第2章 從MBD走向MBE

2.1 概述

當(dāng)前，國內(nèi)外大型裝備制造企業(yè)的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展迅速，三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，基于模型定義（Model-Based Definition，MBD）的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)信息化的發(fā)展趨勢。MBD是產(chǎn)品數(shù)字化定義的先進(jìn)方法，它是指產(chǎn)品定義的各類信息按照模型的方式組織，其核心內(nèi)容是產(chǎn)品的幾何模型，所有相關(guān)的工藝描述信息、屬性信息、管理信息等都附著在產(chǎn)品的三維模型中，一般情況下不再需要二維工程圖紙。MBD改變了傳統(tǒng)的由三維實(shí)體模型來描述幾何信息，用二維工程圖紙來定義尺寸、公差和工藝信息的產(chǎn)品數(shù)字化定義方法。同時(shí)，MBD使三維數(shù)模作為生產(chǎn)制造過程中的唯一依據(jù)，改變了傳統(tǒng)以二維工程圖紙為主、以三維實(shí)體模型為輔的制造方法。

目前，國外MBD技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，如波音公司在以波音787為代表的新型客機(jī)研制過程中，全面采用了MBD技術(shù)，將三維產(chǎn)品制造信息與三維設(shè)計(jì)信息共同定義到產(chǎn)品的三維模型中，摒棄二維圖樣，將MBD模型作為制造的唯一依據(jù)，開創(chuàng)了飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的嶄新模式。

近年來，國內(nèi)大型裝備制造企業(yè)已認(rèn)識(shí)到MBD技術(shù)的優(yōu)勢，并逐步開始應(yīng)用MBD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并將MBD模型作為制造的唯一依據(jù)。

但僅僅是MBD還無法完全實(shí)現(xiàn)最初提出的提高大型復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少制造交貨時(shí)間，以及減少工程變更、減少產(chǎn)品缺陷、提高首次質(zhì)量等目標(biāo)。為了更好地使MBD數(shù)據(jù)在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)能夠有效充分地進(jìn)行利用，很多大型裝備提供商、供應(yīng)商通過不同的型號(hào)項(xiàng)目開始研究、驗(yàn)證和應(yīng)用MBE（Model Based Enterprise，基于模型的企業(yè)）方法，就是要基于MBD在整個(gè)企業(yè)和供應(yīng)鏈范圍內(nèi)建立一個(gè)集成和協(xié)同化的環(huán)境，各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)充分利用已有的MBD單一數(shù)據(jù)源開展工作，從而有效地縮短整個(gè)產(chǎn)品研制周期，改善生產(chǎn)現(xiàn)場工作環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。MBE也獲得了美國國防部、美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室等代表客戶方單位的大力支持，并在某些大型項(xiàng)目中提供相關(guān)的幫助，不僅對(duì)MBD/MBE進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述和研究，同時(shí)，也通過國家項(xiàng)目進(jìn)行資助和驗(yàn)證。

美國“下一代制造技術(shù)計(jì)劃（The Next Generation Manufacturing Technologies Initiative，簡稱NGMTI）”是美國軍方和重要制造企業(yè)合作發(fā)展制造技術(shù)的計(jì)劃，旨在加速制造技術(shù)突破性發(fā)展，以加強(qiáng)國防工業(yè)的基礎(chǔ)和改善美國制造企業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)競爭中的地位。該計(jì)劃于2005年提出，將于2016年部分完成。NGMTI計(jì)劃定義的美國下一代制造技術(shù)共有6個(gè)目標(biāo)，其中第一個(gè)就是“基于模型的企業(yè)（Model-Based Enterprise，簡稱MBE）”，其發(fā)展歷程見圖2-1。“基于模型的企業(yè)”項(xiàng)目將由美國愛荷華大學(xué)牽頭，并由Rockwell Collins公司和雷神導(dǎo)彈系統(tǒng)公司資助。

NGMTI提出的“基于模型的企業(yè)”是一種制造實(shí)體，它采用建模與仿真技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)品支持的全部技術(shù)和業(yè)務(wù)的流程進(jìn)行徹底改造、無縫集成以及戰(zhàn)略管理；利用產(chǎn)品和過程模型來定義、執(zhí)行、控制和管理企業(yè)的全部過程；并采用科學(xué)的模擬與分析工具，在產(chǎn)品生命周期的每一步做出最佳決策，從根本上減少產(chǎn)品創(chuàng)新、開發(fā)、制造和支持的時(shí)間和成本。

這個(gè)被美國國防部提出的詞語和內(nèi)涵，慢慢的也被很多商業(yè)公司所采納。“基于模型的企業(yè)”已成為這種先進(jìn)制造方法的具體體現(xiàn)，它的進(jìn)展代表了數(shù)字化制造的未來。美國國防部和國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所在2009年12月舉行了“基于模型的企業(yè)”首腦會(huì)議和數(shù)據(jù)包（MBE/TDP）技術(shù)研討會(huì)。會(huì)議匯集了超過75個(gè)專業(yè)課題方向的專家，針對(duì)國防部和其供應(yīng)商如何有效處理技術(shù)數(shù)據(jù)提出更改建議。未來的變化都需要支持國防部過渡到基于數(shù)字模型而不是二維圖紙的全生命周期管理。

MBE的核心內(nèi)涵：基于模型的定義（Model-Based Definition，簡稱MBD）是核心；MBD數(shù)據(jù)創(chuàng)建一次并能被后續(xù)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)直接使用；MBD模型作為配置的基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)MBE的外延進(jìn)行了擴(kuò)展和說明，其中基于模型的系統(tǒng)工程和基于模型的維護(hù)是基于模型企業(yè)的應(yīng)用和實(shí)踐方向。

MBE的相關(guān)組成主要分為三大部分（見圖2-2）：基于模型的工程（Model-Based Engine-ering，簡稱MBe）、基于模型的數(shù)字化制造（Model Based Manufacturing，簡 稱MBM）、基于模型的維護(hù)（Model Based Sustainment，簡稱MBS）。其中基于模型的工程是整個(gè)MBE實(shí)施的基礎(chǔ)，特別大家比較熟悉的MBD也是基于模型工程的重要組成。

2.1.1 基于模型的工程MBe

基于模型的工程是將模型作為技術(shù)基線的不可分割的一部分，包括整個(gè)生命周期中需求、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施和驗(yàn)證的能力，豐富了以前僅以MBD作為基于模型工程的一個(gè)獨(dú)立部分，且也將基于模型的系統(tǒng)工程（Model Based System Engineering，簡稱MBSE）作為MBE的一個(gè)完善和未來的發(fā)展方向之一。

● 基于模型的系統(tǒng)工程MBSE：系統(tǒng)工程國際理事會(huì)（INCOSE）出版了系統(tǒng)工程2020年遠(yuǎn)景規(guī)劃，提出了從過去以文檔為中心的方法轉(zhuǎn)向未來基于模型的方法的發(fā)展路徑。INCOSE MBSE制定了一個(gè)路線圖，重點(diǎn)標(biāo)示出為實(shí)現(xiàn)2020年的遠(yuǎn)景規(guī)劃，將MBSE的標(biāo)準(zhǔn)的制定作為努力的關(guān)鍵領(lǐng)域。MBSE是正式的建模應(yīng)用程序，用以支持開始于概念設(shè)計(jì)階段的系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證和確認(rèn)。可以說系統(tǒng)工程（System Engineering，簡稱SE）是對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)、部署和處置階段的設(shè)計(jì)決策的協(xié)調(diào)，MBSE是一個(gè)接口，可以被認(rèn)為是“將不同階段黏合在一起”的一個(gè)系統(tǒng)化的方式。最近系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)開始對(duì)MBSE應(yīng)用和使用產(chǎn)生重大影響。對(duì)象管理集團(tuán)（OMG）的系統(tǒng)建模語言（SysMLTM）是一種通用的，用于特定的設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證復(fù)雜系統(tǒng)的圖形化建模語言，在2006年由OMG采納并已被廣泛實(shí)施在MBSE支持工具中。SysMLTM是一個(gè)更廣泛的家族，是包括XML元數(shù)據(jù)交換（XMI）在內(nèi)的由對(duì)象管理集團(tuán)正在開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)的一部分。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建模工具與XML格式文件之間的信息交互手段。ISO 10303-233應(yīng)用協(xié)議系統(tǒng)工程（AP233）是一種數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以支持許多不同的SE工具之間的工程數(shù)據(jù)交換。事實(shí)上，AP233和SysMLTM的要求已在很大程度上由OMG和ISO的團(tuán)隊(duì)一起保持一致，并與INCOSE模型驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作組密切合作。模型和數(shù)據(jù)交換在推進(jìn)MBSE實(shí)踐以實(shí)現(xiàn)不同建模領(lǐng)域的一體化水平中是必不可少的。

● 基于模型的定義MBD：是指用集成的三維模型完整地表達(dá)產(chǎn)品定義信息，將設(shè)計(jì)信息和制造信息共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，以改變目前三維模型和二維工程圖共存的局面，更好地保證產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的唯一性。

基于三維模型定義的核心是將產(chǎn)品三維模型打造為傳遞到下游生產(chǎn)活動(dòng)所需詳細(xì)信息的最恰當(dāng)?shù)妮d體，企業(yè)所有部門和團(tuán)隊(duì)都使用三維模型作為信息傳遞途徑。

MBD數(shù)字模型的價(jià)值與產(chǎn)品的復(fù)雜程度成正比。如果用二維圖紙描述復(fù)雜產(chǎn)品，則需要很多時(shí)間來培訓(xùn)使用者，以理解其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與組織。有了三維MBD數(shù)據(jù)集，對(duì)專門技能的要求可以適當(dāng)降低，使用者通過對(duì)模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放就能夠很容易地理解產(chǎn)品幾何特征和相應(yīng)的尺寸、公差。MBD數(shù)據(jù)集還可以表示隱含的信息，進(jìn)行剖切或特定的測量。在三維模型加二維圖紙的定義模式下，三維模型上并沒有檢驗(yàn)要求的描述，有關(guān)產(chǎn)品檢驗(yàn)信息標(biāo)注在二維圖紙上。而應(yīng)用MBD方法，可大大簡化檢驗(yàn)過程，應(yīng)用基于三維模型的檢驗(yàn)軟件，直接讀取三維模型上的尺寸和公差數(shù)據(jù)，在編制檢驗(yàn)程序時(shí)，使用者的輸入達(dá)到最小。利用便攜式的坐標(biāo)測量裝置，可使檢驗(yàn)深入到更多的制造環(huán)節(jié)中，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制造缺陷和不合格產(chǎn)品，在后續(xù)加工之前就將廢品淘汰，避免進(jìn)一步損失。基于MBD的產(chǎn)品研制方法將質(zhì)量保證部門納入到MBD技術(shù)體系中，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造形成具有反饋的封閉環(huán)，縮短了新產(chǎn)品研制周期，降低了研制成本。

針對(duì)MBD數(shù)字模型的表達(dá)，美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)從1997年1月發(fā)起關(guān)于三維模型標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)的起草工作，以解決圖紙與信息系統(tǒng)傳輸之間的矛盾。此標(biāo)準(zhǔn)于2003年7月被美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)接納為新標(biāo)準(zhǔn)（ASME Y14.41）。隨后，Siemens、PTC、Dassault等公司將該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于各自的CAD系統(tǒng)中，對(duì)三維標(biāo)注進(jìn)行了支持。作為該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)起者之一，波音公司在787項(xiàng)目中開始推廣使用該項(xiàng)技術(shù)，從設(shè)計(jì)開始，波音公司作為上游企業(yè)，全面在合作伙伴中推行MBD技術(shù)。波音公司采用MBD技術(shù)后，在生產(chǎn)管理和生產(chǎn)效率上取得了本質(zhì)的飛躍。

通過應(yīng)用MBD技術(shù)可以為企業(yè)帶來的好處包括：

● 當(dāng)制造工程師使用3D模型時(shí)，將大大減少物理樣機(jī)的制造；

● 3D工具應(yīng)用將縮短30%～50%的產(chǎn)品開發(fā)周期；

● 標(biāo)準(zhǔn)件庫在總成裝配上應(yīng)用將減少大量時(shí)間；

● 3D模型的使用將減少30%～40%的模型不一致。30%～40%的模型不一致是由2D圖紙的不準(zhǔn)確造成。

正是鑒于MBD技術(shù)的效益和國外先進(jìn)裝備企業(yè)采用MBD技術(shù)后取得的巨大成功，國內(nèi)的大型裝備制造企業(yè)逐漸開始學(xué)習(xí)MBD技術(shù)，并逐步將MBD應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中。但國內(nèi)大型裝備制造企業(yè)對(duì)于MBD技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用起步比較晚，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的應(yīng)用并不成熟，需要深入研究和逐步推廣。

2.1.2 基于模型的數(shù)字化制造MBM

基于模型的企業(yè)（MBE）是由許多相關(guān)的過程組成，基于模型的數(shù)字化制造（MBM）是其中關(guān)鍵的過程之一，MBM使用基于模型的定義（MBD）過程中創(chuàng)建的模型，不僅重用MBD中所包含的產(chǎn)品幾何表示，還重用很多的文本或存儲(chǔ)在MBD模型中的“元數(shù)據(jù)”。這消除了傳統(tǒng)的以手工方式重建數(shù)據(jù)以創(chuàng)建用于生產(chǎn)的工藝過程定義的過程。

