SolidWorks在石油和天然气行业的应用
摘要：SolidWorks® 3D CAD软件提供了完整的3D产品开发解决方案，旨在满足当今高速发展的石油和天然气行业的需求。借助SolidWorks，工程师可以在开发过程的各个阶段更高效地应用3D设计数据，全面提高生产力、降低成本。从概念设计和零部件选择到设计验证和投入生产，SolidWorks软件为石油和天然气行业的工程师提供了一套集成工具，可缩短产品投入市场的时间、控制开发成本、改善产品质量、不断创新并在竞争中脱颖而出。
简介
今天，全球能源市场不断演进、日益多元化，要满足服务于石油和天然气行业的制造商在产品开发、设备设计和系统工程方面的需求，确实是一个非同寻常的挑战。包括能源成本提高、安全环保关注度加大以及新型能源竞争力提升在内的一系列因素接踵而至，为从事石油和天然气设备开发及系统开发的设计师和工程师增添了诸多竞争压力。
公司要在石油和天然气行业赢得竞争优势，所制造的产品或系统无论是用于支持勘探钻井、输送、运输、精炼和加工过程，还是支持替代能源和生物燃料技术开发，都要满足新的产品开发、工程和设计需求。现在的石油和天然气工程师必须以更快的速度、更高的成本效益和更高程度的协作，来开发更加复杂的产品和系统。工程师不仅要根据预算按时完成复杂度更高的项目，还要提高质量、加强创新。除了要缩短产品投入市场的时间，石油和天然气行业的一些工程师还必须减少计划书的准备时间，同时使计划书的设计概念更加完整。
在当今竞争日益激烈、瞬息万变的石油和天然气行业中，由于无法有效利用设计数据来满足多种功能需求，2D设计工具已不再适用。使用SolidWorks3DCAD软件，工程师则可以应对开发过程各个阶段出现的新挑战：从概念设计和计划书准备阶段到验证、生产和实施阶段。借助3D设计技术，您可以使用同一模型来进行概念设计、设计自动化、仿真、交流、样机制造、设计文档编制和产品制造。
SolidWorks软件提供了更有效的设计数据管理、工程图自动生成和文档编制工具，可以提高工作效率和生产力。2D设计工具费时费力、效率低下，3D设计工具则具有丰富的功能特性。因此，您可以同时获得多项优势—轻松缩短开发周期、降低开发成本、创造更具创新性的产品以及提高产品质量。
SolidWorks软件通过利用模块化设计、系统预加工以及设计重用、自动化和配置理念帮助您加速开发过程。3D设计工具更便于使用标准零部件，您可以通过3D ContentCentral.com和其他数据源下载零部件和子装配体的精确SolidWorks模型，并导入系统中加以应用。
专业功能—如焊件设计、管道系统设计和大型装配体开发—有助于提高设计效率，而集成的SolidWorks Simulation和SolidWorks Motion分析功能支持设计验证和仿真。因此，您可以在制造样机之前优化设计、发现潜在错误并解决设计问题。借助集成的SolidWorks Simulation Workgroup PDM软件，您可以轻松、高效地管理设计数据并满足文档编制需求。此外，SolidWorks软件还包含eDrawings®软件等交流工具，可确保与消费者、客户和潜在客户进行有效、顺畅的协作。
加速概念设计和计划书准备
今天，要在全球石油和天然气行业中赢得竞争先机，公司必须将敏捷性、柔性和自动化融入到概念设计中。不管您的公司正在针对特定机遇（如海上钻井平台、精炼厂改造或乙醇生产厂）准备计划书；还是在开发较为通用的产品（如井下钻具、阀门、压缩机、泵或滑行系统），加速概念设计和准备计划书对于获得成功而言至关重要。
为了克服竞争中巨大的时间压力，工程师必须能够找到、重新使用和重新配置现有设计，同时还要更高效地与战略合作伙伴进行协作和交流，以实现概念设计的自动化。SolidWorks 3D CAD软件提供了产品数据管理(PDM)、2D编辑、草图绘制、建模和设计配置功能，可帮助您在更短的时间内访问、重新配置、建模和生成高质量的设计。使用SolidWorks Workgroup PDM和SolidWorks设计配置工具，您可以快速找到原有设计并进行修改，以适应变更后的需求。例如，您可以轻松更改体积、长度或螺纹连接，以应用现有设计自动创建新设计。
