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Anwendungsforschung fortschrittlicher Fertigungstechnologie im Fahrtreppenbau

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Abbildung 1: Flussdiagramm der schlanken Fertigung der unternehmensbasierten Konzerntechnologie von CST

Ein Überblick über die zugehörige Technologie in China, dem weltweit größten Produktionsstandort für Fahrtreppen, und dem chinesischen Hersteller CST

von Wang Qibing, Leng Yonggang und Lee Yu

Zusammen mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Wirtschaft und der energischen Förderung der Urbanisierung wächst die Entwicklung der Fahrtreppenherstellung weiterhin zweistellig. Nach Angaben der China Escalator Association wurden 529,000 insgesamt 2012 Fahrtreppen in der Branche hergestellt, verglichen mit 633,000 im Jahr 2013, mit einem Nettogewinn von 104,000. Mit einer Wachstumsrate von 19.6 % lag die Zahl der installierten Fahrtreppen im Markt im Jahr 2.45 bei 2012 Millionen. 2013 überschritt diese Zahl drei Millionen (ein Plus von 22.4 %).

Nach Angaben der International Organization for Standardization gab es 12 in China 2013 Millionen Fahrtreppen. Damit erreichte der Pro-Kopf-Besitz an Fahrtreppen im Land erstmals den weltweiten Durchschnitt. Es gibt mehr als 600 Hersteller von Fahrtreppen in China, die ein Segment von 100 Milliarden CNY (14.71 Milliarden US-Dollar) pro Jahr ausmachen.

Die Verbesserung des Fertigungsniveaus von Fahrtreppen ist der notwendige Trend für die nachhaltige Entwicklung der nationalen Fahrtreppenindustrie.

Die Rolltreppe wird zu einem wichtigen Symbol moderner Urbanisierung und fortschrittlicher Schienenverkehrsausrüstung. Die Herstellung von Fahrtreppen ist wichtig für die Modernisierung der Fertigungsindustrie. Das Segment muss mit technologischen Innovationen wie 3D-Druck, mobilem Internet, Cloud-Computing, Big Data, Biotechnologie und neuen Energie- und Materialformen Schritt halten. Die Herstellung intelligenter Geräte und intelligenter Fabriken auf der Grundlage des physischen Informationssystems führt die Revolution der Fertigung an, die durch das Grundsatzdokument „Made in China 2015“ von 2025 unterstützt wird. Die heimische Rolltreppenindustrie wuchs weiterhin kräftig, was die Nachfrage nach einer Beschleunigung von Innovation und Fertigung mit sich brachte.

Grundsituation der fortschrittlichen Fertigungstechnologie

Marktsituation

Zusammen mit der schnellen Entwicklung fortschrittlicher Fertigungstechnologien wurde die Qualität der Ausrüstung zur Unterstützung des fortschrittlichen Schienenverkehrs verbessert; Inzwischen ist es der harte Index für fortschrittliche Fertigungstechnologien, die in die Fahrtreppenfertigung eintreten. Dies bringt Veränderungen mit sich, die computergestütztes Design und Herstellung sowie ein integriertes fortschrittliches Technologie-Ökosystem umfassen. Obwohl die Anwendung fortschrittlicher Fertigungstechnologien dem Hersteller einen starken Wettbewerbsvorteil verschaffen kann, müssen die Hersteller dennoch auf die Organisation und das volle Spiel der Technologie angewiesen sein, um eine einheitliche Koordination und Integration zu erreichen. Daher ist die Verbesserung des Fertigungsniveaus von Fahrtreppen der notwendige Trend für die nachhaltige Entwicklung der nationalen Fahrtreppenindustrie.

Aktuelle Situation in Chinas Fahrtreppenindustrie

Aufgrund des relativ späten Beginns der chinesischen Industrialisierung im Vergleich zum Industrialisierungsgrad anderer Industrieländer besteht noch immer eine große Lücke zwischen Chinas Fertigungsindustrie und fortschrittlicher Fertigungstechnologie.