MBM模型用于虛擬制造環(huán)境內(nèi)部進(jìn)行工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化和管理，直至提供給生產(chǎn)現(xiàn)場。MBM過程交付物成果包括：三維零件工藝、三維裝配工藝、數(shù)控程序、三維電子作業(yè)指導(dǎo)書、傳統(tǒng)的作業(yè)指導(dǎo)書、離散事件仿真等。所有這些活動(dòng)或工作都可以在某些情況下開始并有可能在完成設(shè)計(jì)之前完成。事實(shí)上，如果使用得當(dāng)，MBM允許在切削任何實(shí)物之前都能進(jìn)行制造和裝配過程仿真，反過來說，這使得制造工程師可以向設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供反饋以創(chuàng)建一個(gè)可制造性更好的設(shè)計(jì)。

作為MBM中重要組成部分的基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書（Model Based Instruction，MBI）是連接虛擬和生產(chǎn)現(xiàn)場的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。MBI是在MBM制造過程系統(tǒng)中生成和管理的，并基于3D設(shè)計(jì)模型生成的車間工作指導(dǎo)書。MBI在車間現(xiàn)場消除了紙質(zhì)的二維作業(yè)文檔，直接使用MBD的相關(guān)3D數(shù)據(jù)和基于三維的工藝信息。MBI和現(xiàn)場的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES集成在一起，在MBI的主屏幕上，設(shè)置人機(jī)交互功能，可以采集及時(shí)發(fā)生的問題，并加入到數(shù)字模型中以進(jìn)行未來的改進(jìn)和版本管理。

通過使用基于模型的數(shù)字化制造（MBM），可以解決以下問題：

● 減少轉(zhuǎn)換產(chǎn)品定義到可用的工藝過程定義所需的時(shí)間；

● 通過限制或消除重建模型的需求以減少出錯(cuò)的機(jī)會(huì)；

● 允許在產(chǎn)品正式生產(chǎn)制造前進(jìn)行制造工藝過程的虛擬驗(yàn)證；

● 允許早期制造數(shù)據(jù)向設(shè)計(jì)的反饋。

2.1.3 基于模型的維護(hù)MBS

國防行業(yè)隨著維持武器系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間比原來設(shè)計(jì)的越來越長，以及國防在未來越來越少的預(yù)算，迫切需要采取類似于MBS的維持技術(shù)以提高運(yùn)行維護(hù)效率和降低生命周期成本。同時(shí)，隨著MBE在各類裝備制造業(yè)的實(shí)踐和實(shí)施，未來基于模型的技術(shù)應(yīng)用必然會(huì)擴(kuò)展到產(chǎn)品生命周期的維修階段。在產(chǎn)品和工藝開發(fā)過程中創(chuàng)建的模型和模擬仿真結(jié)果可以直接在整個(gè)產(chǎn)品生命周期的維護(hù)保障階段使用，給用戶和維護(hù)支持人員提供不斷向下游傳遞的3D模型和相關(guān)數(shù)據(jù)。企業(yè)價(jià)值鏈成員將使用真實(shí)世界的效果和維護(hù)/維修/故障數(shù)據(jù)來評(píng)估產(chǎn)品和工藝的集成作業(yè)環(huán)境，反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改進(jìn)。

目前大型裝備維護(hù)領(lǐng)域還是由基于紙質(zhì)及其他的非智能化數(shù)字化過程為主導(dǎo)，因此在維護(hù)保障領(lǐng)域基于模型的維護(hù)（MBS）具有節(jié)約成本的最大提升空間。當(dāng)前這些過程都因?yàn)槿狈Ω咂焚|(zhì)的跨越整個(gè)供應(yīng)鏈的集成系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)而只能實(shí)現(xiàn)部分的優(yōu)化：

● 系統(tǒng)修改和升級(jí)。

● 定點(diǎn)維護(hù)，維修和大修。

● 現(xiàn)場維修和保養(yǎng)。

● 有競爭力的采購零件。

● DMSMS（Diminishing Manufacturing Sources and Material Shortages）制造源萎縮、材料短缺管理和報(bào)廢管理。

● 預(yù)測和狀態(tài)檢修。

一個(gè)基于模型的企業(yè)（MBE）的實(shí)施成功，模型必須成為企業(yè)流程中各環(huán)節(jié)協(xié)作的核心數(shù)據(jù)，該模型必須包括一個(gè)完整的產(chǎn)品定義，在應(yīng)用上也必須是中性的數(shù)據(jù)。MBE的宗旨是：數(shù)據(jù)是創(chuàng)建一次，并能直接被所有數(shù)據(jù)使用者重復(fù)使用。該模型應(yīng)該被視為系統(tǒng)記錄和配置控制的基礎(chǔ)。

下游業(yè)務(wù)過程中模型使用者應(yīng)該使用模型參與產(chǎn)品開發(fā)周期的早期工作，如制造、成本和產(chǎn)品維護(hù)支持都可以基于模型來做，因此，模型不能僅僅包含幾何模型信息，還必須包含制造信息，比如公差配合、注釋和功能參數(shù)，以幫助溝通設(shè)計(jì)意圖。該模型必須是一個(gè)完整的技術(shù)數(shù)據(jù)包，必須包含或關(guān)聯(lián)相關(guān)的材料數(shù)據(jù)、過程規(guī)范、產(chǎn)品支持信息、測試和分析數(shù)據(jù)和其他文件。同時(shí)，另外一個(gè)關(guān)鍵因素是如何在組成企業(yè)的各個(gè)工程和業(yè)務(wù)部門之間有效傳遞和使用。

判斷一個(gè)企業(yè)處于MBE的哪個(gè)階段，可以從圖2-3中的一些指標(biāo)進(jìn)行基本判斷。該圖是美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院從超過10家美國的大型企業(yè)及其供應(yīng)商的現(xiàn)場評(píng)估，參照MBE的定義得到的一個(gè)能力指數(shù)定義，通過一套詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)來定義MBE的能力，以幫助企業(yè)判斷當(dāng)前的狀態(tài)并制定企業(yè)MBE的發(fā)展路線圖。

● Level 0：企業(yè)這個(gè)階段能力水平是其他各級(jí)建立的基礎(chǔ)。它的特點(diǎn)是主要依靠傳統(tǒng)的二維圖紙，有很少的地方使用3D模型。另外，事實(shí)上大多數(shù)（如果不是所有）下游數(shù)據(jù)使用者必須通過一種或多種方式來重新生成產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)以有效利用上游數(shù)據(jù)。這一級(jí)別具有如下特點(diǎn)：

?二維工程圖為主；

?沒有或有少量三維模型；

?比較少的重用上游產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)；

?手動(dòng)創(chuàng)建技術(shù)數(shù)據(jù)包（Technical data package，TDP）；

?有很少或沒有與擴(kuò)展企業(yè)連接；

?很少使用產(chǎn)品生命周期管理工具。

● Level 1：這個(gè)級(jí)別開始有效使用三維模型了。雖然仍是二維工程圖為主，但是已經(jīng)與三維模型關(guān)聯(lián)并在一起進(jìn)行管理。這一級(jí)也是第一次開始重用三維CAD模型數(shù)據(jù)，盡管都是通過輸出中間格式文件來實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)級(jí)別也由于開始重用數(shù)據(jù)而開始能夠減少錯(cuò)誤率和縮短交付時(shí)間。這一級(jí)別具有如下特點(diǎn)：

?二維工程圖為主；

?三維模型與二維工程圖關(guān)聯(lián)；

?初始三維模型數(shù)據(jù)重用，通過輸出中性格式文件（如STEP和IGES）；

?手動(dòng)創(chuàng)建TDP；

?有很少或沒有與擴(kuò)展企業(yè)連接；

?很少使用產(chǎn)品生命周期管理工具。

● Level 2：除了使用的不再是中性文件，而是重用原始的CAD數(shù)據(jù)文件外，本級(jí)能力水平本質(zhì)上與Level 1是一樣的。在有特別請求的情況下，原始CAD數(shù)據(jù)也可以被下游單位或者企業(yè)獲得。當(dāng)企業(yè)內(nèi)部或下游企業(yè)使用相同的產(chǎn)品套件并且能夠不需要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就能充分使用三維模型時(shí)，對(duì)這些模型的訪問將變得尤為重要。這進(jìn)一步降低了錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)和任務(wù)交付時(shí)間。這一級(jí)別具有如下特點(diǎn)：

?二維工程圖為主；

?三維模型與二維工程圖關(guān)聯(lián)；

?初始三維模型數(shù)據(jù)重用，通過原始三維模型數(shù)據(jù)格式；

?手動(dòng)創(chuàng)建的TDP；

?有很少或沒有與擴(kuò)展企業(yè)連接。

● Level 3：這個(gè)能力級(jí)別是第一次考慮3D模型與二維工程圖的結(jié)合作為產(chǎn)品定義的主要來源，在這個(gè)級(jí)別模型是幾何定義，二維工程圖作為特例并且是來自于包含了相關(guān)的產(chǎn)品制造信息（Product Manufacturing Information，簡稱PMI）模型的輸出。采用了產(chǎn)品生命周期管理工具和輕量化的三維可視化文件作為交付使用，這個(gè)可視化文件是一個(gè)CAD的中性文件，并可為整個(gè)企業(yè)提供完整的產(chǎn)品定義，它們可以取代圖紙。這個(gè)級(jí)別由于減少了對(duì)圖紙的依賴，從而大大縮短了錯(cuò)誤和交付時(shí)間。這一級(jí)別具有如下特點(diǎn)：

?3D模型與受控的二維工程圖為主；

?二維工程圖僅僅特殊情況下創(chuàng)建；

?模型被用于整個(gè)生命周期；

?手動(dòng)創(chuàng)建的TDP；

?有很少或沒有與擴(kuò)展企業(yè)連接；

?內(nèi)部使用產(chǎn)品生命周期管理工具。

● Level 4：這個(gè)能力級(jí)別是建立在Level 3級(jí)能力基礎(chǔ)上。在這個(gè)級(jí)別，模型是唯一的產(chǎn)品定義，它也開始進(jìn)一步將制造工具套件融入整個(gè)環(huán)境中，不僅僅是模型的重用，還包括各類元數(shù)據(jù)信息的直接重用。這也是進(jìn)一步使用產(chǎn)品生命周期管理工具的結(jié)果，質(zhì)量方面也是如此，最終使得在整個(gè)擴(kuò)展企業(yè)中產(chǎn)品定義的交付實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。這一級(jí)別具有如下特點(diǎn)：

?3D模型為主；

?二維工程圖創(chuàng)建屬于例外；

?模型和元數(shù)據(jù)都集成并應(yīng)用到了制造和質(zhì)量領(lǐng)域；

?產(chǎn)品定義交付實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；

?有很少或沒有與擴(kuò)展企業(yè)連接；

?內(nèi)部使用產(chǎn)品生命周期管理工具…

● Level 5：這個(gè)級(jí)別的能力是第一次成為一個(gè)真正的基于模型的企業(yè)，它同樣建立在前面幾個(gè)層級(jí)之上，但是增加了企業(yè)的連接。這樣做可以使企業(yè)的所有人都可以訪問到實(shí)時(shí)的、最新的產(chǎn)品定義，并可以全自動(dòng)配置TDP。這一級(jí)別具有如下特點(diǎn)：

?3D模型為主；

?二維工程圖創(chuàng)建屬于例外；

?模型和元數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以被整個(gè)擴(kuò)展企業(yè)所訪問、使用；

?自動(dòng)化的TDP配置；

?在擴(kuò)展企業(yè)之間有完全的連接；

?內(nèi)部和外部使用產(chǎn)品生命周期管理工具。

● Level 6：這是迄今為止MBE能力定義的最高水平。本級(jí)建立在Level 5級(jí)基礎(chǔ)之上，但是增加了大量的自動(dòng)化處理，使得自動(dòng)化的TDP正式交付成為可能。它也消除了所有使用二維圖紙的情況（也沒有例外）。應(yīng)當(dāng)指出，Level 6被認(rèn)為是一個(gè)遠(yuǎn)期目標(biāo)并且目前也不知道有哪些組織已經(jīng)達(dá)到了這個(gè)水平，但并不是說技術(shù)上不可用來實(shí)現(xiàn)它。這一級(jí)別具有如下特點(diǎn)：

?3D模型；

?不允許存在二維工程圖；

?模型和元數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以被整個(gè)擴(kuò)展企業(yè)所訪問、使用；

?完全自動(dòng)化的TDP；

?有完全連接的擴(kuò)展企業(yè)；

?內(nèi)部和外部使用產(chǎn)品生命周期管理工具。

MBE的效益在MBD創(chuàng)建并在整個(gè)企業(yè)應(yīng)用時(shí)就已經(jīng)開始了，對(duì)于大型裝備的原始制造商和供應(yīng)商來說，在整個(gè)MBE企業(yè)的方案、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造、維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)帶來如下實(shí)實(shí)在在的效益：

