前些年，由于我國對全社會(huì)固定資產(chǎn)的持續(xù)投入以及招商引資的大力推動(dòng)，工程設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)行業(yè)取得了快速發(fā)展，行業(yè)隊(duì)伍素質(zhì)、經(jīng)營規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益得到大幅提升。近年來，受國際油價(jià)下跌，國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等影響，國內(nèi)工業(yè)工程設(shè)計(jì)行業(yè)進(jìn)入了寒冬期，外資工程公司紛紛大規(guī)模裁員或結(jié)束在華業(yè)務(wù)，一些國內(nèi)設(shè)計(jì)院、工程公司也相應(yīng)裁員或解散。目前工程項(xiàng)目數(shù)量銳減，行業(yè)惡性競爭嚴(yán)重，業(yè)主單位為了早日實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，對工程服務(wù)單位提出了更高要求，而絕大部分企業(yè)應(yīng)對不足，依舊延續(xù)原有設(shè)計(jì)方式，通過加人加班來克服困難，設(shè)計(jì)人員苦不堪言，公司成本增加，利潤減少，惡性循環(huán)。嚴(yán)峻的市場形勢將推動(dòng)企業(yè)主動(dòng)尋求變革，改進(jìn)設(shè)計(jì)方式已刻不容緩，將成為企業(yè)突破發(fā)展的重要一環(huán)。
1 工業(yè)配電設(shè)計(jì)方式的現(xiàn)狀
1.1 設(shè)計(jì)流程
工業(yè)配電設(shè)計(jì)主要包括配電系統(tǒng)、照明、防雷接地等。設(shè)計(jì)基本流程是：根據(jù)其他專業(yè)負(fù)荷條件進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定系統(tǒng)形式，繪制系統(tǒng)圖，進(jìn)行變電所/配電室布置、橋架布置及電纜敷設(shè)，可同時(shí)進(jìn)行照明、防雷接地的設(shè)計(jì)，最終統(tǒng)計(jì)材料表。
配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是配電設(shè)計(jì)中最重要的部分，需要進(jìn)行多種計(jì)算和繪制單線圖才能完成系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)，計(jì)算包括負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算、電纜截面計(jì)算（電壓降計(jì)算、載流量的校正以及熱穩(wěn)定校驗(yàn)）、保護(hù)整定與靈敏度的校驗(yàn)等。多種計(jì)算及繪制單線圖之間相互關(guān)聯(lián)，某項(xiàng)計(jì)算的結(jié)果同時(shí)是其他計(jì)算或單線圖的輸入，如通過電纜截面計(jì)算后所選電纜的阻抗為短路電流計(jì)算的輸入，短路電流同時(shí)是電纜截面計(jì)算中熱穩(wěn)定校驗(yàn)的輸入。配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。
圖1 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
1.2 設(shè)計(jì)工具
目前，工業(yè)配電設(shè)計(jì)主要依托于AutoCAD、PDS/PMDS、Microsoft（Word/Excel）等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)。AutoCAD用來制作系統(tǒng)圖（單線圖）、控制原理圖、平面布置圖等；PDS/PMDS用來規(guī)劃橋架路徑、布置配電柜/箱/操作柱等，檢查布置位置是否合理，是否與其他設(shè)備管道發(fā)生碰撞；Word/Excel用來編寫設(shè)計(jì)說明、計(jì)算（負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算、電纜截面計(jì)算等）、材料表等。
1.3 存在問題
目前計(jì)算和繪制單線圖一般采用兩種方式：①自制Excel表格和AutoCAD。自制Excel表格用來處理多種計(jì)算，AutoCAD用來繪制單線圖。②AutoCAD及插件。AutoCAD繪制單線圖的同時(shí)采用插件來進(jìn)行計(jì)算。上述兩種設(shè)計(jì)方式存在以下缺點(diǎn)：①自制Excel表格需根據(jù)不同規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。如項(xiàng)目地點(diǎn)在海外，需要遵循當(dāng)?shù)氐囊?guī)范標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員須查閱大量當(dāng)?shù)匾?guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，耗費(fèi)大量時(shí)間。②相互關(guān)聯(lián)的計(jì)算反復(fù)輸入，占用大量時(shí)間處理數(shù)據(jù)。③計(jì)算之間、計(jì)算與繪制單線圖之間無法集成，圖形中元件無屬性。若輸入數(shù)據(jù)發(fā)生變化，造成大量的重復(fù)勞動(dòng)且易出錯(cuò)。④無法判斷正確性且無法診斷錯(cuò)誤位置。計(jì)算及繪制單線圖對設(shè)計(jì)人員的要求較高，經(jīng)驗(yàn)不足的設(shè)計(jì)人員無法勝任該工作。
1.4 設(shè)計(jì)方式進(jìn)步緩慢原因分析
設(shè)計(jì)方式進(jìn)步緩慢，依舊是耗時(shí)耗人力的設(shè)計(jì)方式為主，分析主要有以下因素：①使用習(xí)慣：習(xí)慣了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，不愿輕易改變工作習(xí)慣。②投入意愿?。合冗M(jìn)的專業(yè)設(shè)計(jì)軟件需要購買，企業(yè)不愿投入這方面資金。③標(biāo)桿企業(yè)未改進(jìn)：很多行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)也是延續(xù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，無法產(chǎn)生鯰魚效應(yīng)，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)發(fā)展。
