三维模型定义(MBD)发展动态
从基于模型的定义(MBD)到基于模型的企业(MBE)
从基于模型的定义（MBD）到基于模型的企业（MBE）当前，驱动制造业创新和持续发展的动因正在注入新的要素并由此引发其架构的巨大变化，从美国的再工业化到德国的工业4.0再到中国制造2025，从中我们可以发现，制造业是全球经济稳定发展的重要驱动力，世界各国都意在占领未来制造业的制高点。
美国提出以“软”的服务为主，注重软件、网络、大数据等对工业领域服务方式的颠覆；德國通过价值网络实现横向集成、跨越整个价值链的工程端到端数字化集成、垂直集成和网络化的制造系统，来保证德国在传统制造领域的领先地位；中国提出以信息化和工业化深度融合为主线，在智能制造、互联网+的突破等方面来增强国家工业竞争力，带动产业数字化水平和智能化水平的提高。
在这个全球大背景下，智能制造体现着从传统制造向数字制造转型的创新方向——在保持灵活性的同时，兼顾提升生产效率、缩短上市时间、提高产品质量，其中最重要的是实现从企业管理、产品研发到制造控制的高度互联，其次是在整个价值链中集成IT系统的应用，第三是涵盖设计、生产、物流、市场和销售的生命周期的自动化控制和管理。
全球制造业数字化发展趋势新一轮工业革命为企业带来新应用，数字化技术贯穿于产品设计、生产规划、生产工程、生产执行、客户服务等的各个环节，以实现虚拟数字世界与现实生产世界的准确映射（图1）。
这个演进过程离不开物联网技术、云计算、大数据、工业互联网等新一代数字技术支持，离不开集成先进的数字工程环境、生产管理系统和现场自动化技术，并以此为平台达到数字技术在企业中的深刻应用，以最小的资源消耗获得最高的生产效率。
从全球视野看，数字制造技术的理念正在发生重大变化。
美国国家技术和标准研究院（NIST）提出从MBD（基于模型的定义）到MBE （基于模型的企业）的跃升，其要义是，模型驱动贯穿系统生命周期的各个方面和领域，一次创建并为制造、服务等所有下游重用。
国内制造业中，航空工业在MBD方面起步较早，当时基于模型的定义主要解决设计和制造的协同，最典型的应用是主机厂所在飞机设计阶段就采用全数字量表达飞机的几何特征，同时将数字样机传递到制造单位，在数字样机之上开展工艺设计、工艺仿真以及部分环节自动加工指令的生成。
三维建模未来发展趋势报告
实现模型自动化
自动化建模
随着人工智能和机器学习技术的发展，未来将会实现更加智能的自动化建模，减 少人工干预，提高建模效率。
批量处理
未来将会针对大量数据进行自动化处理，实现批量建模、模型优化等，提高工作 效率。
拓展应用领域
文化传承领域
三维建模将会在文化遗产保护、艺术品的数字化保护等方面发挥更加重要的作用，为人类 珍贵文化遗产的传承提供支持。
虚拟现实领域
三维建模在虚拟现实领域的应用将会更加广泛，如虚拟城市、虚拟展馆、虚拟手术模拟等 ，为人们提供更加沉浸式的交互体验。
产业应用领域
未来三维建模将会在更多的产业应用领域中得到应用，如建筑、制造、医疗、地理信息等 领域，为产业的数字化转型提供支持。
04
三维建模面临的挑战和机遇
Hale Waihona Puke 面临的挑战01技术挑战
发展。
05
三维建模未来发展的影响和建议
对行业的影响
行业规模与增长
随着技术的不断发展，三维建模行业 正在经历快速的增长和变化。这种增 长主要源于新的应用领域的出现，如 虚拟现实、增强现实、游戏、动画、 教育和医疗等。根据市场研究公司的 数据，到X年，全球三维建模市场规 模预计将达到X亿美元。
行业竞争格局
对企业的建议
掌握核心技术
对于三维建模企业来说，掌握核心技术是至关重要的。这包括掌握三维扫描、建模、渲染 、纹理制作和动画设计等技术。只有掌握了这些核心技术，才能够在激烈的市场竞争中立 于不败之地。
拓展应用领域
随着三维建模技术的不断发展，其应用领域也在不断扩大。企业应该紧跟行业发展趋势， 不断拓展新的应用领域，如虚拟现实、增强现实、游戏、动画、教育和医疗等。
随着三维建模技术的普及，越来越多 的企业开始进入这个领域。这个行业 的竞争格局正在不断变化，新的企业 不断涌现，而一些老牌的企业则逐渐 退出。
1三维建模技术发展史
1三维建模技术发展史
三维建模技术的发展可以追溯到工业革命时期，它的最初用途是由机器代替人工手工在金属材料上进行铣削和切割。
随着科技的发展，计算机被大量应用于制造业，并取代了传统的机器制造技术，更加便捷地实现了金属材料的加工。
自19世纪末以来，随着数字技术的发展，人们发现计算机可以被用来帮助设计、制造和测试三维实物。
随着计算机分析技术的发展，计算机可以用来模拟复杂的运动系统，实现动力学分析，并开发用于制造的新科技，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和动态三维计算（CAM）等。
