三维模型定义(MBD)实施经验-流程篇
《基于MBD的三维装配工艺信息集成技术研究》

《基于MBD的三维装配工艺信息集成技术研究》一、引言随着制造业的快速发展,三维数字化技术在装配工艺中的应用越来越广泛。
其中,基于模型定义(Model Based Definition,MBD)的技术在三维装配工艺信息集成方面发挥着重要作用。
MBD技术以三维模型为基础,实现了产品定义信息的集成和共享,从而提高了装配工艺的效率和精度。
本文旨在研究基于MBD的三维装配工艺信息集成技术,探讨其应用现状、优势及挑战,并提出相应的解决方案。
二、MBD技术概述MBD技术是一种基于三维模型的产品定义方法,它将产品的设计、制造、装配等信息全部集成在单一的三维模型中。
通过MBD技术,可以实现产品信息的全面共享和快速传递,从而提高产品的研发效率和生产效率。
在三维装配工艺中,MBD技术可以提供丰富的装配信息,如装配顺序、装配路径、装配力等,为装配工艺的优化提供了有力的支持。
三、三维装配工艺信息集成技术研究基于MBD的三维装配工艺信息集成技术,是将产品的三维模型、装配信息、工艺信息等进行集成和共享。
通过该技术,可以实现装配工艺的数字化、智能化和可视化,从而提高装配效率和精度。
1. 集成方式基于MBD的三维装配工艺信息集成方式主要包括模型集成、信息集成和过程集成。
模型集成是将产品的三维模型进行整合和优化,形成完整的产品模型;信息集成是将产品的设计、制造、装配等信息进行集成和共享;过程集成则是将产品的生产过程进行数字化建模和优化,实现生产过程的智能化和可视化。
2. 关键技术在基于MBD的三维装配工艺信息集成技术中,关键技术包括三维建模技术、信息提取技术、工艺规划技术和仿真技术等。
其中,三维建模技术是实现信息集成的基础,信息提取技术可以从三维模型中提取出装配信息、工艺信息等;工艺规划技术则根据产品的特点和要求,制定出合理的装配工艺和生产流程;仿真技术则可以对装配过程进行模拟和优化,提高装配效率和精度。
四、应用现状及优势基于MBD的三维装配工艺信息集成技术已经在许多企业中得到了应用。
三维建模的流程范文

三维建模的流程范文三维建模是一种用数字技术将实体物体或概念化的虚拟物体转化为三维模型的过程。
它广泛应用于建筑设计、工程、动画、游戏开发等领域,以快速、精确地呈现各种物体的外观和结构。
下面将介绍三维建模的流程,包括建模前的准备、建模过程以及建模后的优化与渲染。
一、建模前的准备在进行三维建模之前,需要对建模对象进行充分的了解和准备工作。
这包括收集参考资料,包括照片、草图、技术图纸等,以便更好地了解建模对象的外观和结构。
同时,还需要确定建模的目的和需求,例如建模的用途、预算、时间限制等。
根据这些信息,确定建模的风格和细节要求,为建模过程做好准备。
二、建模过程1.建立基本结构:在开始建模之前,需要先确定建模的参考平面或坐标系,并建立基本的几何结构,如立方体、球体、圆柱体等。
这些基本结构将成为建模的基础,用于创建更复杂的模型。
2.创建几何体:根据参考资料和需求,逐步创建建模对象的几何体,如线条、曲面、体积等。
可以使用各种建模工具和技巧,如画线、拉伸、旋转、倒角等,来快速、精确地创建几何体。
3.添加细节:在建立基本结构和几何体的基础上,逐步添加更多的细节和纹理,使建模对象更加逼真和精致。
这包括添加表面纹理、雕刻细节、组件细节等,以增加建模对象的真实感和美感。
4.调整优化:在完成建模后,需要对模型进行调整和优化,以满足不同需求和要求。
这包括修正尺寸、比例、材质等,以确保模型符合设计标准和审美要求。
三、建模后的优化与渲染1.优化模型:在建模完成后,可以针对性地对模型进行优化和修正,以提高模型的性能和质量。
这包括减少多边形数量、优化拓扑结构、整合组件等,以确保模型的轻量化和渲染效果。
2.材质贴图:为模型添加材质贴图,以增加模型的真实感和细节效果。
可以使用各种纹理和贴图,如颜色、漫反射、光泽、透明度等,来加强模型的表现力和吸引力。
3.灯光效果:为模型添加合适的灯光效果,以改善模型的视觉效果和层次感。
可以使用不同类型的灯光,如定向光、点光源、聚光灯等,来调整模型的明暗、明度、阴影等,以增强模型的立体感和逼真感。
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的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用

基于MBD的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用基于MBD的三维数字化装配工艺设计技术是现代航空数字化制造中的一门新兴学科,也是未来飞机三维装配工艺设计的发展趋势。
