当实施SolidEdge为株齿提升核心竞争

实施Solid Edge，为株齿提升核心竞争力

1 前言

自2003年下半年来，在市场经济发展的快车道上，汽车零部件行业突遇寒流，市场出现大幅调整，2004年主要原材料钢材价格上涨70％；2005年雪上加霜，重卡市场大幅下滑，在这样的严峻形势下，汽车零部件行业利润空间越来越小。为了能在激烈的市场竞争中取得生存和发展，各汽车零部件企业都在为降低成本、拓展市场、发展业务而挥汗如雨。株洲齿轮有限公司选择了Solid Edge，希望通过国际先进的CAD技术提高产品研发速度，降低制造成本，追求质量零缺陷，提升核心竞争力，持续创造高于竞争对手的市场价值。

2 公司概括

株洲齿轮有限公司于2002年12月湘火炬汽车集团股份有限公司和株洲齿轮股份有限公司通过改制共同组建的新型企业。企业主要产品有中、重型汽车变速器、轻、重型汽车分动器、轿车变速器、驱动桥齿轮、各种汽车齿轮和轴。公司生产的重型汽车分动器已达到国际先进水平，中、重型汽车变速器已达到国内先进水平，汽车齿轮和轴已达到国际先进水平。公司2004年进入全国机械行业500强。公司是国家一级计量单位，湖南省齿轮产品质量检测授权站；被国家授予质量效益型企业、科技进步示范企业。“株齿”牌产品商标被评为湖南省著名商标。

近两年来，重型汽车和轿车市场增长很快，公司生产的军车分动器、中重型变速器总成和重型汽车驱动桥齿轮的销售也同步快速增长，为扩大市场，公司2003～2005年共投入1亿多元技改资金，购置了大量的高、精、尖设备，大大提高了产品生长能力和质量保障能力。

株洲齿轮股份有限公司与湘火炬合并后形成的新合资公司，充分运用产业优势和湘火炬汽车集团股份有限公司的经营管理理念，通过合资公司的专业化运作，进一步提高企业在齿轮行业中的核心竞争力和持续发展能力，创造良好的经济效益与社会效益，促进中国汽车工业的发展，力争与中国和世界汽车工业同步发展。

3 项目背景

面对激烈的国内外竞争，处于汽车零部件生产企业的株洲齿轮有限公司正由低增长、高毛利的时代跨入到高增长、低毛利的时代，公司的生存和发展因市场不断降价和原材料的不断涨价等因素面临着诸多的危机。当今的竞争，可归纳3. PEEK高温3D打印机为技术的竞争、管理的竞争、人才的竞争，而信息技术是这些竞争的平台，在激烈的竞争环境中占据着非常重要的位置。正是看到这一竞争制高点，为保证市场竞争的地位、为了企业的可持续性发展，公司迫切的提出了建立企业三维CAD数字化产品设计研发系统。

株齿公司的产品研发平台和知识积累主要基于AutoCAD二维辅助绘图软件。由于二维CAD技术不能体现产品研发的设计思想，无法满足复杂零部件的设计、装配设计、虚拟产品研发、协同产品研发以及计算机辅助制造CAM、计算机辅助工程CAE等更高层次的应用，同时无法对工厂多年积累的产品、工艺图纸等电子文档进行安全、有效的管理，现有的研发平台难以保证公司赢得持续的竞争优势。因此公司必须投资普及三维CAD数字化产品设计研发系统，改善企业的产品研发手段，确保企业知识资产安全，提高产品研发效率，降低产品研发成本，提高产品研发质量，保持株齿公司的持续竞争能力。企业信息化在公司产品开发方面主要存在的问题如下：

3.1、设计人员的设计环境杂乱，造成设计管理相应混乱，也无法为公司留住人才、引进人才提供良好的凝聚力。

3.2、设计硬件平台不高，没有专用的络服务器，对于产品数据无法形成有效的管理，且整个络系统和设计的产品数据安全性和保密性低。

3.3、设计工程师效率低下，由于生产任务成倍增长，工程师只能不断加班、拖班，工程师大多很疲惫；由于加班和拖班不可能天天如此，所以特别需要一种能提高工作效率的工具软件并综合应用参数化建模技术、并行产品开发技术等先进产品开发技术。

3.4、设计出现的错误要等到产品实物成型后才能得以发现，造成人工、物料等不必要的浪费；如果借助软件能对现有产品进行有效的虚拟仿真分析，则可以把问题扼杀在虚拟设计的初期，从而避免这种浪费。

3.5、设计工程师大部分的时间是在计算机上绘制二维图形，无法进行真正意义上的创新设计或设计结构优化，产品研发能力低，缺乏有效的结构分析、强度分析、运动仿真分析等有效的手段。

