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镇江西门子母线:探索工程建筑与智造深度融合

2021-01-14e-works 王阳

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在推进数字化设计和数字化制造进程中,镇江西门子母线正在探索一条工程建筑与智造深度融合之路。
   2020年春节,全国上下都在急如星火地驰援武汉各个抗疫医院的建设。从箱式板房、到电力设备,从隔离病房、到患者床位,从医疗仪器、到网络设施……不一而足。
    2月下旬,武汉泰康同济医院急需一批母线产品。98节母线、1300公斤连接排,在当时并不是小数目。作为母线产品供货方,镇江西门子母线有限公司开启全员战斗模式,将原本需要12天的设计生产周期,压缩到了24小时。
     从12天到24小时,除了领导的鼎力支持和员工的齐心协力,数字化技术发挥了至关重要的作用。
    镇江西门子母线有限公司位于中国的电气之乡扬中,成立于1998年,是由西门子(中国)和大全集团组建的合资公司。逾20年的飞速发展,镇江西门子母线以其先进的设计理念、卓越的品质、完善的售后服务,跃居成为全球最大的母线生产基地。
    作为典型的定制化生产行业,母线产品需要按每个客户的需求进行深度定制设计。在镇江西门子母线有限公司研发总监李飞看来,“数字化技术是母线行业转型升级的源动力,而数字化技术的基础是数字化设计。”
    在推进数字化设计和数字化制造进程中,镇江西门子母线正在探索一条工程建筑与智造深度融合之路。

镇江西门子母线

机遇与挑战并存的母线行业
    我国的母线制造始于上世纪八十年代末,主要应用于商业建筑和工业厂房的低压配电系统。经过30余年的发展,已经取代了电缆成为低压配电系统中大电流输送电能的主要设备。
    通俗来理解,母线是一种电源总线,配有插接口,并且可以预留一些备用插口,类似于家里墙面上的电源插座,在需要使用的时候,将分接单元连接就可以取电,方便灵活。
    作为低压配电成套产品,母线具有系列配套、商品性生产、体积小、容量大、装拆方便、不会燃烧、安全可靠、使用寿命长等特点,广泛应用于电力系统、大型公共设施、高层建筑、轨道交通等众多领域,下游客户涉及电力公司、房地产企业、汽车制造厂商以及其他工业企业。
    随着我国基础设施建设的迅速推进,母线行业迎来了蓬勃的发展。如今,镇江西门子母线在高端市场占有率达60%,国内市场占有率超过35%,为国内外许多明星提供了可靠的低压输配电解决方案,诸如中央电视台新台址、杭州国际博览中心、上海中心、上海迪斯尼乐园、深圳平安中心、葛洲坝电厂、广州地铁、迪拜机场等。
    但另一方面,母线行业也面临着不小的挑战。近年来,母线产品同质化明显,随着价格越来越透明,利润也趋于微薄化,市场竞争激烈。
高度定制化倒逼母线行业智造升级
    作为高度定制化的产品,母线产品的设计和安装具有很强的差异化,每个客户现场的情况都不尽相同。
    从母线产品的设计、制造和安装过程来看:当订单确认后,首先需要派遣测量工程师到客户现场进行现场的测绘,所有跟母线走向相关的参照物或者障碍物位置和尺寸都需要绘制在图纸中,测量工程师在图纸中设计绘制母线走向,并交由客户进行确认;
    确认完成后,发回公司交由设计工程师进行深化设计,绘制三维走向,制作BOM,下达生产;
    母线产品主要零件包括导体、外壳,导体和外壳需要经过切割、折弯、焊接、表面处理等工序后进行组装,生产完成后发运到客户现场进行安装,所以在设计过程中绘制的三维走向会对母线在现场的安装起到至关重要的指导作用。

