陕西鼓风机(集团)有限公司(以下简称陕鼓)是我国风机行业重点国有企业之一,是陕西省CAD技术应用示范企业。十几年来,陕鼓CAD/CIMS技术及其应用由无到有,由小到大,至今已在产品开发、设计制造和企业技术进步、企业现代化管理等方面起着举足轻重的作用。可以说,近十几年来陕鼓产品的不断优化与企业的迅速发展是和CAD/CIMS技术的推广应用紧密联系一起的。
现就CAD/CIMS技术在陕鼓的基本应用情况和经验作以简单的回顾和总结。
CAD技术的应用
我们认为:CAD技术主要包括计算机辅助科学计算和计算机辅助制图两大部分。其应用主要是在技术线。陕鼓技术线主要含设计处、工艺处、成套技术处、产品试验室和技术档案处等单位,统归总师办管理,搞好CAD技术应用主要是在这些单位。而在这些单位中,设计处是重中之重。抓好设计处以带动整个技术线,从而实现陕鼓CAD技术的应用,是在陕鼓实现CAD技术应用的基本思路和有效途径。也可以讲,CAD技术在设计处得不到充分应用,就谈不上在整个技术线上的充分应用,更谈不上在陕鼓的充分应用。
应用现状
陕鼓一九八三年购买首台国产紫金S—09微机开展离心风机强度校核计算和转子动力学计算,标志着陕鼓CAD技术应用的开始。至今已有十几年了。十几年来,陕鼓CAD技术的硬件装备和软件环境以及CAD技术的应用由弱到强,由简单原始到初具规模,大体经历了两个阶段。
一九八三年至一九九零年属初级阶段。这期间,设计处和产品试验室先后购买了S—09、IBM PC/XT和SUPER PC/XT微机共计5台。其应用侧重于计算机辅助科学计算方面。
设计处应用微机解决了离心风机气动方案设计计算和转子动力学计算等问题。
产品试验室同西安交通大学合作,完成离心风机试验数据采集系统,使用微机实时采集离心风机试验数据并进行试验数据的处理计算。
一九九零年至今属初见成效阶段。这时陕鼓从美国IBM公司引进一套IBM 9377—90超小型计算机,并且先后购买286、386、486和586微机近二百台。除了进一步在计算机辅助科学计算方面应用以外,逐步转向计算机辅助制图方面。
设计处在IBM 9377—09超小型计算机上实现了从轴流式压缩机方案设计计算、强度校核计算到产品图纸绘制全部计算机化,从离心风机气动方案设计计算到强度校核计算全部计算机化,并且转化到微机上推广应用。尤其是自一九九四年以来,将离心和轴流风机近百台产品图纸输入计算机,做成离心和轴流风机产品CAD图库。又将离心风机轴承产品图纸输入计算机,做成离心风机轴承CAD图库。为利用计算机设计绘制离心和轴流风机产品图纸打下了初步基础。
设计处同西安交通大学合作,研制开发了离心压缩机设计CAD软件系统和真实气体物性参数计算程序,目前已初具规模,预计在近一、二年内即可在设计处的离心压缩机设计工作中应用。
设计处同中国科学院热工物理所合作,研制开发了离心压缩机三元流设计计算软件包,彻底解决了陕鼓离心压缩机三元流设计方面的技术难题。它标志着陕鼓在离心压缩机三元流设计方面已具有世界领先水平。
设计处从俄罗斯圣彼得堡国立技术大学引进购买了离心压缩机设计计算软件,目前正在组织人员进行验算、修改和国产化的一系列工作,并逐步在产品设计工作中应用。这无疑对陕鼓适应当今激烈的市场竞争形势,在离心风机订货方面提高反应速度和竞争能力将起到巨大的推动作用。
为响应陕鼓董事长兼总经理“一九九七年设计处争八保十(争取八月份,最迟十月份)实现甩图板”的号召,设计处利用五个月(九六年十一月到九七年三月)的时间,在不影响日常技术准备工作的前提下,采取内培形式,成功地举办了“设计处强化计算机应用培训班”。共有65人参加了培训,全部合格结业,由陕鼓和陕西透平机械研究所联合颁发了培训合格证书。还成功地举办了“设计处计算机应用竞赛”。共有27人参加,二人获竞赛一等奖和“计算机应用能手”荣誉称号,三人获竞赛二等奖和“计算机应用标兵”荣誉称号,由陕鼓和陕西透平机械研究所联合颁发了荣誉证书和奖金。
