本文從電氣軟件的發展過程開始解讀，分析了當前國外電氣軟件的發展方向和三大發展趨勢，通過詳細闡述電氣CAD的特點，為電氣CAD軟件選型公司提供參考，并且提出了電氣CAD選型的五大要素，分別是自我分析，市場調查，產品定位，服務能力和可持續發展能力。

本文采用中立的角度，利用作者10余年電氣軟件市場的服務經驗，并且通過列舉某些行業客戶選型過程，為讀者選型提供參考。

作者：

王金，Trace Software International中國區技術總監，近15年從事電氣設計軟件的咨詢和服務工作，出版過叢書《elecworks從入門到精通》（機械工業出版社）。

1.     電氣軟件的發展

1)  電氣CAD的發展

最早的一批電氣工程師都是用紙筆一點點的在圖板上畫出原理圖。

在電腦出現后，AutoCAD的出現取代了人工畫圖的方式，讓圖形設計進入一個電子化的時代。使用電腦，工程師可以快速的修改設計內容，也可以跨區域的交流和傳遞圖紙內容。對圖紙的復用能力，極大的降低了設計的工作量。

不僅如此，AutoCAD的使用也改變了企業內部的工作流程。電氣設計不是單獨存在，企業會將電氣數據與機械數據結合，用于指導生產（如REF _Ref504230904 \h\* MERGEFORMAT圖1所示）。也就是說，企業從單純的產品原理設計轉向了產品生產制造。

圖 SEQ 圖 \* ARABIC 1 設計到生產的流程圖

20世紀初，人們開始考慮如何讓AutoCAD的繪圖方式更快捷，一些基于AutoCAD二次開發的產品如雨后春筍快速出現在國內市場，有一些比較優秀的產品至今仍在市場中使用。

在進入21世紀后，越來越多的企業關注到電氣CAD在美洲和歐洲的使用度，他們不再是基于AutoCAD做的開發，而是將繪圖與數據庫結合，形成具備數據統計能力的面向對象的設計方式。這樣的方式不僅滿足了繪圖的需求，還配置了數據統計能力，讓設計變得更智能。

2)  電氣CAD的現狀

越來越多的企業正在從“產品制造”向“產品創造”轉型，對自己的產品增加電氣控制的能力，讓其“智能”起來。例如，以前的火車通過煤炭這樣的能源提供動力火車上沒有什么電力設；但現在動車、高鐵都通過電力或其他能源提供動力，電氣控制就成為產品設計中非常重要的一個環節。

不同的行業，對于電氣CAD的需求也不盡相同。例如機床行業，電氣控制部分是一個狹小的空間，工程師需要使用斷路器、繼電器、按鈕等設備來設計控制邏輯。但是軌道交通行業就更關注機車內部的線束設計。配合不同行業的電氣軟件也不同，這與產品初始開發的源頭有關。

我們把電氣軟件開發的源頭分為兩類，如REF _Ref504232012 \h\* MERGEFORMAT圖2所示。一類是以電氣設計為主，主要用到斷路器、繼電器、PLC等設備；另一類主要以電子設計為主，制作電路板或工業控制模塊，通過線束連接這些模塊。

圖 SEQ 圖 \* ARABIC 2電氣軟件發展的源頭圖

但是殊途同歸，現在電子和電氣兩個部分正在相互融合。例如某鋰電池制造企業，以前做電路板設計（電子類），但是企業發現自己也可以使用電路板配合斷路器等其他電器件生產出整機設備供向市場，這樣成本更低收益更多。

另一種現象也在近幾年出現：機電一體化設計。機械設計普遍使用3D工具，來展現空間結構，并通過3D工具的轉換能力自動的產出用于生產的圖紙；電氣設計和機械設計本質上所用到的設備是同一個，讓電氣設計與機械設計結合起來可以形成設計閉環，互相校驗數據的正確性。同時，兩個設計環節的結合，可以產出用于生產的工藝數據。例如REF _Ref504233402 \h\* MERGEFORMAT圖3所示是從電機連接到端子的線束制造加工圖。