镇江西门子母线

    从上述过程可以看出,尽管是制造型企业,但母线产品的设计与建筑布局密切相关,这种高度定制化为母线的工程设计带来了不小的挑战。李飞指出,母线研发的难点主要在于现场测量后的走向设计绘制和制造环节对数字模型的需求上。
    通常情况下,客户现场都很复杂,而母线产品组合较多,测量人员需要对各种产品的参数烂熟于心才可以做到游刃有余;其次,如果客户现场较为偏远,路途中时间耽搁较多,影响整体的交货时间,可能会造成客户抱怨;第三,客户现场有不同专业利用同一空间的情况,经常出现协调不到位、走向干涉的现象;第四,近年来,数字化制造成为大势所趋,但母线是定制化产品,难以实现每件产品都配一个三维模型的要求,无法满足数字制造的需求。
    李飞告诉记者,“传统上,设计院提供的的图纸是平面的,工程师基于这样的图纸进行母线走向设计需要较强的空间想象能力,设计完成后交由设计院或者业主甲方进行套图,空间管理,人工检查是否冲突,再进行确认,这当中难免存在疏漏,到现场实际安装过时才会发现问题,造成时间和成本的损失”。
    当然,基于三维绘图工具可以解决一些问题。但更为关键的是,在建筑设计软件中实现的母线三维走向排布和物料清单的生成,与生产制造所需的参数化模型还有一定的距离。
    如何打通从建设设计到产品参数化设计的鸿沟?是母线产品设计面临的重大挑战,也倒逼着镇江西门子母线必须升级数字化设计平台。 
欧特克助力工程建筑与制造业高效融合
    基于日常测量和工程设计过程中遇到的一系列问题,镇江西门子母线决定对原有的设计工具进行改进升级,经过多方调研最终选择了与欧特克合作。
    李飞说,“我们了解到欧特克Revit产品具备较强的建筑设计功能,其中的部件族就可以用来描述公司的各种产品单元,而且Revit在设计院中的使用越来越广泛,BIM更是未来发展趋势,如果设计院能够给像我们这样的分包商提供建筑物的BIM模型,我们就可以在此基础上进行三维走向设计,节省了路途中时间,并且可以统一交由设计院汇总,进行空间管理,避免后期出现不同专业的空间干涉问题。”
    更重要的是,欧特克还可以提供Inventor产品用于产品模型的设计,镇江西门子母线可以利用走向设计过程中输出的参数来驱动预先配置的母线产品Inventor模型,实现单件产品三维模型的自动化生成,为数字制造提供数据支撑。

镇江西门子母线

    应用欧特克系列软件之后,镇江西门子母线的设计效率和设计准确率有了大幅提升。
    李飞介绍,母线产品以前基本是人工设计的,按客户的定制化需求进行每一个项目的深度定制设计。使用参数化设计后,所有物料的用量和加工规格会基于产品的参数进行自动的计算和调整。
    借助欧特克系列软件,镇江西门子母线创建了近50种不同的母线部件族,将母线的电流、线制、外形尺寸信息都配置在部件族中,这样工程师绘制走向时只需要调用相应的产品就可以,不需要专门去输入各种不同的数据,提高了设计效率。同时,镇江西门子针对母线槽的分段设计了规则库,将工程师在以往工作中的工程设计经验以数据库的形式固化下来,整体走向绘制结束后,可以一键自动化分段,保证分段的准确性。分段信息和母线信息可以传递给设计平台,进行物料Bom的生成,自动进行数据转录,避免人工转录出错的问题。
    如今,镇江西门子母线的工程师可在现场进行BIM绘制,在远程连接内部的设计库,进行远程的设计,测量设计转为工程设计,再转为三维进行分段。
    因为Revit和Inventor都是三维设计软件,对计算机配置有较高的要求。为了提升设计效率,镇江西门子母线为工程师专门配置了NVIDIA高性能显卡,让计算机整体性能得到全面提升,满足三维设计的需求。李飞说,“我们在实际使用过程中比较顺畅,工程师也比较满意。”
    值得一提的是,几个月前,中国建筑标准设计研究院发布公示将欧特克Inventor软件做为建筑产品信息模型电子图集的指定制作工具。这意味着建筑设计和制造业的参数化设计将有更加广泛的融合。
    李飞也很认同这一发展趋势。他说,“配电产品最终都是要安装到客户现场的,而建筑物是产品设计和安装的基础,从建筑的数据到制造的数据转录的过程,以前是人工进行转录,如今可以通过系统来完成,从准确性到效率都会有很大提升。”
    更大范围来看,诸如镇江西门子母线这样与建筑设计有着密切关联的制造企业还有很多。随着BIM技术的广泛应用,工程建设行业对数字化模型的需求越来越大。在项目的各个阶段,都涉及到与不同专业的协同合作,其中与制造业的沟通更是重中之重,比如设备定制、机电安装、预制加工等领域。Inventor近年来专注于解决Inventor和Revit之间模型互转并保持关联更新,为企业极大地降低成本,提高协同效率。
    对于未来的合作,李飞说,“目前我们已经完成了母线走向设计软件的开发,接下来还会进行二期开发来进一步优化设计效率,提升工程师使用体验。”同时李飞还展望道:“希望欧特克在设计行业内发挥影响力,推动设计院进行顶层设计,创造工程建筑行业与制造业更高效的融合方法,进一步推动整个行业的数字化水平。”
责任编辑:王阳
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