开发设计迎来MBD时代
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,很多国家的企业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)。MBD(Model Based Definition)是波音公司最新先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。美国军方,国防部为了加快企业数字化建设,建立基于模型的企业MBE,要求旗下的供应商采用MBD技术设计产品,并制定了相应的标准MIL-STD-31000A,对产品定义数据包TDP(Technical Data Package)进行了详细的规定。其目的是想把企业从传统的以图纸为中心,逐步发展到以模型为中心的企业。实现数字化,智能制造。
在产品三3D模型中描述与产品相关的所有设计信息、工艺信息、产品属性以及管理信息的先进的产品数字化定义方法。各类信息按照模型的方式进行组织管理、显示、传递和重。
MBD模型中包含产品制造信息PMI, 主要由以下几部分组成:
1)3D Geometry几何模型-表达产品的几何形状,理论尺寸
2)annotations标注-表达产品尺寸,公差、基准、注释等GD&T信息
3)attributes 属性-相当与2D图纸图框管理信息,比如设计者、公司,图纸版本等
4)视图-Saved Views –各种视图、刨面图。
在三维环境中定义的MBD模型可以转换为中间文档格式,比如3D PDF, JT ,STEP,方便下游部门和企业查阅和重用数据。
MBD技术从最早提出到现在已有很多年了,一直没有铺开,主要也是在推广过程中存在一些挑战,但是现在看来,由于软件标准的不断更新,社会和市场的推广,许多曾经认为是障碍的东西已经瓦解,很多企业渴望采用MBD技术,因为采用这一技术,确实能为企业带来实在的好处和收益。
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。
目前在美国各大行业中,大约50%的企业开始或者准备开始采用MBD技术
MBD 标准和规范定义的理解和应用
• 企业内部宣传贯彻MBD概念
• 相关MBD及其工具的培训
• 典型零部件的MBD的实现
• 企业级MBD标准规范的完善
• 典型零部件的MBD的实现
• 典型零部件的MBD工艺实现
• 典型零部件的MBD制造实现
• 典型零部件的MBD检测实现
• 所有零部件的MBD
• 实现企业MBE
数字化基础环境是企业数字化研发的基本条件和重要保障, 在MBD的实施环节中,为了满足全三维设计、三维标注、设计制造协同并行的需要,需要从软件基础环境、数据库支撑平台、网络信息环境、信息安全体系等基础方面加大投入和建设。其中特别针对MBD的基础条件是软件基础环境的建设,其支撑软件包括四个方面:数字化设计软件,如各类CAD、CAPP、PDM等软件;数字化仿真试验类软件,如CAE、CFD等软件;数字化制造类软件,如CAM、MES等软件;数字化管类软件,如ERP、SCM等软件.
在产品整个生命周期与MBD相关的标准应该包括如下的5个领域,相对应的国际标准如下所示。
1)3D 数据内容与格式
ISO 10303-242 STEP 格式数据内容与交换
ISO 14306 JT 格式数据内容与交换
ISO 14739 3D PDF 格式数据内容与交换
2)3D 产品定义
ASME Y14.41"Digital product difinition data practices",数字产品定义数 据规则。
ISO 16792 "Technical product documentation,Digital product difinition data practices " 技术产品文件,数字产品定义数据规则。
3)3D 技术数据包 TDP
MIL-STD-31000A(关于怎样组织产品定义的数据和以什么样的方式放行
4)3D 模型归档
NAS 9300-007(关于数字产品文献归档)
5)3D 模型技术发布
目前在中国 SAC/TC146 全国技术产品文件标准化技术委员,结合我国实际情况,开展了MBD相关标准的研究与制定工作,已经出版了GB/T24734(基本参照ISO 16792),GB/T 26100"机械产品数字样机通用要求”和GB/T 26101"机械产品虚拟装配通用技术要求"。总之国际在关于MBD标准的制定也是不断完善,国内相关标注制定也任重道远。在企业实施MBD的过程中,遇到的困难总体上来自技术和观念两个方面,尤其是思想观念的改变,由于MBD打破了实行已久的二维工程图为核心的企业信息构建和组织形式,对于企业员工来讲,必然需要学习新的知识和适应新的要求。在企业MBD实施初期,由于配套体系建设的不足或个人技术能力局限,必然会产生一些抱怨和阻碍。针对此问题就需要加强企业信息技术团队和数字化文化建设,有专门的团队负责MBD技术研究、相关规范体系的创建和为产品MBD研发提供技术支持,另一方面加强企业数字化文化建设,知识培训讲座等形式宣传数字化、推广数字化,在企业内部营造数字化设计制造活跃氛围,推进数字化工程的顺利开展。
在西门子的那本叫 工业4.0实战 的书里面,讲了波音开发787的时候全程没有出一张纸质的图纸,没有使用二维图,全部用的基于模型的设计、制造、装配、检测。
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