● 縮短新訂/經(jīng)修訂的產(chǎn)品的交付時(shí)間，并降低了工程設(shè)計(jì)的返工周期；

● 整合并精簡設(shè)計(jì)和制造流程，降低成本；

● 生產(chǎn)規(guī)劃時(shí)間減少，減少生產(chǎn)延誤的風(fēng)險(xiǎn)；

● 提高生產(chǎn)過程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少制造交貨時(shí)間；

● 減少工程變更，減少產(chǎn)品缺陷，提高首次質(zhì)量；

● 改善與利益相關(guān)者的合作、協(xié)同，縮減在產(chǎn)品的開發(fā)管理生命周期中的所有要素的周期和整體項(xiàng)目的成本；

● 提高備件的采購效率；

● 改進(jìn)作業(yè)指導(dǎo)書和技術(shù)出版物的質(zhì)量；

● 在維修過程中的活動(dòng)中提供互動(dòng)的能力，以減少時(shí)間和維護(hù)產(chǎn)品。

2.2 中國企業(yè)實(shí)施MBD的實(shí)踐與挑戰(zhàn)

2.2.1 MBD技術(shù)應(yīng)用狀況

MBD技術(shù)采用包含了三維幾何模型、尺寸和幾何形位公差標(biāo)注，以及屬性注釋等產(chǎn)品制造信息的單一主模型來完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息，并將其作為產(chǎn)品制造過程中的唯一依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢測等各業(yè)務(wù)的高度集成。MBD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)源，消除了傳統(tǒng)研發(fā)模式中的三維模型與二維圖紙之間的信息沖突，減少了創(chuàng)建、存儲(chǔ)和追蹤的數(shù)據(jù)量，保證了產(chǎn)品制造信息的正確、快速傳遞，從而有效地縮短了產(chǎn)品研制周期，減少了重復(fù)工作，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著MBD技術(shù)應(yīng)用的逐步深入，MBD技術(shù)在國外已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)同和較為深入的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在：

● 數(shù)字產(chǎn)品定義相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和發(fā)布。美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)于2003年發(fā)布了ASME 14.41“數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”標(biāo)準(zhǔn)，為MBD技術(shù)的應(yīng)用設(shè)置了基本準(zhǔn)則。該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)今已經(jīng)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織所采用，并于2006年采納為ISO-16792“技術(shù)產(chǎn)品文件——數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”標(biāo)準(zhǔn)。另外，很多企業(yè)根據(jù)自身的特點(diǎn)和需求，在這些標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，做了進(jìn)一步研發(fā)工作，制訂了自己的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如波音公司制訂了基于模型定義的MBD技術(shù)應(yīng)用規(guī)范BDS-600系列，為順利實(shí)現(xiàn)MBD技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

● 三維可視化JT文件格式標(biāo)準(zhǔn)ISO 14306發(fā)布，促進(jìn)了MBD模型數(shù)據(jù)的共享和可視化。2012年12月，ISO發(fā)布了ISO 14306“三維可視化JT文件格式”標(biāo)準(zhǔn)。輕量化的JTTM數(shù)據(jù)格式可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)在產(chǎn)品生命周期各階段的實(shí)時(shí)共享和可視化。通過JT，制造商可在支持JT標(biāo)準(zhǔn)的大量計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件和產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件應(yīng)用之間實(shí)現(xiàn)三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)（即MBD模型數(shù)據(jù)）的即時(shí)、無縫傳遞，促進(jìn)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)的有效協(xié)同。

● MBD技術(shù)在國外眾多企業(yè)中得到應(yīng)用。例如波音公司在以波音787為代表的新型客機(jī)研制過程中，全面采用了MBD技術(shù)，將三維產(chǎn)品制造信息（Product Manufacturing Information，PMI）與三維設(shè)計(jì)信息共同定義到產(chǎn)品的三維標(biāo)注模型中，摒棄二維圖樣，直接使用三維標(biāo)注模型作為制造依據(jù)，開創(chuàng)了飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的嶄新模式；某些公司開始應(yīng)用主模型驅(qū)動(dòng)的技術(shù)，以具有PMI三維標(biāo)注的模型作為單一數(shù)據(jù)源，貫穿產(chǎn)品研發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)；另外，也有公司提出了3D PMI的計(jì)劃，通過具有PMI的三維產(chǎn)品模型在產(chǎn)品研制各階段的應(yīng)用，不斷完善企業(yè)的業(yè)務(wù)流程。

應(yīng)用以主模型/PMI驅(qū)動(dòng)的技術(shù)（其內(nèi)涵與MBD相似）已經(jīng)成為了國外航空企業(yè)的共識(shí)，通過多個(gè)應(yīng)用案例的研究，大家都認(rèn)同了以PMI驅(qū)動(dòng)的少圖紙或無圖紙的產(chǎn)品研制流程，PMI驅(qū)動(dòng)的最佳實(shí)踐貫穿了整個(gè)產(chǎn)品全生命周期，具體包括：

● 將PMI作為需求進(jìn)行描述和管理；

● 創(chuàng)建關(guān)聯(lián)PMI的產(chǎn)品模型；

● 基于PMI的公差仿真；

● PMI驅(qū)動(dòng)的基于特征的加工；

● PMI驅(qū)動(dòng)的CMM數(shù)控檢測編程；

● 將具有PMI的模型數(shù)據(jù)共享給供應(yīng)商，使其更易于瀏覽查看；

● 基于PMI的裝配和3D現(xiàn)場作業(yè)指導(dǎo)說明；

● 基于PMI的自制或外購；

● PMI在生產(chǎn)/供應(yīng)商處的應(yīng)用；

● PMI在MRO（維護(hù)/維修）中的應(yīng)用；

● 基于PMI的CMM執(zhí)行和質(zhì)量記錄；

● PMI分析，規(guī)劃與實(shí)做之間的比較。

MBD技術(shù)不僅在國外得到了應(yīng)用，其應(yīng)用的優(yōu)勢在國內(nèi)也得到實(shí)踐證明，例如：中航工業(yè)某設(shè)計(jì)研究院在某型號(hào)飛機(jī)機(jī)頭物理樣機(jī)的研制中，與制造單位合作，首次把全三維設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于型號(hào)的研制中。在此研制過程中，沒有使用一張二維圖樣，全部使用三維模型，效果顯著，得到了設(shè)計(jì)、制造及其行業(yè)內(nèi)各方認(rèn)可（此處內(nèi)容摘自報(bào)刊、網(wǎng)絡(luò)）。

MBD技術(shù)從2007～2008年開始逐步引入國內(nèi)，現(xiàn)今，在國內(nèi)的應(yīng)用得到了快速的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：

● MBD技術(shù)現(xiàn)已在國內(nèi)得到了極大的推崇，包括航空、航天和國防等行業(yè)都在全面研究和應(yīng)用MBD技術(shù)。眾多的研究院所和企業(yè)已經(jīng)開展了MBD技術(shù)的試點(diǎn)應(yīng)用，并已經(jīng)開始了基于MBD的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)的發(fā)放；部分單位還形成了自身的MBD應(yīng)用規(guī)范。

● 有關(guān)MBD技術(shù)的研討和交流持續(xù)進(jìn)行。近年來，有關(guān)MBD技術(shù)研究和應(yīng)用的文章、資料不斷增多，例如《大型飛機(jī)數(shù)字化制造工程》就對(duì)MBD技術(shù)及其在飛機(jī)部件中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。同時(shí)，隨著MBD技術(shù)應(yīng)用的深入，大家對(duì)MBD技術(shù)有了更深的認(rèn)識(shí)并積累了更多的經(jīng)驗(yàn)，有關(guān)MBD技術(shù)的研討和技術(shù)交流也持續(xù)進(jìn)行。

● MBD技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制訂正在進(jìn)行。“SAC/TC146全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”根據(jù)目前我國機(jī)械制造企業(yè)的現(xiàn)狀及具體情況，開展了基于模型定義的標(biāo)準(zhǔn)（Model Based Definition of Standards，MBDS）的制訂工作，提出了MBDS標(biāo)準(zhǔn)的基本模型（摘自2012年SAC/TC146桂林會(huì)議MBD&S論文集），如圖2-4所示。

已經(jīng)發(fā)布的部分成熟的MBD國家標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T 24734-2009“技術(shù)產(chǎn)品文件數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則”的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)從2010年9月開始實(shí)施；GB/T 26099-2010“機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則”標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)從2011年10月開始實(shí)施；GB/T 26100-2010“機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)通用要求”標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)從2011年10月開始實(shí)施；GB/T 26101-2010“機(jī)械產(chǎn)品虛擬裝配通用技術(shù)要求”標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)從2011年10月開始實(shí)施。

為了制定“機(jī)械產(chǎn)品三維圖樣技術(shù)規(guī)則”和“機(jī)械產(chǎn)品三維圖樣文件管理”標(biāo)準(zhǔn)，SAC/TC146全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在2012年組織了分屬航空、汽車、鐵道機(jī)車、通用機(jī)械等不同行業(yè)的企業(yè)開展了MBDS標(biāo)準(zhǔn)制訂的試點(diǎn)工作，通過試點(diǎn)總結(jié)，為進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容提供依據(jù)。

另外，一些企業(yè)在實(shí)踐中也制訂了自己的MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從而幫助企業(yè)有效地推進(jìn)MBD在企業(yè)中的實(shí)踐應(yīng)用。

雖然MBD技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)具有了一定的應(yīng)用基礎(chǔ)，但與國外發(fā)達(dá)企業(yè)相比，國內(nèi)的企業(yè)在此方面仍然存在很大的差距，主要表現(xiàn)在：

● 基于MBD技術(shù)的產(chǎn)品定義工作尚處于探索階段，大部分企業(yè)處于試點(diǎn)或局部應(yīng)用階段；

● 以MBD為核心的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造模式尚不成熟，對(duì)如何進(jìn)行三維零件機(jī)加工藝設(shè)計(jì)及在制造車間的應(yīng)用還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)；

● 三維數(shù)字化模型并沒有貫穿于整個(gè)產(chǎn)品數(shù)字化制造過程中；

● MBD的設(shè)計(jì)、制造和管理規(guī)范還有待完善；

● 三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造一體化集成應(yīng)用體系尚未貫通。

2.2.2 MBD技術(shù)對(duì)產(chǎn)品研發(fā)模式的影響

基于MBD的數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)模式的內(nèi)涵是關(guān)鍵業(yè)務(wù)過程的無圖紙化和全三維實(shí)現(xiàn)，這必將對(duì)以二維圖紙或二維圖紙加三維模型為數(shù)據(jù)傳遞依據(jù)的傳統(tǒng)研發(fā)模式帶來巨大的變革，其影響包括對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、產(chǎn)品制造和檢測等關(guān)鍵業(yè)務(wù)過程的影響，對(duì)供應(yīng)商、合作伙伴及客戶之間交流協(xié)同的影響，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、檔案、信息化等管理的影響，具體體現(xiàn)如下：

● 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

?三維模型包含所有產(chǎn)品研制相關(guān)的信息，包括設(shè)計(jì)模型、注釋、屬性，這需要有效的工具來定義和管理；

?對(duì)三維模型上的信息進(jìn)行分類管理和顯示，便于不同的人員按照不同的視圖進(jìn)行快速查詢；

?面向制造的設(shè)計(jì)，確保MBD模型既反映產(chǎn)品的物理和功能需求，即客戶需求的滿足，又滿足可制造性，即創(chuàng)建的MBD模型能滿足制造應(yīng)用的需求，在后續(xù)的應(yīng)用中可直接應(yīng)用；

?產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝制造的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研制的并行協(xié)同；

?設(shè)計(jì)結(jié)果的審校模式的轉(zhuǎn)變，由基于圖樣的審校轉(zhuǎn)變?yōu)榛谌S模型的審校，并需要有相應(yīng)的手段來實(shí)現(xiàn)基于三維模型的審校、圈閱及追蹤。

● 工藝規(guī)劃

工藝規(guī)劃將以三維產(chǎn)品模型為依據(jù)，從二維文檔卡片式工藝設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)化三維工藝設(shè)計(jì)方式，并且由三維可視化工序模型取代傳統(tǒng)二維工序簡圖，從而實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的：

?數(shù)據(jù)來源三維化；

?工藝結(jié)果結(jié)構(gòu)化；

?工序模型三維化；

?工裝設(shè)計(jì)三維化；

?工藝編制三維可視化；

?工藝仿真三維化；

?工藝輸出三維化；

?車間執(zhí)行三維化。

● 產(chǎn)品制造

?操作信息的展示由現(xiàn)場的終端顯示取代了圖紙；

?數(shù)控作業(yè)所占比例大幅度提高。

● 質(zhì)量檢測

?基于圖樣的檢驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榛谌S模型的檢驗(yàn)；

?數(shù)控檢測作業(yè)所占比例大幅度提高。

● 上、下游協(xié)同

?基于技術(shù)要求、圖樣、報(bào)告的與用戶、合作伙伴、供應(yīng)商之間的交流溝通和交付方式，被三維模型的交流溝通、交付方式所取代。

● 標(biāo)準(zhǔn)化

?需要有基于三維數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來適應(yīng)新的產(chǎn)品研發(fā)模式。

