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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005733]
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 3.3 价值定位
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基于模型的系统工程为基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的维护等MBE企业的关键活动提供了统一的协调接口，是MBE企业研究和应用实践中的重要组成部分。集成、结构化和闭环的一体化环境可为复杂产品的研制提供一个独特的模型驱动的系统工程工作环境。在早期的概念设计阶段，可以通过模型对需求本身进行建模，对需求进行细化，把需求分解到各个部件的性能指标上去；在详细设计阶段，通过相应的测试解决方案，测试物理样机是不是满足需求。在产品开发的“V”形体系中，对每一个阶段均提供相应的验证：需求的验证、架构的验证、产品性能的验证、物理样机的验证等。基于模型可以尽早通过模拟分析发现大量不合理的设计方案；同时模型还为各方提供了一个公共通用的、无二义性的设计信息交流工具，这一点对复杂产品异地分布的系统设计尤其具有重要意义。
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 第4章 基于模型的三维产品设计解决方案
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4.1 MBD模型定义的挑战
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MBD技术的核心思想是：全三维基于特征的表述方法，基于三维主模型的过程驱动，融入知识工程和产品标准规范等。它用一个集成的三维实体模型来完整地表达产品定义信息，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纸，保证设计和制造流程中数据的唯一性。
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MBD技术不是简单地在三维模型上进行三维标注，它不仅会描述设计几何信息，而且会定义三维产品制造信息和非几何的管理信息（产品结构、PMI、BOM等）。它通过一系列规范的方法帮助客户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。
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MBD模型的建立不仅仅是设计部门的任务，工艺、检验都要参与设计的过程，最后形成的MBD模型才能用于指导工艺制造与检验。MBD技术融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等，将抽象、分散的知识集中在易于管理的三维模型中，设计、制造过程能有效地进行知识积累和技术创新，将成为企业知识固化和优化的最佳载体。
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图4-1 MBD模型数据
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MBD模型定义的挑战主要包括：
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·MBD模型数据的完整表现。MBD模型数据（见图4-1）包括：设计模型、注释、属性，其中注释是不需要进行查询等操作即可见的各种尺寸、公差、文本、符号等；而属性则是为了完整地定义产品模型所需的尺寸、公差、文本等，这些内容在图形上是不可见的，但可通过查询模型获取。为了在模型三维空间很好地表达MBD模型数据，需要用有效的工具来进行描述，并按照一定的标准规范组织和管理这些数据，以便于MBD模型数据的应用（详见ASME14.41和ISO16792的描述）。
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·面向制造的设计。由于MBD模型是设计制造过程中的唯一依据，需要确保MBD模型数据的正确性。MBD模型数据的正确性反映在两个方面，一是MBD模型反映了产品的物理和功能需求，即客户需求的满足；二是可制造性，即创建的MBD模型能满足制造应用的需求，该MBD模型在后续可直接应用。
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·数字化协同设计与工艺制造的协同。MBD的重要特点之一是设计信息和工艺信息的融合与一体化，这就需要在产品设计和工艺设计之间进行及时的交流和沟通，构建协同的环境及相应的机制。
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·MBD模型的共享。通过MBD模型一次定义、多次多点应用，实现数据重用的最大化。
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 4.2 MBD模型定义的解决方案
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针对MBD模型的定义，西门子工业软件公司提供了基于Teamcenter+NX集成一体化平台的解决方案，利用NX软件在MBD相关标准的规范下完成产品三维数字化数据定义；利用Teamcenter实现MBD数据的共享控制。
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作为ASME Y14.41委员会的成员，以及ISO-16792标准的技术咨询组副主席，西门子工业软件公司提供的解决方案可帮助用户创建全面符合标准的MBD数据并实现共享。
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西门子工业软件公司在其三维设计软件NX中内置了知识工程引擎，可帮助企业获取、转化、构建、保存和重用工程知识，实现基于知识工程的产品研发：NX提供重用库的功能，帮助企业管理和重用大量的工程数据，从而既提高产品研制的效率，又极大地降低成本，例如：直接基于已有的某产品型号数据，通过局部修改（部分零部件的替换，或部分零件的修改等）来完成新型号的设计；直接选用标准件数据（包括国标件和企标件等）；直接基于已有的典型形状，在新产品的零件设计中进行模型的快速创建等。
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NX的Check-Mate（一致性质量检查工具）通过可视化方式，对MBD模型数据的合规性和可制造性进行自动验证，确保MBD模型数据的正确性。
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NX软件中的产品与制造信息（PMI）功能模块，使用户能够根据MBD标准在产品的三维几何模型基础上完成产品制造信息（尺寸标注、文字注释、几何形位公差等）的定义，从而实现数字化产品的完整定义。产品与制造信息（PMI）用于三维CAD及协同产品开发系统，旨在传递关于产品部件的制造信息，尤其是形位公差、三维注释（文本）、表面精度以及材料规格方面的信息。NX PMI完整三维注释环境不仅可以捕捉制造需求，在这些需求与三维模型之间建立关联关系，而且还允许下游应用软件重用数字化数据，这是因为数据不仅与产品零件共存，而且还由产品零件驱动。不仅如此，由于支持ASME Y14.41和ISO 16792定义的所有主要概念和要求，NX PMI里面完整的功能清单提供了目前CAD产品中最完整的工具组合。另外，针对NX PMI定义的产品制造信息，还可以通过Check-Mate工具对其正确性进行检查，从而进一步确保了MBD模型数据的正确性。
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