全面提高設(shè)計效率和產(chǎn)品質(zhì)量的新方法

樊友明

公司簡介

上海電氣阿爾斯通（武漢）變壓器有限公司由法國阿爾斯通集團電網(wǎng)部與上海電氣合資（圖 1），成立于 2007年 12月 26日，總投資約 6000萬歐元，是阿爾斯通電網(wǎng)部位于全球 13個變壓器生產(chǎn)廠家之一。公司位于湖北省武漢市陽邏經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，占地面積 128328m 2，廠區(qū)占地面積 26700m2，變壓器年生產(chǎn)能力 20000MVA。

公司全面引進全球三大變壓器制造集團之一——法國阿爾斯通先進的設(shè)計、制造技術(shù)及先進的管理方式，可以設(shè)計、生產(chǎn)單機最大容量為 1400MVA的各種類型的電力變壓器，包括 110kV及以上大型、超大型 /高壓、超高壓、1200kV特高壓交流及 ±1100kV直流變壓器。擁有國際領(lǐng)先的關(guān)鍵生產(chǎn)工裝設(shè)備和試驗設(shè)備，作為保證產(chǎn)品質(zhì)量、提升企業(yè)市場競爭優(yōu)勢的保障。公司實施和采用阿爾斯通全球一體化的技術(shù)及標準，為國內(nèi)外廣大用戶提供國際一流的產(chǎn)品和服務(wù)。

選擇 Inventor的原因

變壓器設(shè)計行業(yè)較其他機械設(shè)計行業(yè)在軟件上要求更高，AIP用戶界面簡單，三維運算速度和著色功能突出。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能夠簡單迅速地獲得零件和裝配體的真實感，縮短設(shè)計意圖與系統(tǒng)反應(yīng)時間的距離，在零部件設(shè)計裝配上最大限度減少設(shè)計錯誤率。

同時，AIP資源中心庫提供了大量各國家標準件的特征：型材、管件和管材、緊固件、軸用件及其他零件幾乎應(yīng)有盡有。設(shè)計師可以在資源中心中查找、插入、編輯、替換、過濾和發(fā)布零件，使用非常方便。

基于 AIP的變壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計，通過設(shè)置 Excel特征參數(shù)表格，可將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為參數(shù)化的計算模型。然后根據(jù)需要進行有限元分析，調(diào)整和變更參數(shù)，完成方案，極大提高設(shè)計質(zhì)量、縮短設(shè)計時間。

這里 Vault絕對是重中之重。設(shè)計過程中設(shè)計數(shù)據(jù)的更改不可避免，能否保證引用零部件版本一致就相當重要。Vault能跟蹤設(shè)計軌跡，避免在設(shè)計中由于刪除關(guān)聯(lián)文件而導(dǎo)致錯誤發(fā)生。完美實現(xiàn)在一個項目設(shè)計中多個工程師并行設(shè)計，提高效率。

公司最終選擇了 AIP軟件。到目前為止，AIP軟件在完成產(chǎn)品三維設(shè)計和產(chǎn)品研發(fā)方面表現(xiàn)出了良好的性能，明顯提高了設(shè)計效率。

應(yīng)用案例

在使用 Inventor進行開發(fā)時，解決了以下問題。

（1）標準模型能減少重復(fù)性工作，提高出圖速度和準確性。到目前為止，我們建立的標準模型有：近 5家上 10種有載、無載分接開關(guān)；10kV～ 500kV不同電壓等級的套管及升高座；50多件二次保護或測量器具；5種不同容量的儲油柜，70mm 2～ 500mm 2的直通和三通壓接頭等。以往使用 CAD二維軟件提供一整套 SFSZ-240000/220外形圖，至少需要一周，現(xiàn)在只用三天便可完成，提高效率達 50%以上（圖 2、圖 3）。

（2）鐵心、油箱等結(jié)構(gòu)標準化程度高，可以充分利用 AIP參數(shù)化設(shè)計，初期就能迅速建立模型。經(jīng)比較，一臺 SFSZ-240000/220的變壓器的鐵心和油箱使用傳統(tǒng)的設(shè)計方式時間大概為三周，而使用 AIP參數(shù)化設(shè)計，僅用一周時間。對于圖紙后期更改和跟蹤，AIP解決方案僅僅專注于參數(shù)更改而不用擔心圖紙關(guān)聯(lián)修改（圖 4、圖 5）。