圖SEQ圖\* ARABIC3工藝制造圖

工藝圖紙同時需要展示設備組成和接線關系，甚至包括線纜的長度。要做到這點，電氣與機械設計缺一不可，且必須聯動。

3)  電氣CAD的發展趨勢

近幾年，我國采用的主要是以歐美電氣軟件為主，電氣CAD發展的速度非常迅捷。主要在以下幾個方面悄悄改變：

A.  信息化集成能力

除了機電一體化設計模式之外，電氣CAD正在向企業信息化建設邁進。

我們不能將電氣設計孤立開，它是企業多個工作流中的某一個環節，因此電氣的數據在整個企業的信息化平臺中應該具備交互能力和流通能力。這是電氣設計軟件發展的新方向。

在以前，電氣工程師只需要把原理圖畫出來就可以了，但是現在這個要求已經不能滿足企業的發展需要了。一個產品的生命周期中，需要對設計的數據做統計和管理工作。例如設計一輛車，我們不僅要畫出連接所有控制單元的連接器，還要標識出連接器所在的位置和實現的功能。這些參數都要匯總到信息化系統中。

B.  標準模塊化設計

非標型產品的利潤空間比較大，但是產能比較低。企業正在規劃如何將非標產品的設計過程用“化整為零”的方式拆分出不同的模塊。在綜合了多個產品的設計數據后，不難找到共性的模塊，例如供電模塊、通訊模塊。所以，企業在將這些共用模塊做成標準化模塊，從而將設計方式轉向“選配式”模塊化設計（OPTION MODULE）。機械設計如此，電氣設計也如此。

最先使用這種創新模式的是軌道交通行業，但是這樣的方式正在悄悄向低端市場滲透。

C.  多元化融合能力

未來的設計一定是參數化的，是可配置的。那么數據就可以具備多元化特性。電氣設計的數據，不僅僅給電氣部門使用，還會關聯到機械設計環節、采購管理、倉儲管理、財務管理、銷售管理。數據關聯的一個重要特點是形成小型閉環系統。例如，電氣設計使用了一個斷路器，這個設備是否在3D結構中被裝配？誰來檢查這個設計？只有通過電氣與機械的集成，形成設計數據關聯的閉環，才能對設計內容的正確性做出判斷。而多個環節的小閉環能夠形成整個企業數據鏈的系統性閉環——這對企業的數據管理和戰略性規劃起到非常大的作用。

2.     電氣CAD的特點

1)  面向對象的設計方式

以一個斷路器為例子，使用AutoCAD的工程師會繪制一個圖形，并且在圖形旁邊添加文本做出注釋；而電氣CAD把這個斷路器作為一個對象來考慮，它有非常豐滿的多維度參數，包括圖形、符號名稱、設備說明、設備型號、額定電流、額定電壓、分段能力、寬高深物理尺寸……下方REF _Ref504221308 \h\* MERGEFORMAT圖4給出了比較形象的區分，左側是AutoCAD繪制的圖形和文本，右側是電氣CAD的一個符號。電氣符號只是斷路器設備的一個圖形化表示，它會用屬性參數作為變量代碼去從數據庫中讀取該斷路器設備的其他參數。例如REF _Ref504221308 \h\* MERGEFORMAT圖4中的#TAG就是用于讀取設備符號名稱的參數變量代碼。

文本和代碼的本質區域在于是否動態取值。AutoCAD的圖形復制出多個后，文本不會有任何變化；電氣CAD在復制出多個對象后，每個對象的代碼會依據標準化的格式自動調整。因此，將左側的符號復制三次，每個符號的文本都一樣（屬于符號重名錯誤）；對右側的符號做同樣操作，每個符號會有不同的符號名稱。

圖SEQ圖\* ARABIC4圖形和對象的區別

因此，電氣工程師更愿意選擇電氣CAD來繪制原理圖，借助工具的參數化能力，自動的調整符號的命名，避免符號重名這樣低級錯誤的產生。

2)  自動化的數據統計和顯示

使用對象的另一個重要的原因在于，對象具備數據統計能力和跨區域顯示能力。

通常電氣設計的圖紙量都很大，工程師在完成圖紙后需要自己對每個型號的使用通過數數的方式人工計算和整理到Excel表格中，以便于提交給采購或生產等其他部門。而電氣CAD則要求工程師在添加這個圖像對象時就為其分配一個設備型號。這樣，在完成圖紙設計后，軟件會自動統計數據生成如REF _Ref504222464 \h\* MERGEFORMAT圖5所示的報表。

