西门子3D协同为世界密封巨头创新铺路

2013/4/11 11:46:57

业务挑战
建立协同创新平台提升设计效率消除大量重复设计工作开发工艺、维护等需要的三维模型本地化世界领先的密封技术

成功的关键
强大的核心建模功能易于使用,上手快西门子和恒华创益提供的培训零部件标准化来自管理层的支持

成果
设计效率提升了2-3倍设计差错率显著降低研发流程实现了优化实现了跨国异地业务区之间的知识共享市场份额扩展,利润提高

世界密封技术的巨头

始建于1917年的约翰克兰科技之所以成为世界密封巨头,在于这个集团80多年来从传统的填料密封到现代的汽车水泵密封、干气密封,一直是世界技术创新的先导,从而占有了全球密封市场34%的份额。

近年来,随着中国对天然气、石油、化工等能源行业投资力度的不断加大以及对可持续发展和环境保护要求的加强,安全、环保、可靠性强、技术先进的高档密封产品和设备在中国市场的需求量也逐渐增大。

然而,以能源工业为代表的大量地方工业企业所需要的高端密封产品直到目前一直依赖进口。这主要是因为中国国内密封行业的产品大多数质量中等,造成这种局面的原因有两方面:其一,在于本土密封产品制造企业设计和制造工艺技术不强,对原材料投入不够;其二,在于市场需要的产品以中低档为主。

约翰克兰科技之所以能先人一筹,就在于它较早地认识了中国市场。2005年,随着天津约翰克兰公司的正式挂牌,约翰克兰中国研究院的成立,这个世界密封巨头正依靠其研发资源的共享,一步步推进着“生产本土化”向“生产全球化”的战略转变。

2D 系统限制了企业的研发

但巧妇难为无米之炊,如何让科研活动成为真正提升天津约翰克兰科技公司生产水平和价值的关键要素呢?工程技术经理杜娟女士告诉记者,美国约翰克兰科技不仅向天津分公司提供其领先世界的最新密封技术,还共享了引导创新的基础研发软件 ― Solid Edge。这款软件重点关注于帮助以前使用二维设计的用户快速高效地向三维设计平台迁移。Solid Edge 向上可以兼容高端 NX 系列,向下覆盖二维绘图,可以构成约翰克兰科技完整的设计解决方案,使公司能够胜任当前日益复杂的新产品设计需求。

约翰克兰科技提供的干气密封产品,顾名思义就是采用“以气封气”、流体动静压结合的非接触式机械密封,是目前世界上最先进的一代高速透平压缩机轴端密封型式,具有端面非接触、使用寿命长、可靠性高、功耗低和节约能源等特点。由于具有可以满足环保要求的特点,这些产品正逐步成为普通高速机械密封的理想替代产品。

如果使用 2D 设计系统,生产这些产品就会变得相当困难。由于该产品设计差异性非常大,客户的安装工艺往往也很多样化,如果公司使用以前的系统就会使得密封结构计算和公差确定变得异常复杂。设计工作经常由于各种瓶颈而停滞不前。工程师设计制图工作量巨大,且常常陷入大量重复性的图样绘制工作中,而这依然很难满足巨大市场需求。当公司承接大量订单时,怎样对密封的新技术、新结构及新产品进行持续性研发也成了一项不小的挑战。

因此,公司需要一款既能在 3D 系统中快速高效地完成必要的设计任务又能很容易地推动创新的设计工具,这一工具就是 Solid Edge。

引入Solid Edge 和3D

美国约翰克兰科技早就开始使用 Solid Edge 使其密封产品的 2D 设计方法向 3D 工艺过渡。公司很快适应 了 Solid Edge 的设计效果,大大提升了其整个生产线的效率,处理大型密封装配项目的效率也上了一个台阶。

由于 Solid Edge 作为一种 3D 设计平台所取得的成功,因此,Solid Edge 被引入天津公司作为公司的研发 平台使用。很多人怀疑将一种全新的设计工艺引入到一家新生的企业这一理念。杜娟女士却对这一工具充满信心,她说:“好的软件产品,就是客户想要的产品!我们知道 Solid Edge 已经被证明就是这样一款好产品” 。

使用 Solid Edge 之前,天津约翰克兰科技使用的主要设计平台是 AutoCAD® 软件。杜娟女士回忆说由于设计人员已经熟练掌握了 2D 系统,所以在 Solid Edge 三维导入初期,他们对这项新技术多少有些抵触情绪。为了克服员工最初的疑虑,公司请 Siemens PLM Software 公司和北京恒华创益发展有限公司的专家专门为公司设计人员开发了多套培训课程并进行现场指导。这些课程考虑到了客户的特定设计环境、以及公司希望在其密封产品系列中尽快使用 3D 的实际情况。

员工们认识到 Solid Edge 的确相当简单易用,新手不到一周的时间就能上手,一个月就能熟练掌握。Solid Edge 的二维制图功能提供了完整的二维设计功能,这也是非常有用的,它可以读取和转化所有的 DWG 格式文件,设计人员可以利用各种工艺设计工具进行模型工艺的参数计算和图纸绘制。虽然该软件的易用性、三维优势以及二维灵活性的确使公司有了一个良好的开端,但员工们主要的收获还是通过其简易操作应用标准件,真正显著地提高了设计效率。

设计效率增加了2-3倍

通过几年的技术实践和成熟研发,目前公司完全开发出了用于干气密封、湿封、小型密封产品的 Solid Edge 特征建模。在密封系列产品的设计中,结构相似性程度越高,越适合于采用软件的模块化和参数化设计。对于常用的标准件,公司根据装配特征进行分类,从而有助于建立一个完整的可重复使用标准件目录。当密封产品变得日益复杂时,仍然可以增加这些产品使用的标准件数量。设计密封件装配体时,这可以转化为一个切实的良好开端,并显著地减少重复劳动。

公司的很多设计都是基于已知的参数进行的;而且,在 Solid Edge 中建立的这些参数可以帮助设计人员编辑设计参数从而把现有产品改造成新产品。例如,约翰克兰科技能够重新使用现有产品的三维模型,并将它转化为一个超大尺寸的干气密封设备。在设计过程中,设计人员有一个非常清晰的结构视觉图像,可以随时修改参数,模型即随之变化。这在二维系统中不可能实现的,使用其他三维技术也不可能如此轻易的实现。

和约翰克兰科技以往的设计工艺相比,Solid Edge 不但提高了效率,而且保证了现场生产图纸的精确性。所以,与以往传统密封产品设计开发相比,设计效率提高了2~3倍,设计差错率也显著降低。

增加价值、创新和赢利能力

约翰克兰科技已经成功地将其二维 CAD 绘图方法发展为完全集成的三维协同式产品开发和管理平台。这一成功是众多因素共同作用的结果,包括 Solid Edge 的灵活易用、友好界面以及强大的装配管理等特性等,再加上公司关键的配套管理措施,使约翰克兰科技在新开一家企业的同时立即引入一种全新的技术。

还有另外一个决定性因素――合作,在整个过程中,软件供应商西门子及其代理商北京恒华创益发展有限公司与约翰克兰科技公司之间的无缝沟通和配合起了非常重要的作用。恒华创益发展有限公司的技术支持团队与约翰克兰科技一直保持联系,评估客户的需求,开展标准化、系列化和模块培训工作,并帮助客户优化设计思路。

杜鹃女士总结道:“利用 Solid Edge,我们已大大提高了我们的生产能力和研发洞察力。我们向客户提供高品质、附加值大的产品,尤其是节能耐用的密封产品。并且我们的市场份额不断增加,赢利能力也 不断增强。”

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