随着科技创新的不断进步,制造业不断往自动化、智能化、数字化方向发展,钢铁行业的工艺革新也成为了重构产业价值链的核心引擎。宝钢轧辊作为锻钢轧辊领域的技术引领者,依托数十年行业积淀与创新基因,携手开目软件落地三维零件工艺设计3DMPS项目,以基于MBD的制造特征智能识别、工序模型自动推理、AI驱动智能工艺设计等前沿技术,实现了工艺编制效率跃升超90%,构建起知识驱动工艺决策的智能制造新范式,为钢铁装备制造的数字化跃迁树立了可复制的标杆样本。
作为全球领先的现代化锻钢辊轴产品制造企业,宝钢轧辊科技有限责任公司(简称 “宝钢轧辊”),其前身是始建于1960年的常州冶金机械厂,如今已发展为集冶金轧辊研发设计、生产制造、运维服务和绿色循环于一体的国家级标杆企业,更是锻钢冷轧辊通用技术条件国家标准的制定者。自主研发的抗辊印、抗事故、高耐磨、免镀铬系列轧辊及高强汽车用钢、电工钢等专用轧辊,性能均处于国际领先水平。
项目背景
传统工艺管理瓶颈亟待突破
以往,宝钢轧辊在工艺制造管理方面主要依赖PLM系统和OA等办公自动化系统满足日常运营,管理系统相对分散。随着业务的快速扩张与产品创新的不断深入,传统的二维工艺设计模式逐渐暴露出诸多弊端。
典型工艺复用的手段比较单一,靠人工经验积累,容易产生误差: 企业典型轧辊产品的工艺有一定相似性,典型工艺复用的手段单一,靠人工经验积累,容易产生误差。
管理系统之间的数据流不唯一,数据传递存在误差:目前企业以二维工程图为主、三维模型共存的形式,容易造成零件信息提取的数据流不唯一,并产生数据传递的误差。
二维工程附图需手动绘制,效率低下:目前企业的二维工程附图以人工手动的形式绘制,特征结构复杂、尺寸信息繁多,严重影响工作效率。
传统二维工程图不直观、无法满足车间操作者的需求:传统的二维工程图无法直观显示零件的特征结构、尺寸、工艺信息,难以满足车间操作者的需求。
在此背景下,经过严格选型,宝钢轧辊决定携手开目启动 3DMPS 项目,旨在通过对轧辊类零件三维模型的特征智能识别、典型加工方法智能推理,以及基于特征算法自动生成工序模型,构建一套结构化、可视化、集成化且实用化的三维工艺规划和管理机制,最终实现基于MBD三维三维工序模型的可视化工艺下车间,提升工艺与制造的协同效率。
实施方案
三维工艺一体化系统构建
在项目实施过程中,宝钢轧辊业务和技术部门与开目项目团队紧密协作,深入开展业务需求调研,确保项目方案精准贴合企业工艺与生产的实际需求。凭借开目在工艺设计与管理领域近30年的深厚积淀,打造了覆盖全流程的工艺设计一体化系统。
制造特征智能识别,优化工艺前端流程
剖析轧辊回转面典型加工逻辑形成算法,实现一键识别制造特征。省去传统回转面加工复杂设计步骤,大幅提升工艺前端效率,减少人力时间成本投入。
结构化工艺推理,实现智能决策推理
依托三维模型特征、工艺信息及尺寸参数,自动遍历生成含设备选型、工时核算、检验编码的结构化工艺路线。以数据驱动替代经验决策,规避人为失误,实现工艺决策智能化。
工序模型自动生成,保障生产精准性
梳理企业工序余量规则融入算法,依余量数据自动生成高精度工序模型,充分满足生产需求,确保生产过程的高效、安全与精准
轮廓编辑功能,优化三维模型质量
针对有缺陷的三维模型,开发轮廓编辑功能。利用自相交、断点、不闭环等缺陷识别算法智能定位不规范轮廓,重新生成工序模型,为加工筑牢可靠基础。
多系统集成架构,构建统一数据生态
实现3DMPS 与PLM、MES、QMS等深度集成,以三维模型为数据载体,构建统一数据流传递路径,实现工艺数据与检验数据的集中管理,打破信息孤岛,强化工艺设计与制造环节协同。
价值成效
数字化转型效益凸显
经过联合项目团队不懈努力,宝钢轧辊3DMPS项目建设取得了丰硕成果,不仅促进了工艺设计效率与质量的提升,也推动了钢铁行业轧辊制造工艺的数字化升级,为行业内其他企业提供了可借鉴的成功范例。
◉ AI驱动工艺智能生成:训练智能工艺生成专业大模型,实现对典型轧辊产品的工艺路线、加工参数的自动推荐与优化,构建自学习与适应新产品结构的能力,推动工艺设计从“规则驱动”向“智能决策”转变。
◉ 工艺编制效率跃升90%:融合自动推理功能,工艺编制时间从传统模式的 2-3 天缩短至 2 小时,效率提升超 90%,显著加快新产品投产周期。
◉ 数据传递精度优化:通过三维模型统一数据源头,消除二维图纸导致的信息传递误差,实现工艺数据与制造执行的精准对接。
◉ 车间可视化变革:3DPDF工艺卡片的应用,使车间操作从 “图纸解读” 升级为 “三维可视化指导”,降低操作门槛的同时,产品一次合格率提升显著。
◉ 数字化管理体系构建:构建了基于MBD的工艺业务模式,形成从设计到制造的全流程数字化闭环,推动轧辊制造向智能化、标准化方向深度迈进。
此次宝钢轧辊工艺数字化设计3DMPS项目,助力企业实现了从产品设计、工艺设计、仿真分析、生产制造及数据管理等全方面的三维技术贯通。未来,开目软件将秉承长期的战略共赢原则,进一步推进与宝钢轧辊的数字化转型的应用合作,为中国钢铁工业的高质量发展贡献更大力量。
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