SolidWorks 3D软件新增的另一项强大功能可以帮助公司更快地开发更详细的概念设计方案。“草图块”功能使工程师能够制作初始布局以及初步测试设计的动态关系。SolidWorks Intelligent Feature Technology(SWIFT™)让初学者可以在设计过程的早期阶段实现专家水准的3D设计。可以直接从3DContentCentral.com下载常用零部件和装配体的模型，并插入您的设计中。制作好实体设计模型后，可以自动生成可直接应用于生产的工程图。
Kvaerner Oilfield Products为海上行业开发水下作业产品。转用SolidWorks软件后，该公司提高了生产力并扩大了现有设计的选择余地。
设计焊件、管道和大型装配体
在石油和天然气勘探、输送、运输、精炼和生产领域开发产品和系统的工程师，在很大程度上依赖特定的专业设计功能。尽管石油和天然气设备设计师使用许多3DCAD功能，但使用最为广泛的是用于开发大型装配体、焊接结构和管道系统的强大工具。石油和天然气的定位、开采、运输、精炼和输送过程通常需要开发各种零部件和系统，而利用专业焊件、管道和大型装配设计工具能够优化整个开发过程。
大型装配体通常包含数千个不同的零部件和子装配体，使用SolidWorks 3D CAD软件，可以为大型装配体设计建模、并进行直观地评估。您不仅可以单独查看零部件或将其放入子装配体中加以查看，还可以调整零部件的透明度和使用剖面工具，显示之前无法看到的设计内部工作情况。借助SolidWorks的大型装配体碰撞检查工具，可以在设计早期阶段检查干涉状况而不是在设计后期才发现错误。问题在早期更易于解决，而到了设计后期错误解决起来既费时又费力。
使用SolidWorks 3D CAD软件设计焊件，可以节省时间，消除与设计结构框架和板状装配体相关的大多数错误猜测。该软件还可以沿草图线扫描焊件轮廓，然后生成必要段的切割清单，这有助于改进设计质量、材料明细表(BOM)的完整性和成本估算的精确度。
在石油和天然气行业的诸多领域，公司通常存在管道系统设计需求。SolidWorks Routing软件简化了管道和管筒系统设计以及电气导管、电缆和缆束段设计。在设计加工和输送石油和天然气的管道时，或在设计应用气动、液动或电动子系统的通用机器和设备时，借助这款工具可以节省大量的时间。
Halliburton Energy Services使用SolidWorks软件实现了全球产品设计的标准化以及产品工程设计和制造中的一致性。
集成设计分析、仿真和验证
开发可靠的石油和天然气设备变得日益重要，这不仅因为能源成本提高，还由于要找到和开发新油气田需要更高投资，而这通常又伴随着更复杂的方法和更大的风险。SolidWorks可帮助您确保设计满足可靠性和环保要求。
在石油和天然气行业中，公司没有时间进行广泛、昂贵和耗时的样机制造来验证设计性能。SolidWorks中嵌入了SolidWorks Simulation和SolidWorks Motion设计分析应用程序，因此工程师可以精确地模拟和验证设备和零部件的载荷和运动特性，从而在最大程度上减少样机制造和进行“制造并破坏”式测试的需要。使用SolidWorks Simulation设计分析软件，石油和天然气工程师可以验证从简单零部件到大型海上平台在内的各种结构的性能。您可以轻松应用多种载荷，大幅减少现场故障的出现，同时在最大程度上减少甚至消除样机制造和测试的相关成本和延迟。
SolidWorks Motion软件具有相似的优势，可对运动的装配体和机构进行力学和动力特性分析。起重机和钻管装卸设备等装配体需要在受限的海上空间进行操作
，对于此类装配体这种功能特别有用。SolidWorks Motion可以帮助工程师执行各种任务，从调整马达和促动器大小到确定功耗、开发凸轮和改善齿轮传动性能。配备了这些功能强大的设计分析、仿真和验证工具，石油和天然气公司在设计早期阶段即可确保产品的质量和可靠性。由于能够在制造样机之前发现并解决设计问题，而不是在现场发现必要但昂贵的设计修改，公司可以节省时间和资金。
领先的沥青砂石油开采设备制造商Bucyrus，Inc，使用SolidWorks和集成的SolidWorks Simulation分析软件、SolidWorks Routing及产品数据管理软件
