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达索MBD解决方案


1 概述

MBD技术(Model-Based-Definition,基于模型的工程定义),是新一代基于模型的产品定义方法。其核心思想是将设计信息和制造信息(三维尺寸标注及各种制造信息和产品结构信息)共同定义到产品的三维数字化模型中,从而取消二维工程图,保证设计数据的唯一性,并覆盖从设计,到工艺,直至加工制造的产品全生命周期过程。

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2 现状分析

传统模式采用二维工程图+三维模型进行产品数据定义:以三维方式进行产品详细形状的描述,并以二维图纸进行产品注释。三维零件模型可用于数控加工,三维装配模型用于电子样机分析,但仍保留物理样机进行部分产品验证。这种方式虽然能提高工程制造部门对设计内容的理解力,但由于三维模型及二维工程图未统一数据来源等因素,仍存在以下问题:

a) 三维模型与二维图纸在后续更改中可能存在内容不一致的情况;

b)增加了工程错误和更改;

c) 由于工程更改、物理样机应用等因素,仍是产品研发维持高成本;

d) 装配信息在三维模型中表达不完整,造成装配协调性差。

3 实现途径

依托达索3DE平台基于数据库统一的结构化数据流,实现了摆脱对文件的依赖,如图1,完善地支持新一代的MBD技术实现,基于数据流的结构化数据从一开始就具备信息向下游本质上数据一致地传递能力。不仅能更容易实现MBD技术,也能更好地实现各专业、各部门和上下游的协同。

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 3DE的结构化数据和流转

同时从功能角度,3DE平台基于一个数据库提供了设计、CAE、工艺、制造、检验、车间等环节闭环的所有必要功能(如图2),单一模型具有设计制造各环节所需的完整信息。

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3DE的MBD平台架构

4 技术优势

以MBD技术为基础的业务流程贯穿从设计、工艺、加工、检验到车间工作指令整个过程(如图3)。与传统的业务流程的主要区别在于MBD设计数据不经数据格式的转换直接用于下游各环节,工艺人员依据产品EBOM结构快速生成MBOM,并重用设计数据进行三维的工艺设计,检验规程设计,生成车间的工作指导文件和指令。

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MBD业务流程

MBD技术的出现改变以二维方式表达传递设计与制造信息的现状,以三维模型作为产品设计与制造的载体和依据,建立三维环境下设计制造全新的模式、技术、工具、标准和环境。基于3DE设计成熟度管理机制,实现包括自顶向下、设计各专业间、设计与审核间以及设计同工艺间的多部门多专业实时协同,同时各项工作可以根据设计成熟度进行并行工作,而不是传统的串行工作模式。使得产品全生命周期的管理更加高效准确,研发制造周期及成本得以大幅减少。

同时以3DE平台为基础的MBD技术也为MBE(Model Based Enterprise,基于模型的企业)奠定了基础。MBE在强调MBD模型数据、技术数据包、更改与配置管理、企业内外的制造数据交互、质量需求规划与检测数据、扩展企业的协同与数据交换等六个方面的同时,更加强调扩展企业跨供应链的产品全生命周期的MBD业务模型和相关数据在企业内外顺畅流通和直接重用(如图4)。这与3DE平台的架构理念及功能设置完全吻合,能够帮助企业从需求到退役处理的产品全生命周期的所有活动快速、无缝和经济的运行,通过模型支持技术创新、大批量定制和绿色制造。

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全生命周期的MBD模型在各环节中流通和直接重用

5 技术变革

MBD技术是新一代的产品设计制造技术,在实施过程中会与传统的业务流程、工作方式方法有不一致的地方;3DE从领先技术优势上保证了从产品需求开始直到废弃的整个产品生命周期的MBD技术可行性,结构化数据的一致性和数据的顺畅流动,不是对传统业务流程的电子化过程。因此对目前的专业和部门划分、人员素质都会有新的要求或约束,业务流程也需要调整和优化。