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三维模型定义(MBD)发展动态

2016/5/31    来源:互联网    作者:吴军  胡其登      
关键字:三维模型  PDF模板  
三维模型定义并不是一个全新的概念。早在十多年前,领先的制造企业在使用三维设计软件的过程当中就很自然地设想过绕开二维工程图。但是很遗憾,这个设想在当时并没有得到广泛普及。近年来,在主流工程领域,大规模实施三维模型定义逐渐成为可能。我国被称为“世界工厂”,制造业牵动着整个国民经济的发展。三维模型定义解决了制造业中传统二维工程图的大量问题,实现了巨大的经济效益。而且正好契合我国“智慧制造”的战略,为广大企业带来了可喜的技术革新机会。时不我待,世界各国都在加速推进。在此与各位同仁共勉,为提高我国制造业效率、整体实力和国际竞争力尽一份力量。

四、三维模型定义带来的实际效益有哪些?

    简单来说,三维模型定义的效益包括节省时间、节省经费、提高质量。事实胜于雄辩,具体的业界实例最有说服力。

    (1)节省时间。当今机电产品更新换代越来越快,生产周期需要不断压缩。一位资深工程师回忆曾经有一个新产品项目周期非常紧张,只有半年时间(5月到11月)。按照经验粗略计算,一张二维工程图平均要花费一天时间。而那个项目起码要三百张工程图,那么最快也要等到第二年3月份才可能完成。紧张的进度压力之下,他们被迫跳过二维工程图,直接在三维模型添加标注来指导生产。结果不但在11月份按时交货,而且还摸索出了一套新办法。现在这位工程师正在通用电气测量和控制事业部(GE Measurement and Control)主持三维模型定义流程,目标是在2014年至少20%的零件不再需要二维工程图,直接使用三维定义指导加工。

    (2)节省经费。如上文所述,美国海军航空作战中心Lakehurst飞机分部的实践表明,三维模型定义在零件加工、检测和装配等方面节省了显著的费用(表)。

表1 美国海军航空作战中心Lakehurst飞机分部三维模型定义经费节约清单

表1 美国海军航空作战中心Lakehurst飞机分部三维模型定义经费节约清单

(数据来源:DEPARTMENT OF THE NAVY,Summary and results of the Commercial Technologies for Maintenance Activities,2013年)

    (3)提高质量。巴西的家具生产商VIECELLIMOVEIS通过提取三维模型里面的信息,比如尺寸、公差和材料,自动编程来控制钣金件的冲压和折弯,不但节省了传统二维工程图所需要的时间和人力,而且同时提高了准确度和质量,把废品和返工率降低了50%(数据来源:DS SOLIDWORKS客户案例分析,2014年)。

五、为什么现在提倡三维模型定义?

    三维模型定义并不是一个全新的概念。早在十多年前,领先的制造企业在使用三维设计软件的过程当中就很自然地设想过绕开二维工程图。但是很遗憾,这个设想在当时并没有得到广泛普及。近年来,在主流工程领域,大规模实施三维模型定义逐渐成为可能。以下是几个重要的发展动态。

    (1)美国国防部在2013年2月推出的一套更新的军方标准31000A(数据来源:Department Of Defense Standard Practice: Technical Data Packages,2013年),详细地阐明了三维模型定义的规范和要求,并且向其内部工程部门和整个供应链推荐使用基于三维模型的产品数据定义包(Technical Data Package,TDP)。在其2013年10月向美国国会提交的“年度工业能力报告”中汇报了如下进展(C-31和C-32页):“为了推进技术数据交流从二维向三维转变,国防部的客户及供应商协作项目(CSI,Customer/Supplier Interoperability)创建了一系列的工具,实现了人工操作的自动化,为国防工业迈向三维模型定义铺平了道路。通过与现行的优化操作办法逐一并排比较,客户及供应商协作项目的三维模型定义技术预计可以为三个试点制造商一年节约二千二百万美元(约一亿四千万人民币)。如果在整个国防采购项目中全面实施,预计可以一年节省五千万美元(约三亿三千万人民币)。”(以上数据来源:Department Of Defense,2013 Annual Industrial Capabilities Report to Congress)。美国国防部的决心在全球工业界产生了巨大的推动力,使得其一级、二级、三级和更多下游供应商,直至大规模的中小企业都开始考虑实施三维模型定义,形成了“链式反应”。举例来说:2014年美国国防部敦促一级供应商Bell直升机公司试点。相应的Bell直升机确立了一款最新型的直升机全部采用三维模型定义,不再给下游供应商发送二维工程图。进而Bell直升机的各个供应商开始试点。并且开始要求各自下游供应商和加工厂接受三维定义,逐渐减少二维工程图(图4)。

图4 美国国防部供应链逐级扩展三维模型定义

图4 美国国防部供应链逐级扩展三维模型定义

    (2)另外一个时间因素是日本电气和信息技术协会(Japan Electronics and Information Technology Association,JEITA)要求成员企业在2014开始逐渐实施三维模型定义。日本电气和信息技术协会具备非常强的影响力。执行董事会由日本知名企业总裁组成。比如2014年董事会主席是富士的总裁Masami Yamamoto,副主席包括夏普总裁Kozo Takahashi、日立总裁Toshiaki Higashihara、松下总裁Shusaku Nagae等。该协会下设众多部门,其中之一是日本工业标准(Japan Industry Standard,JIS),相当于中国的国标。协会成员还在2014年特意参观访问欧洲和美国相关公司和机构,了解三维模型定义的最新进展。目的是在成员企业试点、总结经验、制定协会示范标准,最终制定并广泛推行三维模型定义日本工业标准(JIS)。

    (3)2015年初,中国国家标准技术产品文件标委会将会在ISO 16792和GB/T 24734基础上推出专门的三维模型定义国标。另外各个行业也已经积极探索技术改进项目,比如航空航天、机车、工程机械和兵器。其中南方和北方机车集团还投入千万人民币进行试点。

责任编辑:屈婷婷
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