3D CAD 和设计管理集成系统让设计更便捷

“模块化”和“轻量化”已经成为起重机设计的重要趋势。大型的起重机制造商非常注重通过优化结构设计和 降低材料成本来保证产品的安全性和可靠性。传统的自上而下的二维设计方法，已无法满足模块化、轻量化的设计需求，这不仅限制了起重机零部件的设计直观性，也为协同设计带来了困难，难以进行有效的变更管理，进而导致产品设计周期变长，增加了设计数据管理的复杂性。

为了缩短设计周期和交货期，加快资金周转速度，目前， 中国的许多厂商已逐步开始采用模块化、协同化的设计方法。 法兰泰克重工（Eurocrane Co., Ltd）是中国一家起重机及物料搬运产品的专业制造和服务供应商，其核心产品包括桥式和龙门起重机。通过对市场上多个同类产品的比较研究，法兰泰克公司坚信其自主设计、制造的欧式起重机比同类产品减重可达 30%。

设计过程优化

早在 2002 年初，法兰泰克公司就意识到起重机行业正 在走向轻型化。起初，这家公司是从欧洲直接进口轻型化结 构的欧式起重机的，但在几年后，他们开始走自主研发的道路。随着结构设计复杂性的不断升级，传统的二维计算机辅 助设计（2D CAD）软件已经开始显现出局限性。

使用二维 CAD 软件进行设计，许多设计变更会对产品的整体结构产生影响，也就是说改变一个零件就需要重新构建整个装配体，重新生成产品设计物料清单（BOM）。 为此，起重机设计工程师每天都要完成大量的图纸绘制工 作。从 2D 图纸导出 BOM 需要对设计软件进行二次开发， 数据之间的链接很难建立，图纸的版本管理也很困难。在 协同设计效果不佳的情况下，单个工程师所做的更改无法及时地体现到整个装配体当中。此外，这种设计方式缺乏对产品结构的管理控制力，有时最终的装配图并没有反映 出所有的变更。

3D 设计软件的应用

为了解决这些问题，法兰泰克起重机公司打算升级他 们的设计系统，计划引入 3D 设计软件和产品数据管理系统 （PDM）。2014 年 6 月，法兰泰克正式开始应用 Solid Edge 软件，这款 3D CAD 设计软件是由 Siemens PLM Software 公司开发的，属于产品生命周期管理（Product Lifecycle Management，简称 PLM) 专业软件。它具有一些明显的功能 优势，比如可以对零件和装配体进行关联更改，也就是说当 零件发生更改时，装配体将会自动更新。

此外，其上集成的干涉检查功能可以让工程师在设计过 程中及时发现问题和解决问题。PDM 系统能够让设计模型管理更加清晰便捷，进而让协同设计发挥最佳效果。此外， Solid Edge 与其他同类软件相比有一定的价格优势，这也是法兰泰克选用这款软件的重要原因之一。

第一个产品研发项目的启动

法兰泰克公司在引入 Solid Edge 之后，启动的第一个 产品研发项目是电动链式起重机。根据最初的设计意图， 该款起重机的提升速度设定为 10 米每秒，但是销售部门了解到消费者倾向于将速度设定为 8 米每秒。因此，必须 对原型机的变速箱进行设计变更，以达到降低提升速度的目标。

在过去，要完成这样的设计变更，需要根据要求重新设 计齿轮，并重复整个设计过程。工程师需要对所有涉及到该齿轮件的图纸进行修改，并修改所有相关图纸的物料清单， 这样需要改至少 12 张图纸。有了 Solid Edge，这个过程就简单多了。设计人员只需要打开总装模型，选择需要更换的零 件，这时零件会自动对接到装配体中，最后将总装模型升一 个新的版本并保存即可。

就是这么简单，更新后的结构模型被保存了下来。 BOM 也自动更新了，设计审核人员只需要检查修改的部分， 这就减少了审核的工作量。在过去，研发部门需要至少一周的时间来完成这项工作，但现在只需要不到三天的时间。

设计与管理相关联

法兰泰克公司的起重机在结构上有自己的特色。设计人员不能简单地调用现有图纸，还必须重新设计起重机的结 构，因此图纸和数据的管理在这里是非常重要的工作。Solid Edge ™ SP 设计管理解决方案，是 Siemens PLM Software 公司开发的极具成本效益的设计数据管理系统。利用微软的 SharePoint® 服务器，这个系统可以将多个版本的产品数据管 理的井井有条，让管理流程更顺畅清晰，允许依据装配关系和设计属性对数据进行分类管理，并且其具有的动态可视化窗口功能让数据管理流程变得一目了然。

Solid Edge ™ SP 设计管理系统的主要功能就是管理模型和图纸，这是产品相关的大量数据和信息的一部分。由于很多部门都需要调用相关的设计信息，法兰泰克想要的不仅仅是简单的文档和图纸数据管理平台，Solid Edge SP 恰好能 够满足这一期望。它是利用零件编号来管理产品数据库的， 每一个零件编号中都包含了相对应的产品设计信息，其中包 括 3D 模型、工程图纸、重量、材料和工艺信息。所有信息汇总成一个数据包进行管理，这让数据访问的方式变得更加灵活，也提高了数据组织架构的准确性和清晰度。在选择了 Solid Edge 和 Solid Edge SP 之后，法兰泰克公司还得到了一个完整的软件兼容性解决方案，避免了不同软件生成的设计数据在做交换时所发生的冲突问题。

研发体系的重建

引入 Solid Edge 软件可以带来多种收益，尽管起初的研发系统重构过程要面临各种挑战。法兰泰克公司的设计师们习 惯了 2D 设计思维，很多人质疑 3D 设计是否真的有必要。法兰泰克起重机研发中心副主任 Kong Chunyuan 说：“就在最近， 我们一个五人的开发团队应用新的 3D 设计软件，完成了 6 个 系列 100 多种配置的开式绞车设计任务，这些绞车的吊装能 力从 32 吨到 100 吨不等。该项目包括了 3 万多个零部件。”

法兰泰克起重机公司勇于打破传统，引入了 3D 设计系 统，开启了设计方式变革之门，不仅让他们的技术优势更加 突出，还减轻了设计人员的工作负担。Solid Edge 也兑现了让设计管理更加顺畅便捷的承诺，从而巩固了他们的设计软件先驱地位。

□ 本文译自印度 Efficient Manufacturing 杂志