Merkmale der fortschrittlichen Fertigungstechnologie

Entwicklung

„Advanced Manufacturing Technology“ gilt als die neueste Stufe der Entwicklung traditioneller Fertigungstechnologien. Es behält nicht nur die Wirkfaktoren der alten Fertigungstechnik, sondern nimmt ständig Hightech-Errungenschaften aller Art auf und dringt in alle Produktionsbereiche ein. Neue intellektuelle Fertigungstechnologien werden ständig mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie aktualisiert.[1]

Industrielle Anwendung

Neue Fertigungsverfahren sind wichtige Mittel zur Entwicklung neuer Produkte und Technologien. Sie spielen im Industriebetrieb eine wichtige Rolle und bringen erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile mit sich. Statt nur auf das Neueste zu zielen, konzentriert sich fortschrittliche Fertigungstechnologie auf das praktischste Ergebnis der Kombination von Technologie, Management und Wissenschaft. Es befasst sich mit der Vereinfachung und Rechtfertigung des Organisations- und Managementsystems während des Produktionsprozesses, wodurch ein fortschrittliches Fertigungsniveau gefördert wird, um die umfassende Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens auf dem Markt zu erhöhen und die wirtschaftliche und nationale Industrieentwicklung zu fördern.

Globalisierung

Die Globalisierung und Informatisierung der Fertigungsindustrie ermöglicht der Fertigungsindustrie jedes Landes eine stabile Entwicklung auf dem internationalen Markt durch fortschrittliche Fertigungstechnologie. Dies beeinflusst daher das produzierende Unternehmen, wobei ein Paradebeispiel die Einführung der Computer-Aided-Design-Technologie (CAD) im Jahr 1986 ist.

Anwendung fortschrittlicher Fertigungstechnologie

Gruppentechnologie

Bei der Herstellung von Fahrtreppen ist die Gruppentechnologie die Grundlage der computergestützten Fertigung, die das gesamte System wie Forschung und Entwicklung, Produktherstellung, Unternehmensverwaltung usw. organisch integriert hat in der Reifung des Unternehmens. Kern der Gruppentechnologie ist der Gruppenprozess, der die in Struktur, Material und Prozess ähnlichen Teile in eine Teilefamilie (Gruppe) integriert und so die Produktivität und Effizienz erhöht.[2]

CST Escalator Manufacturing Co. hat beispielsweise ein Lean-Manufacturing-Management basierend auf der Konzerntechnologie durchgeführt. Mit der Gruppentechnologie hat sie alle nicht standardisierten Teile kodiert und eine Datenbank, eine Neuteilstruktur-Konstruktion, einen Arbeitsplan, eine Fertigungsvorbereitung und -bearbeitung etabliert, die auf die Dokumente von Teilen mit gleichem oder ähnlichem Code verweist. Die Anwendung der Gruppentechnologie hat eine solide Grundlage für die Implementierung der Gruppentechnologie gelegt. Es wird auf die Lieferrate für Materialbeschaffung, Strukturparameter von Teilen, Leistungsanforderungen und Abmessungen seit dem Datum der Terminierung im Vertrag verwendet. Beispielsweise werden Bauteile mit optimierten Technikzeichnungen und durch Anpassung von Zeichnungen mit ähnlichen Teilen, Produktionsverfahren und Werkzeugen generiert, gefolgt von der Bestellung von Einkauf oder Bearbeitung. Der Prozess der Einzelfertigung und des Austauschs von Rohstoffeinkauf, Produktion, Einkauf, Technologie und F&E basiert auf den bisherigen technischen Daten ähnlicher Produkte, um die Probleme schnellstmöglich zu lösen und das Concurrent Engineering zu realisieren.

Die meisten Produkte im Unternehmen sollen auftragsbezogen just-in-time produziert werden, andere nach dem Zeitplan nach Kundenwunsch. Reverse Time wurde für die Organisation der Technologiebearbeitung, Beschaffung von Rohstoffen, Ersatzteilbearbeitung, Verpackung und Transport gemäß der Vertragslieferzeit verwendet, während sich nach der Anwendung der Gruppentechnologie die Zeit für die Herstellung der Komponenten stark verkürzt hat.

