引言：本文详细的介绍了Siemens PLM Software的Solid Edge软件在济二机床从二维走向三维的成功应用，帮助用户实现了BOM的自动搭建及在产品设计中的实际效益。
济南二机床集团有限公司始建于1937年，是目前中国规模最大的重型数控锻压设备和大型数控金切机床研发制造基地，中国机械工业百强，锻压行业领军企业，被誉为“世界三大冲压设备制造商之一”。主要生产数控锻压设备、数控金切机床、自动化设备、数控切割设备、铸造机械设备、环保机械设备等六大类产品。
图1 济南二机床集团有限公司
作为一家拥有70多年历史的国企，济二机床之所以能在激烈的市场竞争中始终立于不败之地，与其一直恪守的技术创新、管理创新理念是离不开的。一方面通过不断引进国内外先进设备提高装备技术水平，另一方面通过信息化手段改造传统产业，提高企业管理水平。自80年代济二机床就开始CAD的开发应用，并先后自主开发了电气CAD软件、机构分析软件、JIER-ERP、JIER PDM、JIER OA、JIER CRM、JIER SCM等，引进了CAD、CAE、CAM等信息化系统。
随着企业对产品设计质量要求的提高，以及三维CAD技术应用的普及，公司原有的CAD系统已远远不能满足企业的要求，通过引入市面上较为成熟的三维CAD软件进而实现全三维的应用，成为了济二机床信息化规划之一。
产品特性决定选型方向
济二机床的产品是按订单生产，产品品种多、技术含量高、结构复杂，单台产出涉及零件达一万种左右，设计和制造过程难度大、周期长，产品设计同类性强。因此，在装配设计、BOM搭建、零部件设计如拉伸、旋转、建模等方面要求较高。
鉴于济二机床信息化建设所遵循的“立足于企业实际、充分体现生产经营特点和企业特色”原则。2010年，济南二机床结合企业的产品特点，对软件经过详细的成本效益比分析以及对投资回报的深入考证和核算等评估后，最终选择了Siemens PLM Software的三维设计软件Solid Edge。济二机床CAD经理孙佑威总结了企业在选择Solid Edge软件时，最关注的五大技术要点：
第一，Solid Edge的同步建模技术，该技术可实现对零件模型和装配模型的设计变更。
第二，Solid Edge软件具有很好的扩展性和二次开发功能，可根据公司的实际业务需求方便地开发出适合自己的应用程序来扩展其功能;
第三，Solid Edge价位比较适中，而最重要的是所提供的诸如零件设计、装配设计、焊接设计、钣金设计、曲面设计等功能基本满足济二机床产品设计要求。
第四，实用性较强，Solid Edge提供的互操作体验，简化了三维CAD的操作，易学，易用，也易于普及。
第五，Solid Edge提供的二维制图功能，可根据三维模型自动创建工程图和更新图纸。在三维建模操作中，Solid Edge还可直接使用二维CAD数据，解决了二三维设计脱节问题，有助于企业平滑的过渡到三维CAD的应用。
Solid Edge助济二机床，从二维走向三维
三维CAD软件的引入，只是企业实现三维应用的基础，三维CAD的深化应用，必须要系统的、有计划、有步骤地逐步推进实施。多年来，济二机床信息化建设一直坚持“需求驱动，整体规划，分布实施，重点突破”的指导方针，因此三维CAD应用的推行也不例外。
孙佑威指出，为了更好的推进Solid Edge的应用，在项目实施的初期济二机床就制订了从二维走向三维的三步规划，具体实施情况如下：
第一步，搭建三维应用的基础数据框架。包括建立外构件、通用件、标准件库，做好“三化”基础工作，并逐步导入到基于Solid Edge的PDM系统中，搭建三维模型。
第二步，新产品三维设计应用的积累。即对于一些新订单产品(变型产品)应用三维Solid Edge设计，逐步增加产品的三维模型，数字化设计的数量。
第三步，全面推广应用三维CAD。当公司有1/2的产品应用Solid Edge设计之后，即系统中的产品模型积累到公司产品的一半时，就全面甩掉二维，完成由二维到三维的转换和升级。
图2 济二机床三维进阶三步规划
目前，济二机床已完成了基础数据框架的搭建工作，建立了基于Solid Edge的PDM平台，大部分产品如数控锻压设备、数控金切机床等都开始应用三维设计，基本上每年有10多个新产品在Solid Edge中进行设计。