1970年代，三维建模技术开始广泛应用于诸如机械工程等领域，可以实现快速的设计和创建正确的零件，并在加工过程中重新调整和修改。
1980年代，三维建模技术已经得到了广泛的应用，并被用于建筑和航空航天领域，模拟精确的力学分析等领域。
1990年代，随着虚拟现实技术的发展，三维建模开始被用于视觉，并可以用于模拟实际现实世界的控制、模拟、可视化和计算，从而对人们的生活产生了深远的影响。
2000年以后，三维建模技术迅速发展，带来了全新的应用。
发展3D建模技术
发展3D建模技术近年来，随着科技的不断进步和人们对视觉体验的需求不断增长，3D建模技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
无论是在游戏、电影、建筑设计还是工业制造等领域，3D建模技术都被广泛应用，为我们带来了更加视觉冲击力强、逼真度高的体验。
本文将探讨3D建模技术的发展历程以及其在不同领域中的应用。
一、3D建模技术的发展历程3D建模技术的起源可以追溯到上世纪70年代。
那个时候，计算机性能有限，人们只能使用简单的点线面等基本元素来表示三维物体。
随着计算机性能的提升，3D建模技术逐渐发展起来，从最初的线框模型到表面模型，再到如今的体素（voxel）和多边形模型，技术的进步使得我们能够更加精细地表达三维物体。
二、游戏行业中的应用在游戏行业中，3D建模技术的应用非常广泛。
通过3D建模技术，游戏开发者可以将虚拟游戏世界中的角色、场景等物体栩栩如生地呈现出来，使得玩家可以身临其境地感受游戏带来的乐趣。
同时，3D建模技术还可以为游戏开发者提供更多的创作可能性，使得游戏画面更为绚丽多彩。
三、电影行业中的应用在电影行业中，3D建模技术的应用已经成为制作高质量视觉效果的重要手段。
通过使用3D建模技术，电影制作公司可以创作出逼真细致的特效场景，为观众带来震撼的视觉冲击。
同时，3D 建模技术还可以帮助电影导演更好地呈现自己的创意和想象力，提高电影故事的表达力。
四、建筑设计中的应用在建筑设计领域，3D建模技术已经成为必备的工具。
通过使用3D建模技术，建筑师可以实现对建筑物的虚拟模拟，更好地预测建筑物的外观和结构，并及时发现潜在的问题。
同时，3D建模技术还可以提供给客户更加直观的观感，帮助他们更好地理解并参与到设计过程中来。
五、工业制造中的应用在工业制造领域，3D建模技术已经成为产品开发和制造的重要环节。
通过使用3D建模技术，制造商可以设计出更加复杂、精细的产品，并且可以通过模拟和预测产品性能，提前发现并解决潜在问题，从而降低产品开发和生产成本。
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。
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背景通用电气公司（GE）在全球范围内拥有业务，其传统的制造业务涵盖了诸多领域，包括电力、航空和医疗设备等。
GE电力和水力事业部致力于为客户提供高效、可靠、环保且经济实惠的能源解决方案，其提供的产品和服务覆盖了发电机、风力发电机、电站控制系统以及水力发电机等。
通用电气电力和水力事业部为了提高设计和生产过程的效率，决定采用三维模型定义（MBD）技术，以便将日益复杂的设计数据转换为直观的三维模型。
该部门的使用案例可以为其他制造业公司提供启示。
现状在传统的制造业中，设计图纸是设计师和工程师进行沟通的标准方式。
然而，设计图纸有其固有的局限性，其中包括难以理解的非平面样式、不直观的尺寸和几何复杂性限制等。
MBD技术则通过将设计、制造和质量控制数据汇集到三维模型中，为制造工艺和品质控制提供了更直观、更精确的方式。
这可以极大地减少沟通障碍并提高效率，特别是对于具有复杂几何结构的组件和部件。
采用MBD技术的好处与传统的图纸相比，MBD技术的好处如下：1.提高效率：使用三维模型定义有助于简化制造和质量控制流程，减少沟通成本，并提高生产效率。
2.减少错误：MBD技术允许以一种直观的方式管理数据，从而使设计、制造和质量控制之间的流程更加精确和可靠。
3.改善可靠性：MBD技术通过更准确的三维模型定义，可以帮助提高各个制造步骤的可靠性。
4.提高可持续性：MBD技术有助于提高制造的可持续性和环境性能。
MBD技术在通用电气电力和水力事业部的应用通过使用MBD技术，通用电气电力和水力事业部能够实现以下优点：1.更好的沟通流程：三维模型定义可以更好地传达设计和制造的要求，从而减少误解。
2.更快地故障排查：三维模型定义允许快速定位故障，减少故障排查所需的时间。
