MBD：开启产品数字化定义新未来

导读
随着数字化技术和制造技术的发展，基于模型的定义（MBD）成为了新一代产品定义方法，它是一种全三维的基于特征的表述方法，同时还融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等，是更为强大和易于工程师理解的定义方式。
文章来源
本文由e-works编辑部吴星星原创。
一直以来，工程定义都需要清晰、准确和无歧义的表达。随着计算机技术的发展和广泛应用， CAD技术成为了工程表达的标准方式，是工程师们沟通的重要工程语言；随着数字化技术和制造技术的发展，基于模型的定义（MBD）成为了新一代产品定义方法，它是一种全三维的基于特征的表述方法，同时还融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等，是更为强大和易于工程师理解的定义方式，极大地提高了产品定义的设计质量和利用效率，使数字化设计制造一体化变成现实，代表了设计技术的最新发展方向。
01
认识产品定义的新技术
【MBD：开启产品数字化定义新未来】MBD
在数字化制造技术的发展过程中，产品数字化定义的方式先后经历了“图纸数字化+物料表”、“3D数字建模+2D数字化图纸+物料表”、“数字样机+2D数字化图纸+物料表” ，再到“基于模型的定义”的阶段。其中，基于模型的定义是将3D模型与物料表一体化定义，不再使用2D数字化图纸。
追溯MBD兴起之路，美国波音公司最先将MBD应用于新一代产品定义方法，之后美国机械工程师协会ASME在此基础上将MBD发展成国际标准ASMEY14.41-2003 ，欧洲国际标准化组织ISO在借鉴美国标准的基础上也制定了相应的MBD标准ISO16792-2006 ，我国也参照ISO标准并结合国内制造业现状制定了GB/T24734-2009标准。经过多年迭代，最新的MBD工程标准是ASMEY14.41-2019和ISO16792-2015 。
那么，什么是MBD呢？在以上的国际标准中并未给出MBD的具体定义。维基百科将MBD定义为：基于模型定义(MBD)有时也称为数字产品定义(DPD) ，是在3DCAD软件中使用3D模型(如实体模型、3DPMI和相关元数据)来定义(为单个组件和产品装配提供规范)的实践。这些信息包括几何尺寸和公差(GD&T)、部件级材料、装配级材料清单、工程配置、设计意图等。

文章图片
图1MBD模型所包含的信息（来源：PTC）
基于MBD的潮流和发展趋势，现在主流的CAD软件厂商都认同MBD是用三维实体模型来完整表达产品定义信息的一种新方法，并都根据相关标准更新了自己的软件来适应市场的需求，例如达索系统的Catia和SolidWorks ， PTC的Creo ，西门子的NX ，这些软件都增加了相应的MBD功能模块，主要功能可以总结为：
?三维建模与标注。
全三维模型是实现基于MBD设计与制造的基础，现在主流的CAD软件都支持MBD模型的建立，也支持利用三维标注模块根据MBD规范标准在产品的三维模型上定义各类产品信息。包括零件实体、工程几何、外部参考和构造几何等产品几何信息；制造、加工、检验、装配、规范等非几何信息。
?公差分析。
理想情况下，结构、热、模态和计算流体动力学分析等仿真分析与使用原生CAD模型的设计工作可以同时进行。 CAD中的MBD模型可用于公差分析，以预测和规划制造验收率。
?MBD模型质量检查。
由于所有的产品信息都在MBD模型中存储，保证模型数据的全面、规范、正确就很重要。检查的内容包括建模合规性、装配合规性、几何对象合规性，文件结构合规性等。