從2D轉(zhuǎn)型為3D沈陽(yáng)研究院(STI)，成立于1960年，是一家具有強(qiáng)大科研開(kāi)發(fā)能力的現(xiàn)代高科技企業(yè)。科技創(chuàng)新承擔(dān)、組織和完成了數(shù)十項(xiàng)家重大科技研究項(xiàng)目，取得了豐碩的科研成果，獲得34項(xiàng)家、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，軟件技術(shù)在行業(yè)內(nèi)500多家企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。STI還建立了世界級(jí)的內(nèi)大型大電流試驗(yàn)室和內(nèi)一流的試驗(yàn)基地，與荷蘭KEMA實(shí)驗(yàn)室、意大利CESI實(shí)驗(yàn)室等際知名電氣實(shí)驗(yàn)室有著密切的工作聯(lián)系，能夠滿足500千伏及以下干式變壓器的試驗(yàn)要求，為提高我干式變壓器的短路電阻提供了足夠的試驗(yàn)門(mén)檻。我部門(mén)的主要工作是：面向干式變壓器行業(yè)，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)干式變壓器產(chǎn)品的相關(guān)軟件。主要包括各種新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、電磁計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)和干式變壓器工程分析計(jì)算；推進(jìn)工業(yè)計(jì)算機(jī)三維可視化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，提高工業(yè)數(shù)字化技術(shù)在生產(chǎn)、制造、測(cè)試、管理和運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用水平。STI雖然獲得了很多榮譽(yù)，但也有很多客戶。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的提高，在實(shí)際生產(chǎn)工作中仍然存在一些急需解決的技術(shù)問(wèn)題，包括：(1)如何更好、更有效地與客戶溝通；(2)干式變壓器設(shè)計(jì)中鐵芯和線圈的計(jì)算；(3)現(xiàn)有接線方式需要長(zhǎng)時(shí)間人工計(jì)算；(4)零件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性無(wú)法保證；(5)設(shè)計(jì)中修改相關(guān)文件引起的問(wèn)題。這些都是實(shí)際工作過(guò)程中存在的突出問(wèn)題。由于干式變壓器的存在，會(huì)影響干式變壓器的設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)質(zhì)量，影響產(chǎn)品的市場(chǎng)前景和客戶滿意度。由于產(chǎn)品的先特性，干式變壓器產(chǎn)品的線圈大多采用手工操作制造，因此目前二維工程圖仍然不可或缺。對(duì)于二維參數(shù)化繪圖，應(yīng)用AutoCAD編程方便。然而，大型干式變壓器的引線布局復(fù)雜。基于這些原因，STI開(kāi)始計(jì)劃將設(shè)計(jì)平臺(tái)從2D軟件升級(jí)到3D軟件，并開(kāi)始選擇軟件。在選型初期，我們學(xué)習(xí)和嘗試了很多3D軟件，包括目前廣泛使用的AIP、Pro/ENGINEER、SolidWorks、SolidEdge等。在考察了可操作性、設(shè)計(jì)、應(yīng)力分析功能以及與其他軟件的兼容性后，公司較終選擇了Inventor軟件。相比其他待選軟件，Inventor軟件較適合我們目前的情況。由于與AUTOCAD的接口方便，原始DWG文件的利用率高，價(jià)格合理，易于在行業(yè)內(nèi)推廣，相信Inventor軟件可以幫助我們解決目前實(shí)踐中遇到的棘手問(wèn)題。在試用階段，Inventor軟件表現(xiàn)出良好的性能，明顯提高了設(shè)計(jì)效率。以一臺(tái)電壓等級(jí)為110 kV、容量為63000 KVA的三繞組有載干式變壓器的設(shè)計(jì)為例，以前是人工設(shè)計(jì)，需要5個(gè)人，10天左右；使用該系統(tǒng)設(shè)計(jì)，僅需2人6天即可完成，設(shè)計(jì)效率提高4~5倍。經(jīng)過(guò)試用，我們購(gòu)買了30套Inventor軟件，主要用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部和軟件開(kāi)發(fā)部，完成干式變壓器三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。Inventor 3D設(shè)計(jì)在干式變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及到電、磁、熱、力、場(chǎng)等諸多問(wèn)題。以干式變壓器引線設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明Inventor軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用。干式變壓器引線設(shè)計(jì)具有相關(guān)因素多、結(jié)構(gòu)變化大、繪圖表達(dá)復(fù)雜等特點(diǎn)。SFZ11-31500/110型干式變壓器中低壓引線二維工程圖如圖1所示。如果只對(duì)這類結(jié)構(gòu)應(yīng)用二維軟件設(shè)計(jì)，不考慮的話，繪圖工作量會(huì)很大 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