2 工業(yè)配電設(shè)計(jì)方式的發(fā)展
2.1 設(shè)計(jì)方式的發(fā)展
隨著科技日新月異的進(jìn)步， 配電設(shè)計(jì)方式也取得了巨大發(fā)展，出現(xiàn)了一些智能化、集成化的軟件?？梢詫﹄娎|截面、短路電流、上下級保護(hù)配合等進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算與元件選型，快速建立單線圖模型，輸出成品文件。
2.2 智能化軟件
2.2.1 SIMARIS design
SIMARIS design是西門子公司推出的針對中低壓配電系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)用和選型優(yōu)化的軟件。適用于規(guī)劃和設(shè)計(jì)樹干式配電。軟件提供多國語言，遵循IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，協(xié)助工程師快速可靠地完成大量的計(jì)算和設(shè)備選型工作。主要功能有短路電流計(jì)算、電壓降計(jì)算、選擇性評估、負(fù)荷計(jì)算等。軟件內(nèi)置數(shù)據(jù)庫只支持西門子產(chǎn)品。
2.2.2 eleccalc
eleccalc是法國Trace software公司出品的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算和設(shè)備選型的綜合性軟件。軟件界面與Windows軟件界面相同，多種語言可自由切換。設(shè)計(jì)范圍包括高壓進(jìn)線、低壓配電直至最終負(fù)載（如電機(jī)、插座、燈具等）。軟件集成多種計(jì)算與繪制單線圖，不需要使用其他多種工具，能定制配置，建立和維護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)庫，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫的方式快捷的完成高質(zhì)量的設(shè)計(jì)。內(nèi)置海量的制造商產(chǎn)品庫，（如ABB、西門子、施耐德等）。同時(shí)集成了國際和當(dāng)?shù)匾?guī)范標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)實(shí)時(shí)的計(jì)算和設(shè)備選型，實(shí)時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤警告和優(yōu)化建議，一鍵自動(dòng)生成計(jì)算報(bào)告、單線圖和材料清單。貫穿項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，從最初設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)直至拆除。
該軟件支持將同一項(xiàng)目的電氣系統(tǒng)與三維模型設(shè)計(jì)平臺無縫集成，支持Revit、ArchiCAD等IFC4協(xié)議的軟件數(shù)據(jù)交換?；诖斯δ?，可根據(jù)三維模型中電氣設(shè)備的布置以及橋架電纜走向精確測量電纜長度，從而更精確的進(jìn)行電纜截面計(jì)算。同時(shí)該軟件還支持導(dǎo)出數(shù)據(jù)至電氣原理圖設(shè)計(jì)軟件elecworks進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，也可導(dǎo)出數(shù)據(jù)至至eleclive云端協(xié)同共享。各平臺相互集成如圖2所示。
圖2 各平臺相互集成
2.3 設(shè)計(jì)方式的未來
隨著BIM設(shè)計(jì)的發(fā)展與推廣，設(shè)計(jì)將從設(shè)計(jì)思想的示意性二維表述轉(zhuǎn)變?yōu)槟M實(shí)現(xiàn)的過程。全專業(yè)、全過程BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用是設(shè)計(jì)人員從設(shè)計(jì)初始立足項(xiàng)目工程全局，借助BIM平臺相互協(xié)調(diào)工程項(xiàng)目各專業(yè)，權(quán)衡主次，模擬分析，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保時(shí)時(shí)完全對應(yīng)的3D模型和2D圖紙成果和信息完整傳遞，使得設(shè)計(jì)方、施工方、業(yè)主與管理各受益方效益最大化。BIM電氣工程設(shè)計(jì)將集成所有計(jì)算和模擬，末端信息自動(dòng)提取，系統(tǒng)自動(dòng)生成，模擬照明、防雷接地等系統(tǒng)布置和測試，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)、全過程BIM施工圖設(shè)計(jì)，直接打印出所有圖紙。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中實(shí)施BIM將極大地提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，減少后續(xù)施工期間的洽商和返工，保障施工周期，節(jié)約項(xiàng)目資金。
3 結(jié)語
目前工程行業(yè)正處于重新洗牌的關(guān)鍵時(shí)期，加強(qiáng)修煉內(nèi)功、勇于開拓國際業(yè)務(wù)的企業(yè)將會(huì)占得先機(jī)。改進(jìn)設(shè)計(jì)方式、采用先進(jìn)的配電設(shè)計(jì)解決方案不僅能提高工作效率，提高工程質(zhì)量，優(yōu)化企業(yè)人員結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本，還能增強(qiáng)企業(yè)軟實(shí)力，贏得更多客戶青睞。