1 概述
MBD技術(Model-Based-Definition,基于模型的工程定義),是新一代基于模型的產品定義方法。其核心思想是將設計信息和制造信息(三維尺寸標注及各種制造信息和產品結構信息)共同定義到產品的三維數字化模型中,從而取消二維工程圖,保證設計數據的性,并覆蓋從設計,到工藝,直至加工制造的產品全生命周期過程。

2 現狀分析
傳統模式采用二維工程圖+三維模型進行產品數據定義:以三維方式進行產品詳細形狀的描述,并以二維圖紙進行產品注釋。三維零件模型可用于數控加工,三維裝配模型用于電子樣機分析,但仍保留物理樣機進行部分產品驗證。這種方式雖然能提高工程制造部門對設計內容的理解力,但由于三維模型及二維工程圖未統一數據來源等因素,仍存在以下問題:
a) 三維模型與二維圖紙在后續更改中可能存在內容不一致的情況;
b)增加了工程錯誤和更改;
c) 由于工程更改、物理樣機應用等因素,仍是產品研發維持高成本;
d) 裝配信息在三維模型中表達不完整,造成裝配協調性差。
3 實現途徑
依托達索3DE平臺基于數據庫統一的結構化數據流,實現了擺脫對文件的依賴,如圖1,*地支持新一代的MBD技術實現,基于數據流的結構化數據從一開始就具備信息向下游本質上數據一致地傳遞能力。不僅能更容易實現MBD技術,也能更好地實現各專業、各部門和上下游的協同。

3DE的結構化數據和流轉
同時從功能角度,3DE平臺基于一個數據庫提供了設計、CAE、工藝、制造、檢驗、車間等環節閉環的所有必要功能(如圖2),單一模型具有設計制造各環節所需的完整信息。

3DE的MBD平臺架構
4 技術優勢
以MBD技術為基礎的業務流程貫穿從設計、工藝、加工、檢驗到車間工作指令整個過程(如圖3)。與傳統的業務流程的主要區別在于MBD設計數據不經數據格式的轉換直接用于下游各環節,工藝人員依據產品EBOM結構快速生成MBOM,并重用設計數據進行三維的工藝設計,檢驗規程設計,生成車間的工作指導文件和指令。

MBD業務流程
MBD技術的出現改變以二維方式表達傳遞設計與制造信息的現狀,以三維模型作為產品設計與制造的載體和依據,建立三維環境下設計制造全新的模式、技術、工具、標準和環境。基于3DE設計成熟度管理機制,實現包括自頂向下、設計各專業間、設計與審核間以及設計同工藝間的多部門多專業實時協同,同時各項工作可以根據設計成熟度進行并行工作,而不是傳統的串行工作模式。使得產品全生命周期的管理更加高效準確,研發制造周期及成本得以大幅減少。
同時以3DE平臺為基礎的MBD技術也為MBE(Model Based Enterprise,基于模型的企業)奠定了基礎。MBE在強調MBD模型數據、技術數據包、更改與配置管理、企業內外的制造數據交互、質量需求規劃與檢測數據、擴展企業的協同與數據交換等六個方面的同時,更加強調擴展企業跨供應鏈的產品全生命周期的MBD業務模型和相關數據在企業內外順暢流通和直接重用(如圖4)。這與3DE平臺的架構理念及功能設置吻合,能夠幫助企業從需求到退役處理的產品全生命周期的所有活動快速、無縫和經濟的運行,通過模型支持技術創新、大批量定制和綠色制造。

全生命周期的MBD模型在各環節中流通和直接重用
5 技術變革
MBD技術是新一代的產品設計制造技術,在實施過程中會與傳統的業務流程、工作方式方法有不一致的地方;3DE從技術優勢上保證了從產品需求開始直到廢棄的整個產品生命周期的MBD技術可行性,結構化數據的一致性和數據的順暢流動,不是對傳統業務流程的電子化過程。因此對目前的專業和部門劃分、人員素質都會有新的要求或約束,業務流程也需要調整和優化。