基于模型定义(Model Based Definition，MBD)是一种新的产品数字化定义技术，用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息，详细规定了三维实体模型中产品定义、公差的标注规则和工艺信息的表达方法，三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据。

    这种信息传递模式，要求设计人员将自己的设计思想转化为空间的三维模型，同时将对制造和检验的相关要求及部分制造所需信息集成在三维模型树中，利用三维模型这个唯一的载体对零组件及其产品进行全面直观的定义，制造部门的工艺及检验人员直接从三维模型中提取信息指导产品生产。

    近年来，国外著名的航空企业的飞机产品研发手段已取得了突破。波音公司在787梦幻飞机上首次采用准确、直观的MBD三维模型作为传递设计和产品规划信息的表达手段，开启了飞机研制模式的新纪元。新型飞机的研制为我国探索和应用MBD技术提供了难得的机遇；新型飞机采用了多厂所异地协同数字化制造的研制模式，对产品数据传递信息的准确性、及时性等提出了更高的要求。在飞机研制中全面应用MBD技术是信息数字化管理的要求，是设计制造一体化的要求，同时也是飞机研制实现快速、低成本和高效的迫切需要。

MBD技术使飞机研制模式发生了根本性的变革

    飞机产品数字化制造过程的实质，是对一个产品进行数字化建模定义、从上游向下游的产品数据传递、拓延和加工处理的过程，最终形成的飞机产品是数据的物质表现。

    1 产品数字化定义的发展阶段

    产品的定义技术经历了以下5个发展阶段：(1)蓝图+物料表；(2)图纸数字化(CAD)2D图样+物料表；(3)3D模型+2D图样+物料表；(4)数字样机+2D数字化图纸+物料表；(5)基于模型定义的MBD数据集(3D模型与物料表一体化定义，不再使用2D图样)。

    MBD技术涉及的范围广，影响深远。涉及到产品成熟度、装配阶段(产品的完整研制阶段和状态)，关联设计(数据传递和产品协调问题)，三维尺寸标注(基于模型定义技术)，基于构型项的产品数据管理，基于模块的构型管理等多个方面的工程化应用。

    2 在飞机型号研制中采用MBD技术特点

    2．1 工程数据组织结构发生变化

    非结构化图纸数据变化为结构化的三维模型结构树，由传统的非结构化图纸改变为对制造和检验等相关要求所需信息集成在三维模型树中，形成了结构化数据。

    由离散的数据变为统一的MBD数据集，产品制造数据实现了单一数据源，保证制造依据的唯一性。

    2．2 MBD技术的应用促进了飞机研制管理模式和效率的提升

    MBD技术的应用带来管理上和效率上的飞跃，主要体现在：

    (1)MBD技术从根本上改变了产品研制方法，保证制造依据的唯一性。

    以往设计师在设计和更改过程中容易产生三维模型和二维图纸不一致的现象，由于两套数据源信息不同步而导致下游制造部门人员使用时易产生混淆甚致导致产品报废。在应用MBD技术的研制体系中，产品数据集以三维模型为核心集成了完整的产品数字化定义信息。

    (2)建立MBD技术体系，有力支持了并行工程的开展，贯穿了整个产品研制过程。

    在MBD的技术体系中，MBD数据集内容包含设计、工艺、制造、检验等各部门的信息，在数据管理系统和研制管理体系的控制下，各职能部门人员可以与设计师共同在一个未完成的产品模型上协同工作，提高了设计效率，同时，也提高了产品的可制造性。因此，MBD技术体系改变了传统的研制模式，更有效地发挥了数字化技术带来的便利。

    2．3 应用MBD技术，加快了新型飞机研制模式的创新

    传统的飞机研制中均采取一厂一所研制模式，串行的研制管理流程和基于纸介质和模拟量传递的研制手段。新型飞机研制采用了多厂所进行联合研制的方式，是一个典型的主承制单位．分承制单位协同组织体系。飞机研制模式所具有的并行研制、跨组织协同和多专业协同的工作方式，给主承制单位技术准备工作、产品检验与过程控制、数字化环境建设、信息化建设带来了新的变革和影响，主承制单位不仅需要实现本公司内部制造过程中的数据管理、工艺准备、生产制造、产品检测等控制及管理，还要管理来自主设计单位、分承制单位的工程数据，需要实现对分承制商交付、制造等数据的管理，如图l所示。

    图1 飞机设计与制造协同并行研制流程

制定MBD技术实施方案，建立三维数字化制造技术管理体系

    新型飞机研制模式，带来制造企业内部业务流程的优化、工作方式的转变、数据定义和管理方式的转换。通过制定MBD技术实施方案，对设计制造并行工程、产品数据发放接收、技术准备、工艺设计、数据管理、制造检验等过程的研究，在产品设计协同工作、三维标注技术准备、产品检验与过程控制、三维数字化制造技术管理体系建设、人员培训、数字化环境建设等6大方面进行规划和实施。

    1 设计制造并行工程

    新型飞机研制中引入成熟度的概念，模型成熟度用“MA*”表示，其中“∥为顺序号，共分为多个成熟度状态：MAl、MA2、MA3、MA4、MA5等。按模型成熟度对预发放数据进行控制，在零件／部件的不同成熟度阶段进行产品的预发放。实现了制造单位在协同制造平台接收预发放数据，提前开展工艺准备、工装设计、生产、材料订货等工作。

    2 产品数据发放接收

    传统的接收设计图纸类型，为一次性接收，并进行图纸后续更改接收。

    新型飞机厂所之间数据发放接收实现了预发放和正式发放两种情况：预发放数据仅做为制造企业进行工艺准备的参考；正式发放数据是产品设计完成、达到冻结状态时由设计单位向制造单位发放的产品数据。

    预发放和正式发放采用统一的数据发放、接收工作模式和发放接收流程。其发放过程不仅受控，而且对其追溯性、有效性等都将进行严格的管理。

    3 技术准备、工艺设计

    新型飞机实施MBD技术，实现了技术准备、工艺设计工作规划在协同平台(简称DCE平台)中进行。基于DCE平台，将AO／FO、检验计划的编制工具做成DCE平台的插件，利用DCE平台强大的任务管理引擎来组织繁琐与分散的AO／FO编制工作，最终达到与DCE平台深度集成。

    3．1 规划并实现关联工艺设计

    在工艺指令的编制环境中，能够进行结构化的AO／FO、检验计划编辑工作，将AO／FO编制、定版发布纳入管理。在DCE平台中进行全机EBOM、PBOM、MBOM的重构与管理、AO／FO、检验计划编制与审批、工装申请与控制等技术工作，实现全机工艺的关联设计与管理。

    3．2 探索建立三维指令，并实现与DCE平台的集成

    DELMIA系统作为工具级应用，对从DCE平台输人的EBOM、产品模型、PBOM、工装模型进行管理，保证数据和DCE平台一致性、完整性和准确性，进行顶层MBOM构建、工艺规划、仿真验证和AO的编制。向DCE平台输出顶层MBOM、三维AO及仿真验证结果。