本文介紹了勞倫斯河建船閘翻新的三維工程設(shè)計相關(guān)內(nèi)容。

　　很久以前，北美的歐洲殖民者就開始尋找一條與東方通商的海路航線，位于美加邊境的圣勞倫斯河就是人們認為可以打開這條航線的鑰匙。從1895年開始，美國和加拿大就開始商討共同開辟這條水上路線;1959年，圣勞倫斯河航道正式竣工，該航道長達2038英里，是連接加拿大圣勞倫斯河和美國五大湖的航運大動脈，被譽為20世紀的工程奇跡之一。

　　2002年，圣勞倫斯航道管理公司決定對圣勞倫斯航道韋蘭運河段的船閘進行現(xiàn)代化改造。項目完成后，韋蘭運河將成為世界上有最大調(diào)升水位功能的河道，可將大型輪船升高或降低170米之多，(這一落差也是尼亞加拉大瀑布形成的原因)實現(xiàn)安大略湖與伊利湖之間的暢通。這一長達5年、斥資2400萬美元的項目一經(jīng)提出，全球眾多工業(yè)企業(yè)摩拳擦掌，躍躍欲試。

圖：俯瞰圣勞倫斯河

　　盡管回報豐厚，但項目的復(fù)雜程度也超乎人們的想象：圣勞倫斯航道韋蘭運河段有11個水閘，一套老舊的設(shè)備控制著水閘的開關(guān)。競標方需要對的三個主要部件進行更新：一個重達100噸的大型閘門，一個負責控制水閘內(nèi)放水與儲水的閥門，以及防止船身通過水閘時撞到閘門的鋼索。同時，該項目還必須使用特殊材料防止河水的侵蝕。

圖： 大型船閘和鋼索

　　項目最終的贏家是德國博世的子公司博世力士樂(加拿大)(以下簡稱博世)，博世贏在哪里?只有博世的設(shè)計師們才有最好的答案。

　　三維工程設(shè)計新理念迎戰(zhàn)二維設(shè)計傳統(tǒng)

　　對于博世來說，這一次的勝利不僅僅是贏得了訂單，更是一種觀念上的革命，它吹響了三維設(shè)計向傳統(tǒng)的二維設(shè)計挑戰(zhàn)的號角，促成了博世設(shè)計戰(zhàn)略的全面革新。

　　在項目競標之前， 博世所有的設(shè)計都采用二維軟件。工程師們說：“我們難以直觀地看到自己的設(shè)計。尤其是涉及復(fù)雜的制造過程時，我們很難向制造車間人員把零件的外形描繪清楚?！贝_實，這些復(fù)雜的水閘、軸承、水閥開關(guān)等的工程圖紙就像“紙上的一團鋼絲棉”，對工程部門以外的人來說，幾乎等同于天書?！案倶藭r，我們不能拿出三張二維圖紙，然后期待用戶把它們與三維實體建立起聯(lián)系，”博世的工程師憂心忡忡。

圖：復(fù)雜的裝配圖紙

　　為了贏得訂單，并改變以往的被動局面，博世終于做出了一個大膽的決定：放棄二維設(shè)計，轉(zhuǎn)向三維設(shè)計。這個決定當時冒著極大的風(fēng)險：因為長期使用二維設(shè)計及軟件，博世的設(shè)計歷史數(shù)據(jù)都是以二維格式儲存的，它們能夠順利的轉(zhuǎn)入三維軟件嗎?博世的大部分設(shè)計師熟悉二維軟件的操作，但幾乎都是三維設(shè)計的新手，他們能在短期內(nèi)勝任嗎?更重要的是，如果不能產(chǎn)生顯著的投資回報，那么采用最新三維設(shè)計就毫無意義，但誰能給出準確的預(yù)測呢?

　　三維設(shè)計和工程解決方案，叩響過程自動化的大門

　　博世曾經(jīng)為軟件平臺轉(zhuǎn)換吃過不少苦頭，因此從二維轉(zhuǎn)向三維設(shè)計和工程軟件時疑慮重重。但事實證明這種擔憂是多余的，因為整個過程非常順利。博世結(jié)合適當?shù)呐嘤?xùn)，分階段部署了歐特克的數(shù)字化樣機解決方案Autodesk Inventor。

　　Autodesk Inventor是歐特克面向制造業(yè)的數(shù)字化樣機解決方案的核心，該解決方案通過模擬、分析和可視化，在生產(chǎn)前檢驗產(chǎn)品性能，優(yōu)化設(shè)計方案，減少對物理樣機的依賴，從而提高設(shè)計效率，有效控制成本，加速產(chǎn)品創(chuàng)新與上市速度。采用三維設(shè)計以后，博世不僅節(jié)省了設(shè)計時間，而且繪圖錯誤也明顯減少。

　　在參與競標時，博世的設(shè)計小組使用Autodesk Inventor制作的投標提案動畫贏得了甲方的好感與信任，出色的渲染效果讓客戶欣然同意把項目交給博世。

