MBD解决方案
MBD技术在协同设计制造中的应用
MBD技术在协同设计制造中的应用2010-10-11 15:56:49 来源：中航工业西安飞机工业（集团）有限责任公司飞机制造技术正向全数字化的设计、制造、试验一体化的方向发展。
其突出特点是数字化已不仅仅是设计和制造的局部应用，而是向具有跨地域/多企业的全数字化协同的“虚拟企业”发展，数字化技术贯穿了整个产品研制过程，从根本上改变了飞机产品研制的方式、方法。
MBD(Model Based Definition)技术作为数字化协同设计制造技术的技术信息载体是数字化协同设计制造技术中的关键应用技术，是设计与制造部门必须紧密协同、共同研究实施的课题。
MBD技术概念MBD技术是目前波音推行的新一代产品定义方法。
其核心思想是：全三维基于特征的表述方法，基于文档的过程驱动；融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等。
它用一个集成的三维实体模型可完整地表达产品定义信息，即将制造信息和设计信息（三维尺寸标注及各种制造信息和产品结构信息）共同定义到产品的三维数字化模型中，从而取消二维工程图，保证设计数据的唯一性。
MBD不是简单的三维标注+ 三维模型，它不仅描述设计几何信息而且定义了三维产品制造信息和非几何的管理信息（产品结构、PMI、BOM等)，使用人员仅需一个数模即可获取全部信息，减少了对其他信息系统的过度依赖，使设计/制造厂之间的信息交换可不完全依赖信息系统的集成而保持有效的连接。
它通过一系列规范的方法能够更好地表达设计思想，具有更强的表现力，同时打破了设计制造的壁垒，其设计、制造特征能够方便地被计算机和工程人员解读，而不是像传统的定义方法只能被工程人员解读，这就有效地解决了设计/制造一体化的问题。
MBD模型的建立，不仅仅是设计部门的任务，工艺、工装、检验都要参与到设计的过程中，最后形成的MBD模型才能用于指导工艺制造与检验。
MBD可融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等，将抽象、分散的知识更加形象和集中，使得设计、制造的过程演变为知识积累和技术创新的过程，成为企业知识的最佳载体。
三维模型定义 (MBD)实施经验
三维模型定义（MBD）实施经验作者：吴军来源：《智能制造》2015年第12期一、引言前面两期文章总结了三维模型定义实施的十要和十不要，并深入介绍了人员方面（人事结构和团队理念）和流程方面（方法、步骤和工具）的经验和教训。
在此基础之上，下面两期文章将重点分析三维模型定义实施的第三个关键领域：产品，即具体的产品设计和制造。
本文作为产品篇的上半部分首先提出四条建议，下期将继续解释四个误区。
二、MBD实施经验之产品篇：四点建议1.选好制造文档作为突破口产品生命周期中，各种制造文档卷帙浩繁。
初始实施不求全面转型，只需要集中精力找准一两种文档突破即可，以点带面，积累经验，然后逐步扩大范围。
美国一家水处理设备公司Waters就是一个典型的例子。
尽管实施团队满怀热情，计划全面取代二维工程图，但是遇到采购、检测等各个部门的阻力。
经过协商，最终同意采纳简单、低风险的标准件或外购件采购文档作为试点，如螺丝、轴承、管路和三通等。
以往这些零部件都由二维工程图定义，但实际上它们都是按照行业标准或规定设计和生产的，尺寸和公差都遵循行业通行的规范。
所以采购部只需要确认零件号、种类、规格、材料和数量，这些信息大都已经在标题栏体现；而检验员只需要按照设计要求检查关键尺寸，完全没必要检测所有特征，因而不需要完全尺寸定义；公差更简单，除非特殊要求，其他绝大部分都已经在技术要求或标题栏中进行全局定义，例如线性尺寸小数点后两位精度公差为正负 0.01，三位精度公差为正负 0.005，角度公差正负 1度。
所以最终达成的双赢共识是如图 1所示的三维 PDF。
设计部门直接标注模型，省略大量非关键尺寸，发布三维 PDF，并检入产品生命周期系统，从而不再需要单独的二维工程图；而采购和检测部门从产品生命周期系统读取更加清晰的电子三维 PDF，得到关键尺寸。
更重要的是，这个突破口可以让三维模型定义和三维 PDF得到更广泛的关注和使用。
类似突破开路的例子还有很多。
基于MBD的PTC数字化设计制造一体化解决方案P1_MBDPTC
收集所有相关产品数据：BOM、CAD文 件、可视化文件、技术文档等信息
在Windchill中生成数字化产品定义包
发放TDP给相应用户
18
基于MBD的技术数据包TDP(Technical Data Package)
盖板页面：零件属性、零件目录、版本历史等
常规技术要求、军用标准、工业标 准、材料、表面规格等等
