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2010产品创新数字化峰会征文: 基于新产品快速开发制造系统技术服务平台,为企业产品开发助力

2010/11/24    来源:e-works    作者:吴景淑  何永喜      
关键字:新产品快速开发制造系统  服务平台  逆向工程  快速成型    
随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈,产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下,辽宁省工业设计实训中心基于新产品快速开发制造系统的技术服务平台面向企业开展了专业性服务,成为了企业产品开发的助推力量。

    中国是世界制造的中心。东北是中国装备制造业的基地,工业设计是中国制造业的灵魂。新产品快速开发是企业发展的根本。辽宁省委省政府领导对辽宁省企业的发展十分重视,于2001年批准由省财政拨款五百万元,引进了新产品快速开发制造系统,筹建了辽宁省工业设计实训中心,为企业产品开发搭建了服务平台,面向企业开展新产品快速开发和快速制造技术(逆向工程技术、快速成型技术、快速模具技术)专业服务,成为企业产品开发的助推力量。

一、创建新产品快速开发制造系统平台

    1、新产品快速开发制造系统

    随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争从过去的单纯质量竞争,发展到要求在全生命周期内的全方位竞争,产品的开发制造速度日益成为竞争的主要矛盾,同时制造业既需要满足日益变化的用户需要,又要求制造技术有较强的灵活性,所以能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本的制造技术变得十分关键。产品快速开发制造系统技术是为适应此市场需求而发展起来的一种先进制造技术。

    CAD和反求工程(RE)、快速成型(RP)技术、快速模具制造(RT)等技术结合形成了产品快速开发制造系统,该技术可以非常经济快速地实现物理样机并进行中小批量制造。产品快速开发制造系统技术将产品开发周期降为传统方法的 1/51/10,开发费用降为 1/3~1/5,它是产品快速开发的利器。

 图1新产品快速开发制造系统工艺流程图

 图1新产品快速开发制造系统工艺流程图

图2新产品快速开发制造系统示意图

图2新产品快速开发制造系统示意图

    2、新产品快速开发系统平台构成

    按照新产品快速制造开发系统的系统集成要求,辽宁省工业设计实训中心产品快速开发系统平台的具体构成如下:

表1 新产品快速开发系统平台构成

序号

项目名称

型号

单位

提供单位

1

CAD/

RE

图形工作站

1

IBM

2

数据采集软件

Scan 3DNow

1

EDS

3

三维激光扫描机

LSH600

1

西安交大恒通公司

4

重构软件

随机

配置

1

交大恒通

5

RP

激光快速成型机(纸基)

HRP-III

1

武汉华科滨机公司

6

激光快速成型机(树脂)

LPS-600

1

西安交大恒通公司

7

数据处理软件

LPS-600数据处理软件

1

西安交大恒通公司

8

光敏树脂

DSM Somos

14120

若干

西安交大恒通公司

9

RT

真空浇注成型机

ZK400

1

西安交大恒通公司

10

硅橡胶模具

材料

若干

11

真空干燥机

 

1

西安交大恒通公司

12

打磨,抛光辅助设备

1

       二、服务平台建设

    1、创建服务平台的目的

    (1)引进、消化、吸收以逆向工程技术、快速成型技术、快速模具制造技术等为主的产品快速开发制造系统,结合我省制造业企业的需求,对这些共性技术进行本地化转移,使我省制造业企业,特别是中、小企业能够快速、低风险地接受和使用这些技术,从而提高我省制造业企业的新产品开发速度,降低开发风险,提升企业的核心竞争力;

    (2)建立以政府主管部门为背景,以辽宁经济职业技术学院、辽宁省工业设计实训中心为技术支撑,以技术服务为手段,面向制造业企业的创新服务平台,促进地区生产力发展,增加科技对GDP的贡献率;

    (3)探索一条以资金、技术、人才为纽带,以辽宁省工业设计实训中心为组织结构,政府、高校、科研院所,企业紧密接合,共同发展的新路子。促进科技成果转化为生产力,系统地为企业提供新产品快速开发技术等方面的优质服务。

