解析：钢结构制造如何运用MBD数字化模型打通设计、工艺、制造的主数据链条
解析：钢结构制造如何运用MBD数字化模型打通设计、工艺、制造的主数据链条
解析：钢结构制造如何运用MBD数字化模型打通设计、工艺、制造的主数据链条
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重庆百木科技有限公司
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2024年1月12日
2024年1月12日
波音公司要求波音787飞机全球合作伙伴采用MBD模型作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据， 国内的航空企业也将MBD技术应用到实际的产品设计中，并取得极大进展。
百木科技根据航空产品结构复杂、设计更改频繁、零部件数量庞大、材料种类繁多等特点，结合 钢结构制造 企业面临的需求与自身行业经验，运用MBD数字化模型打通设计到制造的数据链路，制定全三维技术解决方案。
据调查估算，企业产品开发全生命周期约40%-60%的时间集中于生产准备阶段，即工艺设计、资源准备和产品试制阶段；工艺越来越成为企业数字化转型的“瓶颈”。
那么，针对该“瓶颈”企业面临哪些挑战呢？
产品数据并不仅指“ 研发数据 ”，还包括“ 仿真数据 ”、“ 工艺数据 ”及“ 制造数据 ”。产品数据从三维到二维再到三维进行传递，难免会出现数据丢失 等问题，并且以这样的模式进行产品设计和制造，生产效率大大降低，产品质量更难以得到保证。
针对上述挑战，百木科技基于达索系统3D EXPERIENCE平台给出以下解决方案，赋能钢结构制造企业数字化转型升级。
01
（2） 完整的数字化模型定义，可直接用于制造规划并传递到下游系统，3D价值最大化；（3） 卓越的复杂机械产品设计能力，变量与参数和设计相结合，易于更新维护。
02
设计产品/工装设计模板，技术指标驱动产品、工装设计。
04
达索系统3D体验平台支持基于MBD的数字化企业
上游设计数据，可充分被下游工艺、制造利用
MBD用集成的三维模型完整表达产品的定义信息，它详细定义了三维实体模型中的产品结构特征、尺寸公差等工艺信息。 MBD技术改变了传统由二维工程图纸来描述几何形状信息的方法，而用三维实体模型来定义特征、尺寸、公差和工艺信息，极大的提高了产品信息的表达直观性。 建立基于MBD模型的复杂产品全三维设计体系 ， 使得数字化模型贯穿于整个产品生命周期的数字化制造过程 中，是钢结构制造企业缩短产品研制周期、提高产品质量、降低产品成本、保证产品研制节点的迫切需求。
01
单一的2D图纸，用于零部件定义和GD&T标注。
02
这是一较传统的模式，现今仍大量应用3D文件仅用于模型几何定义2D文件，包括了视图和GD&T标注。
（1）单一模型包含几何、制造标注、属性等信息；
（2）以主模型为依据，实现设计、工艺、工装、制造、检测的协同。
产品定义的演变
MBD （基于模型的定义 ）是产品数字化定义的先进方法，指产品定义的各类信息按照模型的方式组织，其核心内容是产品的几何模型 ，所有相关的工艺描述信息、属性信息、管理信息等都附着在产品的三维模型中。
MBD是一个管理和技术的体系，并不仅仅是一个带有三维标注的数据模型。MBD包含的不止是三维空间里的尺寸标注，它还在单一的三维数据源里 ，集成了采购、制造、服务和一切相关生产活动需要的全部信息 ，包括几何细节、标注信息、物料清单、表面加工、元数据和其他数字化数据， 使设计信息和制造信息共同定义到三维数字化模型中 ，使其成为生产制造过程的唯一依据 ，实现CAD和CAM（加工、装配、测量、检验）的高度集成 。
百木科技借助达索系统3D EXPERIENCE平台，在MBD数据集中集成了工艺要求等原来出现在图纸上的说明类信息，为并行设计提供组织框架，将并行设计中与工程生产相关的信息集成在一起。
二维工程图中所具备的信息以三维方式展现，将更为直观。
以3D模型作为唯一的制造依据：
（1）实现真正的单一数据源，保证设计数据的唯一性；
（2）消除可能的双源数据之间的不协调；
（3）减少了零件设计准备时间；
（4）电子化的存储和传递，方便数据管理，提高数据安全性。
达索系统 3D EXPERIENCE CATIA通过支持MBD，推动企业转而开始使用3D模型作为主数据，最终演进发展成为基于模型的企业 (MBE)。
基于模型的企业（Model Based Enterprise, MBE）：
基 于产品模型定义( Model Based Definition，MBD)详细信息的、并为跨企业所共享的集成和协同环境，目的是使企业从原理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，核心宗旨是直接用模型驱动产品生命周期的所有方面 ，且产品模型一经创建就为下游所有数据消费者重用。
钢结构制造企业将其在产品全生命周期中所需要的数据、信息和知识进行整理，结合信息系统，建立便于系统集成和应用的产品模型和过程模型，通过模型进行多学科、跨部门、跨企业的产品协同设计、制造和管理 ，通过模型支持技术创新、大批量定制和绿色制造。