圖：水閘的三維設(shè)計圖

　　盡管AutoCAD仍然是項目使用的標準軟件，但是Autodesk Inventor既能支持三維可視化，又能在設(shè)計和繪圖完成后將圖紙轉(zhuǎn)換成準確的AutoCAD DWG文件格式，因此，博世在項目中廣泛使用了Autodesk Inventor進行三維設(shè)計。

　　“我們要處理大量復(fù)雜形狀，出現(xiàn)沖突和尺寸錯誤之類的問題十分普遍。使用Autodesk Inventor讓我們可以看到各部分之間的關(guān)系和沖突情況，三維視圖可以逼真地顯示復(fù)雜形狀(如軟管)的實際狀態(tài)。” 博世力士樂加拿大公司液壓事務(wù)部設(shè)計工程經(jīng)理Jim Lambert 回憶說。

　　“歐特克給了我們進行可視化和迅速修改設(shè)計的工具，讓我們把錯誤降到最低限度，從而滿足并超越客戶的期望。”博世力士樂加拿大公司項目首席設(shè)計師 Ben Gilmore表示。

圖：水閘發(fā)電機的三維設(shè)計圖

　　將三維工程設(shè)計進行到底

　　有了Autodesk Invertor，博世可以直接從設(shè)計階段進入生產(chǎn)階段，而不再需要制作昂貴的物理樣機。需要測試某一部件時，博世的工程師就在Autodesk Inventor Professional中使用ANSYS® DesignSpace的有限元分析功能，從而避免了過度設(shè)計以及設(shè)計不足，實現(xiàn)了成本控制以及安全標準要求。

　　“三維設(shè)計讓我們得以探索多種工程應(yīng)用方案，要是沒有三維設(shè)計軟件，類似的工作只能交給專業(yè)供應(yīng)商來完成。在實施項目的時候，如果沒有Autodesk Inventor和ANSYS DesignSpace 這樣的FEA補充程序的話，我們就肯定無法設(shè)計和制造出萬向環(huán)這樣的關(guān)鍵部件來。”博世力士樂加拿大公司的系統(tǒng)工程組組長John Rauscher說。

　　博世也由此成功的設(shè)計了運河的新閘門。通過在三維環(huán)境中查看模型，車間人員清楚地理解了設(shè)計意圖，并加快了部件的制作。這樣，博世就把三維技術(shù)一直應(yīng)用到了生產(chǎn)車間。

　　隨著項目的深化，圖紙越來越多。但博世的設(shè)計小組的月平均不達標率反而下降了46%，圖紙錯誤率減少了25% ，繪圖準確率提高了7%。與使用常規(guī)二維AutoCAD進行項目設(shè)計相比，設(shè)計時間縮短了50%以上。使用Autodesk Inventor后，以前需要1000多個小時設(shè)計的項目現(xiàn)在只要一半時間就可以完成。

　　在項目進行到一半的時候，三維設(shè)計已經(jīng)在博世得到了基本普及，一半以上的設(shè)計部門已經(jīng)開始采用三維設(shè)計。三維設(shè)計讓博世贏了項目，更贏得了未來。

　　更廣泛的應(yīng)用，簡化生產(chǎn)

　　博世還依靠歐特克制造業(yè)解決方案在內(nèi)部和外部審核中共享設(shè)計。圣勞倫斯航道管理公司使用Autodesk DWF Viewer軟件審核博世設(shè)計的每個新裝置，該免費軟件能讓用戶以DWF格式輕松查看并打印包含大量數(shù)據(jù)的二維圖紙和三維模型。Lambert說：“它將設(shè)計可視化，給客戶帶來了極大的幫助?？蛻艨梢灾苯釉贒WF Viewer里切換查看三維組件中的各個部件，從而充分了解整個組件和設(shè)計意圖。一旦達到令人滿意的渲染效果，他們就可以截屏保存畫面，通過畫紅線標注來清楚地傳達設(shè)計變更要求。”

　　而博世在在內(nèi)部使用Autodesk Design Review軟件來簡化審核，該軟件無需原始創(chuàng)建軟件即可以全數(shù)字方式審核和標記二維、三維設(shè)計。裝配車間配備工作站，用于檢查組件和標記DWFs，以及建議新的管路和其他變更。裝配車間主任Bob Van Vliet說：“我們不用再盯著平面圖想象哪里可能會出現(xiàn)問題，一切都鮮活地展現(xiàn)在眼前?！?/P>

　　為方便管理設(shè)計數(shù)據(jù)，博世還在精選項目中采用Autodesk Vault軟件管理過程數(shù)據(jù)，并計劃配合Autodesk Productstream軟件一起全面推廣，用于自動發(fā)布、工程變更跟蹤和材料清單(BOMs)管理。“我們現(xiàn)在的文件管理系統(tǒng)不完善，經(jīng)常需要要求其他人關(guān)閉圖紙，”Lambert說?！拔覀兗毙枰惶啄軌虮阌谠O(shè)計師合作和設(shè)計的安全系統(tǒng)。所以，我們打算將所有歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入Autodesk Vault并計劃把它連接到我們現(xiàn)在使用的SAP系統(tǒng)上?！?/P>