中国企业实施MBD技术的措施与挑战

    1、MBD概述

 

    MBD（Model Based Definition）基于模型定义，也被称为数字产品定义，它是在产品三维模型中描述与产品相关的所有设计信息、工艺信息、产品属性以及管理信息的先进的产品数字化定义方法。各类信息按照模型的方式进行组织管理、显示、传递和重用。

         

    MBD作为产品定义唯一的数据源，彻底改变了传统的二维图纸为主、三维模型为辅来定义产品的方式，开创了一个新的产品研发模式。

    

    MBD模型结构见下图：
 

 

    2、MBD技术影响研发模式

  

    MBD技术以三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主，而以三维实体模型为辅的制造方法。在传统二维研发模式下，产品定义技术主要以图纸为主，通过专业的绘图反映出产品的几何结构以及制造要求，实现设计与制造环节的信息共享和传递。二维信息传递存在着难以实现协同并行设计、产品在设计制造等环节中多次2D图纸到3D的转化而产生理解偏差等问题。即使在设计制造中应用了部分三维设计、三维工艺编制，由于设计模型不含有尺寸工差、表面粗糙度、表面处理方法、热处理方法、材质、结合方式等标注，不能传递难以使用形状表述的产品信息，难以直接进行产品生产和检验，使三维设计制造的优势不能很好的发挥。针对上述问题，各知名3D设计软件都提出了自己的MBD解决方案，以Siemens PLM公司的NX软件为例，它提供了一个综合性的3D标注环境PMI（Product Manufacturing Information），它使产品团队能够直接在3D模型上直接创建、读取和查询制造信息，同时可以将这些信息转交给流程下游的制造协作成员。由于PMI与部件实时关联，所以在产品生命周期内各个环节，PMI很方便被重用。另外，由于PMI是符合3D产品定义标准的，所以产品团队可以将3D模型作为设计制造的标准的正式模型。

 

    MBD研发制造模式对比传统二维工程图模式特点如下图
 

 

    3、企业实施MBD技术要求

 

    a) 软件基础环境

 

    数字化基础环境是企业数字化研发的基本条件和重要保障， 在MBD的实施环节中，为了满足全三维设计、三维标注、设计制造协同并行的需要，需要从软件基础环境、数据库支撑平台、网络信息环境、信息安全体系等基础方面加大投入和建设。其中特别针对MBD的基础条件是软件基础环境的建设，其支撑软件包括四个方面：数字化设计软件，如各类CAD、CAPP、PDM等软件；数字化仿真试验类软件，如CAE、CFD等软件；数字化制造类软件，如CAM、MES等软件；数字化管类软件，如ERP、SCM等软件.
 

 

    MBD软件框架图

 

    b) MBD相关标注的搭建

     

    在产品整个生命周期与MBD相关的标准应该包括如下的5个领域，相对应的国际标准如下所示。

    

    1）3D 数据内容与格式

           

    ISO 10303-242    STEP 格式数据内容与交换

           

    ISO 14306    JT 格式数据内容与交换  

           

    ISO 14739    3D PDF 格式数据内容与交换

    

    2）3D 产品定义

          

    ASME Y14.41"Digital product difinition data practices"  ，数字产品定义数 据规则。

          

    ISO 16792 "Technical product documentation，Digital product difinition data practices " 技术产品文件，数字产品定义数据规则。

     

    3）3D 技术数据包 TDP

         

    MIL-STD-31000A  (关于怎样组织产品定义的数据和以什么样的方式放行  

     

    4）3D 模型归档

          

    NAS 9300-007(关于数字产品文献归档)

     

    5）3D 模型技术发布

        

    目前在中国 SAC/TC146 全国技术产品文件标准化技术委员，结合我国实际情况，开展了MBD相关标准的研究与制定工作，已经出版了GB/T24734(基本参照ISO 16792)，  GB/T 26100"机械产品数字样机通用要求”和GB/T 26101"机械产品虚拟装配通用技术要求"。总之国际在关于MBD标准的制定也是不断完善，国内相关标注制定也任重道远。标准建设主要集中下面几项。
 

 

    C) 企业技术团队的培养和数字文化建设