生產(chǎn)制造商總是在尋求提高能源效率方法，因?yàn)樗梢杂行У母纳扑麄兊挠澗€。在這方面投入精力并獲得成功的生產(chǎn)制造商，很少有孤軍奮戰(zhàn)的。他們從機(jī)械和設(shè)備的建造者、原始設(shè)備制造商等合作伙伴那里獲得幫助。無論是開發(fā)一個(gè)簡單亦或是復(fù)雜的機(jī)械，優(yōu)化的設(shè)計(jì)對于制造商都非常關(guān)鍵：不僅僅能更高效的運(yùn)行，更快的適應(yīng)市場的變化，還能整合上下游的運(yùn)營。通過借力機(jī)電一體化設(shè)計(jì)工具和可擴(kuò)展、合理精簡的自動化解決方案，原始設(shè)備制造商能夠開發(fā)出他們的客戶所需要的可持續(xù)的、能源利用效率較高的系統(tǒng)。

　　利用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)工具

　　機(jī)電一體化是一種多學(xué)科的設(shè)計(jì)方法，依賴于運(yùn)動設(shè)計(jì)軟件和產(chǎn)品的協(xié)同應(yīng)用。利用這種方法，機(jī)械、電氣和控制工程師可以很容易的通過虛擬建模來分析、仿真、優(yōu)化和選擇運(yùn)動控制系統(tǒng)。

　　這些數(shù)字仿真幫助工程師在設(shè)計(jì)階段的早期就能夠發(fā)現(xiàn)問題。而且，工程師能夠在熟悉的環(huán)境下輸入設(shè)計(jì)信息，理解他們的設(shè)計(jì)決定是如何影響整個(gè)系統(tǒng)的，這就使得他們能夠快速地評估各種設(shè)計(jì)替代方案，并選擇其中最合適的方案。

　　例如，看看車庫門生產(chǎn)制造商最近的處境。電氣工程師通過仿真運(yùn)動應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其驅(qū)動正運(yùn)行在90%附近。他自然會想到：“哇，我正在使用幾乎所有的力矩。我選擇的馬達(dá)是正確的型號。”然而，機(jī)械工程師往往會選擇過大的齒輪箱，帶動皮帶輪將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性功率。

　　當(dāng)工程師利用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)工具，對實(shí)際應(yīng)用重新進(jìn)行仿真，分析運(yùn)動并從頭開始創(chuàng)建應(yīng)用的時(shí)候，他們往往需要去問自己：“如果僅僅移動車庫門，需要多少能源?”提煉出那些我們認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)所需要的所有步驟，也就是說他們不需要測量如果運(yùn)行一個(gè)低效的齒輪箱到底需要多少能源。軟件建議使用低額定功率的線性驅(qū)動馬達(dá)。由于馬達(dá)的額定功率轉(zhuǎn)換為更大的驅(qū)動力，因此減小了馬達(dá)的尺寸，從而消除了由于一系列的超大和不必要的部件所造成的能源損失。從總體上來講，應(yīng)用的能源消耗量降低了一半。

　　機(jī)電一體化設(shè)計(jì)軟件可以讓工程師執(zhí)行虛擬的設(shè)計(jì)審查，識別優(yōu)化效率、性能以及尺寸機(jī)會，從而幫助原始設(shè)備制造商獲得機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法的所有收益。

　　然而在過去，為了選擇適當(dāng)規(guī)模的系統(tǒng)部件所進(jìn)行的分析，需要大量的時(shí)間，因此實(shí)際上證明，這是不可行的。但是現(xiàn)在，為了設(shè)計(jì)和建造一個(gè)更高效、性價(jià)比更高的機(jī)械所需要的信息觸手可及。而且，原始設(shè)備制造商能夠在虛擬的環(huán)境中找到性能限值，因此新的設(shè)計(jì)程序正在改變機(jī)械制造的前景。

　　程序?qū)⑿阅芤约霸谠O(shè)計(jì)、開發(fā)和交貨運(yùn)輸階段所發(fā)生的全部費(fèi)用都考慮進(jìn)去，甚至在調(diào)試階段開始之前，這樣就可以為設(shè)計(jì)和一些持續(xù)性問題提供一種更快速、更高效的解決方案。

