高端裝備制造行業(yè)是中國制造業(yè)的重要組成部分，也是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技水平的提高，高端裝備制造行業(yè)逐漸呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。高端裝備制造企業(yè)產(chǎn)品是關系國家經(jīng)濟命脈和實體經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，產(chǎn)品多屬于單件小批量產(chǎn)品，產(chǎn)品研制和生產(chǎn)組織具有多品種、小批量、產(chǎn)品復雜、變更頻繁、個性化定制要求高、交貨期要求嚴等特點。

基于模型定義（Model-Based Definition,MBD）技術(shù)是一種采用全三維實體模型的方式來完整表達產(chǎn)品定義信息的技術(shù)，它將與三維實體模型相關的產(chǎn)品尺寸、公差、基準、表面粗糙度等詳細信息統(tǒng)一定義于三維實體模型中，以三維實體模型作為數(shù)據(jù)交流和傳遞的載體，完全摒棄了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計過程中以二維CAD圖紙來表達實體模型的方式，從而使得整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)唯一性得到保證。消除了數(shù)據(jù)傳遞過程中產(chǎn)生的歧義，大大提高了產(chǎn)品設計的效率。

#重型裝備行業(yè)產(chǎn)品研制普遍存在以下問題：

1、研制體系問題：重裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，零部件種類繁多。產(chǎn)品都是邊研發(fā)、邊制造；在產(chǎn)品的一個交付周期里由于各種原因（用戶變更、材料采購變更、生產(chǎn)設備變更）導致的設計更改非常頻繁，甚至一個零件的變更達到數(shù)十次之多；

2、上下游協(xié)同問題：產(chǎn)品研制涉及到合同與銷售、計劃管理、工程管理、工藝與制造、交付與服務等部門。由于現(xiàn)有系統(tǒng)的局限性，業(yè)務部門之間信息是隔離的，難以實現(xiàn)實時的傳遞和交互，導致了信息交互的實時性、正確性難以保證；

3、信息化孤島問題：企業(yè)現(xiàn)有PDM是基于文件管理方式的集成系統(tǒng)，需要通過接口與其他系統(tǒng)進行文件/數(shù)據(jù)交互與集成，費事費力、易出差錯。這就導致了企業(yè)上下游協(xié)同不夠通暢、產(chǎn)品研制效率不高的問題；

產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)與數(shù)模相互隔離，無法將設計數(shù)據(jù)及時、準確傳遞到下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)，推行基于MBD的設計工藝一體化協(xié)同成為公司最關注的需求。

達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺的優(yōu)勢

 3DEXPERIENCE平臺是目前全球首款基于數(shù)字化、統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)、單一數(shù)據(jù)源以及面向服務化應用的產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化研制平臺。3DEXPERIENCE平臺有以下幾方面的優(yōu)勢：

1、系統(tǒng)先進性：3DEXPERIENCE平臺是面向未來的企業(yè)級數(shù)字化工程平臺，是基于數(shù)字化模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動、數(shù)字連續(xù)、面向體驗的第三代數(shù)字化研制平臺，業(yè)務涵蓋產(chǎn)品數(shù)字化設計、數(shù)字化仿真、數(shù)字化制造規(guī)劃、數(shù)字化制造執(zhí)行與運營、數(shù)字化服務、數(shù)字化營銷全生命周期。

2、數(shù)字連續(xù)：統(tǒng)一技術(shù)、單一數(shù)據(jù)源的系統(tǒng)架構(gòu)保障3DEXPERIENCE在企業(yè)內(nèi)各單位之間、上下游、外部供應鏈之間進行無縫流動應用，減少大量的數(shù)據(jù)冗余、系統(tǒng)集成接口，確保數(shù)字連續(xù)，數(shù)據(jù)一致性和協(xié)同效率。

3、基于場景的服務化應用：3DEXPERIENCE平臺提供了基于角色面向場景的用戶應用界面。在3DEXPERIENCE上提供了600+APP，可以采用搭積木式（業(yè)務場景配置）來組織不同角色的業(yè)務應用場景頁面，并可以靈活擴展，改變以往功能堆疊式系統(tǒng)易用性不好、用戶體驗差的問題，3DEXPERIENCE基于面向場景的服務化應用具有輕量化、可配置、易上手，極大提升用戶體驗的優(yōu)勢，學習成本低、推廣難度小。

