汽车现代设计,能否如虎添翼?

基于自主创新,打造国际品牌是位于中国安徽芜湖的奇瑞汽车集团最坚定的战略方向之一。作为集团实现创新品牌的中坚力量,奇瑞规划设计院设备规划部从建立之初一直探索如何在向国际先进设备集成商学习的同时,提升自身的设备综合设计水平。此时,EPLAN电气设计软件,逐渐出现在他们的视野里。

EPLAN P8系统在奇瑞汽车规划设计院的应用 傅昆, 《亚洲控制工程》主编 倪宝, 奇瑞汽车规划设计院

    1999年12月18日,第一辆奇瑞轿车下线; 2010年3月26日第200万辆汽车下线,奇瑞进入打造国际名牌的新时期。目前,奇瑞公司已具备年产90万辆整车、发动机和40万套变速箱的生产能力,拥有一支6000余人的研发团队,掌握了一批整车开发和关键零部件的核心技术……     上述这段来自奇瑞汽车集团官方网站的描述,展现了中国自主品牌汽车的一段快速发展历程。回顾改革开放以来,世界主要汽车厂商与中国本土企业以合资的形式生产的各种合资品牌汽车如雨后春笋,但直到2000年以后奇瑞、吉利和比亚迪等品牌的崛起才在真正意义上标志着中国自主品牌汽车的发展。作为汽车领域的后来者, 奇瑞通过逆向开发、模仿成熟技术迈出第一步,然后通过与发达国家的汽车设计公司进行技术合作,认真学习借鉴国内外汽车企业的先进生产技术,并广泛利用国际国内两种资源, 经过10年来的跨越式发展,奇瑞实现了从完全模仿到正向开发再到自主创新的跨越。     在奇瑞这一近乎传奇的历程中,成立于2004年的奇瑞规划设计院发挥了重要的中坚力量作用。对规划设计院而言,其主要任务集中在汽车四大工艺:冲压、焊装、涂装、总装前期产品规划、生产准备、设备的选型采购、安装调试和交付使用,承担了奇瑞公司所有的新老车型工艺设备规划,包括海外工厂的规划。对该院而言,设备和生产线的相关设计软件无疑是圆满完成集团任务,实现集团战略目标最为重要的手边利器。对此,该院设备规划部负责焊装设备规划设计的倪宝工程师深有体会:“从引进日韩生产线到学习欧洲汽车设备集成商的设计中,我们发现并认识了EPLAN P8软件系统,一个具备强大管理能力的专业电气设计工具。”

掌握设备的自主设计话语权     作为现代汽车设计的一个重要环节,设备规划部扮演着重要的角色。由汽车工程研究院完成车型前期的数模绘制之后,再到规划设计院由供应部专门对数模进行拆解,出现多道工序,如车门、顶盖、侧围等,随后冲压部门主要负责冲压件的工艺和模具的工艺编排,而车身部门则和设备部门一起拆解需要多少夹具与加工设备,“我们设备规划部焊装规划需要考虑的是设计并采用什么样的设备来保证车的焊装过程,负责完成白车身焊装主线设备前期规划、安装、调试等任务,这是实现汽车投产的关键步骤之一”,倪宝说道。     据介绍,焊装设备规划部门所负责的焊接自动化设备集成和线体设计上一直以来选择的是德国库卡和意大利柯马这类欧洲专业汽车设备商提供。由于在奇瑞汽车的焊装生产线上,电气自动化产品使用相当普遍,从工业机器人、机械手、高速输送设备、PLC、人机界面甚至机械安全自动化产品,应有尽有。学习、熟悉和掌握这些电气自动化设备的集成设计,也是倪宝所在焊装设备规划部门的追求目标。倪宝说:“由于前期人员与经验不是很足,我们2007年以前将该部分任务主要交给库卡、柯马等设备商完成,而随着我们自身设备规划和电气设计水平的提高,2007年以后采用了多种合作方式:一是全部仍然由上述设备集成商完成,但我们来提供标准;二是双方合作,各做一部分;三是完全由我们自己完成。未来3~5年,我们将会基本实现自主设计。”     要逐步实现这一目标,如何提升自身的电气设计水平,形成具备奇瑞特色、符合自身风格的设计规范和设计管理理念,无疑是掌握自主设计话语权至关重要的因素之一。