本文介绍了该技术主要通过对DELMIA、3DVIA Composer、CAPP等工艺设计、工艺仿真软件进行客户化定制和多系统集成应用,完成基于MBD三维产品模型的工艺分离面的划分、BOM重构、工艺仿真以及三维装配指令编制等工艺设计工作,并通过生产管理系统将已完成的工艺设计信息传递到生产现场实现可视化装配,打通了基于MBD的产品设计与工艺设计及现场可视化装配的技术路线。
MBD(Model-Based Definition)即基于模型的产品数字化定义,其特点是:产品设计不再发放传统的二维图纸,而是采用三维数字化模型作为飞机零件制造、部件装配的依据。
传统的二维工艺设计模式已经不能适应全三维设计要求。
随着现代计算机技术、网络技术、工艺设计软件技术的发展,以及协同平台的建立,为三维数字化装配工艺设计和并行工程奠定了基础。
1 三维数字化装配工艺设计及现场可视化系统通过采用达索公司三维数字化装配工艺设计平台DELMIA及3DVIA Composer解决方案,构建“数字化装配工艺设计和仿真系统”及“生产现场可视化系统”。
突破DELMIA二次开发及定制技术、3D制造过程仿真验证及优化技术、MBD技术、生产现场可视化技术、Windchill/DELMIA/EPCS/CAPP多系统集成技术等关键技术瓶颈,最终构建符合企业业务需求的“数字化装配工艺设计和仿真系统”及“生产现场可视化系统”。
缩短飞机装配周期,提高装配质量,全面提升飞机的数字化制造能力。
系统流程及集成架构如图1所示。
图1 系统流程及集成框架系统流程及集成工作思路如下:(1)Windchill企业数据管理系统是企业唯一合法的数据来源,管理着各种BOM信息。
通过接口程序,把PBOM以XML的格式输出。
三维模型定义(MBD)发展动态

一、为什么应该对三维模型定义感兴趣?首先做一个简单的比较。
如图1和图2两种零件表达方式,哪一种更加直观清晰?图1 二维工程图图2 三维模型定义三维模型定义(MBD)发展动态撰文/DS SOLIDWORKS Oboe Wu (吴军) 胡其登很显然图2更加直观清晰,这就是三维模型定义的优势。
三维模型定义(Model Based Definition,MBD)就是一项把三维标注和属性直接关联定义到三维模型的工程实践。
(1)三维标注包括(但不局限于)基准面标识、尺寸、公差、表面粗糙度、焊接符号、材料明细表、技术要求、标题栏和坐标系统等。
目的是为生产制造提供必需的设计信息。
三维标注在国际上也被称为三维产品和制造信息(3DProduct and Manufacturing Information,3D PMI)。
(2)属性包括零件号、材料、版本、颜色和日期等。
可以由企业的产品数据管理、产品生命周期管理,或者企业资源管理软件关联驱动。
这样通过管理软件做出的属性改动,可以自动更新到模型和三维标识中。
三维模型定义集成了三维建模和二维标注的优势,把二者结合到了一个三维总体文件当中。
避免了创建和更新二维工程图,也避免了相应的大量问题。
更为方便的是,三维模型定义可以内嵌在广为使用的PDF 或者网页格式当中。
读图人员可以使用免费的Adobe 阅读器(Adobe Reader)或者互联网浏览器(如Internet Explorer 或Chrome),旋转、缩放和移动模型,动态读取三维模型和标注信息。
如图3的三维PDF 所示。
三维模型定义的效益已经被世界知名公司和机构反复验证,比如波音、丰田、通用电气和美国国防部。
其中美国海军航空作战中心Lakehurst 飞机分部2013年的试点估计,年度经费可以节约24%,约合2100万人民币。
二、三维模型定义解决了哪些问题?三维设计软件已经广泛使用了20多年了。
然而不管三维模型多么完善成熟,最终工程师还是习惯投影到二维图纸,进行标注,生成二维工程图。
三维模型定义(MBD)实施经验--流程篇

三维模型定义(MBD)实施经验--流程篇
DS SOLIDWORKS; 吴军
【期刊名称】《《CAD/CAM与制造业信息化》》
【年(卷),期】2015(000)011
【摘要】上期总结了三维模型定义实施的十要和十不要(表1),并介绍了人员方面(人事结构和团队理念)的六点经验.本期将继续讨论流程方面(方法、步骤和工具)的三要和三不要.后面的两篇文章则会进入第三个领域“产品”.需要说明一下,这些总结来自于全球几十家企业的点滴实践经验,但远非完整的实施手册.真正实施涵盖的内容非常广泛,而且因企业而异,所以需要群策群力.
