導讀
近年來，隨著產(chan) 品三維設計的普及及軟件功能的完善，在設計、工藝、製造各環節也產(chan) 生了基於(yu) MBD的迫切需求。
MBD為(wei) Model Based Definnition（基於(yu) 模型的定義(yi) ）的簡稱，美國更早開展此類概念的研究，1997年美國機械工程師協會(hui) 在波音公司的協助下開始有關(guan) MBD標準的研究和製定工作，並於(yu) 2003年成為(wei) 美國國家標準。MBD的主導思想不隻是簡單地將二維圖紙的信息反映到三維數據中，而是充分利用三維模型所具備的表現力，往探索便於(yu) 用戶理解且更具效率的設計信息表達方式。它用集成的三維數模完整地表達了產(chan) 品定義(yi) 信息的方法，具體(ti) 規定了三維數模中產(chan) 品尺寸、公差的標注規則和工藝信息的表達方法。
MBD的必要性
MBD彌合了三維模型在設計、工藝和製造之間的斷層。采用三維數字化模型對產(chan) 品數字化信息的完整描述，實現對三維空間實體(ti) 模型的尺寸、幾何形狀、公差、注釋的標注，對產(chan) 品的非幾何信息進行標注。MBD使三維實體(ti) 模型作為(wei) 生產(chan) 製造過程中的依據，改變了傳(chuan) 統以工程圖紙為(wei) 主，而以三維實體(ti) 模型為(wei) 輔的製造方法。
圖1 傳統的二維向三維為主的轉化
MBD將設計、製造、檢驗、管理信息融為(wei) 一體(ti) ，是目前被航空、兵器、航天普遍認同的解決(jue) 數字化設計、製造的先進技術，是工程化應用的關(guan) 鍵技術之一。在三維模型上用簡明直接的方式加入了產(chan) 品的製造信息，進一步實現了CAD到CAM（加工、裝配、測量、檢測）的集成，為(wei) 徹底取消二維圖紙創造了可能。MBD是產(chan) 品定義(yi) 方式的一次革命，它以更為(wei) 豐(feng) 富強大的表現力和易於(yu) 理解的數字化定義(yi) 方式極大地提高了產(chan) 品定義(yi) 的設計質量和利用效率。使設計、工藝、製造融為(wei) 一體(ti) ，是未來設計技術的發展方向，必將有著深遠的影響。
圖2 基於MBD的數據重用策略
MBD技術體(ti) 係對產(chan) 品研發有著很高的要求。首先，產(chan) 品定義(yi) 完全由三維模型表示，產(chan) 品的所有相關(guan) 信息都要關(guan) 聯到產(chan) 品模型中，這對數據管理係統的集成功能、組織管理的方法都是極大的考驗。其次，由於(yu) 沒有了二維工程圖紙，產(chan) 品信息的傳(chuan) 遞、對傳(chuan) 遞的控製和對產(chan) 品信息的理解和執行，都必須借助計算機係統完成，因此在MBD技術體(ti) 係中需要盡可能多地應用數字化的設備。同時由於(yu) 統一性和眾(zhong) 多企業(ye) 參與(yu) 帶來的管理複雜性，使MBD技術體(ti) 係不是一蹴而就的。
采用MBD技術體(ti) 係將為(wei) 產(chan) 品設計、工藝、製造帶來管理上和效率上的飛躍：
首先，由於(yu) 在MBD體(ti) 係中，數據集以三維模型為(wei) 核心，集成了完整的產(chan) 品數字化定義(yi) 信息，在後續的各個(ge) 設計、工藝、生產(chan) 環節中，無須技術人員人工閱讀圖紙以理解設計要求，再經人工操作輸入信息。這樣數據流在研製全過程中不再中斷，減少了人工幹預並頻頻出錯的問題。
其次，MBD技術體(ti) 係改變了傳(chuan) 統方法下紙質介質的產(chan) 品定義(yi) 表述模式，使得產(chan) 品信息從(cong) 設計開始到生產(chan) 應用都能夠滿足數字化研製係統的要求，極大地方便了對產(chan) 品數據的管理，減少了因紙質實物係統與(yu) 計算機係統脫節而造成的重複性勞動和錯誤。
第三，結合產(chan) 品數據管理，MBD技術體(ti) 係提高了信息傳(chuan) 遞的準確性，同時也大大提高了信息傳(chuan) 遞的效率，方便使用者能夠更加直觀、準確地獲取生產(chan) 檢驗的信息。
第四，MBD技術體(ti) 係帶來的便利還體(ti) 現在對並行工程的支持上。在MBD的技術體(ti) 係中，MBD數據集內(nei) 容包含設計、工藝、製造、檢驗等各部門的信息，在數據管理係統和研製管理體(ti) 係的控製下，各職能人員可以共同在一個(ge) 未完成的產(chan) 品模型上協同工作，提高了設計效率，同時也提高了產(chan) 品的可製造性。因此說MBD技術體(ti) 係改變了傳(chuan) 統的研製模式，更有效地提高了數字化技術帶來的便利。