Model Based Definition
3D CAD 主模型携带3D 制造信息 – 2D 图纸根据需要生成；
Model Based Enterprise
3D CAD 主模型携带3D 制造信息 – 企业级全面应用；
重点: 3D模型设计 与标注
Requirements
重点：MBD的企业链 扩展应用
Material Spec
解决方案： Creo Parametric+View
4.0
MBD管理：集合 & 生成数字化产品 定义包交付给用户
解决方案：Windchill
17
TDP 的分发
设计工程师
开始
1.0
MBD定义
2.0
MBD组织
3.0
MBD发布与审查
4.0
TDP分发
结束
TDP：技术数据包 (Technical Data Package)
3
传统的信息传递方式
设计
设计
工艺 制造
工艺 制造
4
MBD的发展历程
从完全基于工程图到完全基于模型的这一逻辑发展的通用术语
Drawing Centric
2D 工程图时代 – 3D 模型不是交付物，仅为参考，并不审核和受控；
Model Centric
【解决方案】NX开启MBD应用新模式
【解决⽅案】NX开启MBD应⽤新模式摘要：在MBD的应⽤过程中，创建三维模型上的PMI对象传统上是⼀费时费⼒的⼿动过程。
NX新版本的NX MBD新增功能开启了MBD应⽤的新模式，采⽤根据企业特定业务逻辑定义的规则来实现PMI对象的⾃动化创建，并通过PMI顾问⼯具，确保PMI对象的标准符合性。
1. PMI/MBD/MBE概念回顾采⽤基于模型的定义MBD的全三维数字化产品研发模式已经提出了多年，在国内的航空国防、汽车等很多⾏业的推⼴应⽤也已经超过了10年。
我们简要回顾⼀下PMI、MBD、MBE这三个概念。
所谓PMI，是指应⽤到三维模型上的⾮⼏何信息，例如尺⼨公差、⼏何形位公差、材料属性等，⽤来传递产品组件的设计信息，并将其⽤于下游的零件制造、装配、检测等领域。
MBD基于模型的定义是产品的完整数字化定义的最佳实践，⽤集成的三维模型来完整表达产品信息，确保单⼀数据源。
⽽MBE基于模型的企业则注重于MBD数据在企业全价值链中的应⽤，从⽽帮助企业实现数字化的产品研发、数字化的⼯艺规划、数字化的⽣产运营，促进数字孪⽣的全⾯应⽤，以数字化和智能化帮助企业更好地应对产品复杂性、速度、质量、成本等各⽅⾯的挑战。
图1 PMI/MBD/MBE的概念基于模型的定义的成熟度层级可以分为如下图所⽰的4级，分别是：图纸为中⼼；模型为中⼼；基于模型的定义；基于模型的企业。
图2 基于模型的定义的成熟度层级2. MBD实施过程中的问题及NX MBD解决⽅案尽管MBD全三维数字化产品研发在很多⾏业的应⽤已有多年，并且也取得了显著的效果，但在这⼀产品研发模式的推⼴过程中，我们也发现有⼀些问题和需求，例如：采⽤MBD的企业倾向于在3D环境中复制基于图纸的作业流程，这严重影响了MBD实施的成功。
获取和验证⽤来驱动制造过程的业务智能信息的⼯具⾮常有限。
对⼯具软件能⾃动或半⾃动使⽤PMI对象的需求正在不断增加。
正是基于这些问题，西门字数字化⼯业软件在NX中不断强化其已有的NX PMI三维注释⼯具，并且推出了NX MBD的新功能，来满⾜客户的实际需求。
《基于MBD的三维装配信息集成技术研究》
《基于MBD的三维装配信息集成技术研究》一、引言随着制造业的快速发展，三维装配技术已成为现代制造过程中的关键环节。
而模型定义（MBD）技术的出现，为三维装配信息集成提供了新的思路和方法。
MBD技术通过将产品信息直接定义在三维模型中，实现了产品信息的全面集成和共享，为三维装配提供了更为高效、准确的信息支持。
本文旨在探讨基于MBD 的三维装配信息集成技术的研究，分析其优势和存在的问题，并针对这些问题提出相应的解决方案。
二、MBD技术的概念及其在三维装配中的应用MBD（Model Based Definition）技术，即基于模型的定义技术，它以数字化产品模型为载体，将产品从设计到制造的整个过程中的信息完整地集成在一起。
这种技术广泛应用于产品设计、工艺规划、制造执行等环节。
在三维装配过程中，MBD技术能够提供详细、准确的产品结构信息、装配顺序、装配工艺等，为装配操作提供全面、有效的信息支持。
三、基于MBD的三维装配信息集成技术（一）研究背景及意义传统的三维装配信息主要通过文本描述或图纸展示，这些方式往往存在信息冗余、表达不直观等问题。
而基于MBD的三维装配信息集成技术，将产品信息直接定义在三维模型中，实现了信息的全面集成和共享。
这种技术能够提高装配效率、降低装配成本，同时还能提高产品的可靠性和稳定性。
因此，研究基于MBD的三维装配信息集成技术具有重要意义。