【总页数】5页(P27-31)
【作者】DS SOLIDWORKS; 吴军
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.三维模型定义(MBD)实施经验-产品篇(下) [J], ;
2.三维模型定义(MBD)实施经验:人员篇 [J], 吴军;
3.三维模型定义(MBD)实施经验-流程篇 [J], ;
4.三维模型定义(MBD)实施经验-产品篇(上) [J], ;
5.三维模型定义(MBD)实施经验——产品篇(下) [J], DS SOLIDWORKS; 吴军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
MBD技术介绍课件
实体模型
零件坐标系统 三维标注尺寸、公差和 注释 工程注释 材料要求 其它定义数据及要求
MBD数据集 基准 坐标系 实体模型 尺寸公差 注释 其它
模型几 补充的辅助 何信息 几何信息
几何元素
工程注释 标准注释 材料要求
MBS MDF ……
三维标注 旗注几何
13 13
波音数字化定义规范
BDS-600 BDS-601 BDS-602 BDS-610 BDS-622 BDS-624 BDS-640 BDS-641 BDS-642 BDS-644 BDS-647 BDS-651 BDS-660 BDS-662 BDS-680
编制FO 零件TO/TOC
工装流程…...
1K/2K
交付中心
生产制造
飞机交付
质量控制
总检
零件制造
发放零件
部装、总 装AO的 核实盖章
气 密 试
验
系统 安装 测试
功 能 试
验
喷 漆
37 落实 客户 37飞机
AO
清单
交付
现行工艺设计业务流程下的主要信息
工程数据发放到飞机交付的整个零件加工装配生产的全过程
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GB/T24734-2009 数字化产品定义数据通则
15 15
GB/T24734-2009 数字化产品定义数据通则
16 16
MBD公差特征的表达
平面度特征 基准面特征符号
此表面为 基准面A
17 17
MBD数据集的坐标系统
零件坐标系统通常 安置在主基准面和 第二、第三基准面 的交点处。
25 25
工艺衍生模型
工艺衍生模型:
➢为在工艺设计和零部件生产加工中使用的,反 映工艺中间过程、辅助表达工艺信息的三维模型、 二维图表、轻量化模型等形式的载体。 ➢为满足MBD数据传递快速、易与工艺文件集成, 借助一种轻量化工具来表达MBD数据,并对工 艺信息进行添加(如可以添加文字表述、装配动 画制作、模型剖切、装配资源添加(展现装配现 场场景))的工艺表达模型。
三维模型定义 (MBD)成功案例
三维模型定义(MBD)成功案例作者:吴军来源:《CAD/CAM与制造业信息化》2015年第04期继上文从一个典型的政府项目角度,介绍了美国海军航空作战中心实施三维模型定义的成功案例之后,本文将从企业发展的角度,分享通用电气电力和水力事业部的实施经验。
包括通用电气“卓越工厂”计划、电力和水力事业部简介、最初构想、现实的阻碍和变通办法、三步走战略、三维 PDF的功效,以及实施经验总结。
文中对比了实施三维模型定义过程中,理想与现实的差别。
以及如何从实际出发,制定并执行一套切实可行的方案。
另外文章澄清了一个常见的误解和顾虑,就是三维模型定义流程必须在工厂车间安装电子终端。
这是源于对两个概念的混淆:“取代二维工程图”和“无纸化”。
简要来说,三维模型定义强调取代二维工程图,但并不排除打印文档。
如果需要,完全可以把三维定义打印成为纸质文档使用。
详见文中解释。
接下来的系列文章将介绍分析更多实施案例、行业标准、最新技术、实际应用和注意事项等。
一、通用电气“卓越工厂”(Brilliant Factory)计划具备 130多年历史的通用电气(GE,GeneralElectric),如今业务分布在 100多个国家,全球员工 30万人,2013年销售额 1460亿美元。