#Part.1 基于MBD的多專業(yè)協(xié)同工程項目建設目標

建立基于MBD技術(shù)的全新三維產(chǎn)品設計與業(yè)務流程支撐體系和管理方法，提升研制手段，加快交付與創(chuàng)新；并以MBD為基礎，拉通產(chǎn)品與訂單從設計到仿真分析、工藝規(guī)劃和車間現(xiàn)場應用的數(shù)字化全過程，實現(xiàn)全面工程化應用。

1、建立健全數(shù)字化研制業(yè)務相關標準與規(guī)范以支撐數(shù)字化研制的體系化：

充分分析和梳理當前研制業(yè)務體系，建立健全基于MBD的數(shù)字化研制業(yè)務體系相關數(shù)字化研制標準、規(guī)范、流程、管理制度以及績效體系，以滿足未來數(shù)字化研制轉(zhuǎn)型長遠發(fā)展要求。

2、實現(xiàn)數(shù)字化研制業(yè)務協(xié)同一體提升研制業(yè)務整體協(xié)同性：

基于數(shù)字化研制業(yè)務平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化設計協(xié)同、設計與仿真、設計與工藝規(guī)劃與驗證一體化，提升跨地域、跨組織、跨專業(yè)的數(shù)字化研制業(yè)務整體協(xié)同能力。

3、構(gòu)建數(shù)字化研制知識工程庫支持快速設計：

構(gòu)建產(chǎn)品研制相關的符合國標、行標、機械標準相關的標準件庫，通用件庫、產(chǎn)品專用設計零部件庫、外購件庫等；MBD三維PMI標注相關的模板庫、零部件設計模板、參數(shù)化模板等；符合產(chǎn)品設計和制造要求的相關設計質(zhì)量、制造質(zhì)量檢查規(guī)則庫；基于知識工程庫的應用，提高設計知識重用，以提升數(shù)字化研制效率、標準化以及質(zhì)量。

4、實施數(shù)字化研制核心業(yè)務管理提高研制管理水平：

通過數(shù)字化協(xié)同研制平臺的搭建，實施包括：設計資源庫管理、機械結(jié)構(gòu)設計及過程管理、電氣設計及過程管理、管路設計、機電協(xié)同、EBOM管理、圖文檔管理、項目管理等；工藝資源庫管理、MBOM管理、零件工藝規(guī)劃、裝配工藝規(guī)劃、可視化作業(yè)指導書等。

#Part.2基于MBD的多專業(yè)協(xié)同工程項目主要建設內(nèi)容

技術(shù)研發(fā)體系和規(guī)范構(gòu)成

一、制定三維標注規(guī)范：根據(jù)二維工程圖的標注規(guī)范以及相關要求，制定三維標注規(guī)范。包括三大類標準規(guī)范：

• 基礎標準規(guī)范：包括數(shù)字化模型定義標準、數(shù)字化模型簡化和輕量化數(shù)據(jù)定義規(guī)范、工藝模型定義規(guī)范等。

• 業(yè)務操作規(guī)范：包括自定向下設計方法及規(guī)范、設計與工藝協(xié)同規(guī)范、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與評審規(guī)范、仿真分析方法及規(guī)范等。

• 設計與工藝流程：包括產(chǎn)品開發(fā)程序及支持環(huán)境、技術(shù)狀態(tài)管理流程、結(jié)構(gòu)設計流程、電氣設計流程、機電協(xié)同流程、數(shù)字樣機評審流程、工藝規(guī)劃流程等。

二、進行基于模型的產(chǎn)品數(shù)字化研制手段的轉(zhuǎn)變

Model-Based Definition（MBD）是一種制造業(yè)中的方法論，它使用3D模型作為產(chǎn)品定義的權(quán)威來源，包括在3D CAD模型中直接嵌入尺寸、公差、注釋、說明、元數(shù)據(jù)和其他制造信息。這種方法是對傳統(tǒng)基于2D圖紙的方法的回應，后者往往導致誤解、錯誤和制造過程中的延遲。MBD旨在通過將所有相關信息整合到單個數(shù)字模型中來簡化產(chǎn)品開發(fā)過程，減少歧義，提高溝通效率，并增強設計、工程和制造團隊之間的協(xié)作。

