Introduction à l'ECAD

L'ECAD, acronyme d'Electronic Computer Aided Design ou de Electrical Computer Aided Design (conception assistée par ordinateur appliquée à l'électrique/l'électronique), est un logiciel utilisé par les ingénieurs pour concevoir, documenter et valider les systèmes électriques et électroniques avant leur fabrication. Que vous conceviez un panneau de contrôle industriel, que vous installiez un faisceau de câbles dans un châssis de machine ou que vous développiez un circuit imprimé pour un système embarqué, un logiciel ECAD vous offre la précision, la structure et l'automatisation nécessaires pour réussir votre projet.

Ce terme recouvre un large éventail d'activités de conception. Dans le domaine de l'ingénierie électrique traditionnelle, cela comprend les schémas électriques, la disposition des borniers, la documentation relative aux fils et câbles, ainsi que la conception des panneaux. En matière d'électronique, cela couvre la conception des circuits imprimés, la conception et la simulation de circuits, ainsi que la vérification des règles de conception. Ces deux disciplines dépendent de l'ECAD et, de plus en plus, elles sont interdépendantes.

À mesure que les systèmes électriques et mécaniques deviennent de plus en plus intégrés, l'ECAD reste un élément essentiel du développement des produits modernes. Ce n'est pas seulement un outil de dessin. C'est un environnement de conception qui permet de connecter les équipes d'ingénieurs, de réduire les erreurs coûteuses et d'accélérer le processus allant de la conception à la production.

L'ECAD dans le domaine de l'ingénierie électrique traditionnelle

Pour les ingénieurs électriciens spécialisés dans les systèmes industriels, les panneaux de contrôle et les machines complexes, l'ECAD est la pierre angulaire du processus de conception. Ces ingénieurs conçoivent des systèmes complets plutôt que de se concentrer uniquement sur des composants individuels pris isolément. Cela implique de définir la distribution de l'énergie, d'établir la logique de contrôle, de documenter chaque câble et chaque borne, et de s'assurer que le produit final peut être fabriqué, inspecté et entretenu en toute sécurité.

Icône représentant la création d'un schéma conceptuel

Schémas électriques

Les schémas électriques constituent le point de départ. Les outils ECAD permettent aux ingénieurs de créer des schémas détaillés et conformes aux normes, qui définissent la manière dont les composants électriques sont connectés et interagissent. Contrairement aux outils de mises en plan génériques, les logiciels ECAD intelligents et spécialisés relient automatiquement le schéma aux documents en aval, permettant ainsi qu'une modification apportée à un endroit se répercute sur l'ensemble du projet. Ce type d'automatisation de la conception électrique est essentiel pour accélérer le développement des produits et réduire les erreurs causées par les modifications manuelles répétées.

Icône représentant un faisceau de câbles dans SOLIDWORKS sur un écran d'ordinateur

Faisceaux de câbles

Les faisceaux de câbles ajoutent une couche supplémentaire de complexité. Dans les machines, les véhicules et les équipements industriels, les faisceaux de câbles acheminent l'énergie et les signaux à travers une structure physique. Les outils ECAD permettent aux ingénieurs de définir la topologie du faisceau, de préciser les sections et les couleurs des fils, de générer des listes de découpe et de produire des mises en plan de planche à clous que les équipes de fabrication peuvent utiliser directement en atelier. La conception axée sur la fabricabilité, en particulier pour l'application de faisceaux de câbles, est essentielle pour harmoniser les efforts des équipes et éliminer les obstacles inutiles dans le processus de développement de produits.

carrés connectés illustrant un flux de travail connecté, représentant ici la disposition d'un bornier

Disposition de borniers

La disposition de borniers est un autre domaine dans lequel l'ECAD apporte une valeur ajoutée significative. Le montage et la documentation manuels des borniers sont des tâches chronophages et sujettes aux erreurs. Les outils ECAD permettent de générer automatiquement des schémas de borniers à partir du schéma, garantissant ainsi que la disposition physique correspond fidèlement au projet initial, sans nécessiter de ressaisie manuelle.

icône représentant la validation d'un design virtuel

Conception de panneaux de contrôle industriels

La conception de panneaux de contrôle industriels intègre les schémas, la sélection des composants, l'agencement du boîtier et la documentation des câblages dans un flux de travail unique et coordonné. Les ingénieurs peuvent intégrer des composants dans des mises en plan de disposition de panneaux, vérifier les jeux, générer des listes de câblage et produire des documents de fabrication, le tout au sein d'un environnement de conception unique et connecté.