4 实施Solid Edge，提升产品研发能力

2004年4月，株洲齿轮经过近7个月的市场调研、选型、论证，对于产品全生命周期(PLM)和服务领域的领导者UGS公司以及其专注于PLM行业的专业实施团队和行业经验、高性价比的三维CAD解决方案Solid Edge强大的功能和易扩展性非常认可，开始了基于Solid Edge的株洲齿轮有限公司三维CAD数字化产品设计、研发系统的实施工作。在实施的同时，株齿将该项目申报上省科技厅，成为了湖南省制造业信息化示范工程项目。

4.1 软件选择原则

在UGS公司以及其湖南代理商长沙欧陆科技有限公司的支持下，株洲齿轮为成功实施Solid Edge项目成立了项目小组，由公司总工程师任小组长，建立了包括企业技术研发中心、综合管理部门、计算机管理部门等参与的项目实施团队，对企业信息化在产品开发方面的现状进行了深入、仔细的分析，提出了实施软件的要求：

4.1.1、本次主要是针对三维CAD系统的实施，所以三维软件的选择非常重要，要选择目前国际上流行的成熟软件，以使投资得到最大的安全保障。考虑到投入产出比问题，我公司的CAD系统方案将采用高端、中端软件相结合，所选软件不能过多且要遵循兼容性好的原则，二维、三维设计的图纸兼容性好，高端、中端三维设计的兼容性好，图纸之间转换要方便快捷。

4.1.2、由于我公司主要进行齿轮和齿轮箱的设计工作，对于齿轮设计方面要求要高，需要有齿轮设计的专用设计计算和强大的齿轮分析功能。为方便设计人员，齿轮的设计要参数化，标准件库要全面且参数化。

4.1.3、所选软件需有实体与曲面造型能力、装配设计能力、二维工程图能力、齿轮设计功能、数据管理能力、集成、开发能力。三维软件要有装配、干涉分析等功能，需建立成为虚拟样机装配、动态分析、有限元分析等分析功能的平台，为下一步实现CAE打下良好的基础。

4.1.4、所选三维CAD软件要好学易用、易上手，操作简单。三维软件供应商应有强大的实力进行软件全面、系统的培训以及良好的售后服务。

4.1.5、为保证投资的安全性，需要考虑到原厂商的可持续发展能力，软件核心技术及其发展前景，迁移成本与风险，对未来的承诺等。

4.1.6、由于我公司属于汽车零部件配套企业，在进行设计软件的选择时要充分考虑到主机厂主流设计系统的兼容性，目前主机厂一般都选择大型的设计软件如Unigraphics、CATIA、Pro/E进行产品设计，我公司设计的产品电子图纸要到主机厂拿之即来，来之即可用。

4.1.7、性价比是软件选择的主要考虑原则之一，三维CAD只有普及到每一个设计人员，才能够大幅度提高产品研发的效率，获得更好的投资收益。为达到普及目标，必须考虑软件系统的采购成本、学习成本和使用成本。

综上所述，像株洲齿轮这样一个以齿轮及齿轮箱设计、加工为主的企业，目前采用完全的高端三维设计软件略显大材小用，容易造成投入和产出的不平衡。经过对市场的调查走访，本次建设中在设计软件方面的投入如下：购买15套中端三维设计软件作为新产品的三维CAD设计用，所有三维软件采用络版动态分配使用。下一步再购买2套高端三维设计软件作为新产品的虚拟样机装配、动态分析、有限元分析等设计分析用平台。

4.2 软件搭配选择规划

根据前期市场调研各项数据，结合株洲齿轮的实际需求以及各软件的综合对比，株洲齿轮采用Solid Edge＋Unigraphics NX中高端相结合的软件选型来实现我公司的三维CAD设计。具体原因如下：

4.2.1、从软件的数据的无缝集成考虑，中高端软件相结合必须采用同一家公司的软件产品才能保障最大的兼容性。由此根据市场调研情况分出了三个组合： UGS公司的Unigraphics NX＋Solid Edge、PTC公司的Pro/E＋Pro/Desktop、Dassault公司的CATIA＋Solid works。目前的高端三维设计软件基本被Unigraphic且有丈量范围宽、精度高、响应快等特性s NX、CATIA和Pro/E三分天下，三者各有所长，行业整体情况表明：CATIA因其曲面设计的强大性，主要作为车身的设计，而Unigraphics NX和Pro/E主要是作为底盘、传动系统等设计，UG在汽车行业的应用比Pro/E要更为广泛。

4.2.2、在齿轮行业的应用情况来看，做为齿轮行业的标杆——上海齿轮总厂，于1995年开始进行三维CAD软件的应用，选型为Unigraphics,到现在已经有四十多套，应用情况十分良好。

