欧特克数字化样机解决方案在久益采矿设备公司的应用

如何在最严酷的环境中从岩石里开采层状矿物?问问有 91 年历史的久益采矿设备公司(Joy Mining Machinery)吧,这可是全球最大的高产地下采矿解决方案制造商。久益采矿设备公司是久益环球公司的子公司,专业从事设计和制造地下采矿设备,用于开采煤和其他层状矿物,例如盐和钾。该公司的机器身量庞大,每台轻则 20 吨,重则数百吨,并且都担负着艰巨任务:切割坚硬的岩石,同时确保操作员的安全。

久益采矿设备公司总部设在宾夕法尼亚州沃伦戴尔,该公司素以开发可靠的创新解决方案而闻名,并因此成为全球行业龙头。通过使用欧特克公司的数字化样机软,久益采矿设备不断创制新型设备,在安全和可靠性方面树立了新标准。不仅如此,该公司还得以实现以下成效:

尽量减少制造过程变更

削减开支,加快上市速度

更快探索创新设计构思

在制造、营销及其他环节中重复利用数字化样机数据

业务挑战

久益采矿设备公司的工程师设计的每台设备都必须满足严格的安全要求,并能耐受严酷的采矿环境,而这些设备身量庞大、构造复杂,最多包含40000个零部件,所以久益采矿设备公司必须在制造过程开始前确保新款和改款设备都符合所有要求。久益采矿设备公司工程系统部总监Chris Flynn解释说:“钢材很贵,我们希望在所有利益相关方都对设计完全满意之后再开始进行焊接和切割工作。”这对该公司的设计工作造成了严峻挑战。

解决方案

作为欧特克的长期客户,久益采矿设备公司现在使用数字化样机在三维环境下探索并验证各种构思,同时促进全球设计团队开展更紧密的协作。2009年,久益采用了Autodesk Vault Collaboration协同软件,并升级到最新版Autodesk Inventor软件,从而在工程生产率和效率方面取得了显著进步。久益公司还使用AutoCAD Mechanical与依赖二维设计数据的供应商共享设计,并开始利用AutoCAD Electrical软件设计电气控制系统。另外,久益采矿设备公司还从前不久开始使用Autodesk Maya、Autodesk Showcase和Autodesk 3ds Max Design可视化软件来帮助创建逼真的图像和动画。

以虚拟方式探索设计

在客户提供新设备和改版设备的规格之后,久益采矿设备公司的设计过程就开始了。Flynn 表示:“我们深入理解客户的要求,在Autodesk Inventor软件中创建数字化样机。我们在虚拟世界中保存设计迭代的时间越长,对新构思进行实验就越容易、越具有效率。”

Autodesk Inventor软件中的可视化和仿真工具帮助久益采矿设备公司的团队从人类工程学和操作员安全的角度验证设计概念。例如,工程师可以考察操作空间是否够大、是否能有效防尘。久益采矿设备公司还进行压力分级,并对设备的运动进行模拟,以便找出冲突和其他错误,避免在实际生产中出现问题。

创新设计:Joy 14ED

最近,Autodesk Inventor软件帮助久益采矿设备公司的工程师开发了Joy 14ED,这是一款在简单机械中结合采矿和锚杆操作的地下矿井入口开发工具。有了Joy 14ED,采矿公司就不必在进行切割和安装锚杆时轮换使用两种不同的机器,大大提高了生产率,安全也得到了保障。

但是在设计Joy 14ED的过程中,该公司遇到了一些新的挑战。久益采矿设备公司的大多数设备只需要一人操作,而14ED需要三名操作员。若想在一台设备中实现所有功能,同时留下充足、安全的操作空间,那就需要进行大量的实验工作。设备上的空间本来就有限,所以工程师不能使用标准的设备外壳,而是在设计阶段测试了不同的形状和定位。然后,他们使用Autodesk Inventor管道系统的功能找出铺设液压软管的最有效途径。

Flynn说:“软管可能占据大量工作空间,软管集中成束时也会非常硬,并且难以搬动。通过在虚拟环境下对软管建模,我们得以对设计进行实验,找出合理的管道铺设方案,给操作员留下所需的空间。这样我们就不用到了投产时再临时调整了。”

改善设计审查

创新设计开发效率的提高仅仅是久益采矿设备公司收到的实效之一。数字化样机也使该公司的客户更易在设备制造前了解设计方案。Flynn表示:“通过使用数字化样机,我们可以在开发早期更有效地与客户互动。最棒的是我们可以在开始切割金属前纳入客户的变更,因此得以削减成本、加快制造过程。”

最近,久益采矿设备公司需要让客户批准一项全新设计,该公司决定进一步利用欧特克软件的可视化功能。该公司利用Autodesk Inventor中的数字化样机数据,在Autodesk Maya和Autodesk 3ds Max Design中制作出一段讲解设备运转和操作情况的影片。Flynn表示:“根据影片得到的反馈,我们准确查明了必要的人体工程学变更和细微的操作变更。我们最终能满足客户的需求,它绝对功不可没。”

提升生产率

久益采矿设备公司将Autodesk Inventor软件升级到了最新版,并用Autodesk Vault Collaboration协同软件替代了之前的项目数据管理(PDM)系统,从而令该公司全球5大洲13个工程设计点的400名工程师得以加强协作、提升效率。Flynn指出:“工程师共享设计变得容易多了,而且我们还可以访问在以前的项目数据管理系统上无法使用的诸多Autodesk Inventor功能。我们很顺利地完成了全球系统转型——这可是一项重大成功。”

客户价值

久益采矿设备公司表示,换用Autodesk Vault Collaboration以及升级Autodesk Inventor软件所付出的投资不到一年时间就全部收回。Flynn说:“在久益使用数字化样机前,我们要在生产阶段进行许多变更,这些变更造成了高昂的成本。数字化样机支持我们减少了制造阶段的变更数量,缩短了产品上市时间,并让我们为客户打造出更好的产品,帮助我们保持住了行业领先的地位。”


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