圖1干式變壓器引線工程圖

近年來(lái)，隨著干式變壓器專業(yè)設(shè)計(jì)平臺(tái)系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)，干式變壓器主導(dǎo)部分的設(shè)計(jì)工作量明顯減少。由于平臺(tái)的限制，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還不夠靈活，軟件開(kāi)發(fā)人員往往以量取勝(即增加各種結(jié)構(gòu)的模板數(shù)量)，但是布線需要計(jì)算，需要大量的工作。引線也成為開(kāi)發(fā)干式變壓器三維設(shè)計(jì)軟件的瓶頸。作者從事干式變壓器三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主導(dǎo)部分開(kāi)發(fā)多年，接觸過(guò)各種三維設(shè)計(jì)平臺(tái)。通過(guò)對(duì)比，認(rèn)為Inventor軟件的“流水線路由”功能是解決這一瓶頸的有效方法。Inventor軟件的“管道布線”模塊如圖2所示。人工計(jì)算幾乎不可能完成這種布線方式，但只需增加十條線束，就可以在幾分鐘內(nèi)完成“管道布線”模塊的應(yīng)用。而且生成的線束具有自適應(yīng)功能，無(wú)論結(jié)構(gòu)如何變化，Inventor軟件都會(huì)自動(dòng)計(jì)算，使鋪設(shè)的導(dǎo)線能夠適應(yīng)新的結(jié)構(gòu)，大大減少了開(kāi)發(fā)人員的工作量。下面的例子說(shuō)明了這個(gè)特性。圖2“管道布線”模塊

先先，其他部分需要組裝(不是所有的部分都可以組裝，因?yàn)榭梢噪S時(shí)在鋪設(shè)的線路上添加“工作點(diǎn)”來(lái)改變線路的布局，這是軟件靈活性的另一個(gè)體現(xiàn))，因?yàn)閼?yīng)用“管道布線”時(shí)需要選擇一些點(diǎn)來(lái)確定線路方向。然后，在打開(kāi)的裝配圖的組件面板上選擇“創(chuàng)建線束”命令，彈出對(duì)話框，如圖3所示。為了方便記憶，應(yīng)采用易于理解和記憶的名稱。選擇存儲(chǔ)位置和“確定”后，您將進(jìn)入“3D布線”模式。此時(shí)，組件面板已經(jīng)變成了三維布線面板。在瀏覽器中新創(chuàng)建的線束上單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出快捷菜單，然后選擇“線束設(shè)置”來(lái)定義導(dǎo)線的外觀。設(shè)置完成后，在三維布線面板中選擇“創(chuàng)建線段”進(jìn)行布線。接下來(lái)的任務(wù)是選擇各種點(diǎn)(包括各種特征點(diǎn)，如中心、頂點(diǎn)等。)在裝配圖中，選中后右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“完成”，一條線的布局完成。圖3創(chuàng)建線束接口

走線的關(guān)鍵是“工作點(diǎn)”的選擇。在實(shí)際工作中，要盡可能多做選擇

一些“工作點(diǎn)”，否則會(huì)出現(xiàn)由于選取的“工作點(diǎn)”數(shù)量過(guò)少，而產(chǎn)生布線結(jié)果與要求不一致的情況。必要時(shí)，可額外創(chuàng)建一些輔助點(diǎn)作為“工作點(diǎn)”，并將這些點(diǎn)約束到要求的位置上。用Inventor軟件的“管道布線”模塊生成的三維圖，完全能滿足引線的設(shè)計(jì)要求，如圖4所示。由于引線布線對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)過(guò)于簡(jiǎn)單，因此我們?cè)陂_(kāi)發(fā)時(shí)已經(jīng)將該部分做成交互式的，更增加了軟件的靈活性，充分滿足引線部分多變性的要求。

圖4生成的二維圖滿足要求

二維圖是目前干式變壓器行業(yè)指導(dǎo)生產(chǎn)的主要文檔，因此二維圖能否滿足行業(yè)要求，也是至關(guān)重要的，用Inventor軟件的“管道布線”生成三維實(shí)體后，投影生成的二維圖，如圖5所示。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

