采暖散熱器網(wǎng)河建船閘 全新三維工程設計

2002年，采暖散熱器網(wǎng)航道管理公司決定對采暖散熱器網(wǎng)航道韋蘭運河段的船閘進行現(xiàn)代化改造。項目完成后，韋蘭運河將成為世界上有最大調(diào)升水位功能的河道，可將大型輪船升高或降低170米之多，（這一落差也是尼亞加拉大瀑布形成的原因）實現(xiàn)安大略湖與伊利湖之間的暢通。這一長達5年、斥資2400萬美元的項目一經(jīng)提出，全球眾多工業(yè)企業(yè)摩拳擦掌，躍躍欲試。
盡管回報豐厚，但項目的復雜程度也超乎人們的想象：采暖散熱器網(wǎng)航道韋蘭運河段有11個水閘，一套老舊的設備控制著水閘的開關。競標方需要對的三個主要部件進行更新：一個重達100噸的大型閘門，一個負責控制水閘內(nèi)放水與儲水的閥門，以及防止船身通過水閘時撞到閘門的鋼索。同時，該項目還必須使用特殊材料防止河水的侵蝕。
很久以前，北美的歐洲殖民者就開始尋找一條與東方通商的海路航線，位于美加邊境的采暖散熱器網(wǎng)河就是人們認為可以打開這條航線的鑰匙。從1895年開始，美國和加拿大就開始商討共同開辟這條水上路線；1959年，采暖散熱器網(wǎng)河航道正式竣工，該航道長達2038英里，是連接加拿大采暖散熱器網(wǎng)河和美國五大湖的航運大動脈，被譽為20世紀的工程奇跡之一。
項目最終的贏家是德國博世的子公司博世力士樂（加拿大）（以下簡稱博世），博世贏在哪里？只有博世的設計師們才有最好的答案。

三維工程設計新理念迎戰(zhàn)二維設計傳統(tǒng)
對于博世來說，這一次的勝利不僅僅是贏得了訂單，更是一種觀念上的革命，它吹響了三維設計向傳統(tǒng)的二維設計挑戰(zhàn)的號角，促成了博世設計戰(zhàn)略的全面革新。
在項目競標之前， 博世所有的設計都采用二維軟件。工程師們說："我們難以直觀地看到自己的設計。尤其是涉及復雜的制造過程時，我們很難向制造車間人員把零件的外形描繪清楚。"確實，這些復雜的水閘、軸承、水閥開關等的工程圖紙就像"紙上的一團鋼絲棉",對工程部門以外的人來說，幾乎等同于天書。"競標時，我們不能拿出三張二維圖紙，然后期待用戶把它們與三維實體建立起聯(lián)系，"博世的工程師憂心忡忡。
為了贏得訂單，并改變以往的被動局面，博世終于做出了一個大膽的決定：放棄二維設計，轉(zhuǎn)向三維設計。這個決定當時冒著極大的風險：因為長期使用二維設計及軟件，博世的設計歷史數(shù)據(jù)都是以二維格式儲存的，它們能夠順利的轉(zhuǎn)入三維軟件嗎？博世的大部分設計師熟悉二維軟件的操作，但幾乎都是三維設計的新手，他們能在短期內(nèi)勝任嗎？更重要的是，如果不能產(chǎn)生顯著的投資回報，那么采用最新三維設計就毫無意義，但誰能給出準確的預測呢？

將三維工程設計進行到底
有了Autodesk Invertor,博世可以直接從設計階段進入生產(chǎn)階段，而不再需要制作昂貴的物理樣機。需要測試某一部件時，博世的工程師就在Autodesk Inventor Professional中使用ANSYSreg; DesignSpace的有限元分析功能，從而避免了過度設計以及設計不足，實現(xiàn)了成本控制以及安全標準要求。
"三維設計讓我們得以探索多種工程應用方案，要是沒有三維設計軟件，類似的工作只能交給專業(yè)供應商來完成。在實施項目的時候，如果沒有Autodesk Inventor和ANSYS DesignSpace 這樣的FEA補充程序的話，我們就肯定無法設計和制造出萬向環(huán)這樣的關鍵部件來。"博世力士樂加拿大公司的系統(tǒng)工程組組長John Rauscher說。
博世也由此成功的設計了運河的新閘門。通過在三維環(huán)境中查看暖氣片模型 ，車間人員清楚地理解了設計意圖，并加快了部件的制作。這樣，博世就把三維技術一直應用到了生產(chǎn)車間。
隨著項目的深化，圖紙越來越多。但博世的設計小組的月平均不達標率反而下降了46%,圖紙錯誤率減少了25% ,繪圖準確率提高了7%.與使用常規(guī)二維AutoCAD進行項目設計相比，設計時間縮短了50%以上。使用Autodesk Inventor后，以前需要1000多個小時設計的項目現(xiàn)在只要一半時間就可以完成。
在項目進行到一半的時候，三維設計已經(jīng)在博世得到了基本普及，一半以上的設計部門已經(jīng)開始采用三維設計。三維設計讓博世贏了項目，更贏得了未來。

