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MBD到MBE:由简至繁,再化繁为简

2017/9/20    来源:互联网    作者:齐健      
关键字:MBD  MBE  三维设计  
MBD是在模型的基础之上对产品进行三维标注,MBE则要应用到企业的方方面面,包括分析、工艺、服务以及维修等。从D到E的改变,到底意味着什么呢?

    200多年前,法国人加斯帕尔·蒙日(Gaspard Monge)的《画法几何学》第一次提出了用二维视图描述三维产品的概念,为后世创建了基于二维工程图的统一工程语言。20多年前,基于计算机技术的三维建模设计理念开始在全球范围内普及,三维模型的直观性和易用性大幅提升了设计效率、简化了设计流程,以三维设计为基础的工程语言逐渐为人们所接受。然而在三维工程语言普及推广之际,二维工程图并没有退出历史的舞台。

    由于早期的三维设计模型大多是无标注的三维模型,且很难添加加工工艺信息,所以很多企业在设计生产过程中实行了“两种语言,两个文件”的管理办法,利用三维设计软件做产品开发与设计,设计接受,再把三维模型转换成二维工程图指导工艺、生产以及后续服务。

    这样的生产模式很难保证设计数据的一致性,为后续生产与服务带来了很多麻烦。基于模型的定义(Model Based Definition,简称MBD)在这种情况下应运而生,在设计阶段,工程师可以直接在三维模型中标注信息,以模型为基础指导产品所有的后续工作。MBD 的概念从产品的设计层面实现了对企业设计流程的优化,要对企业整体流程进行优化就需要将MBD 模型用于整个产品生命周期中。2005年,美国推出的“下一代制造技术计划(The Next Generation Manufacturing Technologies Initiative,简称NGMTI)”,又在MBD 基础之上提出了基于模型的企业(Model Based Enterprise,简称MBE),旨在更加充分地发掘三维模型在产品全生命周期中的应用潜力。

    从D到E的改变,到底意味着什么呢?MBD是在模型的基础之上对产品进行三维标注,在设计阶段尽可能地补充模型的应用价值,使模型的应用延伸得更远。而MBE 则意味着模型不再局限于设计,而是要应用到企业的方方面面,包括分析、工艺、服务以及维修等。MBE 把构建产品模型的工作从设计部门推广到了整个企业,针对三维模型的标注也在单纯的设计参数的基础上,增加了工艺、生产、供货、报价、维修,甚至产品反馈等大量的产品周边信息。在这个应用的过程中,基于模型的数据流也会发生变化。MBD 的“模型”是以设计为中心向外发散的模型,标注数据与信息都是设计部门输出的。而MBE 的“模型”则增加了其他部门的反馈,在企业中建立了一个围绕模型的复杂信息网络。

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    二维工程图到MBE的演化

    对于产品设计工程师来说,产品与设计模型之间的关系非常重要。在设计过程中,设计师必须清楚地了解产品中的各种装配工艺、零件工艺、检验工艺、工艺模型、公差问题以及中间模型问题。通过MBE,设计工程师可以迅速得到来自工艺部门的反馈,了解设计中存在的问题,从加工的角度改进和优化设计。

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    MBE的基本概念

    而对工艺师和加工工程师而言,设计过程的信息对加工有很大帮助。在充分掌握设计数据,并了解设计意图的情况下,工艺师可以灵活选择制造方式,针对较为基础的易加工零件可以选择传统的减材制造方式。在加工复杂零件和创新产品的过程中,则可以选用3D打印方式完成难加工点,并对产品进行整体结构优化。

    在工程分析方面,MBE可以根据模型数据对产品进行深入的功能、行为、性能以及结构分析,且这些分析不局限于工程应用,还包括质量、安全以及成本等一系列工程模型。企业还可以通过AR和VR技术,增加数字化与实物相结合的建模方式,促使数字化模型和实物有机地结合在一起。更加精确地指导生产,扩大模型内涵,实现数字化模型仿真、实物仿真以及半数字化半实物仿真并行的模式,从应用层面把模型推广到整个企业流程中。

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    协同平台标准规范、数字样机

    PTC高级售前经理钱伟勋说:“MBE的概念已经提出了10年,在这10年中,PTC提出了很多新的技术方向,但是我们依然坚持推广MBE 的理念,并不断探索新技术与MBE的契合点。例如我们通过AR技术帮助企业建立半实物模型,利用物联网技术充实MBE中的信息流。PTC希望结合自身的三维设计优势以及更多新的技术,在MBE 建设方面,为企业提供更多新的思路。”

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    MBE流程

    MBE是一种应用工具,更是一种思考方式,一种从企业全局把握产品的思考方式。从MBD到MBE最大的变化,就是从强调设计到强调协同的变化。覆盖企业各个部门的模型数据不仅可以完成针对产品的全方位分析,更好地支持设计,还可以应用于设计工艺、生产调试、培训以及后期维护,并由此产生更多的模型衍生概念,例如基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的维护等,在产品生命周期中打造更完备的系统工程,贯穿产品的信息收集、生产流程以及企业规范决策等。而这些功能的最终目的就是简化信息管理与维护工作,保持数据一致性,提高信息利用效率,优化企业的生产效率和生产质量。

责任编辑:张纯子
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