（二）关键技术分析基于MBD的三维装配信息集成技术主要包括以下几个关键环节：1. 模型构建：通过CAD软件构建产品的三维模型，并确保模型的准确性和完整性。
2. 信息定义：在三维模型中定义产品的结构信息、装配顺序、装配工艺等，实现信息的全面集成。
3. 接口开发：开发与各生产环节的接口，实现与ERP、MES 等系统的数据交互。
4. 集成应用：将集成后的信息应用于实际生产过程中，提高生产效率和产品质量。
（三）研究方法与步骤基于MBD的三维装配信息集成技术的研究主要包括以下几个步骤：1. 分析并总结现有的三维装配技术和MBD技术的应用现状；2. 设计基于MBD的三维装配模型结构，并构建相应的三维模型；3. 在模型中定义产品的结构信息、装配顺序、装配工艺等；4. 开发与各生产环节的接口，实现数据交互；5. 将集成后的信息应用于实际生产过程中，分析其效果并不断优化。
MBD数据质量控制解决方案
SmartDoctor模型管家必备的MBD数据质量控制解决方案SmartDoctor确切满足了您的需求：极为可靠且可扩展的3D 产品数据质量控制工具，功能更全面、更强大、更灵活和更快速，为您的整个产品开发过程保驾护航！产品起源利用参数化、变量化的三维设计软件（CAD系统）进行产品设计，已经成为业界主流。
每个产品的研制都伴随着大量设计数据的产生，特别是实施MBD工程化应用的企业，数据质量是决定产品研制成败的关键因素。
面对数量庞大、错综复杂、专业门槛较高的MBD产品设计数据，如何有效地保证设计规范和管理要求的严格遵守，成为所有产品研发和制造企业共同面临的巨大挑战。
SmartDoctor是可配置、可扩展的MBD数据质量控制解决方案，用于最大程度地促进设计数据的规范性、合理性的提升，减少由数据质量问题引起的周期和成本增加，让企业能够专注于创新，促进价值的实现。
SmartDoctor利用涵盖模型属性合规性、建模过程合理性、可制造/可装配性以及三维标注规范性在内的MBD数据质量控制架构，为您的整个产品研发过程提供切实有力的帮助。
主要优点●检查对象支持零件（.prt）、装配（.asm）和二维绘图（.drw）●检查模式支持单个零件、装配体，以及指定路径下的批量模型●功能全面：支持模型属性合规性、建模过程合理性、可制造/可装配性以及三维标注规范性的检查，支持交互式修复，支持生成检查报告●软件内嵌航天集团设计规范●界面简洁、操作方便；支持定制扩展SmartDoctor功能SmartDoctor促进模型质量提升的关键在于其检查规则。
产品数据质量规则的梳理和定义、规则的结构化编制、基于规则的模型检查，是应用SmartDoctor的三个环节。
高质量的产品设计数据来自于对设计理念与标准规范的深刻理解、设计（建模）方法的熟练掌握，以及丰富的工程经验。
处于不同行业甚至专注于不同类型产品的企业，对这些要素的要求往往都是不同的，因此产品数据质量规则的梳理和定义是企业必须完成的功课，而无法采用完全的“拿来主义”。
MBD技术的发展历程与展望
汇报人：日期:contents •MBD技术概述•MBD技术的关键技术•MBD技术的发展趋势•MBD技术的挑战与解决方案•MBD技术的实际应用案例•MBD技术的未来展望目录MBD技术概述01•MBD技术的定义：MBD（Model-Based Design）技术是一种基于模型的设计方法，它使用计算机模型来描述产品、过程和系统的行为和性能。
MBD技术广泛应用于航空、汽车、船舶、电子、工业设备等领域，是一种现代化的设计方法。
MBD技术的定义•MBD技术的应用范围：MBD技术被广泛应用于各种领域，如航空航天、汽车、船舶、电子设备、工业设备等。
它可以帮助设计师在早期阶段发现和解决潜在的设计问题，提高设计的可靠性和效率。
MBD技术的应用范围•MBD技术的发展历程：MBD技术自20世纪90年代初期开始发展，最初主要用于机械工程领域。
随着计算机技术和数值模拟技术的发展，MBD技术的应用范围逐渐扩大，涉及更多的领域和复杂的设计问题。
如今，MBD技术已经成为一种成熟的设计方法，被广泛应用于各种行业。
MBD技术的发展历程MBD技术的概念开始出现，最初主要用于机械工程领域。
20世纪90年代初期随着计算机技术和数值模拟技术的发展，MBD技术的应用范围逐渐扩大，涉及更多的领域和复杂的设计问题。
20世纪90年代中期MBD技术逐渐成熟，成为一种广泛使用的现代化设计方法。
21世纪初随着数字化设计和智能制造的快速发展，MBD技术的应用前景更加广阔，被广泛应用于各种行业。
近年来MBD技术的关键技02术基于物理原理和实际数据建立模型，涵盖系统各个组成部分及其相互关系。
模型建立模型验证模型确认通过实验和实际运行数据验证模型的准确性和可靠性。
