MBD到MBE：由簡至繁，再化繁為簡

撰文/齊　健

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MBD到MBE：由簡至繁，再化繁為簡

撰文/齊健

200多年前，法國人加斯帕爾·蒙日（Gaspard Monge）的《畫法幾何學(xué)》第一次提出了用二維視圖描述三維產(chǎn)品的概念，為后世創(chuàng)建了基于二維工程圖的統(tǒng)一工程語言。20多年前，基于計算機(jī)技術(shù)的三維建模設(shè)計理念開始在全球范圍內(nèi)普及，三維模型的直觀性和易用性大幅提升了設(shè)計效率、簡化了設(shè)計流程，以三維設(shè)計為基礎(chǔ)的工程語言逐漸為人們所接受。然而在三維工程語言普及推廣之際，二維工程圖并沒有退出歷史的舞臺。

由于早期的三維設(shè)計模型大多是無標(biāo)注的三維模型，且很難添加加工工藝信息，所以很多企業(yè)在設(shè)計生產(chǎn)過程中實行了“兩種語言，兩個文件”的管理辦法，利用三維設(shè)計軟件做產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計，設(shè)計接受，再把三維模型轉(zhuǎn)換成二維工程圖指導(dǎo)工藝、生產(chǎn)以及后續(xù)服務(wù)。

這樣的生產(chǎn)模式很難保證設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性，為后續(xù)生產(chǎn)與服務(wù)帶來了很多麻煩?；谀Ｐ偷亩x（Model Based Definition，簡稱MBD）在這種情況下應(yīng)運而生，在設(shè)計階段，工程師可以直接在三維模型中標(biāo)注信息，以模型為基礎(chǔ)指導(dǎo)產(chǎn)品所有的后續(xù)工作。MBD的概念從產(chǎn)品的設(shè)計層面實現(xiàn)了對企業(yè)設(shè)計流程的優(yōu)化，要對企業(yè)整體流程進(jìn)行優(yōu)化就需要將MBD模型用于整個產(chǎn)品生命周期中。2005年，美國推出的“下一代制造技術(shù)計劃（The Next Generation Manufacturing Technologies Initiative，簡稱NGMTI）”，又在MBD基礎(chǔ)之上提出了基于模型的企業(yè)（Model Based Enterprise，簡稱MBE），旨在更加充分地發(fā)掘三維模型在產(chǎn)品全生命周期中的應(yīng)用潛力。

從D到E的改變，到底意味著什么呢？MBD是在模型的基礎(chǔ)之上對產(chǎn)品進(jìn)行三維標(biāo)注，在設(shè)計階段盡可能地補充模型的應(yīng)用價值，使模型的應(yīng)用延伸得更遠(yuǎn)。而MBE則意味著模型不再局限于設(shè)計，而是要應(yīng)用到企業(yè)的方方面面，包括分析、工藝、服務(wù)以及維修等。MBE把構(gòu)建產(chǎn)品模型的工作從設(shè)計部門推廣到了整個企業(yè)，針對三維模型的標(biāo)注也在單純的設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，增加了工藝、生產(chǎn)、供貨、報價、維修，甚至產(chǎn)品反饋等大量的產(chǎn)品周邊信息。在這個應(yīng)用的過程中，基于模型的數(shù)據(jù)流也會發(fā)生變化。MBD的“模型”是以設(shè)計為中心向外發(fā)散的模型，標(biāo)注數(shù)據(jù)與信息都是設(shè)計部門輸出的。而MBE的“模型”則增加了其他部門的反饋，在企業(yè)中建立了一個圍繞模型的復(fù)雜信息網(wǎng)絡(luò)。

二維工程圖到MBE的演化

對于產(chǎn)品設(shè)計工程師來說，產(chǎn)品與設(shè)計模型之間的關(guān)系非常重要。在設(shè)計過程中，設(shè)計師必須清楚地了解產(chǎn)品中的各種裝配工藝、零件工藝、檢驗工藝、工藝模型、公差問題以及中間模型問題。通過MBE，設(shè)計工程師可以迅速得到來自工藝部門的反饋，了解設(shè)計中存在的問題，從加工的角度改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計。

MBE的基本概念

而對工藝師和加工工程師而言，設(shè)計過程的信息對加工有很大幫助。在充分掌握設(shè)計數(shù)據(jù)，并了解設(shè)計意圖的情況下，工藝師可以靈活選擇制造方式，針對較為基礎(chǔ)的易加工零件可以選擇傳統(tǒng)的減材制造方式。在加工復(fù)雜零件和創(chuàng)新產(chǎn)品的過程中，則可以選用3D打印方式完成難加工點，并對產(chǎn)品進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

在工程分析方面，MBE可以根據(jù)模型數(shù)據(jù)對產(chǎn)品進(jìn)行深入的功能、行為、性能以及結(jié)構(gòu)分析，且這些分析不局限于工程應(yīng)用，還包括質(zhì)量、安全以及成本等一系列工程模型。企業(yè)還可以通過AR和VR技術(shù)，增加數(shù)字化與實物相結(jié)合的建模方式，促使數(shù)字化模型和實物有機(jī)地結(jié)合在一起。更加精確地指導(dǎo)生產(chǎn)，擴(kuò)大模型內(nèi)涵，實現(xiàn)數(shù)字化模型仿真、實物仿真以及半數(shù)字化半實物仿真并行的模式，從應(yīng)用層面把模型推廣到整個企業(yè)流程中。

協(xié)同平臺標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)字樣機(jī)

PTC高級售前經(jīng)理錢偉勛說：“MBE的概念已經(jīng)提出了10年，在這10年中，PTC提出了很多新的技術(shù)方向，但是我們依然堅持推廣MBE的理念，并不斷探索新技術(shù)與MBE的契合點。例如我們通過AR技術(shù)幫助企業(yè)建立半實物模型，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充實MBE中的信息流。PTC希望結(jié)合自身的三維設(shè)計優(yōu)勢以及更多新的技術(shù)，在MBE建設(shè)方面，為企業(yè)提供更多新的思路?！?/p>

MBE流程

MBE是一種應(yīng)用工具，更是一種思考方式，一種從企業(yè)全局把握產(chǎn)品的思考方式。從MBD到MBE最大的變化，就是從強調(diào)設(shè)計到強調(diào)協(xié)同的變化。覆蓋企業(yè)各個部門的模型數(shù)據(jù)不僅可以完成針對產(chǎn)品的全方位分析，更好地支持設(shè)計，還可以應(yīng)用于設(shè)計工藝、生產(chǎn)調(diào)試、培訓(xùn)以及后期維護(hù)，并由此產(chǎn)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、基于模型的維護(hù)等，在產(chǎn)品生命周期中打造更完備的系統(tǒng)工程，貫穿產(chǎn)品的信息收集、生產(chǎn)流程以及企業(yè)規(guī)范決策等。而這些功能的最終目的就是簡化信息管理與維護(hù)工作，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性，提高信息利用效率，優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。