4.2.3、在2000年，上海同济大学同济同捷公司为UGS公司在基于Unigraphics平台上开发了一套齿轮设计专家系统，该系统是全球第一个基于三维设计平台的专业齿轮模块1.提高产品的质量，曾做为Unigraphics软件的一个标准模块同步销售，现已全球销售，尽管现在同类型的设计系统在其他平台上也有，但此系统的成熟性应该是最好的，同时其目前在上海齿轮厂的应用情况也比较良好。

4. 2.4、做为中高端软件相结合选择，主要考虑的原则就是两个系统之间数据的兼容性，作为Solid Edge，与Unigraphics NX同属一个软件公司——UGS公司，两个软件都是用的同一实体造型引擎——Parasolid作为软件核心，Solid Edge是唯一使用Parasolid核心并且同时拥有核心完整研发权的中端MCAD软件, 自然就对Solid Edge的发展趋势产生决定性的正面效应。同时UGS是唯一在同一公共数据平台Parasolid上提供高端（Unigraphics NX）及中端 (Solid Edge) 产品的公司，因而最大限度的保证了中端系统与高端系统的无缝集成，从而大大降低客户未来向高端解决方案迁移的成本与风险。

4.2.5、Solid Edge是业界第一个将产品数据管理PDM技术融入到CAD的软件，无需增加许多命令和费时、费力的实施过程，就设计团队而言，有效的数据管理对于保证产品设计质量、控制研发成本和保证产品及时投放市场非常重要。可作为株洲齿轮实施PDM系统的试验田。

企业CAD系统组织图

在本次建设中，株洲齿轮采用了15套UGS公司的Solid Edge软件作为三维CAD数字化产品设计研发系统的软件选择。

4.3 二次开发软件的应用

在日常的CAD设计工作中，齿轮零件的专业性使得其三维模型相对较为复杂，采用一般三维软件的基本命令来手工构建十分困难，特别是齿廓部分很难精确做出。而作为齿轮专业生产企业，在产品设计过程中会经常遇到齿轮建模的问题。为解决好这个问题，我们在本次建设中选用了沈阳欧磊科技有限公司以Solid Edge为基础平台专门开发的一套工具软件——CADTools，它是针对CAD在设计中的实际需求而设计，因而更多的考虑了如何提高用户的工作效率。其三维齿轮造型系统主要基于三维开发环境，通过程序方式构建齿轮模型。其主要功能是经过逐步设计所得到的模数、齿数、压力角等齿轮构建的基本参数为输入条件，计算出齿轮的几何参数，并直接在三维Solid Edge设计软件环境中生成三维齿轮的零件图。

对于齿轮的设计通过智能引导步骤，使得齿轮类零件设计的效率得到了较高的提高，大大减轻了设计劳动量，缩短了设计周期，同时也极大的提高了设计产品在市场上的竞争力。

4.4 项目实施过程中遇到的困难

在中小型企业进行信息化项目运作时，经常会陷入因资金短缺造成项目停止的困境，因此如何解决信息化项目的资金来源，也成为项目运作人员的一项重要课题。株洲齿轮有限公司在进行项目运作时，由于其上市母公司湘火炬受到德隆事件的波及以及银行贷款压缩等原因，原计划的300万项目资金也没有了来源，为了解决资金问题，项目组在通过大量的市场调研后，大胆采用融资租赁方式，使得该项目得以成功运作，由于该项目采用融资租赁方式，不必一次性投资，即可获得需要的信息化软、硬件，以更新陈旧过时的硬件和提高信息化能力，大拉伸速度：5mm/min 至破坏 记录拉力及破坏部位大减轻了当期的资金支付压力，租赁的设备和软件投入使用后通过边生产、边收益、边还款，达到了“以蛋还款”的目的。

4.5 项目取得的效益分析

企业信息化是现代企业管理的重要组成部分，是为了实现提高企业经营管理向高效化、降低成本提高效益的必要手段。以信息化带动公司的发展也成为我公司管理层的一个共识。制造业企业的竞争已经到了比技术、比服务、比反应速度的以客户为中心、多部门和企业协同运作的阶段，随着信息技术的不断发展，先进的信息产品和工具不断研发，为企业建立适合自己的信息化系统提供了良好的基础。面对当今激烈的市场竞争，谁能够抢占市场先机，开发出市场需求的产品，谁就能更多的把握市场机会，从而创造更多的效益。企业内部生产管理以高效和降低成本为目标，势必需要科学和严密的控制产品各个参数。三维CAD数字化产品设计研发系统的建设正是为这些目标奠定坚实的基础。

三维CAD数字化产品设计研发系统的实施作为株洲齿轮有限公司的C4P信息化系统建设的基础平台，在应用后大大提高了株齿技术研发中心的技术创新能力，保护了企业知识资产的安全并提高了企业知识资产的再利用能力，取得了明显的经济效益和社会效益。

