用信息化带动工业化是国家“十二五”规划的战略,在汽车制造领域,信息化更是发挥着中枢神经的作用,特别是经济危机时期,汽车整车厂和零部件厂逆势投资信息化建设,用创新带动企业的再次发展。
三维CAD,在路上
图纸在汽车制造业大行其道N多年,每个工程师都在图纸的海洋中“摸爬滚打”,实现着自己的价值。20世纪八九十年代的甩图板工程像地震一样震惊了业界,工程师不用再花大把时间用于重复性劳动,大大提高了设计效率。
技术的进步无止境,用三维模型表达产品设计理念,不仅更为直观、高效,而且基于包含了质量、材料和结构等物理、工程特性的三维功能模型,可以实现真正的虚拟设计和优化设计。相比工业发达国家,我国制造企业应用三维设计技术还存在较大差距。在企业界,仍有很多企业以手工或二维CAD设计为主,特别是中小型企业中,更是呈现了“三维,想说爱你不容易”的尴尬局面,怎样能够让先进的技术更多地帮助企业提升产品质量和竞争力?
现在,机械设计软件主要有:CATIA、NX、Pro/E、Solidworks以及Inventor等较为常用。CATIA做曲面造型比较好,在航空领域占有最多的份额,同时,汽车和船舶行业也有比较大的市场;汽车整车及零部件企业应用NX的不在少数,其更适用于曲面设计、数控加工和模具设计,例如北汽福田潍坊模具厂已经成熟地应用NX三维模型进行产品设计开发;Pro/E(现在已并入Creo,名字为Creo Element/pro)比较适用于产品造型设计,Creo是一个整合Pro/E、CoCreate和ProductView三大软件并重新分发的新型CAD设计软件包,针对不同的任务应用将采用更为简单化子应用的方式,所有子应用采用统一的文件格式。Creo目的在于解决目前CAD系统难用及多CAD系统数据共用等问题。Solidworks由3D出二维图非常快、易学易用。而且,在Solidworks 2012版本中添加了很多人性化的功能,包括中国元素的加入,使得其更贴近中国客户的需求。Autodesk公司的AutoCAD在二维领域是当之无愧的王者,Inventor是该公司的三维软件。
务虚更务实的CAE
CAE是计算机辅助工程的简称,是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触和弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。CAE的应用直接缩短了新车型的开发周期,减少了新车试制的数量,降低了企业的开发成本。
国际上一些著名的汽车厂家如通用、福特、丰田和日产等以及大的零部件供应商,在整车系统仿真、总成和零部件方面的CAE应用水平比较高,有自己的CAE应用规范和分析流程。相比欧美国家,国内企业CAE应用水平相对落后一些,有的合资企业的CAE应用停留在工艺更改后的验证层次。有些自主企业已经慢慢依靠海归人才建立自己的研发和仿真流程体系。总体来讲,中国的轿车企业CAE应用水平相对高,货车和客车企业次之。要想应用好CAE工具,必须解决以下问题,首先,企业领导要大力支持;其次,需要经验丰富的CAE工程人员;再次,汽车企业要建立起自己的CAE分析标准或者规范。
从功能来讲,CAE软件可做静态结构分析和动态分析,研究线性和非线性问题,分析结构(固体)、流体以及电磁等。CAE领域的软件解决方案众多,有平台级的,也有专业领域级的。大家耳熟能详的Ansys在力、热和电等领域的分析有绝对优势;Hyperworks:主要做前处理(分单元加载荷加约束)和后处理(看输出结果和仿真);ADINA:强大的非线性功能、出色的做直接流固耦合的软件;Abaqus,强大的非线性复杂动态问题求解器;LS-DYNA:强大的动态问题求解器;Nastran:线性问题求解器;Pam-crash:专门的碰撞研究软件;Moldflow:模流分析软件;AutoForm:钣金冲压,特别是拉深分析软件;Madymo:汽车安全系统,如气囊、安全带整车碰撞性能分析软件。另外,三维的 CFD计算中AVL-Fire和STAR-CD用的比较多;疲劳、耐久性方面则有MSC.Fatigue。
全能选手PLM
根据CIMDATA的定义,PLM主要包含三部分,即CAX软件(产品创新的工具类软件)、cPDM软件(产品创新的管理类软件,包括PDM和在网上共享产品模型信息的协同软件等)和相关的咨询服务。实质上,PLM与我国提出的C4P(CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM),或者技术信息化基本上指的是同样的领域,即与产品创新有关的信息技术的总称。如果企业为了制造的用途,使用PLM软件来真正管理一个产品的全生命周期,它需要与SCM、CRM特别是ERP进行集成。由于PLM与PDM的渊源关系,实际上几乎没有一个以“全新”面貌出现的PLM厂商。大多数PLM厂商来自PDM厂商。有一些原PDM厂商已经开发了成体系的PLM解决方案,成功地实现了向PLM厂商的转化。当然,也有ERP厂商的加入,已经提出了自己的基于ERP立场的PLM解决方案(例如SAP)。
全球三大PLM厂商Siemens PLM Software、达索系统以及PTC均拥有自己成熟的解决方案,同时,CAXA、Extech等本土企业也加入竞争中。企业应按照自己的情况选择PLM系统,笔者认为软件提供商的行业经验非常关键。
亲密战友ERP、SCM和CRM
ERP的应用已经很多年,但是中国汽车行业的应用还存在一些问题,包括:流程再造、夯实基础管理、健全的标准和制度、个性化需求与先进管理理念的融合以及ERP应用集成等。 SAP、Oracle、QAD、Infor、鼎捷软件以及Extech等厂商为客户提供成熟的解决方案,企业可根据自己的需求选择模块或系统。供应链管理(SCM)成为近年来在国内外逐渐受到重视的一种新的管理理念和管理模式,在企业管理中得到普遍应用。
面对挑战,整车厂纷纷按照价值链的原理对自身的制造供应链进行重组,将大量非核心业务剥离和外包,结果把越来越多的零部件制造和装配责任推给了独立的一级供应商,并且提高了对所有供应商在服务和响应时间上的要求。
早在很多年前,企业就提出“零库存”概念,按需生产、以销定产成为企业提高管理水平,增加市场竞争力的有力口号。因此,客户关系管理(CRM)受到重视。上海通用的CRM做得不错,其柔性化生产线真正体现了“以客户为中心”原则。
结语
金融危机时期,软件的投资额仍然攀升,影射出我们的汽车工业更加关注创新,关注应用软件技术。人力成本为优势的时代将要过去,未来的市场竞争力必须靠企业的实力,软件解决方案作为一种“软”性的支持,在企业的创新路上将发挥越来越大的作用。
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