● 檔案和信息化平臺(tái)

?電子歸檔代替了實(shí)物歸檔；

?必須要有統(tǒng)一的PDM系統(tǒng)對(duì)三維電子數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理和維護(hù)。

2.2.3 MBD實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)與對(duì)策

MBD將設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、管理信息融為一體，是目前被業(yè)界普遍認(rèn)同的數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造的先進(jìn)技術(shù)，是數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，是未來設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向。但從上述MBD技術(shù)對(duì)產(chǎn)品研發(fā)模式的影響可以看出，MBD技術(shù)是產(chǎn)品定義方式的一次革命，不僅僅要解決技術(shù)問題，更主要的是要有效解決由此帶來的對(duì)企業(yè)文化、管理體制、生產(chǎn)方式的沖突。MBD的實(shí)施是一項(xiàng)長期、復(fù)雜而又艱巨的工作，國內(nèi)企業(yè)在MBD技術(shù)的應(yīng)用方面還將面臨以下諸多問題：

● MBD規(guī)范，還沒有統(tǒng)一完善的MBD行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，正處于研究階段；

● 設(shè)計(jì)要求，下游部門和合作伙伴所需要的MBD文件覆蓋了很多內(nèi)容，并不是所有內(nèi)容都可以在CAD中由設(shè)計(jì)師進(jìn)行定義，同時(shí)企業(yè)中能夠應(yīng)用MBD技術(shù)的工程師、工人嚴(yán)重缺乏。

● 傳統(tǒng)習(xí)慣，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)習(xí)慣的阻礙與限制，特別對(duì)于制造部門，MBD的實(shí)施無疑是一場革命，將改變原有的研制流程，與現(xiàn)行生產(chǎn)、檢驗(yàn)制度有很大的沖突。比如有些車間工人在生產(chǎn)工作中必須以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，實(shí)施MBD后將大量取消二維圖，使生產(chǎn)工作無依據(jù)。

● 設(shè)計(jì)效率，基于MBD的業(yè)務(wù)流程需要產(chǎn)生和管理海量數(shù)據(jù)模型和裝配，MBD包含的信息遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)圖紙，它涉及的具體工作也只是確定局部信息，而若缺乏有效的數(shù)據(jù)提取工具和技巧將有可能使工作效率變得更低。

● 數(shù)據(jù)傳遞，在編制者和使用者傳遞數(shù)據(jù)所選擇的機(jī)制上會(huì)給各類供應(yīng)商和合作伙伴帶來壓力，是否屬于同一地理區(qū)域上的公司或者供應(yīng)鏈?zhǔn)欠袷欠稚⒌模渴欠裼泻线m的IT架構(gòu)和查看軟件工具等。

● 不同的應(yīng)用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)要求，使用MBD數(shù)據(jù)的人員的需求變化比較大，如需要哪些MBD數(shù)據(jù)的子集？這些數(shù)據(jù)如何顯示？

只有有效解決以上這些問題，才能進(jìn)一步推動(dòng)MBD技術(shù)在國內(nèi)的普及應(yīng)用，發(fā)揮其潛能。

以下是國內(nèi)企業(yè)實(shí)施MBD時(shí)常見的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)策略。

● 基于MBD的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

?挑戰(zhàn)：

〇 三維模型包含所有產(chǎn)品研制的信息；

〇 對(duì)三維模型上的信息進(jìn)行分類管理和顯示；

〇 面向制造的設(shè)計(jì)。

?應(yīng)對(duì)：

〇 根據(jù)行業(yè)和企業(yè)自身特色和產(chǎn)品特點(diǎn)，定義詳細(xì)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品信息的定義和管理（見圖2-5）。

〇 充分聽取工藝、工裝、檢測人員的意見，本著便于制造和檢測的原則，建立三維MBD模型，并利用合規(guī)性檢查和可制造性檢查工具確保設(shè)計(jì)結(jié)果滿足制造的要求。

● 基于MBD模型的工藝設(shè)計(jì)

?挑戰(zhàn)：

〇 MBD模型數(shù)據(jù)的訪問與瀏覽；

〇 工藝結(jié)構(gòu)的快速搭建（見圖2-6）。

〇 零件工藝中工序模型的創(chuàng)建與編輯。?應(yīng)對(duì)

〇 輕量化數(shù)據(jù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速查看；

〇 典型工藝模板的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化工藝快速設(shè)計(jì)；

〇 WAV E技術(shù)和同步建模技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工序模型的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)（見圖2-7）。

● 數(shù)控工序數(shù)據(jù)的編制與管理

?挑戰(zhàn)：

〇 NC加工程序的快速編制；

〇 NC加工程序的有序管理；

〇 數(shù)控加工的一次性正確制造。

?應(yīng)對(duì)

〇 加工模板和基于特征加工等NC加工編程的自動(dòng)化應(yīng)用；

〇 基于PDM的加工數(shù)據(jù)管理；

〇 車間對(duì)加工數(shù)據(jù)的直接訪問。

● 工作指令的生成和輸出

?挑戰(zhàn)：

〇 工作指令的正確獲取；

〇 工作指令的靈活呈現(xiàn)。

?應(yīng)對(duì)：

〇 獨(dú)立文檔：2D-PDF、3D-PDF、紙質(zhì)；

〇 在線文檔：EWI（電子作業(yè)指導(dǎo)書）。

● 基于MBD的FAI檢驗(yàn)計(jì)劃編制

?挑戰(zhàn)：

〇 質(zhì)量規(guī)劃中尺寸、注釋和幾何形位公差的提取和錄入；

〇 被檢對(duì)象的編號(hào)和拷屏圖像。

?應(yīng)對(duì)：

〇 利用BCT自動(dòng)提取PMI信息，將其存入Teamcenter作為對(duì)象管理，并按AS9102生成檢驗(yàn)計(jì)劃表格。

2.2.4 MBD的實(shí)施建議

MBD技術(shù)是產(chǎn)品定義方式的一次革命，MBD的實(shí)施是一項(xiàng)長期、復(fù)雜而又艱巨的工作，涉及信息化平臺(tái)的支持、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立、管理模式和人員培養(yǎng)等各方面。

● 有效的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)是成功應(yīng)用MBD的基礎(chǔ)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)是產(chǎn)品研發(fā)的基礎(chǔ)平臺(tái)，支持產(chǎn)品研發(fā)的核心業(yè)務(wù)流程。將三維設(shè)計(jì)軟件（如NX軟件）存放于與之高度集成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)系統(tǒng)中，才是實(shí)現(xiàn)MBD的唯一途徑。

● MBD模型的建立應(yīng)與MBD標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的建立緊密關(guān)聯(lián)。需要針對(duì)各種不同的典型零部件，詳細(xì)定義每種零部件的標(biāo)準(zhǔn)建模過程和方法，形成規(guī)范，并貫徹執(zhí)行，確保三維模型的一致性以及三維建模的質(zhì)量。

● 全面應(yīng)用主模型技術(shù)是實(shí)現(xiàn)MBD的關(guān)鍵之所在。

● 數(shù)字化樣機(jī)的建立將使MBD應(yīng)用擴(kuò)展到整個(gè)協(xié)同環(huán)境。基于輕量化模型的可視化，可以進(jìn)行整機(jī)查看，便于在早期驗(yàn)證更多的問題，在整個(gè)企業(yè)流程中實(shí)現(xiàn)“可視化”。

● 知識(shí)的捕獲和重用（聚焦設(shè)計(jì)）是實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)的路徑。

● MBD要求實(shí)施基于設(shè)計(jì)/制造的并行協(xié)同流程。

為了順利實(shí)施MBD，逐步實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)模式到MBD模式的平穩(wěn)過渡，建議采用總體規(guī)劃，分階段由點(diǎn)到面，最終實(shí)現(xiàn)全企業(yè)MBD應(yīng)用，即實(shí)現(xiàn)基于模型的企業(yè)MBE（Model Based Enterprise），如圖2-8和圖2-9所示。

● 第一階段：打下基礎(chǔ)

?MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范定義；

?宣傳貫徹MBD概念；

?對(duì)應(yīng)工具培訓(xùn)；

?典型零部件MBD實(shí)現(xiàn)。

● 第二階段：擴(kuò)展

?MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完善；

?典型型號(hào)基于MBD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；

?典型型號(hào)基于MBD工藝實(shí)現(xiàn)；

?典型型號(hào)基于MBD制造實(shí)現(xiàn)；

?典型型號(hào)基于MBD檢測實(shí)現(xiàn)。

● 第三階段：整合實(shí)現(xiàn)MBE

?所有型號(hào)基于MBD的實(shí)現(xiàn)；

?完善MBD/MBE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.3 MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及在西門子軟件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

2.3.1 ASME Y14.41簡介

ASME Y14.41-2003“數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)最初是于1997年1月份在堪薩斯州由波音公司主辦的一個(gè)會(huì)議上提出的，并在隨后的1997年ASME春季會(huì)議上組成了項(xiàng)目成員，并開始了該標(biāo)準(zhǔn)的起草定義。

該標(biāo)準(zhǔn)為基于三維的數(shù)字化產(chǎn)品定義設(shè)置了基本準(zhǔn)則，為三維數(shù)據(jù)貫穿設(shè)計(jì)、制造和檢測的全方位應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。該標(biāo)準(zhǔn)于2003年7月被批準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，開始推廣執(zhí)行。

ASME Y14.41-2003“數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”標(biāo)準(zhǔn)包含了以下10部分：

● 通用描述

● 數(shù)據(jù)集的標(biāo)識(shí)與控制

● 數(shù)據(jù)集要求

● 設(shè)計(jì)模型要求

● 產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通用要求

● 注釋與特殊符號(hào)

● 模型值與尺寸

● 正負(fù)公差

● 基準(zhǔn)的應(yīng)用

● 幾何公差

ASME Y14.41-2003“數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”標(biāo)準(zhǔn)既適用于純?nèi)S產(chǎn)品研發(fā)模式（Model Only），也適用于三維和二維混合的模式（Model and Drawing）。

● 產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集（見圖2-10）。ASME Y14.41-2003對(duì)完整地定義產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進(jìn)行了描述，除了模型數(shù)據(jù)、修訂歷史等之外，還包括材料、工藝、分析數(shù)據(jù)、測試要求等相關(guān)數(shù)據(jù)。針對(duì)全三維模式，可以不需要圖紙。

● 模型數(shù)據(jù)（見圖2-11）。模型

數(shù)據(jù)包括：設(shè)計(jì)模型、注釋、屬性，其中注釋是不需要進(jìn)行查詢等操作即可見的各種尺寸、公差、文本、符號(hào)等；而屬性則是為了完整地定義產(chǎn)品模型所需的尺寸、公差、文本等，這些內(nèi)容在圖形上是不可見的，但可通過查詢模型獲取。

模型數(shù)據(jù)的管理需要數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來提供數(shù)據(jù)集的控制和跟蹤信息，包括對(duì)數(shù)據(jù)工作狀態(tài)、評(píng)審狀態(tài)、發(fā)布狀態(tài)的控制，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)版本歷史的記錄等。

2.3.2 ISO-16792簡介

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采用了ASME Y14.41-2003“數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”標(biāo)準(zhǔn)，并于2006年12月使其成為ISO標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了ISO-16792“技術(shù)產(chǎn)品文件——數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”。

ISO-16792標(biāo)準(zhǔn)包括以下11個(gè)部分：

● 范圍

● 標(biāo)準(zhǔn)引用

● 術(shù)語與定義

● 數(shù)據(jù)集的標(biāo)識(shí)與控制

● 數(shù)據(jù)集要求

● 設(shè)計(jì)模型要求

● 產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通用要求

● 注釋與特殊符號(hào)

● 模型值與尺寸

● 基準(zhǔn)的應(yīng)用

● 幾何公差

ISO-16792標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容與ASME Y14.41-2003的內(nèi)容一致。

2.3.3 GBT 24734-2009簡介

全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC146）于2009年根據(jù)ISO-16792“技術(shù)產(chǎn)品文件——數(shù)字產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實(shí)踐”標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了GBT 24734-2009“技術(shù)產(chǎn)品文件——數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則”標(biāo)準(zhǔn)。

GBT 24734-2009標(biāo)準(zhǔn)包括以下11個(gè)部分：

● 術(shù)語和定義

● 數(shù)據(jù)集識(shí)別與控制

● 數(shù)據(jù)集要求

● 設(shè)計(jì)模型要求

● 產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通用要求

● 幾何建模特征規(guī)范

● 注釋要求

● 模型數(shù)值與尺寸要求

● 基準(zhǔn)的應(yīng)用

● 幾何公差的應(yīng)用

● 模型幾何細(xì)節(jié)層級(jí)

GBT 24734-2009標(biāo)準(zhǔn)除了幾何建模特征規(guī)范和模型幾何細(xì)節(jié)層級(jí)兩部分內(nèi)容外，其余與ISO 16792標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容一致。