工艺处实现了单台产品材料消耗工艺定额微机管理。目前正利用从西安经纬正直科技开发有限公司购进的DOCTOR—CAD(正直—CAD)系统,加上MS EXCEL(电子表格)等软件在微机上实现了CAPP(计算机辅助工艺)。
成套技术处利用AUTO CAD软件实现了离心式、轴流式压缩机成套设计从方案设计计算到绘制图纸全部计算机化。
产品试验室依靠陕鼓自身科技力量,排除种种困难,创造性地完成了我国风机行业第一台离心风机试验数据自动化采集处理系统,提高了陕鼓风机测试方面的技术实力和产品的市场竞争力,产生了良好的市场效应。
应用经验
在充分保证工艺处、成套技术处和产品试验室在现有应用水平的基础上进一步向前、向深层次发展的前提下,将CAD技术的应用重点放在设计处应用上规模、上水平,要成果、要效益的目标上。具体如下:
(1)保证一定数额的投资用于工艺处、成套技术处和产品试验室CAD技术的应用。
(2)投资重点放在设计处CAD技术的应用上:购买微机、计算机外部设备和计算机软件;建立“工程图纸自动化录入和数据库管理系统”和“设计处CAD计算机局域网络”。
(3)实施时间:一九九七年至一九九九年。
(4)资金来源:企业自筹和国家科技贷款。
陕鼓每年向工艺处、成套技术处和产品试验室投资一定数额的CAD技术应用专项资金,专款专用。由工艺处、成套技术处和产品试验室向集团公司上报各单位CAD技术应用年度实施计划,集团公司逐年考核、验收各单位CAD技术应用实施情况。
陕鼓每年向设计处投资相当数额的CAD技术应用专项资金,专款专用,用以购买微机和计算机外部设备及其专用计算机软件,于一九九七年建立了“工程图纸自动化录入和数据库管理系统”和“设计处CAD计算机局域网络”。于一九九九年首先在设计处工程技术人员中实现“人手一机”(每人拥有一台微机)的目标。
设计处一九九七年九月实现了“争八保十甩图板”,所有风机产品图纸由计算机绘制。
利用“工程图纸自动化录入和数据库管理系统”建立陕鼓风机产品标准件、通用件和老产品CAD图库,实现风机产品图纸计算机绘制及数据库管理。其中风机产品标准件CAD图库也可通过合作方式利用其他企业、研究所、院校的人力和物力来完成。
利用“设计处CAD计算机局域网络”,保证CAD数据的安全性和实现CAD数据、设备共享使用。
建立了陕鼓CAD技术应用标准(总师办标准室牵头,设计处、工艺处、成套技术处、产品试验室和技术档案处等单位积极配合)。
应尽快统一设计处、工艺处、成套技术处、产品试验室CAD技术支撑软件(从AUTO CAD、PICAD、DOCTOR—CAD、开目CAD等软件中选取一种或二种),作为陕鼓内部标准CAD技术支撑软件在陕鼓全面推广,以利于陕鼓CAD数据的交流和共享使用。
在技术线各单位推动CAD技术学科带头人活动。各单位推出若干名CAD学科带头人,给予一定的精神和物质鼓励,以利于带动CAD技术应用工作的开展和深入。
建立陕鼓CAD技术应用奖惩机制,利用经济手段加快CAD技术应用的发展和推广。
CIMS技术应用
根据生产、科研、经营和发展的需要,陕鼓于1998年5月向陕西省科学技术委员会863/CIMS专家组申请成为CIMS推广应用单位,9月26日通过了可行性论证报告的评审,10月通过了初步设计报告的评审。