确认模型是否能够正确地描述和预测系统的行为。
030201采用各种优化算法，如梯度下降法、遗传算法等，寻找最优解。
优化算法基于模型的控制算法能够实现高效、稳定、鲁棒的控制。
控制算法通过实时数据反馈，实现实时调整和优化控制策略。
基于MBD的PTC数字化设计制造一体化解决方案P1_MBDPTC
1. 设计与评审(MBD)
2. 创建MBOM 3. 工艺规划与设计（机加/装配等） 4. 分配零件和资源 (3D)
5. 建立工序信息：3D标注、动画、图、NC 刀具路径等
6. 制造BOM、工艺路线、规 工艺程等信息发布至MES
EBOM
(EBOM) 机体结构
新版本
零件 1 零件 2
系统 零件 3 零件 4
3
传统的信息传递方式
设计
设计
工艺 制造
工艺 制造
4
MBD的发展历程
从完全基于工程图到完全基于模型的这一逻辑发展的通用术语
Drawing Centric
2D 工程图时代 – 3D 模型不是交付物，仅为参考，并不审核和受控；
Model Centric
2D 为主的工程图与 3D 模型相关 – 3D模型随2D图纸一同交付，模型需审核并受控；
• 2000--2005 形成基于三维的数字样机设计、工程分析验证、关联一体化的二维 电子工程图研制体系 – 运载火箭与神舟飞船
• 2006年开始 全三维设计时代来临 – 中国航空工业承接的空客和波音外包业务 – 中国商飞支线飞机与大飞机
9
全三维模式对设计环节的挑战
项目策划
方案设计
工程研制
设计定型 生产定型 批量生产
外部
• 认识差异性：厂所分离的单位对MBD标注完整性认识差异 • 发展均衡性：供应商对MBD设计模式的适应程度参差不齐 • 平台协同性：企业上下游单位的管理平台难以有效对接
12
汇报议程
MBD技术的历史与发展 国内应用现状与挑战 PTC基于MBD的设计制造一体化解决方案 客户应用与推广建议
13
PTC基于MBD的数字化设计制造一体化解决方案
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MBD数据集辅助定义工具
紧固件辅助定义工具
MBD信息检查工具 24
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紧固件辅助定义工具
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MBD数据集定义的实现途径
Geometry
工艺规范体系
9
Add specifications
Functional & manufacturing specs
2
Agenda
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MBD技术概览 MBD信息表达及组织 基于MBD的设计方法学 MBD数据集在制造中的识别和重用 Q&A
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MBD信息表达
依据ASME14.41的要求,在三维模型中表达所有几 何特征、尺寸公差要求以及其他工程信息
通用附注
MBD信息表达及组织
MBD信息表达 零件
钣金件 机加件 铸件 复材件 …
装配件 标准件 对称件 变形件 表格件 无图件 连接信息
紧固件 焊接 胶结 密封
三维标注信息的组织和表达
尺寸、公差、基准、注释、视图、快照
材料
金属件 复材件
技术注释 。。。
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定义每类零件及装配件中需要定义的 信息内容，例如：尺寸、公差、基准、注 释、材料、技术注释（标准注释、零部件 注释说明、标注说明等），同时研究这些 信息在CATIA中表达及VPM管理的实现方法。
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MBD信息表达
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MBD技术发展历史
2D Design
PAPER DOCUMENTS
1970
4
3D Design 2D Master
PAPER DOCUMENTS
PAPER DOCUMENTS
1990
3D Design 3D Master
Today
• 100% 3D definition
• 3D single reference • 2D only a presentation
