全面提高設計效率和產品質量的新方法

樊友明

公司簡介

上海電氣阿爾斯通（武漢）變壓器有限公司由法國阿爾斯通集團電網部與上海電氣合資（圖 1），成立于 2007年 12月 26日，總投資約 6000萬歐元，是阿爾斯通電網部位于全球 13個變壓器生產廠家之一。公司位于湖北省武漢市陽邏經濟開發區，占地面積 128328m 2，廠區占地面積 26700m2，變壓器年生產能力 20000MVA。

公司全面引進全球三大變壓器制造集團之一——法國阿爾斯通先進的設計、制造技術及先進的管理方式，可以設計、生產單機最大容量為 1400MVA的各種類型的電力變壓器，包括 110kV及以上大型、超大型 /高壓、超高壓、1200kV特高壓交流及 ±1100kV直流變壓器。擁有國際領先的關鍵生產工裝設備和試驗設備，作為保證產品質量、提升企業市場競爭優勢的保障。公司實施和采用阿爾斯通全球一體化的技術及標準，為國內外廣大用戶提供國際一流的產品和服務。

選擇 Inventor的原因

變壓器設計行業較其他機械設計行業在軟件上要求更高，AIP用戶界面簡單，三維運算速度和著色功能突出。結構設計人員能夠簡單迅速地獲得零件和裝配體的真實感，縮短設計意圖與系統反應時間的距離，在零部件設計裝配上最大限度減少設計錯誤率。

同時，AIP資源中心庫提供了大量各國家標準件的特征：型材、管件和管材、緊固件、軸用件及其他零件幾乎應有盡有。設計師可以在資源中心中查找、插入、編輯、替換、過濾和發布零件，使用非常方便。

基于 AIP的變壓器結構參數化設計，通過設置 Excel特征參數表格，可將復雜的結構轉化為參數化的計算模型。然后根據需要進行有限元分析，調整和變更參數，完成方案，極大提高設計質量、縮短設計時間。

這里 Vault絕對是重中之重。設計過程中設計數據的更改不可避免，能否保證引用零部件版本一致就相當重要。Vault能跟蹤設計軌跡，避免在設計中由于刪除關聯文件而導致錯誤發生。完美實現在一個項目設計中多個工程師并行設計，提高效率。

公司最終選擇了 AIP軟件。到目前為止，AIP軟件在完成產品三維設計和產品研發方面表現出了良好的性能，明顯提高了設計效率。

應用案例

在使用 Inventor進行開發時，解決了以下問題。

（1）標準模型能減少重復性工作，提高出圖速度和準確性。到目前為止，我們建立的標準模型有：近 5家上 10種有載、無載分接開關；10kV～ 500kV不同電壓等級的套管及升高座；50多件二次保護或測量器具；5種不同容量的儲油柜，70mm 2～ 500mm 2的直通和三通壓接頭等。以往使用 CAD二維軟件提供一整套 SFSZ-240000/220外形圖，至少需要一周，現在只用三天便可完成，提高效率達 50%以上（圖 2、圖 3）。

（2）鐵心、油箱等結構標準化程度高，可以充分利用 AIP參數化設計，初期就能迅速建立模型。經比較，一臺 SFSZ-240000/220的變壓器的鐵心和油箱使用傳統的設計方式時間大概為三周，而使用 AIP參數化設計，僅用一周時間。對于圖紙后期更改和跟蹤，AIP解決方案僅僅專注于參數更改而不用擔心圖紙關聯修改（圖 4、圖 5）。

（3）線圈結構由于空間尺寸復雜、導線排列形式眾多，使用舊的 CAD模板設計人員每臺都要修改 30多張圖紙以上，如今在 AIP草圖模塊中建立參數變量，直接生成制造圖紙，修改工作量減少 50%以上；利用布管模塊完成引線設計，可以讓工程師節約大量時間用在考慮、審核引線排布方案，優化引線布局，而不是浪費在三維空間想象上面（圖 6）。

（4）作為生產高壓、超高壓、特高壓交直流變壓器基地，普通二維視圖已經無法滿足客戶需求，渲染后的數字樣機以及后期制作的動畫效果，在產品博覽會上幫助客戶第一時間直觀了解產品結構和制造工藝過程，可以很好地提升企業的形象。這是傳統方案無法實現的。

實際收益

使用 AIP軟件解決了很多以往設計中令人頭疼的問題，明顯提高了設計效率和產品質量。

（1）AIP與 DWG的集成。之前的 DWG設計圖紙可以通過 AIP的草圖嵌入 CAD中再度利用。這是其它 3D軟件無法完美實現的。而且導出 DWF文件能很好地解決與下游企業、客戶交流和溝通的問題。加上 AIP的界面人性化，初學者能很快上手。換句話說，從二維設計過渡到三維設計迅速而平穩。

（2）布管迅速方便。變壓器管路設計和引線設計在二維視圖表達上比較麻煩，對設計和制造人員要求較高。而AIP的“管道布線”模塊，操作步驟少、靈活性高，通過發布管路零件、捕捉相應節點、確定走線方案后，短時間就能做出管路或者引線的三維模型，然后投影成工程視圖，方便快捷，而且準確（圖 7）。

（3）模型和工程圖的關聯性。在使用 AIP軟件后，設計中修改零件尺寸，關聯文件和工程視圖自動完成相應更改，節約設計時間，減少設計工程師重復性勞動。

（4）通過 Vault實現協同設計，保證了零部件設計數據的一致性，而圖紙以及相關的技術文檔也可在 Vault中實現統一管理。

AIP解決方案縮短了設計周期時間，降低了設計和制造成本，以更直觀的產品設計面對客戶和操作人員。對于

我們面臨的激烈市場競爭而言，任何客戶要求的，不但要反應時間快而且還要專業呈現，AIP的三維可視化實體模擬功能可以滿足我們的要求。

未來展望

依托 Autodesk公司強大技術團隊的支持，Inventor已經越來越貼近設計者的需求，并在三維設計軟件中扮演越來越重要的角色。強大的自適應功能、與 CAD的無縫結合、三維建模和虛擬裝配、簡易方便的管道制作、加入了由業界領先的 ANSYS分析功能、全面開放的二次開發數據接口等都是 Inventor所特有的。總之，AIP在變壓器結構設計平臺上是一款性價比很高的軟件。最后，祝愿我們的 Inventor發展越來越好，更適合設計師們的需求。

依靠 Autodesk公司的技術支持和授權經銷商的服務，上海電氣阿爾斯通（武漢）變壓器有限公司在變壓器的內外部結構設計過程中，應用 AIP三維可視化實體模擬，采用Autodesk解決方案，在提高設計效率的同時，保證了產品質量，幫助我們企業在設計上領先對手。endprint