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大块头有大智慧

中国制造的新名片——济南二机床

2015年07月17日

走进济南二机床集团有限公司(济南二机床),一排古朴的红墙矮瓦房上,"1937"的标志透露了这家老厂的年龄和它经历过的历史沧桑。

机声隆隆的车间里却是另外一番景象。几台6层楼高的重型机器正在接受最后的检验。它们即将奔赴汽车工厂行使使命。

这些让人仰视的庞然大物是济南二机床的一大拳头产品:数控冲压设备。别小看它们,配备高精科技的大块头也拥有大智慧。

在汽车制造的冲压、焊装、涂装和总装4大工艺中,冲压是关键的第一步。按照模具的形状,平整的钢板依次在3到5台冲压机的作用下,被硬压、剪裁或开孔,形成车身部件。一辆汽车的车身中,70%以上的零部件都是冲压而成。

2013年,纪录片《大国重器》风靡荧屏。在谈到济南二机床时,片中说道,"2009年,中国成为全球最大汽车生产国。其中80%以上的外覆盖件是由中国制造的冲压设备生产的。这使得汽车制造的成本大为降低,让轿车至少提前3年大规模进入了普通百姓的家庭。""

对此,济南二机床机械优化室副主任徐洪平颇有感触。"20多年前,一辆桑塔纳轿车的售价约20万元,而当时济南地区的人均月收入只有大约100元。而现在,汽车梦对中国人来说早已不像当年那么遥不可及。"他表示。

"目前在国内,汽车制造的四大工艺中,只有冲压设备实现了国产化,这在很大程度上是因为济南二机床。"他自豪地说。

  携手20年

从最初的小小兵工厂,到现在世界前三的汽车冲压设备制造商,济南二机床的成功并非一蹴而就。2003年之后,国内汽车市场开始突飞猛进,济南二机床迎来了腾飞的机遇。但能抓住这个机遇,依靠的是多年来通过集成创新和自主创新打下的深厚"内功"。其中西门子同样扮演了不可或缺的角色。

西门子与济南二机床结缘自1996年。当时西门子的840D数控系统开始安装在济南二机床生产的机床上。随着合作的深入,西门子的全集成自动化(TIA)系统越来越多地集成到济南二机床生产的汽车冲压设备里。从PLC(可编程逻辑控制器)、运动控制系统到驱动系统,西门子的产品和解决方案帮助提高了冲压线的效率和可靠性。

随着汽车工业更新换代加快,市场竞争日益激烈,汽车工厂对冲压线的精度、效率和柔性化的要求也在不断提高。要应对这些挑战,数字技术就显得尤为关键。

2010年起,济南二机床开始使用西门子PLM(产品生命周期管理)软件,由此迈出了数字制造的坚实一步。

冲压线结构日趋复杂,设计难度加大,单台压力机涉及的零件数量高达1万多种。相比济南二机床原先的二维设计软件,西门子专门针对机械行业开发的三维设计软件Solid Edge更直观、实用,设计效率也更高。而Teamcenter软件则用于产品生命周期的数据流管理。

"我们已经使用二维设计软件30年了,过去积累的许多现成的设计模块可以拿来就用。而转向三维设计需要从零开始,不断积累。尽管如此,我们仍在大力推行Solid Edge,因为它代表了虚拟设计的发展趋势。"济南二机床机械设计师李正爽说。

据机械优化室副主任徐洪平介绍,济南二机床曾经花了2年时间广泛考察,最终才选定了西门子的PLM软件。"除了产品本身,我们看中的是西门子涵盖产品设计、生产规划、生产工程、生产实施和服务的全面解决方案。这对我们部署覆盖全产品生命周期的数字制造产业链将大有帮助。"他说。

今年已是徐洪平在济南二机床工作的第30个年头。他刚参加工作时,正好赶上二维设计软件取代绘图板、三角板和铅笔,给机械设计带来了第一次质的飞跃。

"当时在电脑上做设计是个非常时髦的事情。现在干了大半辈子了,也要顺应大趋势,朝更加前沿的三维发展。"他说。

  "虚拟实验室""

为保证冲压线高效安全,测试环节必不可少。过去,冲压线的调试是"真枪实弹"的实景操练。一个微小的误差就可能导致设备损坏。现在,西门子冲压线仿真软件(PLS)搭建了一个"虚拟实验室",能帮助优化冲压的节奏和送料设备的运动轨迹,提高整线效率。

2013年,在引进西门子PLS软件框架后,济南二机床便联合西门子和上海通用汽车共同开始软件的二次开发,使其更好地满足实际需求。

西门子技术工程师徐丽华便是这个三方开发团队中的一员。2014年,她曾多次前往济南和上海为合作伙伴提供技术支持。遇到棘手的技术问题,讨论到深夜也是常事。

在PLS投入使用后,济南二机床能将调试时间与设计瑕疵大大减少。仿真数据还能导入生产系统,纠正生产参数。

"PLS能帮助济南二机床和上海通用汽车对冲压线进行整线仿真,这在国内还是第一次。"她说。

"更重要的是,有了PLS,设备厂商和最终用户在设计阶段就可以进行仿真,对一些特殊工艺更容易通过仿真找出规律并修改设计,大大缩短新产品上市的时间,真正体现了数字制造的核心优势。"西门子数字化工厂集团工厂自动化部金属成形行业发展经理周晓东表示。

 造船出海

济南二机床的雄心壮志并不局限于国内。2011年,与美国福特汽车公司的"联姻"标志着它真正踏上了国际舞台。这一年,福特就下了5条冲压线订单。

制造完成后,这些设备被拆分成近2000个大型包装箱,经过60多天的海运和陆路的长途旅行,到达福特在堪萨斯和底特律的2个工厂。

从中国到美国,这两万公里的跨洋之路走得并不容易。拥有百年历史的福特选择"联姻对象"向来苛刻,必须"名"当户对。这也是福特近20年来首次将绣球抛给德国之外的冲压设备制造商。

从接到订单那刻起,济南二机床上上下下便进入一级备战状态。而福特冲压设备规划主管更是在写给济南二机床的邮件里说,如果这个项目出了问题,他的职业生涯"将就此终结"。

事实证明,济南二机床在海外的崛起并非昙花一现。2011年至今,济南二机床已先后拿到福特7条冲压线的订单。在设计过程中,它们都采用了西门子Solid Edge软件,并集成西门子电气设备来保证稳定、高效的运行。

据济南二机床副总经理张世顺介绍,这几条线代表了世界最高水平,能每分钟冲压15件大型汽车覆盖件。冲压线效率的提高,犹如百米赛跑,每提高半秒都无比艰难。

"从以前的12次线到15次线的技术跨越,如同‘动车'到‘高铁'的飞跃。"张世顺表示。

"汽车产业发展瞬息万变。济南二机床能够满足不断变化的市场需求,很重要的原因在于对数字制造理念的贯彻实施。而与西门子的合作正使我们的数字化之路越走越宽。"他补充道。

济南二机床生产的冲压线在汽车工厂正常运行

由济南二机床的冲压设备冲压而成的车壳部件

西门子冲压线仿真软件(PLS)的仿真界面

2014年12月,西门子技术工程师徐丽华(左一)在汽车工厂提供技术服务

如需了解更多信息,请访问西门子工业官网 

标签:西门子创赢 Solid Edge软件 机床工具 我要反馈
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