由 8个主要业务领域构成,如表1 所示。
2014年,通用电气提出了“卓越工厂”(Brilliant Factory)计划,宗旨是使得工厂设备、车间传感器与横跨设计制造各个环节的计算机通过工业互联网相连,实时收集、分享并分析数据,从而智能地指导生产,提高产能、缩短工期、提高质量和降低停工时间。
其核心理念如表2 所示,其中摆脱二维工程图的三维模型制造被列为关键技术之一。
迄今全球已经有若干“卓越工厂”破土动工,甚至落成,如表3 所示。
二、电力和水力事业部(GE Power& Water)如表 1所列,电力和水力事业部是通用电气在工业领域最大的部门。
3万 7千名员工分布在全球 700个分支机构。
三维模型定义(MBD)发展动态
三维模型定义 (MBD) 发展动态三维模型定义 (MBD) 是工程设计中一种用于数字模型的描述方法,它定义了模型的几何、尺寸、材料、表面特征、性能等相关信息,主要目的是为了帮助工程师和制造商在实际生产中更好地理解设计意图,从而更好地进行生产和制造。
本文将回顾 MBD 的历史发展,分析 MBD 在现代制造业中的作用和应用前景。
MBD 的历史发展三维模型定义技术最早出现在 20 世纪 80 年代,当时的概念主要是基于 CAD 系统中的 3D 模型视图。
早期的 MBD 主要应用于制造和装配过程中的尺寸控制和工艺优化。
在 21 世纪初,随着数字化制造技术的发展,MBD 开始得到了更加广泛的应用,包括模型管理、虚拟组装仿真、材料特性描述等领域。
近年来,MBD 技术的发展与制造业数字化转型的趋势密不可分。
随着制造业的数字化转型越来越深入,MBD 技术也逐渐成为数字化制造的核心技术之一。
很多大型制造企业都开始采用 MBD 技术来进行产品设计和制造,并且取得了显著的效果。
MBD 的作用和应用前景1. MBD 在产品设计中的作用在产品设计阶段,MBD 技术被广泛应用于核心部件的设计和生产。
通过使用MBD 技术,工程师可以在数字化环境中对产品进行建模,精确地描述其尺寸,材料和表面特征等信息,这既可以提高产品设计的精度,也可以大幅缩短产品设计周期。
此外,基于 MBD 技术,工程师还可以在数字化模型中进行基于工艺和生产的虚拟测试。
随着 MBD 技术的不断发展,这种技术将会变得越来越普及,并进一步深入到产品设计的各个方面。
在未来,MBD 有望成为产品设计的标准,用于描述产品的几何学、材料和特性等信息。
2. MBD 在制造生产中的作用MBD 技术在制造生产中的作用同样重要。
通过 MBD 技术,制造商可以直接从产品设计中获取必需的制造信息,无需参照其他文档。
这意味着制造商可以直接使用设计模型作为生产模型。
在制造生产过程中,MBD 技术可以使制造商更好地理解产品设计意图,从而减少因设计意图失解而造成的生产误差和浪费。
三维模型定义(MBD)成功案例——通用电气电力和水力事业部
三维模型定义(MBD)成功案例——通用电气电力和水力事业部继上文从一个典型的政府项目角度,介绍了美国海军航空作战中心实施三维模型定义的成功案例之后,本文将从企业发展的角度,分享通用电气电力和水力事业部的实施经验。
包括通用电气“卓越工厂”计划、电力和水力事业部简介、最初构想、现实的阻碍和变通办法、三步走战略、三维PDF 的功效,以及实施经验总结。
文中对比了实施三维模型定义过程中,理想与现实的差别。
以及如何从实际出发,制定并执行一套切实可行的方案。
另外文章澄清了一个常见的误解和顾虑,就是三维模型定义流程必须在工厂车间安装电子终端。
这是源于对两个概念的混淆:“取代二维工程图”和“无纸化”。
简要来说,三维模型定义强调取代二维工程图,但并不排除打印文档。
如果需要,完全可以把三维定义打印成为纸质文档使用。
详见文中解释。