Künstliche Intelligenz

Verschiedene Arten von Unternehmen unterscheiden sich sowohl in der Tiefe als auch in der Breite bei der Popularisierung fortschrittlicher Technologien, insbesondere in Bezug auf die Informatisierung. Die Konstruktion von Fahrtreppen ist kompliziert und hängt von der reichen Konstruktionserfahrung und dem Anwendungsniveau des technischen Personals ab. In der Entwurfsphase lösen sie nicht nur deterministische Probleme basierend auf Algorithmen, sondern auch die Nichtdeterminationsprobleme basierend auf dem Wissen und den Regeln. Zusammen mit der Anwendung der CAD-Technologie beim Entwurf von Fahrtreppen erfordert es einen Computer, der Menschen zur Lösung des Unsicherheitsproblems ersetzt.

Die optimierte Konstruktion der Fahrtreppenhalterungen von CST verwendet die Berechnungssoftware von NX Nastran, MSC Nastran, Abaqus, Ansys, Hyperworks und die EN 1993 (GB 50017)-Normen für die Stahlkonstruktion und „Sicherheitsspezifikationen für die Herstellung und Installation von Fahrtreppen und“ Fahrsteig“ usw. nach dem Zugverfahren (EN 1993-1-1/6.3.1) (Bild 2).

Die Forschung zeigt, dass die Fahrtreppe, da Hebezeuge von der Öffentlichkeit verwendet werden, mit allen Arten von maximalen Lasten oder Druck im Leerlauf genau berechnet werden muss. Um dies im Produktionszyklus zu gewährleisten, spielt die Anwendung von Informationstechnologie eine wichtige Rolle in der technischen Forschung und unterstützt den Prozess der Entwicklung und Herstellung großer öffentlicher Fahrtreppen.

Gleichzeitiges Engineering

Concurrent Engineering integriert das Design, um Datenverwaltungsvariablen durch digitale Produktmodelle zu definieren. In den frühen Stadien des traditionellen Produktdesigns ist es nicht einfach, den Lebenszyklus eines Produkts zu bestimmen, während beim Concurrent Engineering Design, Prozess und frühe Produktionsphasen integriert werden können. Durch den Einsatz eines Computers wird der Produktionszyklus (Abbildung 3, zweites Diagramm) stark verkürzt und die Probleme, die in frühen Stadien auftreten, können gelöst werden. So wird die Qualität von Konstruktion, Prozess und Produktion gewährleistet und viele Nacharbeiten werden vermieden.

Fahrtreppen sind komplexe High-End-Geräte, deren Entwicklungstechnologie zeitaufwändig sein kann. Produktionszyklus, Produktqualität und Kostenkontrolle in der Fahrtreppenentwicklung sind angesichts des angespannten Wettbewerbs auf dem Markt besonders wichtig. Die meisten nationalen Marken imitieren nur andere Unternehmen, da ihr Investitionskapital für die Produktentwicklung fehlt, sodass die auf den Markt gebrachten Produkte nicht in frühen Stadien der Technologieentwicklung überprüft werden können. Somit klafft immer noch eine große Lücke zwischen nationalen Produkten und denen aus Übersee. Insbesondere die chinesische Fahrtreppenindustrie benötigt Investitionen in die Produktentwicklung und den Aufbau von Organisationstechnologie, um den Entwicklungszyklus der Fahrtreppentechnologie zu verkürzen, die Produktqualität zu verbessern und die Kosten der Produktentwicklung zu senken.

