MBD/MBE大解读：从MBD到MBE

    当前，国内外大型装备制造企业的数字化技术发展迅速，三维数字化设计技术得到了广泛的应用，基于模型定义（Model Based Definition，简称MBD）的数字化设计与制造技术已经成为制造业信息化的发展趋势。为了更好地使MBD数据在产品的整个生命周期内能够有效充分地进行利用，很多大型装备提供商、供应商通过不同的型号项目开始研究、验证和应用MBE（Model Based Enterprise：基于模型的企业）方法，就是要基于MBD在整个企业和供应链范围内建立一个集成和协同化的环境，各业务环节充分利用已有的MBD单一数据源开展工作，从而有效地缩短整个产品研制周期，改善生产现场工作环境，提高产品质量和生产效率。

1 概念解析

    1.1 基于模型的定义MBD

    MBD（Model Based Definition，基于模型的定义）：将产品的所有相关设计定义、工艺描述、属性和管理等信息都附着在产品三维模型中的数字化定义方法。将设计信息和制造信息共同定义到产品的三维数字化模型中，以改变目前三维模型和二维工程图共存的局面，更好地保证产品定义数据的唯一性。核心是将产品三维模型打造为传递到下游生产活动所需详细信息的最恰当的载体，企业所有部门和团队都使用三维模型作为信息传递途径。

    MBD技术为企业带来的好处：

•     减少30-40%的模型不一致，30-40%的模型不一致是由2D图纸的不准确造成；
•     大大简化检验过程，应用基于三维模型的检验软件，直接读取三维模型上的尺寸和公差数据；
•     降低对专门技能的要求，工程师通过对模型进行平移、旋转和缩放就能够很容易地理解产品几何特征和相应的尺寸、公差；
•     加快产品开发过程，无需检查3D模型和2D工程图样的协调关系；
•     减少与下游用户沟通所需的时间；
•     减少为车间解读图纸所需的时间，大大降低了设计人员的工作量（最高可达60％），显著减少工程更改（最高可达50％）；
•     自动实现数据共享，后续的制造和检验所要求的有关信息可以通过计算机对TDP直接访问检索、查询、传递。

    1.2 基于模型的企业MBE

    MBE（Model Based Enterprise，基于模型的企业），企业将其在产品全生命周期中所需要的数据、信息和知识进行整理，结合信息系统，建立便于系统集成和应用的产品模型和过程模型，通过模型进行多学科、跨部门、跨企业的产品协同设计、制造和管理，通过模型支持技术创新、大批量定制和绿色制造。

    MBE主要由三大部分组成：基于模型的工程（Model Based Engineering，简称MBe）、基于模型的数字化制造（Model Based Manufacturing，简称MBm）、基于模型的维护（Model Based Sustainment，简称MBs）。其中基于模型的工程是整个MBE实施的基础，特别是其中大家比较熟悉的MBD也是基于模型工程中的重要组成。

图1 基于模型的企业MBE（图片来源：PTC）

图2 MBE的体系结构

    MBE的主要特征表现在以下6个方面：

•     设计数据：主要指设计数据的表现形式、组成结构以及涵盖的信息，包括3D模型构建、3D模型/图样的关联性、非几何信息表达、模型质量及设计物料清单；
•     技术数据包：主要指技术数据包的生产和发放方式；
•     技术状态/构型管理数据：主要指数据的发放和管理方式、授权形式；
•     内/外部制造数据交换：主要指产品制造信息（PMI）数据集/检验数据集的提供过程、工艺和代码数据生产、数据关联性及管理；
•     质量控制：主要指检验方式、检验管理；
•     企业协同及数据交互：主要指企业内/企业间数据的提供和使用方式。

    MBE的效益在MBD创建并在整个企业应用时就已经开始了，对于大型装备的原始制造商和供应商来说，在整个MBE企业的方案、设计、验证、制造、维护的各个环节都会带来实实在在的效益：

•     缩短新订/经修订的产品的交付时间，并降低了工程设计的返工周期
•     整合并精简设计和制造流程，降低成本
•     生产规划时间减少，减少生产延误的风险
•     提高生产过程的设计质量，减少制造交货时间
•     减少工程变更，减少产品缺陷，提高首次质量
•     改善与利益相关者的合作、协同，缩减在产品的开发管理生命周期中的所有要素的周期和整体项目的成本
•     提高备件的采购效率
•     改进作业指导书和技术出版物的质量
•     在维修过程中的活动中提供互动的能力，以减少时间和维护产品

    1.3 两者关系

    基于模型的企业MBE是MBD数据源的应用环境，完整的MBE能力体系构建，就是以MBD模型为统一的“工程语言”，按系统工程方法的指导，全面优化梳理企业内外、产品全生命周期业务流程、标准，采用先进的信息化技术，形成一套崭新的完整的产品研制能力体系。企业需要一套面向MBE的信息化环境，帮助企业实现MBD模型以及相关数据在企业内外能够顺畅流通、可直接利用。对于每一个制造企业，跨企业内外的产品全生命周期业务是非常复杂的，基于现有各自独立的信息化技术和工具，不可避免需要处理大量的系统集成和数据转换，才勉强能保障MBD模型以及相关数据的流通或可利用，这将是致力于成为MBE企业直接面临的最大的问题。