Ces processus exigent une grande précision. Un câble mal étiqueté, une borne oubliée ou une référence de composant erronée peuvent entraîner des retards de production, des problèmes de sécurité ou des réparations coûteuses sur le terrain. Les outils ECAD réduisent ce risque en garantissant que les données de conception restent connectées, cohérentes et traçables, depuis le premier schéma jusqu'au plan d'assemblage final.

L'ECAD dans la conception électronique

La conception électrique et la conception électronique sont deux disciplines totalement distinctes. Dans le domaine de la conception électronique, l'accent est mis sur la création de cartes de circuits imprimés, de circuits intégrés et de systèmes embarqués. Bien que l'objectif fondamental de concevoir des systèmes électriques de manière précise et efficace demeure inchangé, les outils et les processus utilisés diffèrent considérablement.

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Capture de schémas

La capture de schémas dans la conception électronique permet de définir les connexions logiques entre les différents composants, tels que les résistances, les condensateurs, les circuits intégrés, les connecteurs, etc. À partir du schéma, les ingénieurs passent à la disposition du circuit imprimé, où les composants sont physiquement placés sur une carte et connectés par des pistes en cuivre tracées.

icône représentant le processus d'approbation, illustrant dans ce cas la vérification des règles de conception (DRC)

Vérification des règles de conception

La vérification des règles de conception (DRC) est une étape essentielle dans la conception des circuits imprimés. Les outils ECAD vérifient automatiquement que la disposition respecte les contraintes de fabrication, telles que les largeurs de pistes, les jeux, les tailles de perçage, etc., avant que la conception ne soit envoyée en production. Cela permet de détecter les erreurs dès le début, lorsqu'il est encore peu coûteux de les corriger, plutôt que de les découvrir après la fabrication des cartes.

icône représentant une simulation sur un graphique à barres avec des niveaux variables

Outils de simulation

Les outils de simulation intégrés aux environnements ECAD permettent aux ingénieurs de valider l'intégrité des signaux, d'analyser la distribution de l'énergie et de tester virtuellement le comportement des circuits. Cela permet de réduire le nombre de prototypes physiques nécessaires et d'accélérer le processus de validation.

Principales fonctionnalités des outils ECAD

image représentant une femme utilisant un logiciel de conception électrique sur un ordinateur portable

Que vous conceviez un panneau de contrôle ou un circuit imprimé, les outils ECAD efficaces partagent un ensemble de fonctionnalités essentielles :

  • Conception de schémas : créez des schémas électriques conformes aux normes en utilisant des bibliothèques de composants intelligents et une fonction de référence croisée automatique.
  • Vérifications des règles de conception : validez automatiquement les conceptions par rapport aux normes de fabrication et de sécurité pour détecter les erreurs avant qu'elles n'atteignent la phase de production.
  • Intégrations 3D : visualisez les conceptions électriques en trois dimensions et coordonnez-les avec les modèles CAO mécaniques pour identifier et résoudre les conflits rapidement.
  • Documentation automatisée : générez automatiquement des listes de câblage, des schémas de bornes, des nomenclatures et des mises en plan de fabrication à partir des données de conception, sans avoir besoin de ressaisir manuellement les informations.
  • Gestion des composants : gérez des bibliothèques centralisées de composants électriques accompagnées de spécifications précises, afin de réduire les erreurs de sélection et de faciliter les processus d'approvisionnement.
  • Outils de collaboration : permettez à plusieurs ingénieurs de travailler simultanément sur un même projet, grâce au contrôle des versions et au suivi des modifications, afin de garantir l'intégrité de la conception.

ECAD vs MCAD : comment elles fonctionnent ensemble

image montrant un gros plan de l'intérieur d'un panneau de contrôle industriel, avec divers connecteurs, câblages et éléments de borniers.

L'ECAD et la MCAD (conception assistée par ordinateur appliquée à la mécanique) couvrent des aspects différents du développement de produits, mais les produits modernes nécessitent presque toujours les deux. Comprendre les points forts de chaque outil et la manière dont ils interagissent est essentiel pour toute équipe d'ingénieurs travaillant sur des systèmes électromécaniques.

Les outils MCAD se concentrent sur la géométrie physique et tridimensionnelle d'un produit, notamment les boîtiers, les supports, les composants structurels, les mécanismes et les assemblages. Les outils ECAD se concentrent sur les systèmes électriques présents dans ou autour de ces structures physiques, notamment le câblage, les schémas, la logique de contrôle et la conception des circuits imprimés.

Le défi réside dans le fait que les conceptions électriques et mécaniques ne sont pas indépendantes les unes des autres. Un faisceau de câbles doit être acheminé à travers un boîtier physique. Un panneau de contrôle doit s'intégrer dans le châssis d'une machine. Un circuit imprimé doit être installé dans un boîtier répondant à des exigences spécifiques en matière de dissipation thermique et de jeux. Lorsque les données ECAD et MCAD sont stockées dans des outils distincts et non connectés, les conflits entre la conception électrique et mécanique ne sont détectés que tardivement, ce qui entraîne des coûts supplémentaires importants.

