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用设计战斗机的软件设计汽车 CATIA助力宇通
2006年6月16日 10:17  来源:慧聪网汽车行业频道  

    郑州宇通客车股份有限公司是1993年在郑州客车厂的基础上成立的一家股份制有限公司。2005年,宇通集团售收入突破94亿元,宇通客车业务销售额突破66亿元,国内市场占有率高达22%,位居行业首位,还以明显优势获得中国客车行业销售与出口“双冠王”。据统计资料显示,2005年全国客车产销同比没有增长,但宇通仍以销量20314台、高出行业平均增幅十多个百分点的优势折桂,企业综合实力名列国内同行业首位,创造出主要经济指标连续十余年保持平均50%增长率的奇迹,并再次被世界客车联盟授予“BAAV2006年度最佳客车制造商奖”的称号。宇通客车的风行全国、称雄行业离不开其背后强大的科技研发实力和严密的流程管理能力。

    研发:重金打造的核心竞争力

    宇通的高层深知自主创新的好处,因为当年宇通的一炮而红就是源于创新性地开发出公路卧铺客车。1992年,现任宇通集团总裁汤玉祥还只是试制车间的一个主任,当时,他以前瞻性的思维决定开发一种卧铺客车,因为中国的铁路客运效率低下,且很多远山区没有公路,航空客运价格高昂,这是一种按照市场经济理论,延伸运输概念的大胆行为。汤玉祥和设计人员废寝忘食地进行设计与试制。新品ZK6980WD卧铺车一经面市便大受欢迎,它延伸了国内民航和铁路的产品功能,使不同层面的消费者能够享受到不同层面的服务,改变了中国公路长途客运的运营方式和观念,颠覆了国内铁路长途客运的一统天下的局面。1994年,全国客车整体销量下降了11.17%,而宇通客车的销量却上升了98%,相对于客车行业上升了整整109个百分点,其中绝大多数的销量都是来自于这种新品ZK6980WD卧铺车。凭借着公路卧铺客车的成功,汤玉祥也从企业的中层管理人员进入了公司的高层。十几年来,宇通客车驰名全国,并开始挺进世界客车的舞台,但是对新品研发的重视却一点也没有改变。

    “宇通拥有目前客车行业唯一国家级技术中心,我们研发部门每年的费用开支都在2亿以上,占到销售额的4%左右。”宇通公司负责客车研发的总工程师韩军告诉记者。宇通始终坚持把企业技术创新放在首位,凭借博士后科研工作站和国家级技术中心,带动行业及企业技术的全面升级进步,2003年,ER 信息平台KOA系统在技术系统得到了运用,使公司技术系统的决策层、业务支持层、业务运作层之间的信息得到了有效连接和传递。接着,为提升设计手段和效率,又在国内汽车企业中首次采用法国达索飞机公司的CATIA软件对客车新品进行自主设计开发,设计出了ZK6129H系列产品,大大缩短了研发周期,在行业内引起了轰动。

    CATIA:用设计战斗机的软件设计汽车

    “我们使用的三维产品设计软件名叫CATIA,它是法国达索飞机公司开发的高档CAD/CAM软件,以设计幻影战斗机而著名,已成为当今3D行业标准。”韩军告诉记者。2003年,和国内所有主流的汽车制造企业一样,宇通仍以二维计算机辅助设计应用技术为主,该技术在劳动密集型的企业中确实为企业增加了不少利润,也加快了产品开发的速度,但在产品设计质量的验证、产品结构合理性、运动校核等方面仍需要依赖多次的新产品实物试制,设计一次成功率不够理想。

    据韩军介绍,客车制造业是典型的劳动密集型和技术密集性型,品种多而批量小,宇通的产品线覆盖6米到18米,价位从10万到300万有近百个产品,年产量多的几千辆,少的几十辆(如200百万以上高档客车),每辆车涉及的零部件近万个。相比轿车行业,一家企业一年推出几个新车型已经相当少见,每个车型生产的规模却达到几十万辆,在生产控制上较之客车相对容易。因此,反映在产品研发上,根据客户的个性化需求而进行设计的事情非常常见,客车零部件的设计研发量更加庞杂。根据传统的二维设计方法进行零配件设计,一般是先设计出零配件,再送到零部件制造厂进行制造,等所有的零件制造出来后,进行整车装配确认,对设计进行完善后,进行样件的二轮制造与装配确认,产品的一次设计完美率较低,并且设计周期长。“使用CATIA V5就可以很好地解决这个问题,”“韩军介绍,“每个零配件的设计都在CATIA V5环境中进行,设计结束后,我们可以在CATIA V5系统中进行虚拟组装,可提前发现问题,及时给予纠正,从而使实物装配更合理有效,减少了通过实物来进行产品零部件的试制调整,大大缩短了产品开发周期,节省了设计成本。” CATIA V5不仅仅可以实现零配件之间的虚拟环境下的组装,还可以对虚拟组装的电子样件进行各种运动干涉模拟分析。经过CATIA V5设计出的样车投入实物样车的生产时,产品缺陷就在电子样车组装中得以发现和改进,大大提高了产品的一次设计成功率。

    更进一步的是,基于CATIAV5平台的三维设计,对于模拟整车与零部件CAE结构分析验证的效率大大提高,并且可以总结与固化经验,大大提高了产品结构设计的一次成功率。基于CATIAV5平台的三维设计,对于客车上游零部件的供应商来说,也是一个好消息,拿到整机厂部件的电子模型后,可以方便地进行CAM的展开,既缩短了样件的制造周期,也避免了与整车厂进行反复的沟通确认。