圖SEQ圖\* ARABIC5自動生成的設備清單

面向對象的設計，具有更廣泛的數據應用能力。除了這樣的表格數據統計之外，還可以有圖形化的參數顯示方式。REF _Ref504222714 \h\* MERGEFORMAT圖6的左側是原理圖，我們可以看到KM1這個圖形，它只是KM1這個接觸器設備的一組觸點，還有一個儲能線圈被放置在別的頁面了。右側的符號我們稱之為“接線圖”，它是由電氣CAD軟件自動生成的，自動讀取了KM1這個接觸器每個連接點的接線信息（上方第二個1/L1這個連接點通過L1-4這根線連接到Q4的2/T1這個連接點上）。

圖SEQ圖\* ARABIC6原理圖與接線圖的顯示

類似自動生成的圖形還有很多種，如端子排圖，PLC圖，電纜圖……

電氣CAD的數據統計能力徹底改變了AutoCAD的繪圖方式。

3)  標準化的設計環境

說到新的設計方式，必定要談到電氣設計的標準化。

最先談論的是圖形符號的標準化。長期以來，IEC的國際規范一直影響著中國在電氣設計領域的GB規范，所以國內市場上大多數的電氣CAD都會參考IEC規范定制出標準的圖形庫。圖形庫的使用直接規范了企業圖紙內容的樣式，也加快了圖紙設計的速度，更提升了市場中圖紙交流的通用性。

除了圖形規范，在電氣CAD中還定義了其他規范內容，包括企業圖框的設定、設備庫建立的規范、電線參數使用的規范、符號標注樣式的規范、電線編號樣式的規范……

我們將電氣CAD中涉及到的規范，統稱為標準化設計環境。每個企業都需要有自己獨特的標準化設計環境，以便于規范電氣工程師的設計習慣、設計方式和設計流程。

3.     電氣CAD的選型

通常我們在選擇產品的時候會說，適合自己的就是最好的。但問題在于，很多人不知道自己想要什么——這是筆者在走訪過上千家企業后發現的一個共性問題。不完全統計，超過80%的用戶在做電氣軟件選型時把“代替現有的AutoCAD”和“能自動統計報表”這兩點作為選型標準。不能說這是錯，但是這好比是在企業選擇人才時把小學畢業作為選擇標準一樣毫無意義。企業需要去了解電氣CAD的現狀，需要知道引入電氣CAD要解決企業面臨的哪些問題。對于電氣CAD的選擇，大致可以從四個方面去思考。

1)  自我分析

非常建議企業在選擇電氣CAD之前做一次SWOT分析，充分評估一下自己企業內部在電氣設計環節的優勢和面臨的挑戰。以某裝備制造企業為例，電氣工程師大約10位，目前在使用AutoCAD繪制原理圖，大部分時間在統計表格和前往車間或客戶現場做溝通和調試；公司希望減少設計與生產之間的人為溝通，希望做到無紙化作業，希望設計內容能進入到企業的PDM系統中。把這個例子轉化為SWOT圖，如REF _Ref504226220 \h\* MERGEFORMAT圖7所示。

圖SEQ圖\* ARABIC7電氣部門能力分析SWOT圖

從圖上可以看到，這家企業在選擇電氣軟件的時候要重點關注這么幾個方向：

l  建立電氣設計規范的能力

l  電氣設計環節的自動化程度

l  電氣設計環節與機械設計、工藝設計、采購等多個部門之間的數據對話能力

2)  市場調查

一定需要將這件事設定為一個項目，專人專事的去了解市場中各個電氣軟件的特點。如果有能力，也可以對各個電氣軟件做一次SWOT分析。例如，REF _Ref504226680 \h\* MERGEFORMAT圖8是某鋰電池制造企業在選擇電氣軟件時對某電氣設計軟件做出的分析。