管理、文档编制和交流设计数据
在当今不断变化的能源市场中，公司能否快速有效地响应市场需求，很大程度上取决于内部设计数据和专业知识的组织、管理和交流。石油和天然气公司在竞争中面临巨大的时间压力，需要更紧密的协作开发、更多的数据重用、模块化设计和系统预加工。工程师为了有效完成工作，必须拥有高效的数据管理、文档创建和设计交流工具
SolidWorks Workgroup PDM系统与SolidWorks 3D CAD软件全面集成，帮助您保护、控制和管理宝贵的项目数据。强大的搜索工具可以帮助您快速方便地找到适用的设计数据，因此您可以在今后的项目中借鉴以往的经验。
工程师还可以使用SolidWorks软件来优化产品设计和装配体文档编制。通过自动生成工程图、创建爆炸视图以及制作图像和动画，可以快速轻松地生成设计文档。是否能够与消费者、客户和潜在客户轻松高效地交流设计概念和文档，对于改善公司的响应能力越来越重要。利用SolidWorks附带的eDrawings软件，可以快速创建紧凑、信息丰富、轻量级的模型和工程图文件。如此，与承包商、合作伙伴和客户进行协作、交流和互动可以像发送电子邮件一样简单。
通过利用SolidWorks Workgroup PDM软件在其部门间共享数据，TotalGaz减少了一半的设计时间，也改善了其油气控制系统的质量。
实现制造和生产的自动化
石油和天然气公司使用3D设计工具开发和验证设计，可以充分利用3DCAD数据实现制造和生产的自动化。由于3D设计数据非常直观，工程师可以更有效地与装配人员和生产人员进行交流和协作，实现成本、质量和交付时间的平衡。借助SolidWorks软件，公司可以在开发装配体时自动生成明细表，从而缩短标准化零件的订购和采购周期。借助SolidWorks软件，公司可以在开发装配体时自动生成明细表，从而缩短标准化零件的订购和采购周期。
通过使用集成的CAM（计算机辅助加工）软件，SolidWorks3DCAD数据还可以帮助工程师实现加工和制造的自动化。借助SolidWorks金牌解决方案合作伙伴CAMWorks？和SolidCAM软件，您可以在生产自定义零件时实现数控编程的自动化，进一步在开发阶段节省更多时间。由于全部操作都集成在SolidWorks之内，您可以在SolidWorks中快速修改支持加工所需的零件。
除了可在生产阶段节省时间，SolidWorks软件还可帮助石油和天然气公司减少废品量和随而来的返工。由于设计经过验证，且制造时实现与3DCAD数据的直接关联，所以在制造阶段出现问题和意外的可能性要小于2D开发方法。
TotalGaz，S.A.借助SolidWorks集成设计流程和制造流程，从而设计出复杂的燃气调压器几何体、及时解决设计问题以及快速地向市场推出新产品。
结论
由于石油和天然气行业不断涌现新挑战，各公司已感受到能源成本提高、安全环保关注度加大以及新能源竞争力提升所带来的影响。不管它们制造的产品或系统用于支持勘探钻井、输送、运输、精炼和加工过程，还是支持替代能源和生物燃料技术开发，所有公司都面临着竞争压力。它们必须以更快的速度、更高的成本效益和更高程度的协作，来开发更加复杂的产品和系统。
将SolidWorks 3D CAD软件作为产品开发平台，您的公司可以增强自身竞争力—加快产品上市速度、控制开发成本并设计出更好的产品。借助SolidWorks，您可以在开发过程的各个阶段全面提高生产力并降低成本：从概念设计和计划书准备阶段一直到设计验证、生产和实施阶段，涵括整个过程。此外，您还可以使用同一模型来进行概念设计、设计自动化、仿真、交流、样机制造、设计文档编制和产品制造。
许多石油和天然气公司很快从对SolidWorks的投资中获得了丰厚回报—开发时间缩短、材料成本降低、设计错误减少、第一年产品上市时间即减少了一半。SolidWorks 3D CAD软件为您提供了一系列功能强大的工具，无论是现在还是将来，都可以帮助您改善产品质量，加强创新，在瞬息万变的行业中赢得竞争先机。
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