4.5.1、促进了企业知识创新。知识是现代企业的最重要的资产。株齿通过普及先进的三维CAD产品设计系统，能加快企业及个人创建、获取、积累企业的产品知识，并在统一平台上融合、管理知识，在协同研发环境下分享和利用知识，同时能更好地保护、利用多年积累的知识资产，提高研发团队的知识利用能力。

4.5.2、缩短了产品研发周期。通过普及三维CAD设计工具，能快速地建立产品的三维实体模型并进行快速的变更设计，直观、准确反映设计方案。由三维实体模型生成的材料明细表能快速、轻松地进行准确的报价。设计效率的提高减少了客观的劳务支出，并节约大量时间。通过集成工程分析CAE、制造CAM和数据管理PDM软件，三维CAD将提高产品研发全过程的高效性，使株齿研发人员能设计出产品质量更高、成本更低，并能更快地送交到客户手中的产品。

4.5.3、降低了产品研发成本。三维CAD的实施将直接节省劳力和时间，减少用于原型制造、装配分析与工程更改以及工程订购等各方面的费用，从而降低产品研发成本。可建立精确的虚拟产品模型，避免废品的产生或重新设计所付出的巨大代价，能与客户或供应商进行直接的三维交流，及时发现设计缺陷并修改设计。

4.5.4、提高了产品研发质量。能帮助株齿在更短的时间内评估各种设计方案，从而优化产品的性能和可靠性。其质量特征计算、设计参数监视器、运动分析、干涉检查和其他多种内置工具，可帮助开发人员快速捕捉设计思路并实现更好的设计理念。

4.5.5、具有先进性和成熟性。选择了先进成熟的络技术，这对于企业现代化、管理现代化、信息资源共享化、办公自动化、办公日益开放和国际化的今天，特别是对提高我公司的竞争实力，提高工作效率，逐步实现办公无纸化，将起到不可或缺的作用。用国际上先进的、成熟的产品，使系统的设计建筑在一个高的起点上。系统所采用的络系统、体系结构、软件环境、硬件环境不但是国际上具有先进水平的，而且是具有发展潜力、处于上升趋势的技术与产品。系统的总体设计有一定的超前性，不但能够满足当前的需要，而且能满足将来的进一步发展的要求。

4.5.6、改善了设计人员的科研、设计、开发、办公的环境，更能提高设计人员的工作积极性，为公司留住人才，开发人才提供便利条件，企业的形象得到了有效的提升。

4.5.7、为企业信息化的下一步发展奠定了坚实的基础。

2005年，株齿公司采用全新的三维CAD系统加快新产品开发，加大新市场开发力度，变速器产品系列化，全面进入福田配套体系。2005年顾客满意度显著提高，与2004年相比，实物质量、服务质量、交付及时性、灵活性等主要项目得分均提高10%以上。83%以上的顾客对公司的评价明显高于竞争对手，在中国重汽、山汽改、青岛众力、安凯、柳汽、福田等主要配套市场占有率提高10%以上。获得福田长沙厂技术创新奖、安凯技术开发奖，柳汽、汉德等公司的优秀供应商奖等。

5 持续实施行业领先的远景规划

以信息化带动工业化发展是中国制定的一个为期50年的长期发展战略。时代不断发展，企业的信息化系统也在与时俱进。中国加入WTO后给制造业企业带来了前所未有的冲击，企业信息化的发展已成为使一个企业形成可持续发展良好循环的重要手段，随着企业信息化的成熟，必定给中国的制造业企业的发展在巨大的压力的同时带来无限的空间。如何做好企业信息化发展的战略规划，将成为企业的一个重要课题，而这个课题的唯一注重点应该是围绕企业的核心——产品。

作为株齿这样的以离散型为主的制造业，企业信息化的战略规划将围绕产品核心，以福特公司当年在业界造成轰动的“福特2000”规划——C3P集成体系为蓝本，形成一个具有株齿特色的数字化设计、生产、制造、管理的整体系统集成——C4P信息化系统：以一个产品数据管理（PDM）把计算机辅助设计（CAD）、辅助工程分析（CAE）、辅助制造（CAM）和辅助工艺设计（CAPP）有效集成起来，同时PDM系统向企业的ERP企业资源管理系统提供完整、正确的原始数据。

设计系统与管理系统的集成

6 结论

当今世界，经济全球化趋势日益明显，信息技术在经济、社会发展中的作用愈显突出，信息化已成为制造业发展的大趋势。加快企业管理现代化、信息化建设成为企业发展的必由之路，以信息化带动和促进企业的发展，用信息的手段提升自身的能力，提高企业的核心竞争力，我们相信株洲齿轮有限公司的信息化道路将会越走越宽，越行越快。(end)