3.更好的设计质量：三维模型定义允许更好地理解设计和制造的要求，从而更好地控制设计和制造的质量。
4.更好的诊断性：三维模型定义允许更好地诊断产品的性能，从而能够提供更好的维修服务。
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
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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
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GB/T24734-2009 数字化产品定义数据通则
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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
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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。
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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。
MBD介绍
完成工艺编制； 生成汇总卡片（xls），并允许编辑 将TC中PDF格式的工艺卡片合并成册 发起审签流程
1、手工、自动两种整本工艺生成 2、圈阅问题，通过内置浏览器实现
基于MBD三维工艺设计过程
产品工艺规划 创建工艺、 工序 创建基于 MBD的工艺 模型 填写工艺内 容 生成工艺卡 片 工艺审批
基于MBD三维工艺设计过程
产品工艺规划\分工 创建工艺、 工序 创建基于 MBD的工艺 模型 填写工艺内 容 生成工艺卡 片 工艺审批
确定工艺路线 确定加工方式 确定关键工装夹具 确定新工艺方法 确定工艺分工
基于MBD三维工艺设计过程
产品工艺规划 创建工艺、 工序 创建基于 MBD的工艺 模型 填写工艺内 容 生成工艺卡 片 工艺审批
应用MBD的设计审批
针对基于三维模型的产品研发，审阅工作也需要在三维模型上进行， 需要在三维模型上实现：模型浏览、模型检查、模型测量、模型剖切、 模型比较、模型的会签、模型的干涉检查和模型的批注等。
应用MBD的工艺设计
工艺开发工作将在三维数字化环境下，直接依据三维实体模型展开， 完成工艺方案制定及详细工艺设计，并产生三维数字化工艺，作为生 产现场的操作依据。 三维数字化工艺开发的显著特点是在三维数字化环境下，工艺开发人 员利用各类三维数字化实体模型建立起数字化工艺模型，通过模拟仿 真，确定出合理的、可行的制造工艺。同时生成工艺图解和操作动画 等多媒体工艺数据，编制成三维数字化制造工艺。
应用MBD的产品设计
三维模型要包含产品研制有关的 所有信息：除了包含几何信息、 尺寸信息、公差信息、基准、注 释、剖面和焊接符号等外，还需 要包含产品研制有关的所有信息。 面向生产的产品设计：针对模型 的制造方式，在设计过程中，就 要考虑到产品的工艺性、制造性、 装配性和检验性，并针对制造要 求进行三维建模、尺寸标注和参 数定义等。
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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。
随着数字化制造技术的不断发展和应用，MBD 技术在制造生产中的作用将变得越来越重要。
未来的制造车间将充斥着数字化的 MBD 模型，制造商将可以直接从数字化模型中获取生产信息，从而可以更快地、更准确地生产出高质量的产品。
3. MBD 在数字化制造中的应用前景
MBD 技术在数字化制造中的应用前景非常广阔。
基于 MBD 技术，数字化制造可以实现在数字模型上进行制造和工艺测试，完成数字模型设计到实验室制造流程的闭环。
随着制造业数字化转型的加速，MBD 技术将成为数字化制造的基础，有望在数字化制造过程中扮演越来越重要的角色。
不仅仅是在生产和制造流程中，MBD 技术还将在数字化制造的其他方面发挥作用。
结论
MBD 技术是当今制造业数字化转型的重要原动力之一。
MBD 技术的不断发展和应用不仅可以改进产品设计的精度和减少制造误差，而且可以增强生产效率和提高产品质量。
随着数字化制造技术的不断发展，MBD 技术的应用前景将越来越广阔，将彻底改变制造业数字化转型的方向和面貌。