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技术 | MBD-基于模型的产品数字化定义


随着“德国工业4.0”、“中国制造2025”以及“美国的工业互联网”等新型的工业革命概念先后提出,世界上很多工业强国已经开始采用了数字化工厂的解决方案,美国国家航空航天局采用数字化工厂来仿真、分析太空船中的仪器在卫星飞行过程中环境的变化;波音公司采用数字化工厂大幅度降低飞机成本、缩短设计与制造时间、减少产品缺陷;海尔集团采用数字化工厂可以实现500种洗衣机的“按单生产”;康佳集团通过数字化工厂,减少了90%的手工操作错误,透明的研发过程节约了30%的产品研发费用。数字化工厂最基本以及最核心的元素就是产品定义首先要数字化。


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现代产品开发过程(产品设计、工艺设计、工装设计、产品制造、检验检测)不再像以往的各模块分立(首先产品设计,然后工艺设计,接着工装设计,进行产品制造,最后检验检测,各模块之间只负责自己的工作,很少协同工作,产品开发过程不仅周期长,而且质量得不到保证),现代产品开发更强调的是一种协同,实现产品设计(含工艺设计)、工装设计、零件加工、部件装配、零部件检测检验的高度集成、协同、融合,建立三维数字化设计制造一体化集成体系。因此,很多国家已经开始运用第三代产品设计语言—MBD技术(基于模型的产品数字化定义)。

产品设计定义过程演变

产品设计从最初的完全手工绘图到MBD大致经历了3个发展阶段。

第一代:手工二维图,按照画法几何原理用标准化的手绘二维图表达三维实体的定义方法。绘制和解读均需专门训练,要求工程人员具有良好的空间想象能力,图纸的再利用性很差,图纸的质量完全依赖设计人员的个人能力。

第二代:计算机辅助绘图CAD,包括二维和三维数模,其中二维数模仅仅是手工二维图的计算机化,三维数模极大的改善了设计意图的解读效率,但仍然未解决定义不规范、单源数据问题,解读人员仍然需要参考多个技术文件方能完全解读。模型有一定的再利用能力,定义的质量严重依赖设计人员的个人能力。

  第三代:MBD(基于模型的产品数字化定义),基于特征的标准化定义,可方便的被计算机和人员解读,使数字化设计/制造一体化成为可能,单源数据,文档驱动,仅需一个文档便能获得全部的技术信息。模型的再利用能力强。它通过一系列规范的方法能够更好的表达设计思想和更强的表现力,同时打破了设计制造的壁垒,使产品设计和制造无缝的衔接起来,有效的解决设计/制造一体化的问题。


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MBD-基于模型的产品数字化定义

 MBD(Model Based Definition)是波音公司推行的新一代产品定义方法,美国机械工程师协会ASME在此基础上把它发展成国际标准ASME Y14.41-2003,欧洲在借鉴美国标准基础上也制定了相应的MBD标准ISO 16792-2006。 MBD其核心思想是:全三维基于特征的表述方法,基于文档的过程驱动,融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等,它用一个集成的三维实体模型可完整的表达产品定义信息。即将制造信息和设计信息(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,从而可以取消二维工程图,保证设计数据的唯一性。MBD不是简单的三维标注+三维模型,它不仅描述设计几何信息而且定义了三维产品制造信息和非几何的管理信息,使用人员仅需一个数模既可获取全部信息,减少了对其他信息系统的过度依赖,使设计/制造厂/供应商之间的信息交换可不完全依赖信息系统的集成而保持有效连接


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建立基于三维设计模型的数字化产品制造平台,打通从设计到制造的信息化之路,构建基于MBD(Model Based Definition)的三维产品设计和MBI(Model Based Instructions)的三维工艺和制造的一体化应用平台,实现产品从设计、工艺到制造的全生命周期信息化管理,并集成企业现有的PDM、ERP、等系统,可实现一体化的、基于三维的设计、工艺、制造过程的产品研发和精益制造体系,已成为制造业信息化的又一趋势。


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Why MBD

MBD作为产品生命周期的唯一数据源,即减少了数据在传递过程中的出现错误的可能,同时也可以对产品模型重复再利用,使得产品并行工程实施完全可能实现。


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与传统的二维图纸标注相比,有着本质的区别,它解决了长期困扰的一个重大问题,即三维标注和模型一体的问题。三维标注和模型成为一体,不需要针对三维模型和二维图之分别进行维护,三维模型和标注构成的产品数模可以直接进行仿真分析、工艺设计等应用。


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文章来源:奥曼克咨询


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点击次数:  更新时间:2016-12-10 17:00:25  【打印此页】  【关闭