从1999年初至4月,针对陕鼓现行的管理模式和计算机应用状况,遵循“效益驱动、有限目标、总体规划、分步实施”的方针,陕鼓对陕鼓CIMS工程(以下简称SBF-CIMS)一期工程的实施机构和实施侧重点进行了必要的调整,使一期工程从计算机应用基础较好的部门向外扩展。尽量减小实施阻力,缩短见效时间,为SBF-CIMS一期工程甚至下期工程的实施打下良好的基础。
从今年5月起,在各级领导和专家组的支持下,SBF-CIMS一期工程进入正式实施阶段。
总目标
针对大中型轴流风机和离心风机的研制和生产,适应内部改革和经营机制的转轨,SBF-CIMS的目标是基于系统集成技术,扩充完善现有的LAN体系,建立覆盖集团公司设计、管理和主要生产管理处室的计算机支撑系统。配置可与国内外同行做法和标准接轨的功能先进的应用软件,实现风机研制过程的计算机辅助设计和经营生产的信息化管理,实现风机设计、制造和管理的功能交互、信息集成和资源共享。逐步建立具有国内先进水平的现代集成制造系统(CIMS),以提高陕鼓的综合实力和现代化水平,提高对市场的应变能力。主要建设目标为:
(1)根据陕鼓集团公司风机研制的需要,扩充完善现有的各个局域网,建立陕鼓主干网。建立覆盖陕鼓风机设计、成套、工艺、生产、计划、销售以及高层决策的网络体系。配置先进的数据库管理系统,为应用系统的数据共享和集成提供支撑。
(2)以PDM和CAD/CAM软件为核心,建立风机计算机辅助设计制造系统,实现产品结构和加工模具的设计。实现计算机辅助工艺设计和可视编程。逐步建立产品数据管理系统,实现对产品数据和制造工艺数据的有效管理,为实施并行工程创造条件。
(3)从管理信息的发布和对外询价、查询等入手,逐步建立陕鼓的Intranet和Web系统。建立快速报价系统和质量管理体系的信息管理和发布系统。
(4)扩充和完善已有管理系统,开发扩大管理信息的应用范围。
(5)建立覆盖风机研制过程主要环节的集成系统。
一期目标(1999~2000年)
配置先进的CAD/CAE/CAM软件,形成风机结构和关键零件的计算机辅助设计和编程能力。
完善现有CAPP系统的数据共享能力,开发轴类、叶轮类等典型零件的CAPP系统。
实现信息管理系统的基本功能,以风机产品为对象研制快速报价系统,开发基于Intranet的质量体系文件发布系统。
以商用数据库系统为基础,建立满足应用系统基本要求的数据库管理系统。
建立陕鼓计算机网络系统主干网,连接设计子网、工艺子网、成套子网以及管理子网,连通设计处、成套技术处、工艺处、办公楼和主要的生产管理处室。
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二期目标(2001~2005年)
陕鼓将在SBF-CIMS一期工程建设的基础上进一步扩大计算机技术的应用范围,提高应用水平。为企业跻身国际先进风机制造企业创造条件。
完善MRP II软件,建立覆盖集团公司的信息管理系统,开发风机研制项目管理系统。完善快速报价系统。
引进和开发CAQ的全部应用功能,特别是制造质量控制和风机研制过程质量状态管理。
利用PDM软件,实施针对风机设计过程的并行工程系统。
建立覆盖所有加工车间的网络系统,建立车间控制系统。
进一步完善和发展陕鼓的数据管理系统,建立基于全局信息模型的数据管理系统,充实和完善陕鼓的Intranet。
进度计划
(1)总进度
时 间 | 阶 段 工 作 内 容 |
1999年5月~1999年7月 | 总体详细设计及分项目详细设计 |
1999年4月~1999年8月 | 软件、硬件选型,软件与硬件系统安装、调试 |
1999年5月~2000年1月 | 各应用项目开发 |
2000年2月~2000年4月 | 系统调试与总体联调 |
2000年5月~2000年6月 | 系统试运行 |
