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漫谈MBD应用误区

2018-11-17胡青报

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MBD应用属于产品研制模式的一次业务变革,企业应该以总体规划、分步实施的科学方法进行推进,同时考虑企业的实际业务瓶颈,重点突破,发挥MBD的最大价值。

    纵观产品研制的发展历史,从70年代的基于图纸的二维工程图设计;到80年代的基于电子设计工具的二维工程图设计;到90年代的以二维设计为主,用三维软件实现设计验证;到2000年代的基于三维模型的二维工程图设计。我们经历了绘制图纸,到无纸设计,到基于三维模型的二维工程图关联设计。

    当前,随着数字化设计与制造技术的广泛应用,特别是三维CAD技术的日益普及,以及CAD/CAM一体化技术的日趋成熟,使得在许多情况下三维模型可以替代二维图纸作为技术交流和信息传递的主要方式,二维图纸不再是设计制造过程所必需的文件,无图的三维模型在许多国家的合同上已具有法律地位。因此,摒弃详细二维图为基础的传统研制模式,推进三维模型的全面工程化,完全基于三维模型进行设计、分析和制造,已经成为一个逐渐流行的产品研发模式,是未来产品研制的发展方向。

1 MBD理念解读

    1.1 定义

    MBD(Model Based Definition)是产品数字化定义的先进方法,它是指产品定义的各类信息按照模型的方式组织,其核心内容:

    1)所有相关的设计、工艺描述信息、属性信息、管理信息等都附着在产品的三维模型中。

    2)企业各个业务部门通过PLM、CAD、可视化、工艺发布等形式获取信息。

    3)一般情况下不再有二维工程图纸。

MBD图示

图1 MBD图示

2 国内企业对MBD的实践误区

    MBD技术从2007~2008年开始逐步引入国内,现今,在国内的应用得到了快速的发展,主要表现在:MBD技术现已在国内得到了极大的推崇;有关MBD技术的研讨和交流持续进行;MBD技术应用标准规范的制订正在进行。虽然MBD技术在国内已经具有了一定的应用基础,但国内的企业在对MBD的理解与应用方面还有不少误区。

    2.1 当前的几大误区

    1)对MBD的认识:

    误认为MBD应用就是三维标注,只要标注快速即可

    误认为MBD只是设计师的工作,下游如何应用不管

    误认为照搬国外的模式即可,不考虑国内企业的实际情况

    2)MBD的规范制定:

    误认为国外的规范体系更完善,直接购买规范即可

    误认为国内企业缺乏制定MBD规范体系的人才和标准

    3)MBD项目实施:

    误认为MBD只是工具层面的问题,不考虑其他层面

    用户误认为技术简单,提出大量不切实际的开发

    实施企业盲目遵从,用户提什么就开发什么

国内企业MBD实践的误区

图2 国内企业MBD实践的误区

    2.2 举例

    在中国电科某所刚开始推行MBD项目的早期,客户认为购买国外的一些标准规范照搬即可,在实际执行过程中,航空的业务模式和软件应用都和电子产品有很大差异,最终客户还是决定自己起草针对性的标准规范,制定了MBD的通用规范、针对不同加工类型的典型零件的规范,实践证明此举很好的适应了企业的实际情况,MBD在该所的应用也得到了很好的推广。

    在航天某院的MBD应用过程中,客户比较关心标注工具的效率,而对上下游的数据贯通一直处于铁路警察各管一段的模式,导致虽然设计端有了快速的三维标注工具,但是MBD模型一直很难贯通到制造端,推广应用效果并不理想。

3 我们的理解和建议

    3.1 我们的理解

    ●多维度理解

    MBD是一个多维度的系统工程,需要构建一个完整的“体系”来支撑。所谓“体”就是要构建相适应的体制机制、管理制度和流程规范;所谓“系”就是要实施、定制、部署MBD应用过程的信息化软硬件环境。同时,可以从MBD建模、MBD管理和MBD应用三个领域来建设,MBD建模可以包括CAD设计相关的工具集(三维标注等)、基础资源库(材料库、标准件库等)、验证工具(CAE仿真等)、设计规范检查工具(干涉检查、MDU检查等)。MBD管理主要将MBD模型的信息和管理流程在系统层面进行完整准确的存储、过程管理和发布。MBD应用侧重在后端的工艺设计如何有效利用模型、产品制造如何基于模型开展、质量检验如何基于模型进行。