    2、服务平台的任务

    (1)进一步引进逆向工程技术,快速成型技术和快速模具制造技术以及相关的软硬件设备,在我省建立一套创新产品开发的物理平台;

    (2)利用辽宁经济职业技术学院、辽宁省工业设计实训中心及企业的综合技术人才优势,建立一支具有创新能力,稳定可靠的技术服务人才队伍;

    (3)寻求一种适应企业需求的高效务实,具有快速反应能力的管理运行机制,以保证能对企业进行快速有效地创新服务;

    (4)进一步建立一种既相互依赖,又紧密配合,规范运行的组织形式——辽宁省工业设计实训中心。通过该中心引导企业采用先进适用技术,提高企业核心竞争力,从而体现科学技术对经济发展的促进作用。

    3、服务平台的主要工作

    (1)逆向工程(RE)设计服务

    随着科技的高速发展,世界范围内的科技成果层出不穷,它们为发展生产力、推动社会进步做出了杰出的贡献。如果我们充分利用这些成果,可以获得最佳的效果和经济效益。逆向工程技术服务就是帮助企业消化吸收并改进国内外先进技术的一系列工作方法和技术的总和。在逆向工程技术的服务中,企业最大的受益处突显在快速获得复杂曲面的实物三维数据。在这一问题上,我们首先要对用户的实物零件进行仔细分析,确定如何高精度、高效率提取三维数据的方法。面对提取的大批量、无序的点云数据,将其划分为几个特征区,得出设计的整体思路,这其中又关系到相应设计软件的选择和软件模块的确定,为了充分利用和吸取各大软件的长处,在具体逆向工程设计时,一般采用几种软件配套,扬长避短的方式进行。我中心在所承接的逆向工程设计服务中,多数采用了Geomagic Studio 与UG和Pro/E功能结合的方法完成逆向设计服务,并形成了自己的利用逆向工程技术快速获得产品实物数据的路线和方法,满足了企业对服务平台的技术需求。

    (2)快速成型(RP)技术服务

    作为产品开发的先进手段,2001年我们通过西安交通大学购进了快速成型设备及软件,自主开发了利用其设备和软件进行产品开发和创新的具有特色的技术工艺路线,构筑了快速原形制造服务平台,这个服务平台为企业的新产品快速开发制造提供完整的技术解决方案。其技术特征表现在可以制造任意复杂的三维几何实体;CAD模型直接驱动;成型设备无需专用夹具或工具;成型过程中无人干预或较少干预。目前,服务平台不仅为本省份的企业提供产品快速开发服务,还为兄弟省市相应的生产力促进中心提供了相关方面的技术服务工作,是国内新产品快速开发制造服务功能比较齐全的技术服务平台之一。

    (3)快速模具(RT)技术服务

    快速硅胶模具是快速模具系列之一,它集成了快速成形技术、快速制模技术和真空注型技术,是支持产品创新开发工作的一项共性技术,可以从产品CAD数据,快速生产出产品注塑样件。通过应用该项技术服务企业,可显著提高企业的产品创新开发能力。该项技术是使用硅橡胶非金属材料代替金属材料快速制造注塑模具,使一般塑料件的制造周期从传统方法的1~2个月缩短到1~2周,并明显降低模具的制造成本。应用真空注型工艺,可快速实现塑料零件的小批量生产。根据产品的设计要求,可选择具有不同材料特性的注型材料进行生产试制,典型零件的硅胶模可在1-3天内完成;小批量样件的真空注型可在5-7天完成。该项技术是制造业所急需的技术,也是本技术服务平台的重要技术支撑,在服务过程中,我们利用快速原形制造优势,研制了快速硅胶模制造工艺路线,模具制造时间和成本均为传统技术的1/3,大大降低了企业产品开发的成本和投资风险。