2D圖紙到3D圖紙的轉(zhuǎn)變

三、建立基于MBD數(shù)字化研制轉(zhuǎn)型愿景

未來要打造建立在3D產(chǎn)品數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)共享重用的全集成和協(xié)同的工作環(huán)境(MBE)實現(xiàn)基于MBD的設計、基于MBD的仿真分析、基于MBD的工藝及基于MBD的服務，從根本上減少產(chǎn)品創(chuàng)新、開發(fā)、制造和支持的時間和成本，提升研制的效率和質(zhì)量，以及推動產(chǎn)品研制快速創(chuàng)新。

基于MBD的數(shù)字化研制愿景

四、基于MBD研制成熟度模型進行持續(xù)優(yōu)化與迭代

基于MBD數(shù)字化研制的進階過程

基于MBD的數(shù)字化研制可以分5個層級：

第一級：單純應用二維CAD繪制工程圖。

第二級：以二維CAD為主，三維CAD輔助建模。

第三級：以三維CAD為主，二維CAD作為輔助工具。

第四級：基于MBD的全流程應用，設計、仿真、分析一體化。

第五級：基于MBD技術(shù)的企業(yè)，以MBD數(shù)字模型為基礎，從設計、分析、工藝、制造現(xiàn)場、服務及供應商全業(yè)務過程拉通。

五、建立基于MBD單一數(shù)據(jù)源的協(xié)同管理環(huán)境

建設基于達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE系統(tǒng)的集成化系統(tǒng)工程設計開發(fā)環(huán)境，主要包括項目管理、機械結(jié)構(gòu)設計、電氣設計、流體設計、仿真模擬、工藝設計等業(yè)務工作在同一平臺實現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同，并實現(xiàn)基于流程的業(yè)務過程與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集中管理。在產(chǎn)品設計開發(fā)流程的各階段，實現(xiàn)可視化設計與產(chǎn)品數(shù)據(jù)完整統(tǒng)一的集成化，各專業(yè)可直觀地相互獲取設計意圖，極大地支持并行工程。各專業(yè)設計結(jié)果都集中到基于零件定義的三維模型數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)的一源性原則保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性。并在平臺上建立一套符合ISO9000設計控制程序要求的在三維設計環(huán)境下的工作管理模式與設計模式。

從項目和產(chǎn)品雙維度進行數(shù)據(jù)組織

六、MBD核心業(yè)務典型應用場景

在企業(yè)內(nèi)建立MBD技術(shù)體系是一個系統(tǒng)性的過程，首先，需要確立MBD作為數(shù)字化研制體系的核心組成部分，并制定相應的戰(zhàn)略和目標。其次，需要投入資源和人力，建立技術(shù)團隊，包括專業(yè)的工程師、CAD設計師和制造專家，他們將負責制定并實施MBD標準和流程。在MBD技術(shù)體系的建立過程中，企業(yè)需要考慮整合MBD技術(shù)與現(xiàn)有的產(chǎn)品開發(fā)流程和信息系統(tǒng)，確保其與其他系統(tǒng)的兼容性和無縫集成。此外，企業(yè)還需要建立供應商協(xié)同機制，與合作伙伴共享MBD數(shù)據(jù)，并建立在線測量裝配和現(xiàn)場可視化制造與檢測技術(shù)，以實現(xiàn)全面的數(shù)字化協(xié)同和信息閉環(huán)。然后，企業(yè)可以建立監(jiān)測和評估機制，定期評估MBD技術(shù)體系的實施效果，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整和優(yōu)化，持續(xù)改進MBD技術(shù)體系，確保其與企業(yè)的業(yè)務目標和發(fā)展戰(zhàn)略保持一致。通過以上的步驟和措施，企業(yè)可以逐步建立起健全的MBD技術(shù)體系，實現(xiàn)數(shù)字化研制和制造的高效協(xié)同和優(yōu)化。