【智能制造】MBD规范及标准建设

随着产品三维设计的普及和软件功能的完善，各大制造业企业在设计、工艺、制造各环节也产生了基于MBD的迫切需求。为帮助大家更好的认识MBD，天拓四方连续多周为大家连分享关于MBD相关文章，前两周我们聊了“基于MBD的产品模型定义”和“MBD为传统企业带来的新机遇”，本期我们将继续深入了解MBD的规范及标准建设。
天拓四方作为国内领先的智能制造整体解决方案服务供应商及智能制造领域的高新技术企业，致力于成为一流的、能为工业企业和政府提供自动化、数字化、智能化产品及整体解决方案和平台。公司能为广大工业企业、政府提供自动化控制、电气传动及智能制造主营业务解决方案，并提供集系统集成、数字化工厂项目实施、智能制造创新中心及孵化器建设和智能制造集群整体解决方案。
由于三维环境下是立体的，角度、位置的表示更为丰富，实体与实体的关联表示更为直观和复杂，MBD要求对修订、注释、部件表、测试要求、材料说明、工艺等等非几何信息进行更详尽的描述、更严格的控制和自动处理，而已有标准无法满足，需要研究制订新的标准规范。
自20世纪90年代起，德、美、日、英、法等国已开始相关标准的研究，并颁布了一批标准。其中美国的有ASME Y14.41-2003；德国的有DIN 32869-1998、DIN 32869-2-2002、DIN 32869-3-2002；日本的有JIS B3402-2000、JIS B3401-1993、JIS X0024-1998；英国的有BS DD 194-1990、KIT 26-2000；法国的有NF C03-257-1999。国际标准化组织第十技术委员会制定了ISO/DIS 16792数字化产品定义数据准则。我国参照ISO/DIS 16792标准，结合国内制造业的现状制定了GB/T 24734-2009标准。该标准明确了产品定义数据集所应包含的内容、规范了对设计模型的要求、定义了尺寸公差表示规则，规定了基准应用方面的要求。企业在实际应用过程中，还需针对所属行业特点，在GB/T 24734-2009基础上制订符合自身要求的MBD标准与应用规范。
MBD应用标准是实现产品数据集成、交换、共享的前提和基础，是规范和指导MBD应用有序开展的技术依据，是打通数字化设计、工艺、制造的技术保障，是项目成果固化和推广的桥梁。建立符合要求的MBD的标准化体系，以提高设计、工艺、分析验证以及制造当中使用三维模型的正确性，建立起满足要求的三维数字化样机，并进行三维数字化装配，为后续的应用打下良好的基础。
在数字化产品定义方面已有GB/T 24734《技术产品文件 数字化产品定义数据通则》等指导性标准，但是在企业三维工程化的应用过程中，必须根据软件类型和企业流程制定相关企标完善产品基于三维的应用标准。
在MBD体系中，数据集以三维模型为核心，集成了完整的产品数字化定义信息，它包含设计、工艺、制造、检验等各部门的信息，在数据管理系统和研制管理体系的控制下，参与研制的人员共同在一个未完成的产品模型上协同工作，如何保证设计效率及产品质量？因此需对设计、工艺、仿真、工装、制造、检测以及协同各个环节制定MBD标准规范。
MBD标准与规范体系是MBD平台的基础，是实现三维数字化产品定义的前提，是形成三维数字化制造技术体系的有力保障。它的建立将确保数据的规范创建以及数据能在下游有效的使用，上游数据修改也将快速地影响到下游的数据改变。
  
图 1 三维工程化标准体系结构
1)        基于MBD产品设计标准
产品设计标准主要针对产品设计模型、数字样机、属性、三维标注，根据设计软件系统的特点进行标准规范的制定。

图 2  MBD设计标准
以下为《基于NX三维标注规范》示例说明：
  
图 3  MBD三维标注规范
MBD模型应包含设计模型、标注、属性等信息，提供完整的产品定义，作为产品制造和检验的依据，其组成如下所示。

图 4模型内容组成

MBD模型三维标注要求：
模型三维标注信息的布置、组织与显示应符合以下规定：
a)所有标注信息应在NX PMI模块建立；
b)标注信息以视图方式和组进行分类和组织；
c)标注信息应注在相应的标注平面上(视图平面)标注信息应在视图、剖视图基础上产生；
d)标注信息应尽可能分类标注，视图的设计应考虑转二维图的需要；
e)标注信息在非默认视图中标注；
f)标注信息应尽可能以较少视图进行表达；
g)模型视图应以适合窗口显示的方式进行保存与提交；
h)如需通过不同角度与缩放倍率显示模型视图，应通过“Cameras”方式生成摄像视图；
i)最终提交的模型中，应保留模板文件中预设置的视图和组；
j)辅助几何优先使用PM工模块的“补充几何体”命令生成。
标注信息的组织：
通过视图与组两种方式交互共同表达信息。视图树定义如下图所示：

图 5 视图树定义
所有视图均应具有唯一标识。NX模板文件中包含4个预定义模型视图和8个系统默认模型视图，用户可根据需要添加相应视图。
2)        基于MBD的产品工艺标准
主要针对设计模型与工艺模型之间、工艺BOM组织、设备资源的组织与调用、工艺审查、工艺设计、工艺更改、工艺流程审批等标准规范的制定。针对装配工艺，则有装配工位、装配流程、三维工艺指令设计标准规范等。

图 6 MBD工艺设计标准
3)        基于MBD的工装设计标准：
主要针对：工装设计、工艺审查、工装制造、工装组合等标准规范的制定。

图 7 MBD工装设计标准
4)        基于MBD产品制造标准：
数字化制造标准是制造领域中的心脏，规范着各类技术员对产品的规范化操作，确保产品的质量；

图 8 MBD 制造标准
5)        基于MBD产品仿真标准：
产品仿真主要针对：装配过程仿真、人机过程仿真、焊接过程仿真、机械设备运动仿真、加工过程仿真等标准规范的制定。

图 9 MBD 仿真标准
6)        基于MBD产品检测标准：
产品检测标准主要针对：产品设计特性定义与提取、检验表、检查表单的设计与执行等的标准规范的制定。

图 10 MBD检测标准
今天我们就先聊这些，下期将为您分享“基于MBD快速设计系统建设”，欢迎大家持续关注天拓四方公众号bjttsf2013，了解更多MBD相关知识，我们会第一时间与您联系。