圖3 基於MBD信息的表達
基於(yu) MBD的方案規劃
MBD采用三維數字化模型對產(chan) 品數字化信息的完整描述，對三維空間實體(ti) 模型的尺寸、幾何形狀、公差、注釋的標注，對產(chan) 品的非幾何信息進行標注和零件表的描述。產(chan) 品定義(yi) 完全由三維模型表示，產(chan) 品的所有相關(guan) 信息都要關(guan) 聯到產(chan) 品模型中，MBD整體(ti) 解決(jue) 方案關(guan) 注數據的參數信息、規範、模型數據的傳(chuan) 遞、以及與(yu) 數據管理係統的集成等，涵蓋在設計、工藝、製造、服務等全過程的管理，其整體(ti) 解決(jue) 框架如下：
圖 4 MBD方案架構
MBD建設關(guan) 注點
MBD 技術的核心思想是：全三維基於(yu) 特征的表述方法，基於(yu) 三維主模型的過程驅動，融入知識工程和產(chan) 品標準規範等。它用一個(ge) 集成的三維實體(ti) 模型來完整地表達產(chan) 品定義(yi) 信息，將製造信息和設計信息（三維尺寸標注及各種製造信息和產(chan) 品結構信息）共同定義(yi) 到產(chan) 品的三維數字化模型中，從(cong) 而取消二維工程圖紙，保證設計和製造流程中數據的性。建立完整的MBD研發體(ti) 係是一個(ge) 逐步建設的過程，如何結合工廠的實際情況以合理的方式推進MBD的建設是各個(ge) 企業(ye) 麵臨(lin) 的主要問題，需要考慮的問題包括：
1、如何定義(yi) 基於(yu) MBD的產(chan) 品定義(yi) ：
借助基於(yu) 模型定義(yi) （MBD，Model Based Definition）技術，深化產(chan) 品三維設計應用，在產(chan) 品三維設計模型中完成產(chan) 品製造信息（PMI，Product Manufacturing Information）標注，將原來表達在二維工程圖上的產(chan) 品信息完整的表達在三維模型上，以三維模型作為(wei) 的產(chan) 品數據源頭，並用於(yu) 後續傳(chuan) 遞到工藝、製造環節；
2、如何製定相關(guan) 的規範和標準：
參考國內(nei) 外的應用實踐和標準基礎，結合企業(ye) 的應用現狀，開展MBD應用相關(guan) 標準規範製訂、驗證、實施工作，形成全麵支持MBD應用的標準規範體(ti) 係，並在係統建設時提供必要的係統工具以保障相關(guan) 標準規範的落地；
3、需要有效MBD研發工具支撐以提升設計效率
根據MBD研發管理需求，結合PLM係統和設計工具，建立完善的MBD研發設計管理平台。MBD設計平台關(guan) 注：
MBD設計係統，基於(yu) PLM協同平台，結合NX等三維設計軟件，為(wei) 工程技術人員提供三維產(chan) 品製造信息的標注、管理、查詢、導出工具，輔助工程技術人員方便快捷地完成MBD模型的設計；
工作圖輔助設計：MBD設計逐步推進和轉變過程中，需要必要的二維輔助。工程圖快速設計工具集基於(yu) 國家標準和企業(ye) 實際需求開發，工具集結合實際工程運用，優(you) 化了在工程圖設計中使用頻率更高的標注相關(guan) 命令，如孔軸配合公差、形位公差、自由公差、專(zhuan) 業(ye) 未注自由公差等，擴充了設計工具製圖環境下的繪圖功能；
MBD檢查係統：結合MBD標準規範體(ti) 係要求，提供符合企業(ye) MBD標準的檢測驗證規則和工具，來檢測產(chan) 品模型及數據的正確性和規範性；
4、如何集中管控並重用設計經驗和資源
設計資源庫方麵：MBD設計資源庫包括常見的標準件庫、原材料庫，實現MBD設計資源的集中管理和規範化、統一化。
標準件庫的建立，可以減少設計人員的重複勞動，簡化設計過程，提高設計質量，加快設計進度，從(cong) 而使得設計人員能將其主要精力在產(chan) 品設計創造性的工作。標準件庫應包含GB、HB、GJB、JB等常見的四類標準，實現標準件的全參數化驅動，並支持模糊查詢，支持與(yu) ERP等其他係統的集成；
原材料庫采用統一的數據管理，實現材料信息可智能轉換成材料名稱、材料牌號、材料技術條件、密度等設計信息，實現MBD設計過程原輔材料的統一性和規範性；
產(chan) 品資源庫方麵：根據企業(ye) 產(chan) 品及零部件類型，建立常見產(chan) 品零部件模塊分類庫，便於(yu) 管理、查詢和數據重用：
建立常見零部件及產(chan)