GBT 24734-2009標(biāo)準(zhǔn)的幾何建模特征規(guī)范部分給出了三維CAD應(yīng)用中幾何建模特征的術(shù)語和定義、分類等方面的規(guī)范化要求。它將幾何建模特征分為基本建模特征、附加建模特征和編輯操作特征幾大類，如圖2-12所示。

GBT 24734-2009標(biāo)準(zhǔn)的模型幾何細(xì)節(jié)層級(jí)部分規(guī)定了產(chǎn)品數(shù)字化定義過程中三維模型的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)表示、簡化級(jí)表示和擴(kuò)展級(jí)表示（見圖2-13），以及螺紋、孔、埋頭孔、倒角、溝槽、齒輪、軸承和螺紋彈簧等的各級(jí)表示要求。

● 標(biāo)準(zhǔn)級(jí)表示。在標(biāo)準(zhǔn)級(jí)表示中，對(duì)識(shí)別功能目的所需的幾何形狀和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行建模或顯示。除非有特別說明，否則對(duì)小于最大長度0.5%以及表達(dá)功能目的所不需要的元素可不建模或不顯示。

● 簡化級(jí)表示。在簡化級(jí)表示中，只有零件或裝配體的基本形狀需要建模或顯示。倒角、溝槽、刻痕等元素以及內(nèi)部細(xì)節(jié)不需要建模或顯示。

● 擴(kuò)展級(jí)表示。在擴(kuò)展級(jí)表示中，所有的零件組成、模型特征的建模或顯示都應(yīng)能表現(xiàn)其完整的細(xì)節(jié)。在滿足功能需要的前提下，建模或顯示的精度可以低于零件或模型特征的實(shí)際形式。除非有特別說明，小于最大長度0.1%的元素可不建模或不顯示。有限體積的內(nèi)部細(xì)節(jié)只有在必要時(shí)方予顯示。

2.3.4 基于西門子軟件的MBD規(guī)范

以上ASME Y14.41、ISO-16792和GBT 24734標(biāo)準(zhǔn)從立法的角度使三維模型的使用合法化，三維模型作為被這些標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)的產(chǎn)品與制造信息的傳遞工具，貫穿產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，促進(jìn)產(chǎn)品研制過程的改進(jìn)。

但是，這些標(biāo)準(zhǔn)只是規(guī)定了三維數(shù)字化產(chǎn)品定義的原則和基礎(chǔ)框架，對(duì)具體操作層面的內(nèi)容并沒有規(guī)定。全三維數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)模式MBD的實(shí)現(xiàn)，離不開具體的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和CAD/CAM等信息化工具，為了確保MBD技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可操作性，需要針對(duì)特定的信息化工具和企業(yè)自身的情況，在ASME Y14.41，ISO-16792和GBT 24734標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的框架下詳細(xì)定義MBD技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范。

西門子工業(yè)軟件公司的Teamcenter+NX已經(jīng)被眾多的企業(yè)作為實(shí)現(xiàn)MBD技術(shù)的信息化平臺(tái)，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)制定了基于Teamcenter+NX的MBD技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，例如以中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)研究所牽頭制定了“基于模型的定義UGNX實(shí)施指南”規(guī)范，對(duì)在Teamcenter+NX進(jìn)行三維幾何模型的創(chuàng)建、三維標(biāo)準(zhǔn)的表達(dá)、數(shù)據(jù)的組織和管理等都進(jìn)行了規(guī)范。下面是相關(guān)規(guī)范中的一些內(nèi)容。

● 基于MBD應(yīng)用的NX三維模型的通用要求：

?最終的交付模型應(yīng)為滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的完整、精確三維模型。

?三維模型應(yīng)按1∶1 比例全尺寸建模。

?除特殊要求外，三維模型應(yīng)按名義尺寸建模。

?除特殊要求外，零件模型應(yīng)為單一實(shí)體模型。

?一個(gè)NX部件文件只能定義一個(gè)零件模型，產(chǎn)品裝配應(yīng)使用UGNX裝配功能實(shí)現(xiàn)。

● 基于MBD應(yīng)用的NX三維標(biāo)注的要求。

?三維標(biāo)注應(yīng)基于NX的PMI功能定義。

?三維標(biāo)注信息應(yīng)直觀、明確。

?三維標(biāo)注信息應(yīng)與其標(biāo)注對(duì)象保持關(guān)聯(lián)。

?三維標(biāo)注信息應(yīng)標(biāo)注在合理的標(biāo)注平面上。

?三維標(biāo)注信息應(yīng)建立在其指向的模型元素附近。

?在視圖方向上查看標(biāo)注時(shí)，標(biāo)注不應(yīng)相互重疊。

?在視圖方向上查看標(biāo)注時(shí)，標(biāo)注文本不應(yīng)遮擋模型的關(guān)鍵部位。

?應(yīng)盡可能以較少的視圖和標(biāo)注表達(dá)產(chǎn)品的完整信息。

?三維標(biāo)注應(yīng)以視圖進(jìn)行組織和管理。

● 屬性定義。通過NX的屬性定義來給定文件屬性和對(duì)象屬性。

2.3.5 基于西門子軟件的MBD應(yīng)用系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)文檔和規(guī)范文檔需要融入MBD的信息化平臺(tái)當(dāng)中，才能得到充分的貫徹和執(zhí)行。基于西門子軟件的MBD應(yīng)用系統(tǒng)是易之恒軟件技術(shù)有限公司（http://www.njplm.com）針對(duì)MBD在數(shù)字化設(shè)計(jì)與工藝中的應(yīng)用，運(yùn)用NX OPEN、ITK等開發(fā)工具，將MBD的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范融入NX與Teamcenter平臺(tái)中，通過定制國標(biāo)化、規(guī)范化、流程化、自動(dòng)化的工具，幫助客戶在已有的PMI技術(shù)基礎(chǔ)上，方便快捷地完成各流程的設(shè)計(jì)與定義。

基于西門子軟件的MBD應(yīng)用系統(tǒng)包括MBD三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)、MBD三維工藝系統(tǒng)、MBD標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)系統(tǒng)三部分。

1.MBD三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)

MBD三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)是基于NX與Teamcenter平臺(tái)，運(yùn)用NX OPEN、ITK等開發(fā)工具，通過數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)等開發(fā)技術(shù)為工程技術(shù)人員提供三維產(chǎn)品制造信息的標(biāo)注、管理、查詢、導(dǎo)出工具，輔助工程技術(shù)人員方便快捷地完成MBD模型的設(shè)計(jì)。

● 系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

?采用C/S體系架構(gòu)，客戶端與CAX集成，服務(wù)端與PLM協(xié)同平臺(tái)構(gòu)建在同一服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫共享；

?內(nèi)嵌了MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，創(chuàng)建的標(biāo)注符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

?集成了企業(yè)常用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過圖形化界面查詢選用；

?采用對(duì)象組與模型視圖復(fù)合結(jié)構(gòu)組織、管理三維產(chǎn)品制造信息；

?具有支持查詢、統(tǒng)計(jì)、匯總?cè)S產(chǎn)品制造信息的功能。

● 系統(tǒng)主要內(nèi)容和功能：

?尺寸公差標(biāo)注

快速方便地生成符合HB 5800、GB/T 1800-79、GB/T 1801-79、GB/T 1802-79、GB/T 1803-79、GB/T 1800.1、GB/T 1800.2、GB/T 1800.3的尺寸公差。

?常用尺寸公差

常用的尺寸公差包括上偏差、下偏差、等值偏差。支持在配置文件中添加自定義公差值。

?形位公差標(biāo)注

快速創(chuàng)建符合國標(biāo)的形位公差，如圖2-14所示。

支持的形位公差標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 1182-80、GB/T 1183-80、GB/T 1182-96。

?標(biāo)印

快速方便地生產(chǎn)和查詢標(biāo)印信息。

?技術(shù)要求，如圖2-15所示。

①支持多種特殊符號(hào)的輸入。

②支持多種查找技術(shù)要求的方式。

③支持多種在CAX中顯示技術(shù)要求的方式，如是否顯示標(biāo)題、編碼或?qū)б€。

④支持方便快捷地導(dǎo)入/導(dǎo)出技術(shù)要求庫。

● 特殊PMI標(biāo)注工具箱，如圖2-16所示。

?孔標(biāo)注：創(chuàng)建帶有孔特征參數(shù)信息的標(biāo)注，如：孔直徑、孔深度等信息。

?球標(biāo)注：針對(duì)球形實(shí)體自動(dòng)創(chuàng)建三維標(biāo)注。

?倒角：創(chuàng)建帶有倒角特征參數(shù)信息的標(biāo)注，如：距離、角度等。

?常用符號(hào)標(biāo)注：提供一些常用符號(hào)的快速標(biāo)注。

?格式文本：支持復(fù)雜格式的文本輸入。

?φ與M轉(zhuǎn)換：提供快捷的直徑符號(hào)（φ）與螺紋符號(hào)（M）之間的轉(zhuǎn)換，并支持在尺寸前后標(biāo)注注釋文字。

● 常用參數(shù)表如圖2-17所示。

快速生成常用參數(shù)表，提供開放的接口，支持添加符合國標(biāo)、企標(biāo)的參數(shù)表。

● 加載種子配置信息，如圖2-18所示。

依據(jù)MBD標(biāo)準(zhǔn)體系，設(shè)置三維產(chǎn)品制造信息的管理方式并建立建模模板，通過加載模板信息，完成MBD三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)置。

● PMI規(guī)則化檢查，如圖2-19所示。

通過檢測、查詢并顯示所有PMI信息，通過自動(dòng)或手工規(guī)則化，實(shí)現(xiàn)PMI分類、分組管理。顯示的PMI信息包含所屬視圖、類型、數(shù)值。

● 組對(duì)象管理，如圖2-20所示。

對(duì)采用組方式管理的PMI進(jìn)行重新編輯處理，實(shí)現(xiàn)PMI對(duì)象的組織管理。

● PMI匯總統(tǒng)計(jì)，如圖2-21所示。

通過添加類型過濾與視圖過濾的方式，匯總、統(tǒng)計(jì)所有符合條件的PMI信息，并將PMI信息按一定的格式與內(nèi)容顯示在對(duì)話框上。

2.MBD三維工藝系統(tǒng)

MBD工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)三維工藝的特點(diǎn)與要求，基于NX和Teamcenter協(xié)同平臺(tái)，通過開發(fā)形成的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，輔助工藝人員完成零件的三維工藝設(shè)計(jì)與車間工藝文檔的設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

● 工藝結(jié)構(gòu)化。在Teamcenter中創(chuàng)建和管理總工藝、工藝、工序、工藝資源等，形成結(jié)構(gòu)化的零件工藝。

● 相對(duì)獨(dú)立。完整的MBD零件工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要功能包括：創(chuàng)建零件工藝結(jié)構(gòu)、工藝路線設(shè)計(jì)、工藝資源調(diào)用、工序模型創(chuàng)建、PMI標(biāo)注、工序卡片編制、合成整本工藝、流程審批、工藝規(guī)程修訂等。

● 規(guī)范設(shè)計(jì)模型。工序模型之間的關(guān)系與創(chuàng)建模式，能夠繼承設(shè)計(jì)模型的PMI標(biāo)注信息和相關(guān)屬性，提高工藝設(shè)計(jì)效率。

● 系統(tǒng)集成了典型工藝、工裝設(shè)備資源，能夠?qū)崿F(xiàn)Teamcenter協(xié)同平臺(tái)與NX之間信息的實(shí)時(shí)交互。

● 制定規(guī)范的MBD結(jié)構(gòu)化零件工藝設(shè)計(jì)流程、系統(tǒng)內(nèi)嵌工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和工序卡片模板，并可以對(duì)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢查與修正。

● 支持基于NX的二維工序圖表創(chuàng)建，并以PDF格式輸出。

系統(tǒng)的主要內(nèi)容和功能：

● 工藝數(shù)據(jù)組織與管理。

● 在PLM協(xié)同平臺(tái)中構(gòu)建包含總工藝、工藝、工序的零件工藝BOM。在CAX

中，工藝、工序以裝配的方式顯示。如果工序還需細(xì)分工步，則通過視圖的方式區(qū)分工步信息。

● 創(chuàng)建工藝，如圖2-22所示。

工藝（工藝規(guī)程）類型包括鍛造工藝、鑄造工藝、熱處理工藝、焊接工藝、機(jī)加工藝、噴漆工藝和表面處理工藝。在零件工藝的結(jié)構(gòu)中，放在總工藝下面，其下節(jié)點(diǎn)為工序。工藝編碼和命名符合公司規(guī)范。

● 工藝路線設(shè)計(jì)，如圖2-23所示。

在Teamcenter上定義工序類型，包括領(lǐng)料工序、鍛造工序、鑄造工序、熱處理工序、焊接工序、機(jī)加工序、特種工序、檢驗(yàn)工序、表面處理工序等。在零件工藝結(jié)構(gòu)中，放在工藝（工藝規(guī)程）下面。根據(jù)零件工藝要求，創(chuàng)建不同工序、調(diào)整工序順序等，工藝編碼和命名符合公司規(guī)范。

