Rexroth Hydraudyne

更快速精確的液壓缸設計

Rexroth 標誌Rexroth Hydraudyne 隸屬於 Bosch Group;Bosch Group 是德國的工業公司,營運領域遍及汽車技術到寬頻網路。Rexroth Hydraudyne 位於荷蘭,向全球各地公司供應大型的專業液壓缸。這些液壓缸用於驅動及控制各種機械設備,例如鹿特丹南方 10 英哩處哈特運河 (Hartel Canal) 防潮堰的液壓設備,像一道門分隔內陸水道及海洋,就是其中的知名例子。

Rexroth Hydraudyne 的工程師使用 PTC Mathcad 這項視覺化設計環境,可讓所有產業的工程師在產品設計階段期間,由各種數據來源進行繪製,並記錄所有的數學方程式和計算,以設計大型的工業液壓缸。雖然每個液壓缸都是客製產品,但每個液壓缸的計算都要高度標準化及最佳化,提供最高的可靠性。使用 PTC Mathcad 十年後不但大幅降低生產成本,與產業合作夥伴的合作也更有效。

Rexroth Hydraudyne 內部的研發部門負責所有液壓缸的工程作業。工程經理 Marc Moolenaar 表示:「我們沒有第二次機會,大部分情況下每次只製作一個液壓缸,因此無法先測試原型。我們真的是所謂『接單後工程』組織,第一次就要製作出正確產品。這代表我們非常需要技術計算。」

全球有 150 萬以上的工程師使用 PTC Mathcad,除了可以使用標準數學標記法處理數學算式,也能輕鬆地重新計算、檢視、呈現及發行,甚至使用網頁也沒問題。PTC Mathcad 讓工程師能夠輕鬆傳達計算之中的基本原理,確保及驗證設計品質,並有助於重複使用經常執行的計算常式。

Moolenaar 表示:「在大部分情況下,液壓設備只是更大實體的一部分,許多公司同時合作,當然所有人都會檢視我們的設計資料。客戶經常需要反覆檢查我們的計算,例如確保我們維持正確的程序、標準及安全限度,因此計算和說明一定會互相連結。PTC Mathcad 協助我們每次都能提供正確文件。PTC Mathcad 在我們與產業合作夥伴溝通的過程中扮演關鍵角色。我們能以一致且精準的方式呈現計算,協助客戶瞭解我們的工作內容,可說是所見即所得。這是寶貴的優勢。」

使用 PTC Mathcad 之前的情況

Rexroth Hydraudyne 自 1993 年起使用 PTC Mathcad。公司的 16 位設計工程師有 2/3 每日使用。公司採用 PTC Mathcad 之前,工程師必須仰賴廠商提供的客製化軟體進行計算。這項解決方案雖然穩定可靠,但卻缺乏彈性。新的液壓缸類型、工程標準或應用,一定會牽涉新的軟體變更,需要耗費時間及人力。工程師需要更彈性的解決方案,因此選擇 PTC Mathcad。

資深設計工程師 Kees van de Grint 表示:「這套軟體很容易學。幾乎無所不能,並可依據本身需求自由設計計算。只要在空白螢幕開始計算,就像在紙上計算一樣。」

PTC Mathcad 可透過自我記錄介面,讓工程師在單一工作表結合方程式、文字及互動圖形。有別於大部分的計算套件、試算表或編程語言,PTC Mathcad 的「whiteboard」介面可利用按鍵輸入或按下選單調色盤接受及顯示自然數學標記法,無須進行編程。「即時」介面可讓工程師變更變數或數字,然後立即重新計算結果及 2D 和 3D 圖表。

van de Grint 繼續表示:「這樣的自由程度真的很棒。不過如果需要統一方法及一致的呈現方式,就必須在部門內部進行妥善組織。」因此他在三年前開始編製工程手冊。手冊採用 PTC Mathcad 內部的電子資料庫格式,因此可輕鬆組織資訊,將最重要計算的方法收錄其中,並提供標準文字進行說明及引用來源。使用者只需要複製適當的文字段落或甚至完整計算。填入部分額外材料及特定情況的相關資訊後,PTC Mathcad 就會自動執行所有數學運算,立即提供完整情況。

成果

van de Grint 表示:「即使是由 Intergraph SmartSketch 整合式 CAD 系統製作的繪圖,也可自動改編為計算後的測量結果。提供數位工程手冊可提升工程部門的生產力。此外由於大家總是使用工程手冊試驗證實的方程式,成果將更為可靠。」PTC Mathcad 的數位工程手冊目前包含 165 個核心計算及 5 個範本。

由於使用者可以利用自己提供的格式輸入資料,可進一步減少發生錯誤的機會。不論工程師使用英吋、公釐或公尺,PTC Mathcad 都能自動處理測量轉換流程,避免手動處理可能經常產生的錯誤問題。van de Grint 表示:「如果在國際市場工作,這項功能真的很方便。此外查看單位就可迅速發現方程式是否有任何錯誤。」

競爭優勢

設計液壓缸時,必須適當地計算外殼。外殼通常需要承受巨大的力量和壓力,因此是液壓缸最昂貴的零件之一。工程師計算外殼最佳厚度的結果越精確,需要的材料就越少。這樣會在成本及獲利方面造成重大差異。van de Grint 表示:「這就是公司方案具有競爭力的秘訣。」

Moolenaar 補充道:「因此我們在手冊中納入部分高度詳細的計算。其中部分方程式花了我們很多時間努力思考。不過之後就可以相同方式一再重複使用。」

可是有時候 Moolenaar 不希望這些方程式曝光。他微笑表示:「PTC Mathcad 可以讓部分計算無法由他人存取。畢竟沒有人想拱手奉上商業機密。例如我們通常會檢視替代構造,以及其他的安裝原則或構造類型。當然這並不完全是我們的工作,但有時介入處理是有回報的。在部分情況下,即使採用稍微不同的假設,也可以大幅降低液壓缸的成本,例如或許可以減少使用混凝土。在這樣的情況下,就需要非常妥善地記錄計算,否則絕對無法進行這樣的變更。」

PTC Mathcad 有時甚至可協助變更專案範圍。van de Grint 補充道:「PTC Mathcad 提供我們極大的彈性產生計算。我們可以向客戶展示每項設計的詳細考量因素,並利用使用嚴格且經過證實的設計規則,避免不必要的風險,藉此滿足每位客戶的期望。」

關於 Bosch Rexroth AG

Bosch Rexroth AG 是 Robert Bosch GmbH 獨資擁有的子公司,於 2002 年達成 36.2 億歐元的營業額,員工約有 25,500 人。公司於 2001 年 5 月透過 Bosch Automationstechnik 和 Mannesmann Rexroth 的併購案成立,包含 Bosch Automation、Brueninghaus Hydromatik、Indramat、Lohmann + Stolterfoht、Mecman、Refu、Rexroth Hydraulics 及 Star 等先前品牌的產品及服務。Rexroth 在大約 80 個國家提供所有機械、液壓、氣動及電子相關的驅動、控制及動作技術和相關服務。