接下来的系列文章将介绍分析更多实施案例、行业标准、最新技术、实际应用和注意事项等。
一、通用电气“ 卓越工厂”(Brilliant Factory)计划具备130 多年历史的通用电气(GE,General Electric),如今业务分布在100 多个国家,全球员工30 万人,2013 年销售额1460 亿美元。
由8 个主要业务领域构成,如表1 所示。
2014 年,通用电气提出了“卓越工厂”(Brilliant Factory)计划,宗旨是使得工厂设备、车间传感器与横跨设计制造各个环节的计算机通过工业互联网相连,实时收集、分享并分析数据,从而智能地指导生产,提高产能、缩短工期、提高质量和降低停工时间。
其核心理念如表2 所示,其中摆脱二维工程图的三维模型制造被列为关键技术之一。
迄今全球已经有若干“卓越工厂”破土动工,甚至落成,如表3 所示。
二、电力和水力事业部(GE Power & Water)如表1 所列,电力和水力事业部是通用电气在工业领域最大的部门。
3 万7 千名员工分布在全球700 个分支机构。
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一、引言上期总结了三维模型定义实施的十要和十不要(表1),并介绍了人员方面(人事结构和团队理念)的六点经验。
本期将继续讨论流程方面(方法、步骤和工具)的三要和三不要。
后面的两篇文章则会进入第三个领域“产品”。
需要说明一下,这些总结来自于全球几十家企业的点滴实践经验,但远非完整的实施手册。
真正实施涵盖的内容非常广泛,而且因企业而异,所以需要群策群力。
三维模型定义(MBD)实施经验——流程篇撰文/DS SOLIDWORKS 吴军(Oboe Wu)表1 三维模型定义实施十要和十不要二、MBD 实施经验之流程篇:三点建议在上期关于人员讨论的基础上,本期将重点分析三维模型定义实施的下一个关键领域:流程,主要侧重在方法、步骤和工具。
首先提出三个建议。
1.考量实施效果有效的考量能帮助实施团队和高层回答一系列关键问题。
◎三维流程的时间和成本节省了多少?◎哪些步骤节省的多(或少)?为什么?◎哪些步骤没有收效?为什么?◎什么类型的项目效益显著(或不显著)?为什么?◎哪些团队和供应商能跟上(或跟不上)节奏?为什么?◎瓶颈在哪里?为什么?◎参与人员反馈如何?◎下一个项目在人员、流程和产品技术方面如何改进?实施会遇到各种阻力,对质疑最好的回答就是客观效益数据。
在坚实的项目进展面前,反对者可能转变为支持者。
而且积极的数据可以增强团队信心,争取更多的支持者、经费和项目。
即使实施效果不理想,也需要定位哪里不理想及具体原因。
反之如果没有扎实的数据,不仅会在质疑面前底气不足,危及未来项目,而且对如何改进也无的放矢。
那么如何考量效果呢?首先要建立基准,即摸清现状:现有各个步骤的方法、人员配备、时间和经费如何?主要问题在哪里?有什么样的期望?今后实施结果与现状比较之后才能确认改进或差距。
如果企业已经具备完善的量化机制当然最好。
如果没有,也可以从小处开始。
如选定两个规模相同的项目:一个采用传统二维工程图,另一个采用三维模型定义。
从设计、工艺、采购、工具、加工、装配、检测、包装到成品,甚至到说明书,在各个环节记录时间、经费和质量,进行比对。
还有一个手段是调查问卷,在实施各阶段收集团队反馈,跟踪变化。
可以发布周期性的问卷,比如一年一度,每一次的问题尽量保持一致,这样能够观察到同样问题在不同时间反馈的定量变化。
另外一个工具是认证。
企业可以设计一系列三维模型定义的测试问题,划分类型和难度级别来考察团队的认识和技能水平,并向通过的成员颁发认证。
这既是一种鼓励和督促,也是职业发展的客观标杆。
比如通用电气的“黑带”认证,思科的网络工程师认证等。
认证达到一定的规模之后,实施团队就可以根据通过认证的人数、类型和级别来考量实施的进展。
认证不仅可以考察个人,还可衡量企业,如ISO 9000质量体系认证。
