MBD技术在协同设计制造中的应用

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1、MBD技术在协同设计制造中的应用 2010-10-1115:56:49  来源：中航工业西安飞机工业（集团）有限责任公司飞机制造技术正向全数字化的设计、制造、试验一体化的方向发展。其突出特点是数字化已不仅仅是设计和制造的局部应用，而是向具有跨地域/多企业的全数字化协同的“虚拟企业”发展，数字化技术贯穿了整个产品研制过程，从根本上改变了飞机产品研制的方式、方法。MBD(ModelBasedDefinition)技术作为数字化协同设计制造技术的技术信息载体是数字化协同设计制造技术中的关键应用技术，是设计与制造部门必须紧密协同、共同研究实施的课题。MBD技术概念MBD技术是目前波音推

2、行的新一代产品定义方法。其核心思想是：全三维基于特征的表述方法，基于文档的过程驱动；融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等。它用一个集成的三维实体模型可完整地表达产品定义信息，即将制造信息和设计信息（三维尺寸标注及各种制造信息和产品结构信息）共同定义到产品的三维数字化模型中，从而取消二维工程图，保证设计数据的唯一性。MBD不是简单的三维标注+三维模型，它不仅描述设计几何信息而且定义了三维产品制造信息和非几何的管理信息（产品结构、PMI、BOM等)，使用人员仅需一个数模即可获取全部信息，减少了对其他信息系统的过度依赖，使设计/制造厂之间的信息交换可不完全依赖信息系统的集成而保持有

3、效的连接。它通过一系列规范的方法能够更好地表达设计思想，具有更强的表现力，同时打破了设计制造的壁垒，其设计、制造特征能够方便地被计算机和工程人员解读，而不是像传统的定义方法只能被工程人员解读，这就有效地解决了设计/制造一体化的问题。MBD模型的建立，不仅仅是设计部门的任务，工艺、工装、检验都要参与到设计的过程中，最后形成的MBD模型才能用于指导工艺制造与检验。MBD可融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等，将抽象、分散的知识更加形象和集中，使得设计、制造的过程演变为知识积累和技术创新的过程，成为企业知识的最佳载体。MBD技术的现状和发展趋势1波音MBD应用现状波音公司从20世纪

4、90年代初的波音777型飞机开始，即全面采用CATIA软件进行飞机的结构设计和数字化预装配，开创了数字化设计的技术体系。在90年代中期开展的737-NX项目中，波音先后实施了数字化定义、并行工程和PLM应用。建立和实施了飞机构型定义与控制/制造资源管理（DCAC/MRM）应用，使数字化设计和应用技术达到了一个新的高度。在737-NX项目中波音将737系列产品图纸全部模型化，并采用PDM系统使数据纳入到构型管理体系中，使数据在设计、生产和检验、维护环节中保持一致和可追踪性。MBD的思想在DCAC/MRM技术体系中就已经提出了，其核心要求是在20世纪90年代中期将设计授权由图纸为主

5、改为三维为主、二维图纸为辅的工作方式，使产品的研制流程和生产、检验、技术服务体系发生了巨大的改变。由于在技术转型期间，波音内部的某些生产流程及大量供应商的设计、制造和检验手段还未达到MBD技术体系的要求，因此，仍保留部分二维图为制造依据，承包商可选择使用三维或二维图纸等。DCAC/MRM的成功应用使飞机的研制周期缩短50%，更改减少一半，成本降低25%，较大地提高了用户满意度，但是波音并没有停止先进技术应用的脚步。为了研制出具备更加舒适性、经济性、安全环保的787客机，在全球范围内获得技术、资本、市场，并与合作伙伴创造最大价值，波音公司决定将787项目的数字化环境由DCAC/M

6、RM改为全新的、适合787研制需要的GCE（全球协同环境）平台（见图1）。GCE平台继承了DCAC/MRM的模块化思想，其最重要的进步是全面应用了MBD技术，基于网络建立了关联的单一数据源的核心流程和系统框架，实现了飞机研制的全生命周期管理。这一体系显著的特点是三维数据集中定义了所有的产品信息，完全取代了二维工程图纸的作用，使得MBD技术体系无论从产品定义到数据组织管理控制上都有质的飞跃，目前在787项目的带动下，波音公司及其主要承包商正在向MBD制造技术体系过渡之中。2MBD技术的发展趋势及其意义随着CAD技术的发展，产品定义日益朝着数字化发展，产品数字化定义（DPD）技术日

7、益成为现代航空的支撑技术。目前，世界上包括我国航空工业在内的大部分型号项目中，仍处于以二维图为中心，三维模型为辅的管理方式，这种方式造成数据传递过程中管理复杂，效率低下，成本高昂，信息利用率低。空客在A380、A400M、波音在737-NX为代表的飞机研制中普遍采用了三维模型为主，简化二维图为辅的管理方式。直到ASMEY14.41和BDS-600系列标准制定后，波音才在787项目中全面推行独立三维模型定义的MBD方式。由于通常的CAD数模仅包含三维几何信息，工艺、制造、管理信息存在于二维图或