然而，济二机床三维CAD应用推广的过程中也并非一帆风顺：在项目实施初期，由于公司内部基础数据的积累不够，流程梳理不清，原有的外构件、通用件并没有完全导入系统，模型数据不能直接调用等原因，严重影响了设计效率，造成应用Solid Edge进行三维设计的产品研发周期，反而比没有应用该系统之前拉长了;Solid Edge自顶向下的设计理念，并没有熟练的应用到济二的产品设计过程中，如何把产品快速搭建起来，并进一步将零部件分到每一位设计师手里实现协同设计;随着三维CAD应用的深入，公司所应用的Solid Edge版本在某些功能上已不能完全满足设计的需求。
面对以上困境，济二机床没有退缩也没有质疑，而是与其合作伙伴Siemens PLM Software组成的实施团队共同努力、充分沟通，依靠他们专业的实施开发能力和丰富的业务经验，找出问题的根源。通过定期培训和技术支持让设计师们更熟练的掌握Solid Edge的应用，以及版本升级和二次开发等手段进一步契合企业的实际需求。
据孙佑威介绍，济二机床已应用了Solid Edge的所有基本功能，包括应用Solid Edge的零件设计功能，建立诸如开孔、除料、圆角、抽壳等机加工特征，以及拔模斜度、扫描、扫掠、螺旋、阵列等复杂的几何特征，完成旋转或拉伸造、放样等操作;应用装配设计功能通过自顶向下或自底向上的设计技术，根据装配关系装配已有的零件或部件，并允许同一个装配项目由多个设计师共同操作，实现协同设计，应用钣金设计功能，快速地完成各种钣金零件的设计;应用内嵌分析软件Femap Express在装配环境中，对零件和钣金进行简单的应变或模态分析等;应用二维制图功能，可根据三维模型自动创建和更新图纸，迅速创建标准视图和辅助视图，包括截面视图、局部放大视图、断面视图、ISO视图等;以及基于Solid Edge二次开发的图纸浏览、BOM搭建、web发布等功能。
图3 Solid Edge零件设计
图4 Solid Edge三维装配
图5 基于Solid Edge的web发布
除了Solid Edge，济二机床还实施Siemens PLM Software的Teamcenter 和Femap with NX Nastran。Solidedge主要用于产品的三维设计、三维建模，NX Nastran定位于专业级的有限元分析，结构曲线分析及仿真，Teamcenter则主要管理产品的三维数据，这三款软件相互之间紧密集成，共同搭起了济二机床的三维数字化设计平台。
BOM信息自动提除，消除信息孤岛
济二机床产品BOM复杂，单台产出涉及零件达一万种左右。在激烈的市场竞争推动下，产品的设计和更新速度加快，产品的设计会被反复地修改和完善，其产品的BOM也会随之发生相应的变化，如何最大限度地利用设计阶段的BOM信息加速产品从设计领域到制造领域转化，消除PDM与ERP之间存在的“信息孤岛”，一度成为济二机床迫切需要解决的难题。（西门子Solid Edge软件在机床中应用）
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Solid Edge软件具有良好的扩展性和二次开发功能，结合这一特点，济二机床对SolidEdge进行了一定的二次开发，基于SolidEdge与Teamcenter的集成，并通过分析装配体内部信息表达和包含于装配体的零件的内部信息表达，实现了SolidEdge装配 BOM信息的自动提取。即设计人员在SolidEdge中完成产品的装配设计后，在PDM系统中直接添加产品的装配图，就可从装配图上自动提取装配BOM信息。同时，将装配BOM作为基础数据生成中间数据表提交到ERP，实现PDM与ERP的集成。
图6 基于Solid Edge的BOM搭建
在应用该功能之前，济二的装配BOM搭建都是由工程师手工完成，材料清单的统计工作量相当大且容易出现错误。而如今，从BOM的手动搭建到系统自动搭建，BOM的生成效率提高了2倍，大大缩短了产品的研发周期，减轻了工作人员的工作量。
谈到Solid Edge的应用对于公司的实际效益，孙佑威指出：Solid Edge的实施很明显的提升了济二机床的设计质量、研发效率。例如，在装配时，发现了设计中不合理的地方，很快进行修改，在设计过程中就能避免不合理的设计;在装配级的设计和修改方面，Solid Edge的同步建模技术允许设计师在装配环境中直接利用所有的资源进行关联设计和同步修改，大大提高了设计效率。同时，三维进阶前期准备工作的开展，促使济二机床基础数据得到了全面整合、梳理和规范，为以后信息化工作的展开打下了坚实的基础。
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