关于三维模型定义和企业实践,美国国际标准和技术委员会定义了7个级别,供企业自评和供应链评估。
图1只列出了要点,其他详细指标还包括非几何数据定义、数据关联性、质量检测、数据管理、设计变更和技术交流等。
值得说明的是,从这个图表出发,如果企业给车间或供应链发送三维模型为基准,辅助以二维工程图,其实已经处在1级或2级水平了,离第3级三维模型定义并不遥远。
图1美国国家标准和技术委员会提出的三维模型企业的级别(数据来源:MBE Maturity Capability Levels,Model Based ,2015年)2.实现自动化工作流程真正在企业级别开展三维模型定义,自动化必不可少。
自动化不仅可以节省时间,还可以有效地提高企业标准化程度和产品质量,这对大批量和高精尖生产尤其重要。
比如欧洲一个家具制造商的产品数据管理系统里面有几百万的零件、装配体和配套的工程图。
手动逐个发布三维PDF耗时太长,所以必需自动发布。
另外对新型设计,公司要求所有定义都发生在零件或装配体中,而不是二维工程图。
当存入产品数据管理系统时,后台运行的服务器自动为每一个三维定义的模型发布三维PDF存档。
这样设计师只负责三维定义,无需手动发布,也无需修改发布的PDF。
设计变更更是如此,设计师只负责修改模型定义,存入之后所有相关文档自动生成新版本,并提醒所有相关人员注意。
上述只是一个三维发布自动化的案例,实际上众多领域都可考虑自动化,如三维标注、设计变更对比和可制造性分析等。
有些功能商业软件直接提供,有些需要企业自身具备开发能力,通用电气电力和水力部门就配备了专门的软件开发团队。
当然也可以外包自动化的开发项目。
美国Hill 空军基地在某攻击机机翼维护项目的标书中,明确要求自动生成三维零件报告和管路折弯表格等(DraftPerformance Work Statement (PWS)ForAutomatic 3d Part Report Generation and Associated Engineering Services (A3DPRG), Hill Air Force Base,2014年)。
3.更新基础设施工欲善其事,必先利其器。
更新基础设施不仅可以有效的提高自动化,而且在各个方面都可以为三维模型定义锦上添花。
比如强大的设计软件可以让三维标注更加准确、清晰和迅速;合适的技术交流软件可以输出信息丰富的三维PDF,使得下游环节可以更方便地读取设计意图;再如工厂中的数字显示屏和局域网可以让技术人员在车间环境就能够查看数字化三维数据,从而顺利地执行加工和制造任务。
图2宁夏吴忠仪表厂就实现了数字化工厂,直接在机床旁边建立了触摸屏“制造执行系统云看板”,可以实时查看模型、尺寸、工艺手册、材料明细表等,把样品研发时间缩短了六个月(数据来源:宁夏吴忠仪表厂案例分析,DS SolidWorks Corp.,2015年)。
再如图3土耳其Yaris Kabin拖拉机厂在车间装备了触摸屏和条形码扫描器,可以实时显示装配手册、材料明细表和爆炸视图等。
使得装配流水线能够迅速从700多个组别,3000多个零件中找到合适的零件和手册完成装配任务(数据来源:土耳其Yaris Kabin 拖拉机厂案例分析,DS SolidWorks Corp.,2013年)。
值得说明的是,这些车间硬件投资并非高不可攀。
图3中的触摸屏在车间粉尘和振动等恶劣环境下表现非常稳定,只有大约6000人民币,条形码扫描器大约100人民币。
图2 宁夏吴忠仪表厂制造执行系统云看板图3 土耳其Yaris Kabin触摸屏显示装配爆炸视图、材料明细表和零件号除了设备更新,已有设备的保养也很重要。
以数控加工为例,即使可以直接利用三维模型编程,其零件质量也可能千差万别。
刀具的磨损、步进控制的误差和传感器的误差等都会导致零件背离设计要求。
以上是流程方面的三点建议,考量实施效果、实现自动化工作流程、更新基础设施。
下面讨论三个需要避免的误区。