Die Fahrtreppenentwicklung lässt sich in sechs technische Aspekte unterteilen: Planung, F&E, Verifizierung von Komponententests, Musterfertigung, Kleingruppenprüfung und Abnahme der Gesamteinheit. Die stichprobenartige Überprüfung fertiger Fahrtreppen, bevor sie das Werk verlassen, sollte Qualität und Leistung, nationale Gesetze und Vorschriften sowie Kundenstandards umfassen. Defekte Produkte sollten vor Ort isoliert und identifiziert werden. Die entsprechenden Abteilungen sollten aufgefordert werden, so schnell wie möglich Korrekturmaßnahmen zu ergreifen. Dann sollte der Kunde über eventuelle Modellfehler informiert werden. Darüber hinaus sollten die Fahrtreppen im Laufe der Zeit vom Hersteller auf Sicherheit und Zuverlässigkeit getestet werden.[5]

Feature-Technologie

„Feature-Technologie“ ist ein Prototyp, der mit den neuesten Errungenschaften neuer Technologien wie CAD/CAM, Laserbearbeitung, numerischer Steuerung und neuen Materialien integriert ist. Der Prototyp des zu fertigenden Teils kann direkt anhand von 3D-CAD-Modelldaten generiert werden, die leicht modifiziert werden können, um den neuen Prototypen herzustellen. Im Gegensatz zu den traditionellen Fertigungsteilen, die Holz, Kunststoff, Keramik usw. erfordern, verkürzt es die Zeit für die Herstellung eines Prototyps von wenigen Tagen auf wenige Stunden und verbessert so den Produktentwicklungszyklus. Zum Beispiel wird bei der Konstruktion einer Schleppeinheit durch CST die solide 3D-Modellanalyse eines finiten Elements erstellt, um die Eigenfrequenz und Schwingung jeder Ordnung zu lösen, die Verteilung der Eigenfrequenz jeder Schale anzupassen und die Ko- Schwingung aus Drehfrequenz und Übertragung durch die Zahnräder und Getriebeschnecken. Die Korrektheit der Nachahmung wird durch das in Abbildung 3 gezeigte Modalexperiment verifiziert, das die Referenz für die dynamische Gestaltung und Optimierung mehrerer Winkel und Karosserieseiten liefert (Abbildung 4).

Agile Fertigung (AM)

AM stellt die Mitarbeiter des Unternehmens ein und unterstützt die Hersteller mit Hilfe bei der Herstellung, Vertretungen und verbundenen Unternehmen. Basierend auf dem Computernetzwerk, dem Informationsbestand und dem Charakter der Entwicklung der Zusammenarbeit wird ein virtuelles aufgabenorientiertes Unternehmen gegründet, um eine schnelle und optimale Produktion zu realisieren.[2]

Fazit

Diese Studie beschrieb den spezifischen Inhalt der Anwendung mit so fortschrittlichen Technologien wie Gruppentechnologie, KI, Concurrent Engineering, technische Funktionen und AM im Fahrtreppenherstellungsprozess. Es hat seinen Einfluss auf die optimale Auslegung in der Fahrtreppenfertigungsunterstützung und die Gestaltung von Fahrtreppenschleppeinheiten während der Fertigung beschrieben. Diese Effekte können die Herstellung von Fahrtreppen und die Technologieentwicklung verbessern. Durch die Überprüfung durch die Implementierung kann festgestellt werden, dass die fortschrittliche Fertigungstechnologie eine bedeutende Rolle bei der Förderung der industriellen Basis der Fahrtreppenherstellung in China, dem Übergang zur Innovation in der industriellen Basis und der Förderung der nachhaltigen Entwicklung der globalen Fahrtreppenindustrie gespielt hat.

Referenzen
[1] Zhou Jun und Mao Jian. „Fortschrittliche Fertigungstechnologie.“
[2] Zhang-Lei. „Die Entwicklung fortschrittlicher Fertigungstechnologie“ (2009).
[3] Hu Haiyan. „Die Lean Production Methoden und Beispiele basierend auf der Konzerntechnologie“, (2002).
[4] Saberi S., Yusuff RM, Zulkifli N, et al. „Effektive Faktoren für die Implementierungsleistung fortschrittlicher Fertigungstechnologien: Überprüfung“, Journal of Applied Sciences (2010) 10(13), p. 29-42.
[5] Zhong-Yuan. „Konstruktionsrichtlinie für fertigungs- und montageorientierte Produkte.“
[6] Li Changwen. „Die Anwendung fortschrittlicher Fertigungstechnologie in der mechanischen Fertigungsindustrie“ (2009) (03).
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