L'intégration entre ECAD et MCAD résout ce problème en permettant aux équipes électriques et mécaniques de collaborer en parallèle tout en partageant un modèle de données commun. Les modifications apportées à la conception mécanique sont visibles pour l'équipe électrique, et vice versa. Cela permet de réduire les reprises, de raccourcir les cycles de conception et d'obtenir une nomenclature plus précise.

Tous les secteurs d'activité dépendent fortement de la collaboration entre ECAD et MCAD, notamment ceux de la machinerie industrielle, de l'automobile, de l'aérospatiale, de la domotique et de l'électronique grand public, partout où des systèmes électriques sont intégrés à des produits mécaniques complexes.

Acteurs clés dans le domaine de l'ECAD

icône représentant un ingénieur en conception électrique

Ingénierie en conception électrique

Les ingénieurs en conception électrique sont les principaux utilisateurs des outils ECAD dans les environnements d'ingénierie traditionnels. Ils conçoivent et mettent à jour les schémas électriques, spécifient les composants, créent les dispositions des panneaux de contrôle et produisent la documentation utilisée par les équipes de fabrication pour assembler le système. Pour un ingénieur électricien, les outils ECAD sont indispensables au quotidien, non seulement pour le dessin, mais aussi pour gérer toute la complexité d'un système électrique, qu'il s'agisse des révisions, des variantes ou des différents membres de l'équipe.

icône SOLIDWORKS représentant un concepteur de cartes de circuits imprimés

Concepteur de cartes de circuits imprimés

Les concepteurs de cartes de circuits imprimés travaillent dans le domaine de l'électronique au sein de l'ECAD, où ils transforment les schémas de circuits en plans de circuits imprimés pouvant être fabriqués. Ils gèrent le placement des composants, le routage des pistes, la configuration des couches et la vérification des règles de conception. Leur travail se situe à l'intersection de l'ingénierie électrique et de la fabrication, et ils s'appuient sur des outils ECAD pour s'assurer que leurs conceptions peuvent être fabriquées de manière fiable et à grande échelle. De même, pour les développeurs de systèmes embarqués, les outils ECAD sont également compatibles avec les langages de description matérielle et les flux de travail de conception FPGA, ce qui permet de combler le fossé entre le développement matériel et celui du micrologiciel.

Icône SOLIDWORKS représentant un ingénieur système ou un responsable de l'ingénierie

Ingénieur systèmes / Responsable de l'ingénierie

Les ingénieurs systèmes et les responsables de l'ingénierie supervisent l'intégration des sous-systèmes électriques et mécaniques pour créer un produit final complet. Ils utilisent les résultats générés par l'ECAD (schémas, nomenclatures, listes de câblage) pour assurer la coordination entre les différentes disciplines et garantir que la conception répond aux exigences du système dans son ensemble. Pour ces rôles, la capacité de l'ECAD à générer une documentation cohérente et connectée tout au long du processus de conception est aussi cruciale que n'importe quelle fonctionnalité individuelle.

Icône SOLIDWORKS représentant un ingénieur en fabrication

Ingénieur en fabrication

Les ingénieurs en fabrication reçoivent les données issues de l'ECAD et les utilisent pour planifier et exécuter les processus de fabrication. Les listes de câblage, les schémas de bornes et des mises en plan de planche à clous guident le processus d'assemblage. Une documentation ECAD précise permet de réduire les erreurs d'assemblage, facilite le contrôle qualité et simplifie la formation des techniciens aux tâches de câblage complexes. Lorsque les outils ECAD sont bien intégrés dans le processus de conception et de fabrication, les ingénieurs en fabrication passent moins de temps à interpréter des mises en plan ambiguës et peuvent se concentrer davantage sur la construction.

Comment SOLIDWORKS optimise les flux de travail ECAD

SOLIDWORKS propose des outils ECAD spécialement conçus pour répondre aux besoins des flux de travail des ingénieurs électriciens. SOLIDWORKS Electrical offre un environnement complet pour la conception de systèmes électriques, couvrant la création de schémas, la disposition des panneaux, la documentation des borniers, les faisceaux de câbles et l'intégration 3D avec SOLIDWORKS Design.

Reconnu par plus de huit millions d'utilisateurs et 500 000 entreprises à travers le monde, SOLIDWORKS propose des outils conçus par des ingénieurs pour des ingénieurs, avec des améliorations continues axées sur les besoins des utilisateurs qui s'adaptent aux exigences de la conception électrique moderne. Découvrez ici toutes les solutions SOLIDWORKS Electrical.

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