● 工序模型創(chuàng)建，如圖2-24所示。

設(shè)計(jì)模型通過鏈接或克隆的方式引用到工藝BOM樹下，作為最終檢驗(yàn)?zāi)Ｐ痛嬖冢还ば蚰Ｐ屯ㄟ^特征回溯、特征簡化、特征分解、典型模型、特征共享等技術(shù)手段創(chuàng)建；通過開發(fā)實(shí)現(xiàn)零件與工序模型間PMI信息和模型的關(guān)聯(lián)復(fù)制。

● 工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境設(shè)置，如圖2-25所示。

基于行業(yè)和公司標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置工序模型的標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建環(huán)境，具體環(huán)境設(shè)置包含：圖層，模型及PMI標(biāo)注信息的顏色、字體、線形等涉及國家標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。

● PMI標(biāo)注信息，如圖2-26所示。

?尺寸標(biāo)注：直觀方便地查看、選用、標(biāo)注國標(biāo)公差，而且尺寸偏差值能隨模型基本尺寸的更改而自動(dòng)更新。

?形位公差標(biāo)注：提供多種國標(biāo)形位公差類型，直觀方便地根據(jù)公差等級(jí)確定形位公差值，生成形位公差PMI。

?格式文本：提供復(fù)雜格式的文本標(biāo)注。

?技術(shù)要求：調(diào)用工藝知識(shí)庫中的技術(shù)要求，并顯示在模型視圖中。

● PMI工步信息定義，如圖2-27。

在模型視圖中直觀方便地創(chuàng)建PMI工步信息，并支持工步包含特殊工藝符號(hào)，方便調(diào)整工步順序。

● 檢驗(yàn)順序號(hào)定義，如圖2-28所示。

通過PMI的設(shè)置，自動(dòng)生成PMI的加工順序號(hào)，并在模型窗口中顯示；為后續(xù)三維工藝卡片中檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的定義做準(zhǔn)備；可以設(shè)定加工順序的起始號(hào)并進(jìn)行更新。

● 裝夾找正位置定義，如圖2-29所示。

在工序模型上，對(duì)加工面、基準(zhǔn)面、定位面和夾緊面位置進(jìn)行定義，并用不同顏色標(biāo)識(shí)。

● 工藝/工序?qū)傩远x，如圖2-30所示。

實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝/工序?qū)傩缘奶顚懠靶薷模€可以在工序間進(jìn)行復(fù)制、粘貼屬性值的操作和繼承零件屬性的操作。

● 工藝資源指派，如圖2-31所示。

實(shí)現(xiàn)與PLM協(xié)同平臺(tái)的集成，從PLM中獲取工裝、刀具、量具等工藝資源信息，并定義工藝資源；提供查詢功能，實(shí)現(xiàn)工藝資源的便捷查詢顯示；提供虛擬裝配，完成工裝設(shè)備的定義與加載。

● 工序卡片導(dǎo)航器，如圖2-32和圖2-33所示。

工序卡片導(dǎo)航器方便用戶進(jìn)行添加新頁、添加續(xù)頁、刪除選中頁、替換選中頁模板、上移卡片、下移卡片、編輯工序?qū)傩院头祷毓に嚨炔僮鳌?/p>

● 合成整本工藝

創(chuàng)建工藝規(guī)程封面、工序目錄、工裝目錄、工序卡等工藝卡片的合并，生成整本工藝PDF。整本工藝按照一定的順序排列，放置于工藝規(guī)程版本下。

3.MBD標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)系統(tǒng)

MBD標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)系統(tǒng)是基于PLM協(xié)同平臺(tái)，根據(jù)MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)為工程技術(shù)人員提供三維模型及產(chǎn)品制造信息的檢驗(yàn)工具，輔助標(biāo)檢人員完成數(shù)模的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

采用KF開發(fā)檢驗(yàn)Checker，與系統(tǒng)的Check-Mate無縫集成；

● 檢驗(yàn)結(jié)果以HD3D的方式顯示；

● 檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)符合MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

● 系統(tǒng)主要內(nèi)容和功能如圖2-34所示。

2.4 西門子MBE解決方案綜述

2.4.1 引言

“基于模型的企業(yè)（MBE）”已成為當(dāng)代先進(jìn)制造體系的具體體現(xiàn)，它的進(jìn)展代表了數(shù)字化制造的未來。合理構(gòu)建企業(yè)MBE的能力體系，能夠減少50%～70%的非重復(fù)成本，縮短50%的上市時(shí)間。基于此，全世界眾多裝備制造企業(yè)正逐步加入到MBE企業(yè)能力建設(shè)的大軍中。

MBE主要由基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的維護(hù)三大部分組成，并且在統(tǒng)一的系統(tǒng)工程的指導(dǎo)下形成有機(jī)的整體。MBE不僅僅局限在MBD模型的定義，它涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)的完整的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)，需要以MBD模型為核心，在各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)MBD模型的順暢流通和直接重用。MBE的能力等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括MBD模型數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)包、更改與配置管理、企業(yè)內(nèi)外的制造數(shù)據(jù)交互、質(zhì)量需求規(guī)劃與檢測數(shù)據(jù)、擴(kuò)展企業(yè)的協(xié)同與數(shù)據(jù)交換等六個(gè)方面，其更加強(qiáng)調(diào)的是擴(kuò)展企業(yè)跨供應(yīng)鏈的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)的MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)外能夠順暢流通、可直接重用。基于MBD的MBE生命周期如圖2-35所示。

完整的MBE能力體系構(gòu)建，就是以MBD模型為統(tǒng)一的“工程語言”，按系統(tǒng)工程方法的指導(dǎo)，全面優(yōu)化梳理企業(yè)內(nèi)外、產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)流程、標(biāo)準(zhǔn)，采用先進(jìn)的信息化技術(shù)，形成一套嶄新的完整的產(chǎn)品研制能力體系。企業(yè)需要一套面向MBE的信息化環(huán)境，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)外能夠順暢流通、可直接重用。對(duì)于每一個(gè)制造企業(yè)，跨企業(yè)內(nèi)外的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)是非常復(fù)雜的，基于現(xiàn)有各自獨(dú)立的信息化技術(shù)和工具，不可避免需要處理大量的系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，才勉強(qiáng)能保障MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)的流通或可重用，這將是實(shí)現(xiàn)MBE企業(yè)面臨的最大的問題。

西門子工業(yè)軟件公司提供一整套完整的面向MBE的解決方案與服務(wù)，幫助企業(yè)形成完備的MBE能力體系，減少繁重的集成與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，能實(shí)現(xiàn)最大限度的數(shù)據(jù)暢通與可直接重用。西門子工業(yè)軟件不僅具備專項(xiàng)MBE能力與工具，更能聚合整個(gè)西門子的優(yōu)勢，為制造企業(yè)提供完整的MBE解決方案，支撐企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨供應(yīng)鏈的產(chǎn)品全生命周期的MBE業(yè)務(wù)。

2.4.2 西門子MBE解決之道

西門子支持行業(yè)客戶的整個(gè)價(jià)值鏈——從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)、服務(wù)，將自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)控制技術(shù)和工業(yè)軟件無縫地結(jié)合在一起。運(yùn)用先進(jìn)的全集成的軟硬件解決方案，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與生產(chǎn)的生命周期的集成，即打造數(shù)字化企業(yè)（工廠），實(shí)現(xiàn)虛擬世界與實(shí)物世界的無縫連接，幫助企業(yè)降低產(chǎn)品研發(fā)成本、縮短新產(chǎn)品上市時(shí)間，如圖2-36所示。

多年來，西門子工業(yè)軟件公司不斷在內(nèi)部PLM研發(fā)方面進(jìn)行大量的投資，以完善其PLM相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案，同時(shí)花費(fèi)巨額資金，通過收購策略，擴(kuò)充其解決方案，增加新的功能，幫助客戶應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)。例如，2011年完成對(duì)Vistagy的收購，實(shí)現(xiàn)向復(fù)合材料設(shè)計(jì)與制造的深入；2013年完成對(duì)LMS的收購，實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)級(jí)仿真、專業(yè)試驗(yàn)等領(lǐng)域的拓展，如圖2-37所示。

憑借西門子在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域強(qiáng)大的軟硬件全面集成的技術(shù)能力，以及完整的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）解決方案的能力，西門子工業(yè)軟件公司從一開始就積極參與MBD定義的技術(shù)開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定，以及諸多客戶驗(yàn)證性項(xiàng)目的實(shí)踐。經(jīng)過多年的實(shí)踐應(yīng)用完善，形成了以NX為MBD定義工具、通過Tecnomatix直接基于MBD進(jìn)行數(shù)字化制造、通過LMS進(jìn)行仿真和試驗(yàn)、以Teamcenter為MBE企業(yè)提供全生命周期業(yè)務(wù)管理/數(shù)據(jù)重用/供應(yīng)鏈協(xié)同的統(tǒng)一管理平臺(tái)的全面的MBE解決方案，幫助制造企業(yè)打造完整的MBE能力體系，實(shí)現(xiàn)MBD模型橫跨產(chǎn)品全生命周期的應(yīng)用，如圖2-38所示。

● NX，MBD定義工具：NX作為CAD/CAE/CAM一體化工具，涵蓋了概念設(shè)計(jì)、數(shù)字化產(chǎn)品定義、數(shù)字化仿真分析、評(píng)審分析、驗(yàn)證、多學(xué)科優(yōu)化仿真分析等。它提供完整的MBD模型定義（三維產(chǎn)品模型加產(chǎn)品制造信息PMI）、瀏覽、交互的能力。

● Tecnomatix，基于MBD的數(shù)字化制造解決方案：涵蓋工藝BOM管理、工藝分工、零件工藝規(guī)劃、裝配工藝規(guī)劃、機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真、公差仿真、人機(jī)仿真、裝配仿真、工廠規(guī)劃仿真優(yōu)化、生產(chǎn)路線仿真優(yōu)化、MES集成化管理等。通過各種技術(shù)最大化地利用MBD模型，開展數(shù)字化制造工作。

● Teamcenter，MBE的全生命周期管理平臺(tái)：涵蓋智能決策、投資組合、多項(xiàng)目組合管理、需求管理、系統(tǒng)工程、多CAD管理、多學(xué)科優(yōu)化仿真分析管理、數(shù)字樣機(jī)、可視化協(xié)同、異地協(xié)同、BOM生命周期管理、維護(hù)保障管理、企業(yè)知識(shí)管理等。保障MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)能夠被有效配置管理，能夠在MBE企業(yè)內(nèi)部以及供應(yīng)鏈之間流通。

● LMS，仿真和試驗(yàn)解決方案：將三維功能仿真、試驗(yàn)系統(tǒng)、智能一維仿真系統(tǒng)、工程咨詢服務(wù)有機(jī)地結(jié)合在一起，專注于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、聲音品質(zhì)、舒適性、耐久性、安全性、能量管理、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放、流體系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)仿真等關(guān)鍵性能的開發(fā)和研究。

西門子完整的MBE解決方案，以系統(tǒng)工程思想為指導(dǎo)，貫穿從產(chǎn)品需求開始，經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造直至產(chǎn)品服務(wù)的完整產(chǎn)品全生命周期的過程，在各個(gè)階段的各種信息能夠被準(zhǔn)確的定義到以MBD模型為核心的技術(shù)數(shù)據(jù)包中，并始終保持上游的技術(shù)數(shù)據(jù)包能夠被下游直接重用，一直拓展到生產(chǎn)現(xiàn)場或服務(wù)現(xiàn)場。西門子MBE解決方案，是通過綜合利用NX為基礎(chǔ)的MBD定義工具、Tecnomatix支持MBD模式的數(shù)字化制造解決方案、Teamcenter支撐MBE企業(yè)產(chǎn)品全生命周期管理平臺(tái)，LMS支持的仿真和試驗(yàn)，有機(jī)形成了從設(shè)計(jì)、工藝、制造、試驗(yàn)及服務(wù)和維護(hù)全面的MBE解決方案體系，包括：基于模型的系統(tǒng)工程、基于模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、基于模型的分析應(yīng)用、基于模型的機(jī)電一體系統(tǒng)工程、基于模型的全生命周期質(zhì)量管理、基于模型的工裝設(shè)計(jì)、基于模型的零件工藝、基于模型的裝配工藝、基于模型的質(zhì)量檢測、基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書、基于模型的制造執(zhí)行、基于模型的實(shí)物樣機(jī)測試——集成的振動(dòng)噪聲、基于模型的MBE供應(yīng)鏈管理、基于模型的MBE數(shù)字化服務(wù)管理、復(fù)雜產(chǎn)品的構(gòu)型管理、基于MBD的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。通過這些各種專業(yè)的MBE能力靈活應(yīng)用與組合，可幫助制造企業(yè)分階段、分步驟實(shí)現(xiàn)MBE企業(yè)能力體系構(gòu)建。西門子MBE解決方案的總體架構(gòu)如圖2-39所示。

2.4.3 西門子MBE解決方案

西門子MBE解決方案，通過對(duì)各項(xiàng)專業(yè)MBE能力的靈活組合，以最大的方式保障MBD模型的準(zhǔn)確定義、可直接重用、企業(yè)內(nèi)外能快捷訪問。