（3）線圈結(jié)構(gòu)由于空間尺寸復(fù)雜、導(dǎo)線排列形式眾多，使用舊的 CAD模板設(shè)計人員每臺都要修改 30多張圖紙以上，如今在 AIP草圖模塊中建立參數(shù)變量，直接生成制造圖紙，修改工作量減少 50%以上；利用布管模塊完成引線設(shè)計，可以讓工程師節(jié)約大量時間用在考慮、審核引線排布方案，優(yōu)化引線布局，而不是浪費在三維空間想象上面（圖 6）。

（4）作為生產(chǎn)高壓、超高壓、特高壓交直流變壓器基地，普通二維視圖已經(jīng)無法滿足客戶需求，渲染后的數(shù)字樣機以及后期制作的動畫效果，在產(chǎn)品博覽會上幫助客戶第一時間直觀了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造工藝過程，可以很好地提升企業(yè)的形象。這是傳統(tǒng)方案無法實現(xiàn)的。

實際收益

使用 AIP軟件解決了很多以往設(shè)計中令人頭疼的問題，明顯提高了設(shè)計效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）AIP與 DWG的集成。之前的 DWG設(shè)計圖紙可以通過 AIP的草圖嵌入 CAD中再度利用。這是其它 3D軟件無法完美實現(xiàn)的。而且導(dǎo)出 DWF文件能很好地解決與下游企業(yè)、客戶交流和溝通的問題。加上 AIP的界面人性化，初學(xué)者能很快上手。換句話說，從二維設(shè)計過渡到三維設(shè)計迅速而平穩(wěn)。

（2）布管迅速方便。變壓器管路設(shè)計和引線設(shè)計在二維視圖表達上比較麻煩，對設(shè)計和制造人員要求較高。而AIP的“管道布線”模塊，操作步驟少、靈活性高，通過發(fā)布管路零件、捕捉相應(yīng)節(jié)點、確定走線方案后，短時間就能做出管路或者引線的三維模型，然后投影成工程視圖，方便快捷，而且準確（圖 7）。

（3）模型和工程圖的關(guān)聯(lián)性。在使用 AIP軟件后，設(shè)計中修改零件尺寸，關(guān)聯(lián)文件和工程視圖自動完成相應(yīng)更改，節(jié)約設(shè)計時間，減少設(shè)計工程師重復(fù)性勞動。

（4）通過 Vault實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，保證了零部件設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性，而圖紙以及相關(guān)的技術(shù)文檔也可在 Vault中實現(xiàn)統(tǒng)一管理。

AIP解決方案縮短了設(shè)計周期時間，降低了設(shè)計和制造成本，以更直觀的產(chǎn)品設(shè)計面對客戶和操作人員。對于

我們面臨的激烈市場競爭而言，任何客戶要求的，不但要反應(yīng)時間快而且還要專業(yè)呈現(xiàn)，AIP的三維可視化實體模擬功能可以滿足我們的要求。

未來展望

依托 Autodesk公司強大技術(shù)團隊的支持，Inventor已經(jīng)越來越貼近設(shè)計者的需求，并在三維設(shè)計軟件中扮演越來越重要的角色。強大的自適應(yīng)功能、與 CAD的無縫結(jié)合、三維建模和虛擬裝配、簡易方便的管道制作、加入了由業(yè)界領(lǐng)先的 ANSYS分析功能、全面開放的二次開發(fā)數(shù)據(jù)接口等都是 Inventor所特有的?？傊珹IP在變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計平臺上是一款性價比很高的軟件。最后，祝愿我們的 Inventor發(fā)展越來越好，更適合設(shè)計師們的需求。

依靠 Autodesk公司的技術(shù)支持和授權(quán)經(jīng)銷商的服務(wù)，上海電氣阿爾斯通（武漢）變壓器有限公司在變壓器的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)用 AIP三維可視化實體模擬，采用Autodesk解決方案，在提高設(shè)計效率的同時，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，幫助我們企業(yè)在設(shè)計上領(lǐng)先對手。endprint