对MBD多维度理解

图3 对MBD多维度理解

    将全三维工程化应用视作一项业务变革,站在产品全生命周期和各业务环节(包括业务各部门及外部单位)全局应用的高度,并以业务流程作为导向,以业务运营优化为驱动,梳理和建立适应全三维工程化应用的业务规范和配套措施。

    为此我们建议从如下流程综合考虑MBD项目的实施:

    现状流程分析与诊断

    目标流程及配套方案设计

    IT方案设计与系统实施

    新旧流程切换

    ●MBD理念对产品研发模式的影响

    1)产品设计

    三维模型包含所有产品研制的信息

    三维模型上信息的分类管理和显示

    面向制造的设计

    产品设计与工艺制造的协同

    基于图样的审校转变为基于三维模型的审校

    2)工艺设计

    数据来源三维化

    工艺结果结构化

    工序模型三维化

    工装设计三维化

    工艺编制三维可视化

    工艺仿真三维化

    工艺输出三维化

    车间执行三维化

    3)产品制造

    操作信息的展示由现场的终端显示取代了图纸

    数控作业所占比例大幅度提高

    4)质量检测

    操作信息的展示由现场的终端显示取代了图纸

    数控检测作业所占比例大幅度提高

    5)上下游协同

    基于技术要求、图样和报告的与用户、合作伙伴、供应商之间的交流沟通和交付方式被以三维模型的交流沟通和交付方式所取代

    6)标准化

    需要有基于三维数字化产品研发的标准规范来适应新的产品研发模式

    7)档案

    电子归档代替实物归档

    电子数据的长期保存

    8)信息化平台

    必须要有统一的PDM对三维电子数据进行有效的管理和维护

MBD技术对产品研发模式的影响

图4 MBD技术对产品研发模式的影响

    3.2 实施建议

    考虑全生命周期的应用

    覆盖三维设计、三维签审、三维工艺设计、无纸化制造、三维检验检测等环节;以MBD的定义和传递以及应用为主线进行规划。

    以点带线,以线带面

    选取即将研制典型型号,选取某些关键业务流程,将MBD投入工程化应用,接着在新的型号中,面向型号全生命周期,优化和重构MBD相关业务流程,最后在所有新研型号中,全面推动MBD工程化应用;

    虚实结合,有序推进

    考虑到全三维工程化应用是一项开创性工作,为了减少实施过程中的风险,进行必要的业务和技术储备,在分阶段实施过程中,采用“虚实结合”的方式,即实施过程中,一部分内容以投入工程化应用作为目标进行实施,一部分内容面向未来实际应用需要,开展关键技术验证工作,进行业务规范和IT系统能力的储备工作。

    聚焦三维的应用

    有效的产品数据管理平台是成功应用MBD的基础。MBD模型建立应与MBD标准和规范的建立紧密关联。全面应用主模型技术是实现MBD的关键之所在。数字化样机建立将使MBD应用扩展到整个协同环境。知识的捕获和重用(聚焦设计),是实现三维设计唯一之路。MBD要求实施基于设计/制造的并行协同流程。

    选择适当的合作伙伴

    全三维工程化实施是一项庞大的系统工程,对企业多个业务部门的工作流程和方式将带来全新变化,对IT系统的支撑能力提出了全新要求。在此过程中,企业选取实施合作伙伴可以从以下几个角度衡量:

    1)业务流程和规范的规划和建立能力

    2)配套的IT应用体系规划能力

    3)IT系统(主要是PLM/MCAD/等)实施能力

    4)具备在行业领先企业的成功实施经验

    5)上线应用及持续完善支持

4 总结

    MBD应用属于产品研制模式的一次业务变革,企业应该以总体规划、分步实施的科学方法进行推进,同时考虑企业的实际业务瓶颈,重点突破,发挥MBD的最大价值。

责任编辑:程玥
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