圖SEQ圖\* ARABIC8某電氣軟件的SWOT分析圖

3)  產品定位

在電氣軟件選型方面，也存在一種“懶人綜合癥”——市面上最貴的用的最多的就是我要選的。如果企業不考慮購買成本這個問題，那么這樣選型自然是最粗暴最有效的，可實際恰恰相反。企業在資金分配方面都有特定的約束，并不是首選最貴的。俗話說好鋼用在刀刃上，企業需要根據自己的SWOT分析結果來做出選型標準，并邀請電氣軟件供應商做調研分析。

例如某機床制造商在電氣設計環節，原理圖不超過10頁，那么就不用花費太多精力在高端電氣軟件的考察上，而把精力放在快速出圖和工藝數據統計上；某綠色能源汽車制造企業的電氣設計很復雜，頻繁提出產品創新，這就要考察電氣軟件的設計能力、與機械工藝等環節集成的能力、與企業PDM/ERP數據集成能力。

每個產品都會在市場中有自己的定位，企業需要分析自己所需的定位來篩選電氣軟件。

4)  服務能力

供應商的服務能力是企業在電氣軟件選型時最容易忽略的一個問題，恰恰也是最重要的一個問題——很多企業在項目調研階段都是在考察軟件的功能，喜歡做出不同軟件的功能對照表，這是不夠明智的做法。

某新能源汽車制造企業給出了電氣軟件的選型標準：電氣設計、電氣設計與機械設計集成后在3D空間中自動布線并自動統計線纜長度。經過調研，最終選擇了兩款產品作為選型對象，REF _Ref504228264 \h\* MERGEFORMAT表格1列出了兩家產品的報價。

表格SEQ表格\* ARABIC1兩款軟件的價格對比表

從產品的報價上看，產品A總費用比產品B低；從產品的知名度看，產品A高于產品B，但是最終這家企業選擇了產品B。我們可以分析一下原因：企業更看中自己的員工如何在最短時間內將軟件使用起來，而不是消耗過多時間在自己琢磨軟件怎么使用上。也許有很多人想不明白，但是的確存在一個很明顯的現象：“學會軟件的功能操作”和“使用軟件功能解決問題”這是完全不同的兩件事。我們可以使用Excel做表格，填寫數據做簡單的加減法。但是如果你要用Excel做財務分析，你會發現無從下手，最好還是有個專業的老師帶著你做一次你的工作比較好。一樣的道理，企業選擇電氣軟件，需要關注供應商的實施能力，要基于企業自己的設計內容作為實施內容，參考外界先進的設計理念和設計方法，在實施過程中形成企業內部基于電氣軟件的標準化設計規范。

企業不是為了買軟件而買軟件，而是要用軟件解決電氣設計遇到的困難。

5)  可持續發展能力

企業選擇的電氣軟件一定是在持續開發，能伴隨企業一路成長的，這是產品的附加值。國內出現的基于AutoCAD二次開發的產品，最終都因為沒有后續的研發而不了了之，這對于企業來說是一種損失。因為企業購買軟件的同時，也是在購買軟件的使用經驗（服務）。市場在不斷變化，需求也隨之改變，所以電氣軟件一定是在持續開發中的。

企業在選擇電氣軟件的時候，需要關注一下開發這款軟件公司的背景和能力，以及這款軟件未來幾年的發展趨勢。例如，很多企業在近幾年都很關注機電一體化設計能力，也有企業更關注產品的數據兼容性以便于未來幾年中企業信息化平臺建設的可行性，這就是對產品發展趨勢的預判斷，這樣的思考能幫助用戶找到真正適合自己的產品。

4.     總結

我們分析了電氣CAD的現狀，及軟件的特點，也對企業的電氣軟件選型給出了一些建議，但是這并不表示企業就能夠很簡單的做出產品選型的決定。一般來說，一款電氣軟件的選型周期在6-12個月，要經歷立項、調研、考察、決定等多個過程。但是，一旦選定一個產品，這款產品將會多年服務企業的產品設計。企業需要提升對服務價值的關注度，需要不斷的通過軟件的服務來引入先進的設計理念和設計方法。未來的市場需要企業與軟件供應商形成緊密的戰略合作關系，這樣才能讓企業發展的更快、更穩。