1.基于模型的系統(tǒng)工程解決方案

西門子基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的解決方案（見圖2-40），為復(fù)雜產(chǎn)品的研制提供了一個(gè)獨(dú)特的MBD模型驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)工程工作環(huán)境，它從需求階段開始即通過模型（而非文檔）的不斷演化、迭代遞增而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；通過模型的結(jié)構(gòu)化定義可以清晰地刻畫產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期結(jié)構(gòu)、功能與行為等各方面的需求；基于模型可以盡早通過模擬分析發(fā)現(xiàn)大量不合理的設(shè)計(jì)方案；同時(shí)模型還為各方提供了一個(gè)公共通用的、無二義性的設(shè)計(jì)信息交流工具，這一點(diǎn)尤其對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品異地分布的系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要意義。

2.基于模型的三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案

西門子MBD模型的三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案（見圖2-41）為實(shí)現(xiàn)基于MBD的三維數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)提供了工具保障。NX知識(shí)工程應(yīng)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)：NX重用庫幫助企業(yè)管理和重用大量的工程數(shù)據(jù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)模板實(shí)現(xiàn)典型零部件的快速重用，過程向?qū)Чぞ邔?shí)現(xiàn)知識(shí)的積累和應(yīng)用。NX Check-Mate（一致性質(zhì)量檢查工具），通過可視化方式，對(duì)MBD模型數(shù)據(jù)的合規(guī)性和可制造性進(jìn)行自動(dòng)驗(yàn)證，確保MBD模型數(shù)據(jù)的正確性。NX PMI提供了完整的三維標(biāo)注環(huán)境、全面的工具套件，實(shí)現(xiàn)MBD模型定義過程的流暢；簡單化的創(chuàng)建、放置和編輯，便于MBD模型的快速定義和PMI數(shù)據(jù)的有序管理。Teamcenter提供了工程協(xié)同管理環(huán)境，對(duì)MBD模型數(shù)據(jù)及其創(chuàng)建過程的有效管理，便于設(shè)計(jì)/制造/服務(wù)和供應(yīng)鏈的全面協(xié)同。集成的NX PMI，通過PMI的一次創(chuàng)建，多次多點(diǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用的最大化。

3.基于模型的設(shè)計(jì)分析應(yīng)用解決方案

西門子NX提供CAD/CAE一體化的工具平臺(tái)，把先進(jìn)幾何創(chuàng)建工具的能力與同步建模技術(shù)的速度和靈活性完美地結(jié)合在一起，為設(shè)計(jì)者提供邊設(shè)計(jì)邊分析的可能性，極大限度提高對(duì)MBD模型直接利用的效率。同時(shí)Teamcenter提供統(tǒng)一管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，提高了仿真數(shù)據(jù)查詢，分析過程和知識(shí)重用的效率，完整的多學(xué)科一體化仿真環(huán)境，降低了軟件使用的復(fù)雜度，使得設(shè)計(jì)與分析工程能夠共用一個(gè)圖形界面環(huán)境，易于交流與溝通，有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與性能等多專業(yè)的協(xié)同與融合（見圖2-42）。

4.基于模型的機(jī)電一體化系統(tǒng)工程

LMS將仿真和基于試驗(yàn)的工程方法結(jié)合在一起，既可以在開發(fā)的早期對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，又可以為最終系統(tǒng)驗(yàn)證提供高效的測試手段。隨著LMS Imagine.Lab平臺(tái)的最新發(fā)展，LMS為走向基于模型的系統(tǒng)工程開發(fā)流程提供了解決方案。LMS Imagine.Lab采用基于模型的系統(tǒng)工程方法，面向機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真，為工程師提供了一個(gè)從功能需求直到物理建模和仿真的開放開發(fā)流程：Imagine.Lab AMESim創(chuàng)建和運(yùn)行多物理場仿真模型以分析復(fù)雜的系統(tǒng)特性，并支持控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從早期的技術(shù)參數(shù)確定到子系統(tǒng)測試（硬件在環(huán)）；Imagine.LabSysDM存儲(chǔ)和管理橫跨不同部門的受控對(duì)象和控制系統(tǒng)的模型以及數(shù)據(jù)；Imagine.Lab System Synthesis對(duì)工程設(shè)計(jì)問題進(jìn)行綜合，根據(jù)性能需求創(chuàng)建產(chǎn)品的架構(gòu)，對(duì)不同技術(shù)方案以及配置進(jìn)行綜合的工況設(shè)定，驅(qū)動(dòng)仿真并對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理的綜合環(huán)境。通過LMS Imagine.Lab功能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的理念，用戶可以在早期開發(fā)階段，分析智能系統(tǒng)的功能特性；在樣機(jī)測試前，優(yōu)化機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、熱和電子/電氣系統(tǒng)間的復(fù)雜交互作用；同時(shí)，支持工程師對(duì)關(guān)鍵功能的主動(dòng)設(shè)計(jì)，以提高產(chǎn)品的整體性能和品質(zhì)；避免主要設(shè)計(jì)缺陷，探索創(chuàng)新設(shè)計(jì)，加速產(chǎn)品開發(fā)。

5.基于模型的驗(yàn)證管理解決方案

基于Teamcenter平臺(tái)的驗(yàn)證管理方案，包括用于1D系統(tǒng)仿真管理的Teamcenter與LMS Imagine.Lab集成方案，以及面對(duì)廣泛3D CAE仿真數(shù)據(jù)流程管理平臺(tái)的Teamcenter for Simulation模塊，還有針對(duì)試驗(yàn)業(yè)務(wù)流程開發(fā)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)流程管理加速方案（Catalyst Solution），三者綜合構(gòu)建成西門子的驗(yàn)證管理解決方案（VerificationManagement）（見圖2-43）。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)仿真和試驗(yàn)的數(shù)據(jù)與流程的有效管理，提高驗(yàn)證工作的協(xié)同性，有效存儲(chǔ)了基于模型系統(tǒng)工程需求的相關(guān)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，并提供了相互校驗(yàn)與工作交流權(quán)衡設(shè)計(jì)方案的平臺(tái)，記錄追蹤仿真與試驗(yàn)的過程，保證各項(xiàng)工作的合規(guī)性。該方案是基于Teamcenter開發(fā)的、柔性化的架構(gòu)，上述方案可與廣泛的第三方工具、試驗(yàn)分析軟件集成，為客戶帶來集成化仿真、試驗(yàn)業(yè)務(wù)的管理價(jià)值，有力地實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的功能驗(yàn)證，推進(jìn)基于模型的系統(tǒng)工程研發(fā)架構(gòu)落地實(shí)施。這些方案是與Teamcenter軟件的PDM功能，以及基礎(chǔ)的需求管理、項(xiàng)目管理、流程管理、可視化等無縫集成的模塊，其功能增強(qiáng)了Teamcenter平臺(tái)全生命周期解決方案的完整性。

6.基于模型的全生命周期質(zhì)量管理解決方案

針對(duì)產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量管理，西門子公司提出了Tecnomatix VATM、NX CMM、Tecno-matix DPV組合的基于模型的解決方案，如圖2-44所示。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，VATM直接從MBD模型中提取數(shù)模和GD&T（PMI）進(jìn)行尺寸建模，通過仿真產(chǎn)品的制造和裝配過程來預(yù)測產(chǎn)品的尺寸質(zhì)量和偏差源貢獻(xiàn)因子，實(shí)現(xiàn)MBD模型中公差分配的優(yōu)化，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。在工藝規(guī)劃階段，NX CMM基于實(shí)體模型三維PMI標(biāo)注驅(qū)動(dòng)的智能化離線編程與虛擬仿真，借助基于模型的PMI信息重用，可有效準(zhǔn)確地傳遞尺寸設(shè)計(jì)信息，從而確保數(shù)字化測量路徑規(guī)劃與虛擬仿真驗(yàn)證結(jié)果的可靠性與唯一性，為輸出高質(zhì)量零缺陷的CMM執(zhí)行程序提供有力支持。在產(chǎn)品生產(chǎn)階段，DPV通過對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)質(zhì)量信息跟蹤、分析和發(fā)布，幫助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題，通過對(duì)制造數(shù)據(jù)的深度關(guān)聯(lián)分析，尋求問題的根本解決方案，從而提高產(chǎn)品的最終質(zhì)量，同時(shí)提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。DPV還可將產(chǎn)品開發(fā)過程中制造質(zhì)量和設(shè)計(jì)質(zhì)量掛鉤，形成企業(yè)質(zhì)量管理的閉環(huán)。以先進(jìn)的三維容差仿真分析技術(shù)，結(jié)合高精度坐標(biāo)測量機(jī)與其他檢測手段以及生產(chǎn)過程中的尺寸測量規(guī)劃與驗(yàn)證技術(shù)，基于包含產(chǎn)品制造信息的MBD模型為單一信息源和連續(xù)載體，實(shí)現(xiàn)基于模型的全生命周期質(zhì)量管理。

7.基于模型的工裝設(shè)計(jì)解決方案（見圖2-45）

西門子提供基于MBD的全三維數(shù)字化研發(fā)模式，將模塊化設(shè)計(jì)的理念應(yīng)用到工裝設(shè)計(jì)中，通過對(duì)工裝的模塊化分類應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工裝設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累和重用，促進(jìn)工裝的創(chuàng)新設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)工裝上游數(shù)據(jù)的有效管理和狀態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)工藝工裝設(shè)計(jì)的快速并行協(xié)同作業(yè)；實(shí)現(xiàn)工裝數(shù)據(jù)的全面管理，工裝設(shè)計(jì)結(jié)果在資源庫中的管理；實(shí)現(xiàn)工裝數(shù)據(jù)查詢、參考和重用；最終達(dá)到縮短周期、改進(jìn)質(zhì)量、減少成本的目的。

8.基于模型的零件工藝解決方案（見圖2-46）

基于模型的零件工藝解決方案將協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，直接利用設(shè)計(jì)3D數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)，關(guān)聯(lián)產(chǎn)品、資源、工廠數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工藝、制造的業(yè)務(wù)集成，包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)獲取）、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、工藝仿真、工藝卡片與統(tǒng)計(jì)報(bào)表、MES/ERP集成、知識(shí)管理及資源管理。在數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)方面，可以及時(shí)獲取準(zhǔn)確設(shè)計(jì)MBD模型，維護(hù)工藝與設(shè)計(jì)的一致性；提高工藝編制質(zhì)量與效率，減少錯(cuò)誤與返工；相關(guān)部門獲取實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確工藝數(shù)據(jù)，改進(jìn)了工作質(zhì)量和效率；豐富、直觀的工藝報(bào)表，減少了無效工作時(shí)間和出錯(cuò)機(jī)會(huì)。在制造數(shù)據(jù)管理方面：與產(chǎn)品相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝、工裝、制造、項(xiàng)目管理等部門在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)協(xié)同工作，在正確的時(shí)間獲取正確的數(shù)據(jù)，減少差錯(cuò)，提高效率；在數(shù)控編程及管理方面：面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)MBD模型的編程，識(shí)別零件特征與公差要求，基于典型零件和特征的模板化編程，極大地提高編程效率，改善質(zhì)量，減少對(duì)員工經(jīng)驗(yàn)的依賴。

9.基于模型的裝配工藝解決方案

基于模型的裝配工藝解決方案，將裝配工藝與仿真建立于企業(yè)PLM平臺(tái)之上，充分利用設(shè)計(jì)MBD模型、資源、工程MBD模型，由流水分工、MBOM創(chuàng)建、結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)、工藝仿真與優(yōu)化、可視化工藝輸出、工藝統(tǒng)計(jì)報(bào)表部分組成，并實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)管理，與PLM系統(tǒng)共用制造資源庫。系統(tǒng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、維護(hù)維修、試驗(yàn)測試等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，與ERP、MES實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

同時(shí)把裝配工藝仿真放在PLM環(huán)境中統(tǒng)一考慮，提供在PLM環(huán)境下的裝配工藝仿真能力。可以與數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃結(jié)合起來，為改進(jìn)產(chǎn)品裝配制造過程提供了一個(gè)全新的方法和手段，來研究產(chǎn)品的可裝配性分析、裝配工藝的優(yōu)化，裝配質(zhì)量的控制，裝配工裝的驗(yàn)證，以得到保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期的目的。

10.基于模型的質(zhì)量檢測解決方案（見圖2-47）

西門子數(shù)字化檢測解決方案，提供了從三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）檢測編程到三坐標(biāo)測量檢測執(zhí)行的基于MBD的數(shù)字化檢測一體化解決方案，涵蓋了從制造工程到生產(chǎn)執(zhí)行的環(huán)節(jié)。包含NX CMM檢測編程和CMM檢測執(zhí)行兩大模塊。該解決方案通過重用MBD模型，極大地縮短了編程時(shí)間（最低可達(dá)80%）；確保按公司標(biāo)準(zhǔn)檢查所有的零部件是否合乎要求；捕捉并分享最佳實(shí)踐；無需物理部件或機(jī)床，就能創(chuàng)建離線程序；有利于在整個(gè)流程中快速高效地傳達(dá)設(shè)計(jì)變更；簡化了軟件部署的流程（只需一套系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)CAD、CAM和CMM）；確保最低的培訓(xùn)要求。