2000年4月~2000年6月 | 技术总结报告准备 |
2000年6月 | SBF-CIMS工程项目的验收 |
(2)近期详细设计进度
时 间 (1999年) |
起点 | 终点 | 评审 |
1 | 动员会 | | 31/5 | |
2 | 编写开发计划 | | 10/6 | |
3 | 编写需求规格说明初稿 | | 10/6 | |
4 | 完成需求规格说明 | 11/6 | 18/6 | * |
5 | 编写课题详细设计报告初稿 | 19/6 | 28/6 | |
6 | 完成所有外购软、硬件选型报告与合同草案 | | 28/6 | * |
7 | 完成课题详细设计报告 | 29/6 | 5/7 | * |
8 | 编写分系统详细设计报告初稿 | 6/7 | 15/7 | |
9 | 编写总体详细设计报告初稿 | 10/7 | 20/7 | |
10 | 完成总体详细设计报告 | 21/7 | 26/7 | * |
11 | 详细设计厂内评审 | | | 28/7 |
12 | 签订外购软、硬件合同 | | | 29/7 |
13 | 详细设计专家组评审 | | | 30/7 |
14 | 系统开发 | 6/7 | 30/1-200\0 | |
三、效益分析总结
企业变化与社会效益
实现甩图板100%,全面实现计算机辅助二维制图,轴流压缩机叶片实现数控加工,离心风机产品试验研究实现计算机数控采集与自动化处理,风机产品设计实现计算机网络化。
CAD/CIMS技术在陕鼓的广泛应用,给陕鼓带来了巨大变化,社会效益极其明显。
(1)提高了风机产品设计、制造质量和效率,缩短了新产品开发设计周期(基本上是原周期的三分之一),改善了产品设计开发手段,提高了产品高科技含量。
(2)大幅度缩短了产品设计周期。拿陕鼓的重点产品——轴流压缩机来说,原先从产品订货到产品图纸交付生产,需用近一年的时间,而今做到了最多只用三个月的时间就能完成,有时甚至只用一个月的时间就可完成。
(3)提高了产品可靠性,增强了产品竞争实力,扩大了产品市场占有率。近来我国机械行业普遍不景气,众多企业订不上货,企业无效益,员工发不出工资,生活无法保证。陕鼓至今订货情况良好,企业效益在我国风机行业名列前茅,员工安居乐业,对企业的前途与发展充满信心。这种局面的取得来之不易。充分说明陕鼓非常重视产品技术更新换代,产品质量稳定提高。陕鼓轴流压缩机占国内市场份额达百分之九十以上。
(4)如今我国风机产品市场竞争十分激烈。用户要么迟迟不订货,要么一旦订货就要货特别急。若陕鼓没有CAD/CIMS技术的支持,就难以满足风机产品市场竞争的需要。
(5)在目前国际国内风机行业激烈市场竞争的局面下,陕鼓广泛采用CAD/CIMS技术,为陕鼓的生存与发展,为我国风机行业的兴衰荣辱提供了强有力的保证,作出了巨大的贡献。
经济效益
从1996年至1998年的如下统计数据不难看出,CAD/CIMS技术在陕鼓的广泛应用,取得了非常显著的经济效益。
陕鼓CAD/CIMS技术应用经济效益(万元)
年份 | 新增产值 | 新增利税 | 增收 | 节支 | 增收、节支总额 |
1996年 | 1785 | 45 | 209 | 511 | 720 |
1997年 | 1377 | 1009 | 1198 | 894 | 2092 |
1998年 | 280 | 474 | 869 | 166 | 1035 |
累计 | 3442 | 1528 | 2276 | 1571 | 3847 |
从一九八三年至今,陕鼓为CAD/CIMS技术的推广应用投入了大量的资金,累积已越一千万元人民币,直接和间接经济效益已达一亿元人民币以上,令人鼓舞,催人奋进。