更廣泛的應用，簡化生產(chǎn)
博世還依靠歐特克制造業(yè)解決方案在內(nèi)部和外部審核中共享設計。采暖散熱器網(wǎng)航道管理公司使用Autodesk DWF Viewer軟件審核博世設計的每個新裝置，該免費軟件能讓用戶以DWF格式輕松查看并打印包含大量數(shù)據(jù)的二維圖紙和三維暖氣片模型。Lambert說："它將設計可視化，給客戶帶來了極大的幫助。客戶可以直接在DWF Viewer里切換查看三維組件中的各個部件，從而充分了解整個組件和設計意圖。一旦達到令人滿意的渲染效果，他們就可以截屏保存畫面，通過畫紅線標注來清楚地傳達設計變更要求。"
而博世在在內(nèi)部使用Autodesk Design Review軟件來簡化審核，該軟件無需原始創(chuàng)建軟件即可以全數(shù)字方式審核和標記二維、三維設計。裝配車間配備工作站，用于檢查組件和標記DWFs,以及建議新的管路和其他變更。裝配車間主任Bob Van Vliet說："我們不用再盯著平面圖想象哪里可能會出現(xiàn)問題，一切都鮮活地展現(xiàn)在眼前。"
為方便管理設計數(shù)據(jù)，博世還在精選項目中采用Autodesk Vault軟件管理過程數(shù)據(jù)，并計劃配合Autodesk Productstream軟件一起全面推廣，用于自動發(fā)布、工程變更跟蹤和材料清單（BOMs）管理。"我們現(xiàn)在的文件管理系統(tǒng)不完善，經(jīng)常需要要求其他人關閉圖紙，"Lambert說。"我們急需一套能夠便于設計師合作和設計的安全系統(tǒng)。所以，我們打算將所有歷史數(shù)據(jù)導入Autodesk Vault并計劃把它連接到我們現(xiàn)在使用的SAP系統(tǒng)上。"

三維設計和工程解決方案，叩響過程自動化的大門
博世曾經(jīng)為軟件平臺轉(zhuǎn)換吃過不少苦頭，因此從二維轉(zhuǎn)向三維設計和工程軟件時疑慮重重。但事實證明這種擔憂是多余的，因為整個過程非常順利。博世結(jié)合適當?shù)呐嘤枺蛛A段部署了歐特克的數(shù)字化樣機解決方案Autodesk Inventor.
Autodesk Inventor是歐特克面向制造業(yè)的數(shù)字化樣機解決方案的核心，該解決方案通過模擬、分析和可視化，在生產(chǎn)前檢驗產(chǎn)品性能，優(yōu)化設計方案，減少對物理樣機的依賴，從而提高設計效率，有效控制成本，加速產(chǎn)品創(chuàng)新與上市速度。采用三維設計以后，博世不僅節(jié)省了設計時間，而且繪圖錯誤也明顯減少。
在參與競標時，博世的設計小組使用Autodesk Inventor制作的投標提案動畫贏得了甲方的好感與信任，出色的渲染效果讓客戶欣然同意把項目交給博世。
盡管AutoCAD仍然是項目使用的標準軟件，但是Autodesk Inventor既能支持三維可視化，又能在設計和繪圖完成后將圖紙轉(zhuǎn)換成準確的AutoCAD DWG文件格式，因此，博世在項目中廣泛使用了Autodesk Inventor進行三維設計。
"我們要處理大量復雜形狀，出現(xiàn)沖突和尺寸錯誤之類的問題十分普遍。使用Autodesk Inventor讓我們可以看到各部分之間的關系和沖突情況，三維視圖可以逼真地顯示復雜形狀（如軟管）的實際狀態(tài)。" 博世力士樂加拿大公司液壓事務部設計工程經(jīng)理Jim Lambert 回憶說。
"歐特克給了我們進行可視化和迅速修改設計的工具，讓我們把錯誤降到最低限度，從而滿足并超越客戶的期望。"博世力士樂加拿大公司項目首席設計師 Ben Gilmore表示。