提升焊装设备集成设计能力     引进EPLAN P8专业电气设计软件,是焊装设备规划部门迈向汽车设计现代化、自主品牌国际化的重要一步。事实上,对于设计软件工具作用而言,无论是降低错误率、减少返工修改量,还是提升设计管理水平,其最终追求目标即是效率与质量。     焊装设备的电气设计将对下游供应商的标准化要求、元件采购、装配和生产维护都将产生巨大影响。随着集团的扩张,焊装设备规划部门工作任务在日渐增多,2010年全年要完成25个项目,除了10多条生产线体的设计(图1、图2),还要完成一些专用设备,如输送设备、包边机器人的设备规划。对于倪宝及其他设计工程师而言,面临的一大挑战就是日益增多的各类图纸手工绘制和电气元件连线工作量,接触器线圈触点等各类元件的遗漏、重复和一致性冲突等问题,以及后续的大量修改问题。倪宝举例说:“譬如材料清单BOM表文本在传统CAD中难以修改,还有经常遇到的图纸修改问题,一张一张改很麻烦,改了原理图还要改材料单、端子表等,牵一发而动全身,项目一多就来不及,而且容易出错。”     针对这些设计的苦恼之处,EPLAN P8显示了其突出优势。EPLAN P8秉承了一个重要设计思想:能自动完成的都尽量让软件来完成,包括自动连线,自动变更管理、宏变量技术等等。设计焊装生产现场的电气开关柜图时,所有的电源、控制器、接触器、电机保护和驱动元件之间的连线都是软件自动完成,设备也都是自动编号,整个页面标准统一而且美观。在原理图完成之后,后续的设备清单,端子连接图等其余工程所需的图纸系统会自动生成。设计者所做的工作只是定义自动生成图纸的表格显示形式,例如,点击按钮要求生成按照IEC标准定义的端子连接图和设备清单,工程图纸就全部自动生成。这样,设计者可以将更多的精力投入到生产线设备本身的设计创新上面去(图3、图4)。倪宝说:“我们发现这个设计软件与CAD相比有太多的优势,简直就是把复杂的画图过程变成了简单的放置。”

图1 奇瑞汽车全自动焊装生产线

                                                                                                     

图2 EPLAN P8完成的焊装设备生产线总体布置图

     除此之外,EPLAN的宏文件功能,可以把常用的回路(如电机控制回路)做成宏文件,通过改变宏值集来改变整个回路内设备的选型;为编程软件等提供一些接口,可以导出一些报表,而这些报表可以直接或者稍微处理之后,直接导入编程软件,还有筛选功能等等,都给奇瑞焊装设备规划部门工程师们留下深刻印象。

图3 现场电气控制柜

图4 现场某控制柜CP3设计布局图

    通过评估倪宝发现,一个中小型的项目,原本使用CAD的话,大概要1个月左右的绘图时间,目前使用EPLAN则大概两周左右就差不多了,因为端子很多直接生成。编写PLC 1周左右时间,2周时间软硬件就能做好;设计一套2000个点左右的生产线则只需要一周左右,“因此,使用EPLAN设计的效率是CAD没有办法比的。”

打造适合奇瑞的电气设计标准     从单纯的引进学习到消化吸收,最后完成自主创新,应该说描述了奇瑞焊装设备规划部门走过的历程。通过EPLAN软件的引进使用,焊装设备规划部门可以对电气设计的图库、端子、线标管理得更好,最终形成功能表,并直接下到采购中,不但工作量减少,而且标定好的图库给经销商,可以规范其按照自己的要求来提供。     倪宝说:“我们原来一直学习接受富士、库卡、柯马等集成商的设计规范,自己只是审核图纸,发言权、修改权相对比较少。但后来发现他们这些规范可能更适合通用、大众汽车,而在奇瑞则有些水土不服。利用P8软件的强大功能和管理理念,现在我们可以形成自己的规范标准反过来要求他们。”     为了帮助奇瑞建立自己的标准模板,进一步完善适合奇瑞的功能,EPLAN同样也提供了大力的培训和技术服务支持。倪宝赞赏了EPLAN在安装调试、系统升级、培训服务的敬业精神,“譬如培训,原本我们一个没有多少绘图经验的工程师,经过培训,基本掌握了怎样更有效率的使用EPLAN这个绘图软件,培训效果不错。譬如升级,虽然可以在网上下载升级包,EPLAN还是定期的给我们寄更新的数据过来。” 越来越多的新技术、新理念正应用到汽车制造行业,而适合自己的才是最好的。汽车现代设计,能否如虎添翼?关键还是在于选择、吸收和创新一项有力的设计工具。“我们需要花费更多的经历去理解、吸收这些技术、理念,并对其进行分析,形成适合我们自己的创新工具”,倪宝认为。

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