中国制造业的数字化进阶

现代工业最具代表性的一点,是能源提供方式的改变:电力能源的提供,为人类的生产生活提供了前所未有的充足动力。到今天,供电系统本身不仅成为影响一个国家或地区经济发展的重要基础架构,而且在很大程度上,也成为限制该地区未来经济发展前途的关键。

作为国内重要的低压电器设备提供商,成立于1974年的常熟开关制造有限公司(以下简称常熟开关)是一家名副其实的国有参股的电器研发制造领军企业。在过去的40多年时间里,常熟开关一直立足于自主创新,对标国际先进电器产品,不断在核心技术领域取得突破,开发了一代又一代具有自主知识产权的国产高端电器产品。其研发和制造的中低压配电电器、工业控制电器、中低压成套装置、光伏发电配套电器和智能配电监控系统及配套测控器件,被广泛应用于电力、机械、矿山、冶金、石化、建筑、船舶、核电和新能源发电等领域。

信息化基础是企业需求

事实上,成立之初的常熟开关,面对的是一个我国自主设计的低压电器从无到有的建立过程。当时的产品研发,基本是由一个研究所研制,全行业生产,采用统一型号的模式。到了上个世纪80年代末期,随着技术发达国家和地区低压电器产品被引入中国市场,企业根据市场需求自主开发的市场经济模式逐渐成为主流。

“工欲善其事,必先利其器”。领先的产品是常熟开关进一步扩大市场影响力的关键,面对市场的改变,常熟开关最早将关注的重点放在产品研发环节:1992年开始,常熟开关花费巨额外汇引进国外先进的CAD/CAM软件以及数控加工设备,从事开关电器产品的研发和制造。

1994年,常熟开关又在全行业率先引进两套西门子CAD/CAM软件及图形工作站(当时称为UGII软件,为西门子工业软件NX的前身),用以解决产品研制中用传统的设计手段根本无法实现的难题,并在行业当中培养了一支CAD应用的骨干队伍。随后,又针对国际上先进断路器性能指标高,产品体积小,机构复杂精巧,零件精密可靠的特点,提出了全面普及CAD应用的战略规划。

“专注、精深”被称之为“常开之道”,而技术创新是常熟开关的核心动力。

到了1998年,在常熟开关就已经全面采用了UGII三维软件进行产品设计。同时,对于产品设计流程的管理方面,常熟开关还实施了IMAN产品数据管理系统(Teamcenter软件的前身)——以设计BOM为核心,三维CAD为手段,建立了一整套可查、可控可共享的电子化研发体系。在当时,凭借从设计工具CAD到产品数据管理系统PLM,常熟开关的产品研发系统比传统的方式,在产品设计周期上缩短了60%以上,降低开发成本50%,图纸查询速度提高20倍,提高劳动生产率30%,在制品减少20%,图纸更改可以减少55%。

不仅如此,采用信息化手段对产品研发过程的管理,也为企业的质量管理提供了足够的数据支持,为企业在后端流程当中建立先进的制造管理系统和引进一批先进的智能化、数字化的研发和制造设备提供了必要的支持。有数据显示:从1994年以来,参加产品质量责任保险的常熟开关所有产品,无一理赔,产品质量深受用户信任。

顺理成章的数字化进阶

进入到新世纪,智能配电网建设为整个低压电器行业的发展提出了全新的要求:智能化、电子化、组合化、模块化的产品要求,使得整个行业的产品都面临更大的产品升级和转型。与此同时,整个IT领域对于制造业企业的支持也在持续推动行业领先的公司不断从内部和外部,升级自己在产品研发和生产等方面的创新能力。

经历了第一轮的信息化建设,实际上常熟开关已经在同行业当中,对于信息技术的应用经验、行业知识的储备,都已经到了一个非常成熟的阶段。于是当整个外部环境发生变化时,常熟开关总是乐于尝试挑战,并凭借不断的自我优化,在行业当中保持相对的领先位置。

2012年以后,常熟开关开始尝试升级和扩展其全生命周期管理方案应用,完善研发体系:将在CAD/CAM/PDM领域的信息化应用经验和知识,拓展到CAE领域及数字化制造领域的应用。以期获得更快的产品研发速度,和更具竞争力的设计质量。

2012年,常熟开关引入西门子Tecnomatix尺寸质量模块VSA,在产品结构设计中广泛采用该模块进行分析,在一系列尺寸链中,找出关键尺寸及公差要求,改变了以往靠反复物理样机试验确定关键尺寸及公差的模式,确保在物理样机试制之前满足尺寸要求。

“全面采用西门子数字化解决方案,常熟开关产品研发周期又缩短了三分之一的时间,一次成功率也大大提高。这对促进企业掌握产品研发的核心竞争力大有裨益。”常熟开关副总经理、总工程师管瑞良强调,常熟开关正在将数字化仿真模拟分析作为一个不可或缺的流程纳入产品研发流程,基于Teamcenter的仿真数据和过程管理目前正在实施中。

在产品生产加工环节,常熟开关受物联网技术的启发,决定建设自己的智能制造模式,将新开发的电器产品向智能化、网络化方向升级。

2016年,常熟开关引入西门子Teamcenter制造模块(TCM)以及Tecnomatix产线装配仿真和人机操作仿真解决方案。这就使得在常熟开关的业务架构当中,产品研发、工艺规划以及与ERP系统都能够通过西门子全生命周期管理(PLM)解决方案进行无缝集成,从而实现了从产品研发到生产制造信息的无障碍传递,不仅能够将从设计到生产各环节的信息进行贯通与集成,而且更是实现了产品工艺的可追溯。

现在在常熟开关成功投产的两条智能装配线,通过产品装配设计仿真、产品装配工艺仿真、产线仿真、工厂仿真以及布局数字化建模,虚拟与现实得以一一映射:TCM编制三维结构化装配工艺,结合Tecnomatix构建的智能生产线模型、三维工装和夹具和机器人编程等,即可真实模拟智能装配生产线自动装配的运行过程及生产节拍。而人机操作仿真可以模拟智能装配中部分需要人工操作的工序。从而不仅为智能装配生产线设计和建设,提供了数字化三维验证和测试能力,确保了首次投产一次成功;而且也从企业整体业务流程上,最大程度地缩短了研发周期、提高生产效率,实现企业对产品的全生命周期管理。

写在最后

回顾从1992年以来常熟开关发展的历史,这就是典型的中国制造发展的缩影。”常熟开关发展到今天的高度,得益于中国的改革开放,得益于两代常熟开关领导层的高瞻远瞩,得益于常熟开关员工不懈的努力,也得益于西门子数字化解决方案的助力。”管瑞良强调,目前常熟开关所取得的成绩,只是一个新的起点,常熟开关的研发体系要向机、电、软紧密集成一体化方向发展,企业智能化制造要向更高层次发展。“我们期待着与西门子进一步的合作。”管瑞良说。