三、MBD实施经验之流程篇:避免三个误区1.不要再以二维工程图为基准使用三维设计软件的企业经常遇到一个难题:有可能多达六成的二维工程图与三维设计不符(美国国防部、外围供应链和几家大型企业的抽样调查,2013年)。
原因很多:三维设计更新没有及时体现在下游众多工程图中;下游环节直接修改二维图样,而没有通知设计部门;设计人员与加工车间协商同意改动尺寸或公差,但是为了赶进度尽快红笔标注在图样上,而没有更新三维设计。
如果发现二维工程图与三维模型不一致,该以哪一个为基准?这是一个重要的企业流程决策。
可喜的是很多企业选择三维模型为基准。
比如半数的SolidWorks用户就表示如此(2015年SolidWorks中国用户问卷调查,样本数量:278)。
这就为三维模型定义的实施奠定了基础。
首先在理念上,三维取代了二维的传统权威地位。
有了疑问,直接查找三维,而不再是二维。
这使得进一步用三维标注取代二维标注水到渠成。
其次在流程上,“三维为准”孕育了一套行之有效的规定和办法。
比如有的企业严格禁止加工车间未经设计部门批准直接修改图样。
即使要修改,也要通过完善的设计变更流程:从三维设计发起,通知所有受影响的部门,批准之后,更新图样,重新下发。
再次,“三维为准”是高效三维制造应用的必要条件,比如三维打印和三维检测等。
反之,如果二维习惯根深蒂固,实施三维模型定义则需要多费周折。
因为除了三维设计,其他各方面的人员和流程可能都是二维导向的,要改变这种习惯需要开阔的思路和长久的努力。
首先企业管理层需要勇气和视野重新审视二维流程:“既然已经三维设计,为什么非要以二维为准?这样的流程存在哪些问题?”而不是当成默认状态。
意识到的二维问题越突出,改进的动力就越充足。
以二维与三维设计矛盾的例子来说,如果以二维特殊要求为准,短期内加工还可能勉强完成;但是如果三维设计变更出了新图样,这类二维特殊要求很容易丢失。
最好的办法还是从源头,即三维,彻底更改设计和加工要求,保证单一和准确的信息源。
之后就需要不断的实践磨练,总结经验,逐渐习惯新的流程。
2.不要只给供应链下发三维PDF即使以三维为准,也还要注意另外一个误区,即过度依赖三维PDF。
三维PDF具备很多优势,极大地促进了三维模型定义的发展:如只需免费Adobe阅读器就可以打开,而且全世界95%的联网计算机都已经安装了这个阅读器(3D PDF Consortium,2014);能够动态显示三维模型,支持旋转和缩放;提供测量工具,可以动态得出模型尺寸等。
企业青睐这种三维轻量化文件,甚至有些企业不再给供应链下发三维模型和二维工程图,只发送三维PDF。
这种做法在未来可能行得通,但就现状来说,还为时过早,会给供应链带来很多问题,甚至引发严重的抵触。
主要原因是很多制造软件还不兼容三维PDF。
一个突出的例子是CAM软件现在还无法直接读入三维PDF的丰富信息进行加工编程。
所以数控加工厂有时不得不根据三维PDF手工重建CAD模型,导出STEP文件,再导入CAM 软件。
不仅拉长了工期,增加了成本,而且容易导致重新建模的人为失误,得不偿失。
另外还有很多其他三维应用如坐标测量机检测,数字扫描检测,自动工艺设计等,对三维PDF的支持还在完善中。
除了肉眼视觉读取,PDF格式还不能数字化驱动这些三维应用。
所以当前的一个要点就是与三维PDF一同发送CAD模型,STEP或者其他需要的文件,协助提高供应链效率。
退一步来讲,上述误区蕴含了两条很重要的经验教训。
(1)在转型初期,交流一定要充分,宁多勿少。
习惯的文档还应该照样提供,并且确立三维CAD模型为基准,辅助以STEP模型以及二维工程图。
在此基础上,三维PDF可以锦上添花。
如果贸然取消日常加工需要的熟悉数据,无异于釜底抽薪。
当合作各方逐渐适应了三维流程,那么可以协商取消或替代某些非关键文档,比如二维工程图。
(2)三维PDF虽然强大,但是不要喧宾夺主。
真正设计的权威数据应该是CAD模型。