圖5Inventor投影生成二維圖

由于干式變壓器引線設(shè)計(jì)有其特殊性，受傳統(tǒng)因素影響也較多，因此對(duì)二維圖格式的要求比較嚴(yán)格，比如要求繪出油箱及器身外形，但卻要求用雙點(diǎn)劃線、要求標(biāo)尺寸等。Inventor的二維圖功能比較強(qiáng)，如對(duì)單個(gè)零部件進(jìn)行線型設(shè)置、整根線的可見(jiàn)性設(shè)置等，極大地提高了二維圖的生成效率，可以滿足引線設(shè)計(jì)的要求。綜上所述，Autodesk公司的Inventor的“管道布線”模塊，基本能夠滿足干式變壓器引線復(fù)雜多變的生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，該軟件可以在本行業(yè)推廣普及，并對(duì)本行業(yè)設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的提高、生產(chǎn)周期的縮短起到了直接作用。效果與展望在引進(jìn)Inventor軟件后，使以往設(shè)計(jì)工作中很多令人頭疼的問(wèn)題迎刃而解，明顯提高了設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)效率。不僅滿足我們事先期望的要求，在某些方面優(yōu)勢(shì)還很突出，因此Inventor軟件已經(jīng)成為我所的主流設(shè)計(jì)平臺(tái)，圓滿解決了我們目前面臨的主要問(wèn)題，其中包括：(1)DWF文件很好地解決了與下游企業(yè)、客戶交流和溝通的問(wèn)題；(2)通過(guò)在Inventor和AutoCAD上開(kāi)發(fā)二次開(kāi)發(fā)軟件，解決了干式變壓器設(shè)計(jì)中核心的鉄芯和線圈的計(jì)算問(wèn)題；(3)應(yīng)用Inventor軟件的“管道布線”模塊，操作步驟少、靈活性好，在幾分鐘內(nèi)就可完成手工計(jì)算的方式需要一天的布線設(shè)計(jì)；(4)通過(guò)Vault實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，保證了零部件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，而圖紙以及相關(guān)的技術(shù)文檔也可在Vault中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，Vault可內(nèi)嵌于AutoCAD和Inventor的菜單中，而且免費(fèi)；(5)在使用Inventor軟件后，設(shè)計(jì)中因修改關(guān)聯(lián)文件而帶來(lái)的問(wèn)題減少了90以上。除此之外，也使我們對(duì)Inventor一些特色功能的理解逐步加深：(1)軟件的易操作性。我們現(xiàn)有的設(shè)計(jì)人員年齡大多在30-40歲間，短時(shí)間就能輕松掌握Inventor軟件。另外，Inventor軟件對(duì)新人熟悉設(shè)計(jì)工作和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都很有幫助，但熟練掌握至少需要1個(gè)月的時(shí)間。(2)全面開(kāi)放的二次開(kāi)發(fā)工具。我們一直在Inventor軟件上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，Inventor軟件的數(shù)據(jù)接口和開(kāi)發(fā)接口有很好的開(kāi)放性。(3)數(shù)據(jù)交流性好。在選用Inventor后，為了滿足用戶的需求，我們也使用一部分其他的軟件系統(tǒng)，通過(guò)中間件模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，還建立了專用數(shù)據(jù)庫(kù)，互相關(guān)聯(lián)性和數(shù)據(jù)傳遞性良好。幾點(diǎn)意見(jiàn)(1)針對(duì)大型件的設(shè)計(jì)，Inventor軟件的動(dòng)畫(huà)功能較實(shí)用。但如果能增加模型簡(jiǎn)化處理功能、零部件配合關(guān)系的衍生功能將會(huì)更方便。(2)在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，會(huì)遇到干式變壓器引線的空間走線、電氣絕緣距離的控制等難以解決的問(wèn)題，Inventor可解決部分問(wèn)題。在三維設(shè)計(jì)時(shí)，如果能夠?qū)崟r(shí)顯示空間距離的變化或設(shè)定一些約束條件、給出一些提示信息會(huì)更方便，這些功能在其他三維軟件中曾有過(guò)應(yīng)用。(3)我們現(xiàn)在設(shè)計(jì)所用的硬件配置基本上是P-CPU2.8G/內(nèi)存2G/256M先立顯卡，運(yùn)行流暢。對(duì)于較大產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)，建議內(nèi)存至少應(yīng)為2G，有條件應(yīng)擴(kuò)至4G。(4)Inventor軟件的自適應(yīng)功能很好，有利于我們的設(shè)計(jì)工作，但穩(wěn)定性還需提高。(5)我們對(duì)于Autodesk公司組織進(jìn)行的培訓(xùn)非常滿意，但如果能結(jié)合我們?cè)诠ぷ髦械膶?shí)際情況進(jìn)行培訓(xùn)將更有利于我們的設(shè)計(jì)工作。( 來(lái)源：佳工機(jī)電網(wǎng)#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#