　　評估取舍

　　機(jī)電一體化設(shè)計(jì)程序也許能夠和三維機(jī)械CAD軟件配合，來對一些必須取舍的場合進(jìn)行評估，比如：材料、尺寸和部件的性能以及可用的運(yùn)動系統(tǒng)之間。這有助于原始設(shè)備制造商將機(jī)械建造的更小、更高效。

　　在過去，機(jī)械設(shè)備的尺寸是否合適，只有在機(jī)械制造完成后才能驗(yàn)證?？紤]替代方案所需要的時(shí)間不允許對其進(jìn)行優(yōu)化，因此機(jī)械經(jīng)常被建造的過大。虛擬設(shè)計(jì)功能使機(jī)械制造商能夠在開始生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備之前，在虛擬環(huán)境下分析機(jī)械解決方案。這加快了開發(fā)的進(jìn)度，允許對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

　　比如，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)軟件能夠分析機(jī)械運(yùn)行一年所需消耗的能源成本——確定能源效率更高的產(chǎn)品能夠節(jié)省多少錢。軟件可以計(jì)算某運(yùn)動軌跡下負(fù)載的重量：負(fù)載運(yùn)行的距離有多遠(yuǎn)，速度有多快。當(dāng)用戶輸入每千瓦時(shí)的費(fèi)用以及一年內(nèi)機(jī)械的運(yùn)行時(shí)間時(shí)，就可以計(jì)算出每個(gè)軸的能源消耗。

　　選擇一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，每千瓦時(shí)能源的費(fèi)用為11美分，每年運(yùn)行50周，每周工作5天，每天工作8小時(shí)。該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的運(yùn)行費(fèi)用為315美元/每年每軸。如果將旋轉(zhuǎn)馬達(dá)切換為線性馬達(dá)，則其費(fèi)用減低為200美元/每年每軸——這對于有成百上千個(gè)軸的機(jī)械來講，是一大筆節(jié)約。

　　可擴(kuò)展性

　　由于過度設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)不足都會增加不必要的成本，因此機(jī)電一體化設(shè)計(jì)軟件，還可通過對設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊?guī)模控制，幫助工程師節(jié)約時(shí)間和金錢。利用可擴(kuò)展、規(guī)模控制適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)，能夠幫助原始設(shè)備制造商以一種經(jīng)濟(jì)、高效的設(shè)計(jì)方式來滿足最終用戶不同的需求。

　　設(shè)計(jì)中的可擴(kuò)展性，主要是提供一種可以在各種機(jī)械上——無論是復(fù)雜的還是簡單的——運(yùn)行的平臺，從而滿足廣泛的應(yīng)用需求?？蓴U(kuò)展性能夠降低業(yè)主的總體成本，因?yàn)樗乖荚O(shè)備制造商能夠在廣泛的機(jī)械上使用單一設(shè)計(jì)環(huán)境。它們還能復(fù)用代碼和人機(jī)界面面板， 以及在不同系統(tǒng)間使用最優(yōu)實(shí)踐。這可以節(jié)約設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試以及售后的維護(hù)時(shí)間。

　　比如，Janda公司，一家專注于生產(chǎn)電阻焊機(jī)的原始設(shè)備制造商，由于實(shí)施了可擴(kuò)展的控制方案，獲得了諸多的好處。該公司通過實(shí)施可擴(kuò)展的自動化解決方案，將設(shè)計(jì)時(shí)間降低了25%，調(diào)試時(shí)間降低了25%，安裝時(shí)間降低了30%，將公差從八分之一英寸降低到萬分之一英寸，將控制面板的尺寸降低了50%，整體的維護(hù)時(shí)間也減少了。

　　通過實(shí)施可擴(kuò)展的控制方案，獲得了更高的效率和穩(wěn)定性，Janda公司能夠滿足每一個(gè)最終用戶的控制要求。最終用戶也從降低浪費(fèi)、能源消耗和維護(hù)成本的降低中獲益。最終用戶也能通過擴(kuò)展設(shè)備來滿足日益增長的需求，而不需要重新培訓(xùn)員工，也不需要重新對設(shè)備進(jìn)行編程。