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MBD信息的传递过程
设计标准集成管理系统
全三维产品定义辅助工具
标准件
工艺信息
材料信息 设计规范
CAD系统
设计方法
M的装配件没有物理文 件，装配件中的MBD信息（装配要求、 紧固件等信息）没有载体可以表达， 因此专门定义了Part类型的ARM模型 和R模型来表达这些信息
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MBD数据集辅助定义工具
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MBD技术的意义
多数据源定义 （传统模式）
三维模型
EBOM表
二维图纸
更改单
• 强制比较（基于图纸检查模型） • 增加了工程错误和更改 • 零件设计准备时间长 • 存储/复制产品定义困难 • 装配协调性差 • 高成本
6
单源定义 （3D MBD）
• 定义数据统一（单源） • 提高了工程质量 • 减少了零件设计准备时间 • 电子化的存储和传递 • 协调性好 • 减少成本 • 易于向下兼容（派生出平面信息）
三维方式的详细形状及二维图纸规 则形状和注释
利用全三维模型定义产品数据
产品形状以及包含制造特征在内的工程 信息全部表达在三维模型中
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Agenda
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MBD技术概览 MBD信息表达及组织 基于MBD的设计方法学 MBD数据集在制造中的识别和重用 Q&A
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…
MBD信息同步工具 MBD数据集
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PDM系统 三维数据
MBD信息
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Agenda
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MBD技术概览 MBD信息表达及组织 基于MBD的设计方法学 MBD数据集在制造中的识别和重用 Q&A
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MBD数据集组织方式
MBD数据集组织方式
基于CATIA、VPM的特点，MBD信息要能够 完整的表达和管理，需要研究MBD数据集 的组织方式
1
Wang Xiao Long xiaolong.wang@
Model Base Definition
MBD解决方案
达索系统中国航空航天解决方案团队
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产品结构的调整 连接模型
连接模型拆分原则 连接模型编号
装配要求模型 其他内容
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MBD数据集组织
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3DS.C3ODMS.C©ODMa©ssDaualstsSayuslttSèymsetèsm|eCso| nCfoidnefidnetniatilaIlnInfoforrmmaatioonn||1122/1/41/240/21201|2re|f.:r3eDf.S: 3_DoSc_uDmoecnutm_2e0n1t2_2012
MBD技术发展历史
传统产品定义
数字化产品定义
MBD产品定义
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二维工程图定义产品数据 二维方式的产品描述及注释
二维工程图+三维模型定义产品数据
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Agenda
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MBD技术概览 MBD信息表达及组织 基于MBD的设计方法学 MBD数据集在制造中的识别和重用 Q&A
© Dassault Systèmes | Confidential Information | 12/14/2012 | ref.: 3DS_Document_2012