它確保了所有項目設(shè)計配置的一致性，降低了錯誤率，并支持從簡單到復(fù)雜的各類項目規(guī)模的無縫擴展。EEC的靈活性使得工程師能夠根據(jù)項目需求的變化快速調(diào)整配置，無需重新開始，同時促進了團隊、供應(yīng)商及客戶之間的協(xié)作，改善溝通，減少延誤。此外，它還通過優(yōu)化設(shè)計流程、減少返工和提高效率來降低成本，并推動使用工業(yè)標準組件，降低對定制設(shè)計的依賴，增強系統(tǒng)間的互操作性。綜上所述，EEC為工程師提供了一套強大的工具，增強了工程流程的設(shè)計、配置和自動化能力，實現(xiàn)了更高的效率、一致性和協(xié)作水平，同時有效控制成本并提升項目質(zhì)量。

6項目具體方案實施

6.1方案整體框架

EEC開發(fā)出配置模型，該模型中配置邏輯可以依據(jù)由SAP輸入的參數(shù)，抓取合適的原理圖宏文件，并將這些被抓取的宏文件組合成一套完整的定制化原理圖，然后利用Eplan API 執(zhí)行自動生成報表，按要求排列頁碼，并導(dǎo)出PDF圖紙。如下圖：

圖表 2

6.2項目開發(fā)具體內(nèi)容

6.2.1原理圖數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計

原理圖基本數(shù)據(jù)架構(gòu)如下，用于宏項目開發(fā)和EEC配置邏輯開發(fā)的基礎(chǔ)：

圖表 3（未展開）

圖表 4（完全展開）

6.2.2原理圖宏項目開發(fā)

基于上圖數(shù)據(jù)架構(gòu)，利用Eplan Electric P8開發(fā)原理圖宏項目，將全功能配置原理圖轉(zhuǎn)化為模塊化的宏項目原理圖，并生成相應(yīng)的宏文件，用于EEC配置邏輯調(diào)用，生成點定制化原理圖。

圖表 5 宏項目結(jié)構(gòu)

6.2.3Eplan部件庫建立

收集項目中所用到的所有部件，將其全部建如Eplan部件庫，總過包括1756的部件，所有部件包含7級數(shù)據(jù)。

支持宏項目開發(fā)，并作為BOM 和Pro Panel 箱柜設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖表 6 部件庫總覽

6.2.4Eplan主數(shù)據(jù)設(shè)計

設(shè)計項目中將會用到所有報表模板，包塊：

(1)原理圖圖框

(2)原理圖封面

(3)目錄模板

(4)設(shè)備標識總覽模板

(5)頭層物料BOM模板

(6)箱柜BOM模板

(7)連接列表模板

(8)電纜總覽模板

6.2.5箱柜布局布線設(shè)計

利用Pro Panel 設(shè)計控制柜，轎頂柜，底坑柜布局和布線路徑

6.2.6原理圖配置模型開發(fā)

原理圖配置模型開發(fā)是個極其復(fù)雜的過程，主要內(nèi)容如下：

(1)創(chuàng)建EEC library，如圖表 7

(2)依據(jù)6.2.1內(nèi)容在EEC library中建立原理圖數(shù)級架構(gòu)

(3)依據(jù)SAP中參數(shù)創(chuàng)建EEC的參數(shù)用于與SAP對接

(4)將6.2.2中生成的宏文件加載到EEC library中，并產(chǎn)生對應(yīng)的ECAD對象

(5)將ECAD對象分配到對應(yīng)的原理圖數(shù)據(jù)架構(gòu)模塊中

(6)創(chuàng)建EEC Project，如圖標 8

(7)針對需要變化的模塊編寫配置邏輯

(8)開發(fā)參數(shù)錄入UI用于圖紙生成測試，如圖表 9 UI

圖表 7 Library

圖表 8 Project

圖表 9 UI

7項目收益

基于Eplan平臺的大批量定制化圖紙自動生成系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)的無縫集成，實現(xiàn)了從銷售端到制造端全流程自動化數(shù)據(jù)傳遞和轉(zhuǎn)化的新里程碑。該系統(tǒng)接收來自SAP的訂單參數(shù)，自動根據(jù)這些參數(shù)生成定制化的原理圖、電氣柜總裝圖、物料清單（BOM）以及詳細的電氣柜接線工藝指導(dǎo)等關(guān)鍵制造文檔，整個過程完全自動化，大幅減少了對人力資源的依賴，同時顯著提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性，減少了因人工操作而可能產(chǎn)生的錯誤。單個訂單可以節(jié)約25.5個工時，對于大批量生產(chǎn)的情況下將對公司帶來巨大的價值。

應(yīng)用該系統(tǒng)前后的制造數(shù)據(jù)流對比如下圖：

圖表 10 制造數(shù)據(jù)流

通過SAP與Eplan之間的直接數(shù)據(jù)交換，確保了所有必要的制造信息能夠迅速準確地從銷售端傳達到制造端，消除了傳統(tǒng)手工輸入帶來的延遲和潛在誤差。這一創(chuàng)新不僅支持高度個性化的產(chǎn)品設(shè)計，保持高效的生產(chǎn)節(jié)奏，而且優(yōu)化了資源利用，使相關(guān)人員可以從繁瑣的手工制圖和數(shù)據(jù)處理工作中解脫出來，專注于更具價值的任務(wù)。此外，它還增強了制造商和供應(yīng)商之間的協(xié)作能力，促進了雙方的溝通和合作，有助于加快項目進度并提高整體工作效率。最終，這不僅代表了制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要一步，也為客戶帶來了更高質(zhì)量、更準時交付的產(chǎn)品和服務(wù)體驗，提升了企業(yè)的市場競爭力。實現(xiàn)了電梯行業(yè)定制化產(chǎn)品從訂單到生產(chǎn)的全鏈條自動化，為提升企業(yè)競爭力提供了強有力的技術(shù)支撐。這不僅代表了制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個重要里程碑，也為客戶帶來了更高質(zhì)量、更準時交付的產(chǎn)品和服務(wù)體驗。

ATHORS

陳健：蒂升電梯（上海）有限公司，主任電氣工程師

葛昕：易盼軟件（上海）有限公司，咨詢顧問