北京石油机械厂：三维创新拓市场 一体化协同高效率

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一、企业背景

     北京石油机械厂是一个有着近五十年历史的国有中二型企业，目前是中国石油天然气集团公司（CNPC）石油钻采配件一级供应网络成员单位、中国石化备品配件资源市场成员厂、中国石油物资装备出口网络成员，也是中油集团公司井控设备液压控制装置定点生产厂。目前拥有螺杆钻具系列、地面防喷器控制装置系列、井下单螺杆抽油泵系列、震击器系列、减震器系列以及气动试压装置、顶部驱动钻井装置等产品。

   

       地面防喷器控制装置                      震击器、减振器             顶驱装置

二、三维CAD为北石顶驱走向世界立功劳

顶驱是当今油气钻井界重大前沿技术与装备，被誉为近代钻井装备的三大技术成果之一，过去一直被美国、加拿大等少数发达国家的几家公司垄断。为了打破国外垄断，研制具有我国自主知识产权的顶驱产品，中石油集团确定北石厂为顶驱装置国产化的实施单位。

     2003年初，北石厂接受集团公司国产顶驱产业化的任务后，迅速组织精兵强将自主研发。通常研制这样的重大装备需要3年以上的时间，北石厂由于采用了CAXA三维、二维以及协同设计极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，保证了结构设计的准确性，仅用1年的时间就完成了研制的任务，缩短设计周期3倍以上。

     北石厂总工邹连阳说：“我们用最先进的技术设计出了最好的产品！一年时间完成从设计到样机，没有三维设计软件是不可能的，我们将3年时间变成了1年时间，从我们的亲身感受可以把CAXA三维创新设计在顶驱装置设计中归纳为：一挥而就（快速） 一次成功（节省） 一步到位（优化）。”邹总还具体说明了三个一的含义：

一挥而就，体现在快速。从2003年1月立项，2004年1月就完成了整体设计。在短短一年时间就把价值800万的顶驱装置设计出来了！一般传统设计至少需要三年的时间才能完成，但是我们在一年之间就完成了从设计到做出样机的整个过程。

     一次成功，设计上没有返工，实验上没有失败。此顶驱装置2004年1月进行排砂试验，2004年3月份就直接上井工作了。如果我们按照传统方式做个样机出来试验，没有问题再生产成品去买，首先样机的800万是肯定要花的，而且如果样机不合格，多次返工重新修改和生产样机要花多少钱就可想而知了。但是利用CAXA三维创新设计软件，我们只需要做个虚拟的样机，然后直接做一个成品。所以一次成功节省了大量的金钱和时间，这个效率非常明显。

     一步到位，三维数字化设计非常直观可见，可以做看得到想得到的任何东西，由于可以在二维环境里面直接看到三维样机，还可以随意的翻过来掉过去，上下左右看，能看到所有的想到和没想到的缺陷，所以产品出来后，从2003年起步，到2006年的今天，三年时间过去了，90％的设计和三年前完全一样，没有大的返工率，也没有重新设计，这种一步到位也节约了大量的时间和金钱。

     2005年北石厂又承担国家发改委重大科技项目，中石油2005年重大科技专项9000米钻机暨配套顶驱装置，这个项目在2005年1月14日立项，2005年9月份出产品，10月份产品出现场，12月份产品安装完成了，现在已经在使用了。这个项目又把前面的应用CAXA三维创新软件的三个一：一挥而就、一次成功、一步到位确认了一遍。

北京石油机械厂厂长刘广华说：“如果我们没有三维创新设计软件，这个产品可能三年也出不了，而且还有可能失败，如果是失败，就没有挽回的机会了，更不会有机会参与国际竞争了。顶驱装置我们一年就获得成功，打开国际国内销售市场，被国外同行评价为世界第一，应该说CAXA三维创新设计软件立下了汗马功劳。”


     北石厂自行研制生产的顶驱装置荣获了中国石油天然气集团公司2005年度技术创新一等奖、2005年中国石油集团科技十大进展奖以及2006年度国家科技进步奖的候选项目。截至到2006年3月顶驱销售超过30台，出口的国家包括美国、巴基斯坦、哈萨克斯坦、沙特、埃塞俄比亚、伊拉克和伊朗七个国家。该重大钻井装备获得了多项国家专利技术，填补了国内空白，代表着钻井工艺技术和机电液一体化石油专用设备制造的最高水平，是钻井装备的一次革命，是21世纪钻井装备的发展方向。

三、信息化提升北石厂自主创新能力

     北石厂在短短的几年时间里，实现了以CAXA A5 PLM的图文档软件为核心平台，无缝集成设计类、工艺类和制造类的软件的产品研发制造管理信息化，在研发信息化方面实现了三维数字化设计（CAXA 3D CAD）和数字仿真与有限元分析；管理信息化方面实现了办公自动化系统、工作流系统、企业资源计划系统以及图文档管理（CAXA Vault）；制造信息化方面实现了构建信息化制造平台和计算机辅助制造（CAXA CAPP/CAM/网络DNC）。

     北石厂的信息化建设取得了重大成果，目前，技术人员开发新产品从三维到二维，从工艺到编程，从生成BOM结构到图纸管理，一系列的工作在很短的时间内就能够完成，新产品推向市场的时间大幅降低，企业对市场的反应速度明显提高，参与国际市场竞争的能力显著提升。邹连阳总工说：“北石厂信息化的总体轮廓大部分都由CAXA搭建，现在信息化应用的水平举个简单的例子来说，在我们厂不用带笔计本电脑等任何东西，可以走遍全厂看到你想看的任何东西，这得感谢CAXA。”

     北石厂根据自身产品开发的特点，将设计、工艺、管理过程分为了两个方向，即创新型产品组和传统改型产品组。创新型产品组负责的产品都是设计初期没有成型技术的，绝大部分的设计生产都是没有图纸可寻，只能是根据技术参数和设计指标来指导设计，那么整个设计过程相对而言都需要自主创新。三维设计的直观性与可模拟分析性则让整个设计变得更加简单明了，同时让企业争得了宝贵的时间并降低了企业试制成本，如北石厂的顶部驱动装置设计、生产、管理过程是个非常典型的例子。


创新型产品设计生产管理流程

     传统改型产品组则负责老产品的改型设计，很多时候都能找到老图纸来帮助设计，相对而言用二维开始设计，借用老图，让设计过程变得更加容易，同时辅助以三维设计来对产品进行宣传，用三维数据模型来指导用户了解和使用产品，将提高老产品改型后的市场竞争力。


传统型产品设计生产管理流程

四、应用效果

     设计：顶驱项目设计时长：3年→1年→9个月；三维软件模拟样机，节约试制成本800万。

     管理：电子版的技术文档安全得到保证，老图纸共享利用率大大提高，查询速度提高了50％以上，数据的准确率提高了90%以上。

     工艺：计算机和网络化，标准化规范化，实现工艺文件共享和版本控制。初步实现与ERP之间的BOM传递。

     制造：无线数据传输，纯工效提高5倍以上，最高可达8～10倍，提高数控设备利用率。液控产品制造由3个月缩减到1个月，生产周期大幅缩减。

     北京石油机械厂这个有着50多年历史的老企业，发展到目前的2005年销售收入19000万元，实现利润总额1100万元，企业资产总额已达2.6亿元，产品出口的国家包括美国、巴基斯坦、哈萨克斯坦、沙特、埃塞俄比亚、伊拉克和伊朗等33个国家。北石厂走的正是一条科技创新的发展之路，而信息化则成为了北石厂创新道路的助推器。