11.基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書解決方案

基于模型的作業(yè)指導(dǎo)（Model-Basic Work Instruction，簡稱MBI）是整個(gè)MBE體系的重要一環(huán)，是連接虛擬世界（Product）和物理世界（Production）的紐帶和媒介（見圖2-48）。傳統(tǒng)的媒介一般是紙質(zhì)媒介，如藍(lán)圖、打印的工藝卡片等。

MBI是工藝知識(shí)的集中展現(xiàn)。如何將格式多樣、關(guān)系復(fù)雜的產(chǎn)品定義、制造過程定義和積累的工藝知識(shí)等信息展現(xiàn)到制造現(xiàn)場或維護(hù)維修現(xiàn)場，并被現(xiàn)場人員精準(zhǔn)、快速地理解和執(zhí)行，是MBI研究的重要課題。MBI的解決方案水平是體現(xiàn)MBE和數(shù)字化制造解決方案水平的重要指標(biāo)。

作業(yè)指導(dǎo)書根據(jù)使用介質(zhì)類型可分為紙質(zhì)和電子。

作業(yè)指導(dǎo)書根據(jù)使用實(shí)時(shí)性可分為脫機(jī)和實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)。

作業(yè)指導(dǎo)書從車間執(zhí)行角度可以分為單向展示和展示/反饋雙重功能兩種。

作業(yè)指導(dǎo)書從能力角度，對(duì)應(yīng)于MBE的能力矩陣（見圖2-49），MBI大致可分為以下4個(gè)能力層次。

● Level 0：嵌入二維圖和圖片的紙質(zhì)作業(yè)指導(dǎo)。一般國產(chǎn)CAPP輸出的就是這種格式的工藝卡片。有些系統(tǒng)從三維模型截圖嵌入卡片中，也是屬于這個(gè)能力層次。

● Level 1：嵌入三維模型的電子作業(yè)指導(dǎo)文件。這種作業(yè)指導(dǎo)一般都不需要打印。很多三維創(chuàng)作軟件也能實(shí)現(xiàn)這種能力的作業(yè)指導(dǎo)（注1）。

● Level 2：嵌入三維模型的在線作業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)。這種作業(yè)指導(dǎo)能直接從三維工藝系統(tǒng)中獲取結(jié)構(gòu)化的工藝信息（注2）。

● Level 3：嵌入三維模型、能反饋的在線作業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)。除了Level 2能力，還支持現(xiàn)場執(zhí)行中的操作記錄、過程檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、FAI（First Article Inspection，首件檢驗(yàn)）等實(shí)物技術(shù)狀態(tài)的反饋。這種能力的實(shí)現(xiàn)往往需要和MES結(jié)合。

12.基于模型的制造執(zhí)行管理（見圖2-50）

西門子提供從產(chǎn)品研發(fā)到生產(chǎn)的“一站式”完整解決方案，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品、工藝、工裝、工廠的虛擬設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，到產(chǎn)品的實(shí)物制造、檢測、交付等全過程，實(shí)現(xiàn)虛擬世界與實(shí)物世界緊密整合，為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展提供了新動(dòng)力。

基于MBD的產(chǎn)品、工藝數(shù)據(jù)精確、實(shí)時(shí)地下發(fā)到生產(chǎn)現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖的精確數(shù)字傳遞與展示，減少了以往2D、3D多次轉(zhuǎn)換和理解帶來精度和時(shí)間上的損耗，使工人的操作更規(guī)范、便捷，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。基于MBD的產(chǎn)品檢驗(yàn)更有效地簡化手工操作，提高檢驗(yàn)精度和效率，并將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品模型、標(biāo)注關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，達(dá)到及早糾正偏差，預(yù)防質(zhì)量問題的發(fā)生的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)基于MBD的現(xiàn)場問題反饋，有效減少技術(shù)員與工人處理問題的時(shí)間，提高工作效率和質(zhì)量，減少現(xiàn)場停工時(shí)間。基于MBD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，再返回PLM系統(tǒng)在實(shí)時(shí)BOM中進(jìn)行管理，可有效應(yīng)用于后期產(chǎn)品維護(hù)維修，以及產(chǎn)品改型、改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造。

13.基于模型的的實(shí)物樣機(jī)測試——集成的振動(dòng)噪聲及疲勞耐久性解決方案（見圖2-51）

LMS Test.Lab是一套完整的集成振動(dòng)噪聲及疲勞耐久性試驗(yàn)解決方案，包括疲勞耐久性試驗(yàn)、傳遞路徑分析、聲學(xué)試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、振動(dòng)控制、電子報(bào)告生成及數(shù)據(jù)管理等，它可以與LMS SCADAS系列數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高度集成，在統(tǒng)一軟硬件平臺(tái)上完成所有試驗(yàn)室內(nèi)及外場試驗(yàn)中的測試、數(shù)據(jù)采集、分析及電子報(bào)告生成等任務(wù)，確保了整個(gè)試驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及工作的高效性。LMS Test.Lab可以為仿真模型設(shè)計(jì)早期提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，用于修正仿真模型，或是構(gòu)建基于試驗(yàn)的部件或子系統(tǒng)的模型，這些模型可以方便地集成到其他仿真平臺(tái)中，從而提高了仿真模型的精度及建模效率，實(shí)現(xiàn)基于模型的仿真設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證的閉環(huán)流程。

14.基于模型的MBE供應(yīng)鏈管理（見圖2-52）

西門子基于Teamcenter平臺(tái)，提供一套靈活的、成熟的供應(yīng)鏈管理解決方案的組合，幫助OEM快速建立完整的供應(yīng)鏈管理解決方案，而不需要復(fù)雜的集成定制，也極大限度降低供應(yīng)商的投入。

基于Teamcenter平臺(tái)的多站點(diǎn)協(xié)同的能力、協(xié)同社區(qū)的能力以及基于公文包的供應(yīng)關(guān)系管理能力，通過靈活組合，可以形成嵌入式、同步協(xié)同、異步協(xié)同（自助式）、異步協(xié)同（贊助式）等四種協(xié)同集成模式實(shí)現(xiàn)MBD模型的順暢流通。實(shí)現(xiàn)高效的MBE數(shù)據(jù)交互能力，減少管理成本；支撐廣泛供應(yīng)鏈內(nèi)的閉環(huán)MBE流程；幫助MBE企業(yè)快速構(gòu)建供應(yīng)鏈（各種供應(yīng)商包括OEM下屬單位、戰(zhàn)略合作伙伴、各種低成本供應(yīng)商）全面集成協(xié)同與數(shù)據(jù)交互的能力，同時(shí)消除供應(yīng)鏈管理中非增值的活動(dòng)。

15.基于模型的MBE數(shù)字化服務(wù)管理（見圖2-53）

Teamcenter的數(shù)字化服務(wù)（TC MRO）解決方案可建立完整的產(chǎn)品服務(wù)工程，支持維護(hù)、維修和大修的功能，從而滿足產(chǎn)品服務(wù)生命周期管理和企業(yè)實(shí)物產(chǎn)品管理的需求。提供了整個(gè)生命周期的完全的可視性，可以使用配置驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品服務(wù)的能力來規(guī)劃服務(wù)運(yùn)作，優(yōu)化服務(wù)執(zhí)行，并更好地利用實(shí)物產(chǎn)品與零件、工具和設(shè)備庫存，最大限度地提高服務(wù)部門的效率。針對(duì)MBE企業(yè)，提供基于產(chǎn)品服務(wù)所需要的基于MBD模型的IETM（交互式電子技術(shù)手冊）創(chuàng)建、有效性管理以及多語言翻譯管理的全套能力；充分直接利用MBD模型，實(shí)現(xiàn)多種實(shí)物的可視化展現(xiàn)及分析的能力；提供強(qiáng)大的基于MBD模型的維護(hù)維修的虛擬仿真能力；利用TC WEB客戶端與TC Mobility（基于IPAD等移動(dòng)設(shè)備的TC），把產(chǎn)品服務(wù)所需的技術(shù)數(shù)據(jù)包TDP或IETM快捷延伸到維護(hù)現(xiàn)場。數(shù)字化服務(wù)（TC MRO）解決方案以面向產(chǎn)品全生命周期的視角，通過有效閉環(huán)連接產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造與產(chǎn)品服務(wù)的業(yè)務(wù)環(huán)境，不僅僅提高產(chǎn)品服務(wù)的質(zhì)量、效率和服務(wù)知識(shí)，同時(shí)通過服務(wù)反饋來提升產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造的質(zhì)量。

16.面向產(chǎn)品全生命周期的構(gòu)型管理解決方案（見圖2-54）

Teamcenter作為全球領(lǐng)先的產(chǎn)品全生命周期管理平臺(tái)，通過其強(qiáng)大的產(chǎn)品配置器、更改管理和全生命周期的信息追溯與管理的能力，為業(yè)界提供了最為完善的復(fù)雜產(chǎn)品構(gòu)型管理方案，幫助企業(yè)高效自覺履行構(gòu)型管理的5大功能和37個(gè)原則。

● 提供業(yè)界最全的產(chǎn)品全生命周期平臺(tái)，真正涵蓋全生命周期業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)，為面向全生命周期的構(gòu)型管理奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

● 適用于汽車和飛機(jī)產(chǎn)品架構(gòu)管理的最佳的產(chǎn)品配置器，能高效支撐復(fù)雜產(chǎn)品的全生命周期BOM管理。

● 嚴(yán)格符合CMII的更改與有效性管理機(jī)制，有效貫徹構(gòu)型管理標(biāo)準(zhǔn)。

● 以需求驅(qū)動(dòng)的信息端到端的關(guān)聯(lián)與追溯，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)對(duì)構(gòu)型管理范疇從虛擬產(chǎn)品到實(shí)物產(chǎn)品的拓展，達(dá)到全生命周期的構(gòu)型管理。

● 通過對(duì)MBD模型的有效關(guān)聯(lián)與高效重用，真正實(shí)現(xiàn)MBE企業(yè)內(nèi)MBD模型的單一數(shù)據(jù)源，確保模型的技術(shù)狀態(tài)有效管控。

17.MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及在西門子軟件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

基于西門子軟件的MBD應(yīng)用系統(tǒng)包括MBD三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)、MBD三維工藝系統(tǒng)、MBD標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)系統(tǒng)三部分。

西門子工業(yè)軟件公司的Teamcenter+NX已經(jīng)被眾多的企業(yè)作為實(shí)現(xiàn)MBD技術(shù)的信息化平臺(tái)，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)制定了基于Teamcenter+NX的MBD技術(shù)應(yīng)用規(guī)范。這些規(guī)范對(duì)在Teamcenter+NX進(jìn)行三維幾何模型的創(chuàng)建、三維標(biāo)準(zhǔn)的表達(dá)、數(shù)據(jù)的組織和管理等都進(jìn)行了規(guī)范。針對(duì)MBD在數(shù)字化設(shè)計(jì)與工藝中的應(yīng)用，運(yùn)用NX OPEN、ITK等開發(fā)工具，將MBD的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范融入NX與Teamcenter平臺(tái)，通過定制國標(biāo)化、規(guī)范化、流程化、自動(dòng)化的工具，構(gòu)建基于西門子軟件的MBD應(yīng)用系統(tǒng)，幫助客戶在已有的產(chǎn)品制造信息PMI技術(shù)基礎(chǔ)上，方便快捷地完成各流程的設(shè)計(jì)與定義。

2.4.4 西門子MBE解決方案的價(jià)值定位

憑借西門子在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的強(qiáng)大的軟硬件全面集成的技術(shù)能力，以及完整的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）解決方案的能力，西門子工業(yè)軟件公司在為各制造企業(yè)提供MBE的專業(yè)技術(shù)能力同時(shí)，也提供一套完整的MBE解決方案，并將以領(lǐng)先一步的方式幫助制造企業(yè)打造MBE能力體系。西門子MBE解決方案與服務(wù)：

● 為制造企業(yè)提供包括MBD模型定義、基于模型的工程（MBe）、基于模型的制造（MBM）和基于模型的服務(wù)（MBS）等世界領(lǐng)先的各種MBE專業(yè)能力，使其能夠在某些具備條件的專業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域快速具備MBE的能力，獲得MBE的收益。

● 為制造企業(yè)提供構(gòu)建MBE完整能力體系的整體解決方案，可以引領(lǐng)企業(yè)逐步平滑的走上MBE的最高等級(jí)，減少中間過程繁重的系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的非增值活動(dòng)，并以最小成本保障MBE的能力體系能夠得以持續(xù)的升級(jí)優(yōu)化。

● 通過數(shù)字化技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的融合，使制造企業(yè)在邁向MBE企業(yè)的同時(shí)，可逐步走向真正的數(shù)字化企業(yè)（工廠），通過MBE能力與數(shù)字化工廠能力的融合，更大程度降低產(chǎn)品研發(fā)成本、縮短新產(chǎn)品上市時(shí)間。

● 以西門子中央研究院進(jìn)行MBE能力技術(shù)的突破，通過西門子眾多行業(yè)企業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用，始終保持領(lǐng)先一步的優(yōu)勢，引領(lǐng)制造企業(yè)邁向的MBE的最高境界。