    “客车制造就像家庭装修一样,各家各户的要求不一样,我们提供的装修产品也就不一样,因此,在CATIA中,我们把产品分为两大部分,一个是可视部分,即客户看得见、摸得着体验到的部分,我们一定要做差异化,才能赢得订单,而另外一部分,是体现内在品质的部分,一定要尽量通用化,才能降低企业的研发制造成本。”韩军说。

    通过CATIA V5,宇通全集团所有零部件设计都实现了集成资料的电子化,进入到CATIA V5平台中,目前整个新产品开发都使用了这种三维设计的手段,产品的概念设计、零件设计、模具设计、包括零件的设计验证等等都可以实现,并且可以形成宇通自己的应用规范,比如整车设计的流程、造型设计的流程包括一些实现的方法,形成一个通用的零件库。宇通在CATIA V5中的通用零件库内都是尺寸可能不同,但是功能、设计方法相似的一些零件的集合,通用零件库的建立大大提高了产品开发的效率,下次遇到类似功能的零件设计,调出这个通用零件库中的某个零件,进行某些参数的修改即可,而不需要从头到尾的重新设计。当前宇通的CATIA V5中集成了宇通各车型的数据资料,如果有客户提出订单和个性化需求到达研发部门后,产品设计研发部门只需要对以前产品中某个模块进行修改,就可以适应客户需求,组合出一种适应用户需求的产品来。“现在的创新更多的是一种模块创新的概念,结构创新型,而不是全新的产品创新的概念,给客户满足他需求的产品即可,而不是整个车所有模块都是重新设计开发。”韩军告诉记者,“事实上,虽然这几年来,宇通的客车车型增多了,而总体的零部件数量反而下降了30%,就是因为我们不断地对同一类型的零部件设计的合并同类项工作。这些东西都是我们的系统来实现的,而无法通过人为的管理降低下来。”支撑结构型创新需要有一个强大的数据库,库中不仅有成功的经验,也有失败的教训,在CATIA V5中,一个失败的技术同样可以为企业创造价值,因为该技术是虚拟组装中已经证明是失败的了,根本连模具的生产和样车生产都不要进行,为企业节省开支,否则,等到完全做出样车再来修改,证明技术失败,就实际已经造成经济的损失了。

    CATIA V5在设计的初级阶段不用分析每个零件的特征,也不用分析不同零件之间的相互关联,而是把不同的零件特征建模工作完成,然后通过定义和改变不同零件的参数,包括特征草图、表达方式来完成对零部件的设计。“用CATIA设计出来的电子样车,不是说和实物样车差不多,而是基本上完全一致,大大提高了设计一次成功率,几乎所有的设计失误都可以在电子样车阶段反应出来,并且得到改正。”韩军说。2004年以后,CATIA在宇通研发设计中的应用已经广泛推广,基本上所有的新车型都是该软件设计完成的。

    韩军介绍,除了研发设计产品本身的优越性能,CATIA V5还是下一步做研发实验的基础,没有CATIA V5这种三维设计软件,很多分析都不可能继续进行下去,宇通提出“内涵式研发”,靠的就是利用CATIA V5等一系列先进软件进行基础研发,如有限元分析、振动、噪音、等方面的研究。通过这些基础研究与应用,提高产品的内涵,进而提高了产品的竞争力。

    SAP/ERP:订单驱动的研发系统

    韩军告诉记者,2003年宇通全面上线的SAP系统对宇通是一个很大的改变,SAP对流程的严密控制也延伸到了宇通的研发领域。SAP系统和CATIA之间的接口比较友好,彼此兼容性很强,韩军介绍,技术人员可以在SAP平台上实施图纸设计、物料管理、工艺路线、客户订单的处理等等。

    在SAP系统没有上线之前,所有的软件都是流程软件,即软件是在将某个工业流程电子化,反应在信息系统之中,SAP系统的上线改变了这种局面,该系统是一种真正的管理软件,由流程来驱动每个人的行为,每个工作环节的行为都被系统所监控和管理,是一种真正的管理软件。韩军向记者举了一个由订单到产品的例子,比如说一个新的订单由销售人员输入了系统,会在系统中寻找能够满足客户需求的产品配置模块,一般来说,90%以上的订单都是可以在产品数据库中找到适合客户需求的产品的,1个小时之内,这些订单就会被处理转化为生产订单,从原材料采购、生产车间就开始进入生产环节;可能还有10%的订单无法在已有模块中找到满足客户个性化需求的产品,这些个性化订单就会传到研发部门的手中,研发部门开始针对客户需求在数据库中寻找相应零部件进行修改设计,做出满足客户需求的设计,客户确认满意后,再进入转化为生产订单进行制造的环节。

    在宇通的研发设计部门,主动开发和定制开发是两种不同类型的开发,其中定制产品开发由订单驱动,主动开发则是宇通通过对市场的调研、把握开发某种全新的适应市场需求的产品。“所有的定制设计研发都是由客户提出的个性化需求订单来驱动的,从而保证了设计产品是真正满足市场需求的,一个极端的例子就是如果没有客户的订单需求,我们甚至定制产品设计任务书的下达都无法完成,研发部门处于停滞,当然在现实中是不可能的,因为我们的订单非常多,往往都是排队等着研发部门来解决客户的个性化需求。”韩军介绍。

    “总体上说,SAP系统中的PDM模块让我们企业研发部门高效地管理企业的技术数据,并与生产销售紧密地结合起来,CATIA V5是一个优秀的研发设计软件。”韩军总结道。宇通正是坚定不移地贯彻加强管理能力的投资和企业技术进步,不断积聚了发展的新动力,从而在强手如林的国内、国际市场走得更快、更远。

 
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