三维模型定义(mbd)发展动态

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1、三维模型定义(MBD)发展动态撰文/DSSOLIDodelBasedDefinition，MBD）就是一项把三维标注和属性直接关联定义到三维模型的工程实践。（1）三维标注包括（但不局限于）基准面标识、尺寸、公差、表面粗糙度、焊接符号、材料明细表、技术要求、标题栏和坐标系统等。目的是为生产制造提供必需的设计信息。三维标注在国际上也被称为三维产品和制造信息（3DProductandManufacturingInformation，3DPMI）。（2）属性包括零件号、材料、版本、颜色和日期等。可以由企业的产品数

2、据管理、产品生命周期管理，或者企业资源管理软件关联驱动。这样通过管理软件做出的属性改动，可以自动更新到模型和三维标识中。三维模型定义集成了三维建模和二维标注的优势，把二者结合到了一个三维总体文件当中。避免了创建和更新二维工程图，也避免了相应的大量问题。更为方便的是，三维模型定义可以内嵌在广为使用的PDF或者网页格式当中。读图人员可以使用免费的Adobe阅读器（AdobeReader）或者互联网浏览器（如InterExplorer或Chrome），旋转、缩放和移动模型，动态读取三维模型和标注信息。如图3的三

3、维PDF所示。三维模型定义的效益已经被世界知名公司和机构反复验证，比如波音、丰田、通用电气和美国国防部。其中美国海军航空作战中心Lakehurst飞机分部2013年的试点估计，年度经费可以节约24%，约合2100万人民币。二、三维模型定义解决了哪些问题？三维设计软件已经广泛使用了20多年了。然而不管三维模型多么完善成熟，最终工程师还是习惯投影到二维图纸，进行标注，生成二维工程图。二维工程图是200多年前由法国人加斯帕尔?蒙日（GaspardMonge）发明的（数据：GaspardMonge，Géométr

4、ieDescriptive，1800年），200多年后的今天，已经成为了全球通用的工程语言。它行之有效、广为使用。但是也具有极大的局限性，逐渐成为生产中的瓶颈。主要的问题有以下几个方面。（1）创建和更新费时费力，容易与三维设计脱节。根据美国国防部和若干国内外制造企业反馈，一个产品生命周期中，从概念到设计、到生产制造、到销售客服、到升级换代、到衰退淘汰，大约有高达30%的经费要花销在二维工程图。而即使如此昂贵，还是有多达60%的二维工程图与三维模型不匹配，带来巨大的生产风险。二维工程图不准确，那么下游生产和

5、采购的零件、部件、总装，乃至最终产品都可能不合格。（2）使用复杂。二维表达作为三维物体的投影抽象，不够直观，不符合人类认知习惯。创建二维图，需要把三维设计投影到二维平面。计算机软件可以在这个步骤中，提供一定帮助；进而解读二维图，又需要将二维投影在头脑中重构到三维。这个步骤绝大多数需要依靠读图者的空间想象能力，要求较高，易于出错。这个过程事实上走了弯路：从三维到二维，再重新回到三维。如果一直保持三维设计和定义，那么会很有效地避免上述问题。（3）图纸数量巨大。一个版本的产品设计可能派生出成百上千的计算机二维图

6、，而这些图纸由于设计流程和工具的限制，很多时候与三维设计关联并不紧密。接着它们被打印、拷贝、重新制作出成千上万的纸质白图、蓝图、硫酸图，与三维设计就更加缺乏数字化的关联。另外，非设计部门，比如工艺、铸造、工装夹具、冲剪、加工、装配、市场和销售、技术服务等，经常要根据自己职责重新创建和维护一套独立的二维图，由此积累了大量图纸。而这还只是一个版本，如果牵扯到设计变更，那么图纸量就成倍增加了。例如英国BAE系统公司制造了一款战地装甲车交付美国国防部，随之提交的还包括所有用来定义说明该型号装甲车的纸质技术文档，其

7、中主要是二维工程图纸。结果发现这些技术文档的重量比一辆坦克本身还要重。而且这还只是最终交付客户使用的文档，并没有包括制造流程当中产生的大量内部数据。（4）与制造业信息化应用脱节。现代制造业已经发展出多种高效自动的信息化应用，比如计算机仿真，可以在三维模型上面直接施加载荷和边界条件，从而预言出应力、振动、热传导和疲劳一系列结果；或者计算机辅助制造，可以根据三维模型自动生成数控代码，直接指导加工中心，自动完成工序。而二维工程图作为三维产品的片面投影，损失了大量信息。无法像三维模型那样直接仿真，或者自动生成数控

8、代码，所以丧失了信息化应用方面的巨大潜力。另外由于二维工程图跟三维信息化应用脱节，产品数据在沟通协作当中需要多次重新创建。40%的制造企业经常被迫根据客户提供的二维图纸重建三维模型，并且手工重新录入数据，费时费力，滋生了错误和延误（数据：ChadJackson，The2014StateOfModelBasedEnterpriseReport，问卷样本数量：575）。三、三维模型定义的意义在哪里？一家世界知名的制造企业提出来了一