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。
ASME（美国机械工程师协会 ）联合波音公司制订了“数字化产品定义数据规程”ASME Y14.41-2003标准。
依据ASME14.41，在三维模型中表达所有几何特征和尺寸公差要求
为满足MBD数据传递快速、易与工艺文件集成，百木科技借助轻量化工具来表达MBD数据，添加（如可以添加文字表述、装配动画制作、模型剖切、装配资源添加（展现装配现场场景））等工艺信息，实现实时跨平台跨专业多人协同 。
以飞机为例，为保证飞机工艺设计质量、提高设计效率，定制集成产品信息、工艺信息和制造资源信息及其结构的装配工艺模板，确定工艺树状结构的层次、显示方式、数据类型的属性信息。 （1）产品下 有数据类型：总装配件、子装配件、零件等；
（2）工艺下 有数据类型：工位、站位、AO、工序等；
（3）资源下 有数据类型：工厂、车间、工位、工装、工艺规范、工具等。 以飞机为例的工艺设计流程
钢结构制造企业如何根据自身特点和业务流程 ，梳理产品各类型三维模型，根据其尺寸和公差标注、剖视图生成、加工要求、特征视图创建与管理、组件等进行三维装配模型的标注技术和内容等 ，制定全三维设计到制造的技术方案 ，是当下钢结构制造企业应用MBD技术需要考虑的头等难题。 百木科技基于MBD的工艺设计流程
针对钢结构制造转型升级面临的巨大挑战及需求，百木科技结合资深行业经验，帮助钢结构制造企业运用MBD数字化模型打通设计到制造的数据链路 ，保证产品生命周期内的数据唯一性，减少设计错误和变更，提高产品设计效率。
百木科技结合钢结构制造企业发展现状，帮助钢结构制造企业实现产品设计、工艺、制造及服务全过程的三维数字化协同，助力提升研发效率和设计质量。
达索系统基于模型的数字化企业平台体系
（1）在数字化环境中建立和仿真机加程序；
（2）产生并验证优化机加设备的离线程序。
（1）由 3D定义驱动的机床作业单元的完整解决方案,一体化的进行仿真验证；
（2）基于仿真验证，减少了NC机床和刀具路径干涉的风险；
（3）由于离线编程降低了设备作业单元的停工时间。
可视化、图形化、交互式工艺规划编制界面
基于MBD的数字化测量
生产制造过程统计分析
基于模型、数据驱动的一体化更改
产品交付过程的管理，交付后的数字化维护与服务技术，以提高效率和降低生命周期成本。
（1）面向维护的设计；
（2）面向维护的工艺；
（3）面向服务的计划；
（4）服务销售；
（5）个性化服务；
（6）服务执行管理；
（7）服务管理。
基于达索系统3DEXPERIENCE平台的三维数字化工艺具备以下四个特质：
01、基于模型
基于模型实现工艺编制及发布的全流程管控，同时实现数字量的连续传递。 02、数字连续
一体化的数据架构，保证数据源唯一，提高业务运转效率和标准化程度。 03、数据驱动
全流程的数据追溯与智能工艺，基于端到端流程实现设计-协同-管理的无缝衔接。
04、数字孪生
构建数字化虚拟工厂，基于虚实融合技术，实现制造验证、优化与预测，最终实现智能制造与柔性制造。
百木科技基于达索系统3DE统一平台，以MBD三维设计模型作为数字化传递的唯一数据来源 ，快速设计三维模型及添加加工工艺信息，并采用电子文档和三维模型进行传递和表达，更直观形象地表达每一道工序内容和加工特征 ，输出的工艺文件能无缝集成 到下游CAM系统中且直接应用到生产制造工艺现场中。
钢结构制造企业运用MBD技术，可自动从数字模型中提取相关信息，快速准确地检查设计过程中形成的诸如图层、三维/二维关联性、工程图标注等不规范的数据，降低了对专业人员的依赖，降低人力成本；同时大大减少了人为因素的干扰，从而提高了数据传输的准确性。产品设计、工艺、制造及服务全过程的三维数字化协同，提升了研发效率和设计质量，缩短了产品生命周期。
（1）MBD标准规范定义；
（2）宣贯MBD概念；
（3）对应工具培训；
（4）典型零部件MBD实现。
（1）MBD标准规范完善；
（2）典型产品基于MBD 设计实现；
（3）典型产品基于MBD 工艺实现；
（4）典型产品基于MBD 制造实现；
（5）典型产品基于MBD 检测实现。
基于MBD的数字化制造
（1）所有产品基于MBD的实现；
（2）完善MBD/MBE标准规范；
（3）扩展基于模型的企业应用。
采用在三维模型上表达设计和制造信息，将其作为产品制造依据，从而实现设计、工艺、制造、检验等业务的综合应用，将三维模型经工艺设计后直接用于生成制造，应用产品模型-工序模型-仿真验证-数控程序-数控设备纵向集成模式，打通设计、工艺、制造的主数据链条，从而缩短研发周期，减少重复工作，提高准确率。
百木科技利用MBD技术还可以与其他现代制造技术（如数字孪生、大数据分析、人工智能等）结合，实现智能制造。
在日益复杂的设计和制造中，通过使用具有集成模型和测试的数字孪生，帮助钢结构制造企业缩短将设计的各个方面包含在内，如制造、质量、服务、销售、售后等，可以充分定义产品，确保相关下游客户都能够有效进行沟通和使用，缩短产品上市时间。
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