三、服务平台在实施中取得的实效

    基于新产品快速开发制造系统的技术服务平台最主要的任务就是将先进适用技术在本地区推广应用,促进本地区经济发展,中心是非盈利的中介服务机构,其中心任务是促进企业提高核心竞争力。因此,在区域产品技术服务平台实施过程中,我们始终把社会效益放在第一位。

    1、社会效益

    在对中小企业服务过程中,我们先后为辽宁、吉林、黑龙江、河北等10多个省区的200多家企业直接或间接进行技术服务,涉及的行业主要有:机械制造、汽车、摩托车、仪器仪表 、家用电器、工艺美术、航空、农机、玻陶、塑料制品、家具、玩具等几十个行业,通过对中小企业的服务,在我市首先建立一套产品快速开发制造而且低风险的系统,并承担了推广应用这套系统的任务。为此,我们在几年的时间里先后通过辽宁经济职业技术学院培养多届掌握逆向工程技术的学生1000余人;举办各类技术推广活动10多次;参加了高校、行业交流会等大型活动10次;为我市100多家企业进行了多方式的技术培训;并通过媒体及网络宣传普及技术,取得了较好的社会效益。现我市已有几家大型企业引进了这套系统,但是大量的中、小企业更需要中立的公共技术平台。我们先后为沈阳中瑞机械有限公司、辽宁省铁岭橡胶工业研究所、鞍山鑫龙铝业有限公司、东软飞利浦医疗设备研究所、东北模具厂、哈尔滨工业大学、长春时代数码公司、营口科龙特塑综合配套厂等十几家企业达成了长期合作关系。并先后为这些企事业单位进行了快速成型、逆向工程、快速模具及计算机CAD设计等技术服务。完成了这些企业的样品模具开发工作,使各企业的新产品试制和定型工作进度大为提高,降低了他们的开发风险,增强了他们产品在市场的竞争能力。我们为各企业精心、细致的服务都得到他们的一致好评。

    在过去几年里中心还先后通过各种渠道为东北地区汽车、模具行业的十几家龙头企业以及我市机械制造、仪表、家电、农机、玻陶、家具、玩具等行业的几百家企业进行了100多次免费的技术咨询服务。扩展了这些企业对高新技术的认识,让他们了解先进制造技术在改造传统产业中的作用和地位,让他们明白企业如何利用高新技术开拓市场,提高企业自身的竞争能力。同时也为中心技术服务的市场开拓打下基础。

    在我们的服务工作中,为各企业节约的新品开发投资估计直接和间接费用近千万元,更重要的是为企业的新品开发赢得了时间、抢得了市场先机。

       2、在汽车新品开发中的绩效

    本中心技术服务平台一开始运行即参与到沈阳华晨汽车零部件公司新产品开发中,先后参与了近10种重要零部件的开发工作,均顺利完成任务。这不仅为华晨汽车零部件公司赢得了时间,而且大大地降低了投资风险和开发成本。

    3、在雕塑制造中取得的成果

    在承接某单位的雕塑小件的逆向工程工作中,我们利用自己开发的技术工艺独创了这类雕塑的数据采集技术和工艺方法,解决了数据采集、处理等难题,并使整个雕塑工艺简化及劳动强度大大降低。

    4、在汽车内饰件新品开发中显示其优越性

    在汽车内饰件新品开发中,我们利用产品逆向工程的优势和快速成型制造优势与沈阳金杯江森自控汽车内饰件有限公司共同开发完成了汽车方向盘零部件的全部设计、定型等开发工作;并提供全套事后服务工作。

    中心建立的技术服务平台,为辽宁及周边地区制造业中广大的中小企业的产品开发、技术进步和生存环境的改善提供了有利的条件,为企业发展和提升本地区的经济实力起到了助推作用,同时也探索出科研院所体制改革的方向。

    可以预见,随着政府对本中心支持力度的加大,将使本中心的技术服务能力大为提高,也将大大带动本地区技术服务网络的形成和成熟,从而带动本地区GDP的增长,释放出辽宁这个中国老制造业基地的巨大潜能。

责任编辑:许小倩
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