摘要：机电一体化技术的实施帮助工程师们更有效地设计具有机械、电子和软件组件的产品。
关键词：机械设计 ECAD MCAD 机电一体化
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如果一辆轿车平均拥有超过100 万行软件代码和许多ECU(电子控制单元)，以及像洗碗机和冰箱这样的普通家用电器都配备有标准的迷你型机载计算机时，我们就会发现技术世界里的确发生了巨变。
现在产品的复杂性已经将产品开发提升到另一个新层面，因为从汽车制造商到电器制造商都在努力将机械、电气和软件组件整合到他们的产品中，并且同时坚持他们的商业目标——改善上市时间、并满足越来越高的质量标准。在产品的传统设计过程中，电气工程师与机械工程师或软件开发团队的工作相互不存在关联。而新型产品的开发过程与传统设计过程有显著区别，它有时被称为机电一体化设计。它要求大量工作转向一个更一致的系统工程方法上，这就要求在产品设计早期各学科就需要开展协作。这种跨学科合作的原因很简单：由于公司面临激烈的竞争压力，他们再也负
担不起更多可能出现的设计缺陷或在设计周期结束时系统之间的不兼容，这时做出改变的耗费是非常昂贵的，而且阻碍了产品的及时发货。
稍等一下。如果您觉得这种设计方法听起来有点耳熟的话，那就对了。尽管这种工程原则已经存在几十年了，尤其是在诸如航空航天和国防等行业，事实是公司进行的跨学科协作工作比较糟糕，主要是因为缺乏具有跨学科知识的工程师和有利用这种水平协作的工具。“机电设计已经出现了一段时间，但一直都是一群人在这里做机械设计而其他人在那里做电子和软件设计，并且有人把他们组合在一起，但它的协作并不是非常好，管理也不是非常好，”ClMdata 公司的数据主管ken Amann说。ClMdata公司是一家专业从事工程实践研究和咨询的公司。“今天在机电一体化的旗帜下，我们正在努力把这些程序更加紧密地结合在一起，这样在各领域之间真正存在相互协作，而且人们可以看到一个领域的人可能会更快速地影响其他领域的人的工作。”
很多事情需要合作来完成。开发部门需要培训不同工程学科的知识以理解和关心这样一个事实，即他们做出的设计改变可能会影响该产品其他领域的设计，而这本不属于其他领域的工作。这使得设计文化发生改变，并且，很多时候是权力结构发生改变。任何一种改变都不是一件容易的事。公司还需要在诸如需求管理、测试及模拟等工程学科方面花费更多的费用，为了使整个循环过程结合的更加紧密并在整个过程中及早发现问题。最后，围绕产品生命周期(PLM)而采用新型设计工具和业务流程，在需要进行机电一体化设计时这些工具和流程可以根据系统工程的需求来帮助建立组织结构、并能提高设计效率。
对普通的工程师来说如何实现这种转化呢?它意味着当接触到这种设计工具、流程和所设计的零件时需要改变“孤井心态”。更进一步来说，这种变化意味着整个设计组织里的个别领导者必须从系统层面上做出负责任的决定，并能进行强有力的号召。这可不是电气工程部副总或机械工程部领导临时替代得了的。
“现在传统的机械工程师必须知道更多的电子控制系统知识，甚至包括植入软件的知识，以了解这个软件将如何控制他们正在开发的机械装置，” PLM供应商PTC 公司的电子产品战略部的副总Chad Hawkinson 说：“那些技能还没有在学术培训中很好地建立起来。”
跨领域协作的重点之一是管理需求。在这里，公司正努力将收集产品需求信息方面的工作做得更好。收集整个产品的需求信息，而不只是从电子学或机械设计的角度来收集信息。从产品设计的系统层面上来讲需求已经超越了单个领域范围;采用机电一体化设计方法的最大不同就是努力把这些需求与设计的每一个方面相结合，并且在产品的整个生命周期中管理它们。
Aberdeen 地区的研究和服务总监Chad Jackson 说“当你在开始阶段考虑这些需求信息时，它就像一个检查表，当产品变得更加复杂时，尽力把这些复杂部分整合在一起，在做系统化设计(新产品的机电一体化开发 (http://designnews.com.cn/0808-555.aspx) )时。你的关注点不能太狭隘，说什么‘这是我的需求—我会做要我做的事情，其他事情一概不管’。”
在加工出物理模型前为了预测系统的性能而对产品进行模拟和测试。这是进行成功的机电一体化设计的另一个关键因素，但根据Jackson的说法，这还没有被大多数工程组织或者他们的设计工具供