关于MBD技术在我国航空制造企业应用的几点思考（三）

simakaikai · 发表于 2016-6-20 14:03:43

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1应用路线图

MBD技术在我国航空制造企业的应用要充分考虑制造企业的实际情况，制定出合理的应用路线和方案，笔者认为MBD技术在航空制造企业的应用首先应以数控工艺与制造和装配工艺与制造为应用示范领域，并选取关键零部件作为应用示范对象，通过实际摸索和验证建立MBD的应用实施模式，再逐步面向整个产品推广。MBD的应用路线如图2所示，共分为6个阶段，当然这些实施阶段之间会重叠和交叉。第1阶段是航空制造企业根据自身的需要，面向整个产品的工艺和制造基于MBD模型进行二维工程图的转换与应用，满足现阶段的产品研制需求；第2阶段是基于MBD模型的设计、工艺协同；第3阶段是基于MBD模型进行工艺模型的转换，实现三维工艺设计与仿真；第4阶段是基于工艺模型的制造模型转换和制造现场基于MBD模型的可视化应用；第5阶段是基于MBD模型的全过程无纸化制造；第6阶段是以MBD数据集为核心的3D-PLM全面集成应用。

图3MBD应用过程评估

2应用技术因素

航空复杂产品定义从二维工程图到三维实体模型是一次重大的技术转变，笔者认为从三维实体模型到MBD模型的发展不管从CAD技术本身还是数字化产品定义技术还不算是重大的技术飞跃，实际上以往的三维实体模型和MBD模型在制造企业的工艺和制造仿真中的作用并无本质的区别，但是基于MBD模型应用的愿景之一——消除二维工程图，这对航空制造企业在三维CAD软件、二维工程图、PDM、无纸化制造、3D-PLM技术的应用上将是一个巨大的挑战，需要在航空复杂产品的研制中，产品数据集实现以MBD模型为核心载体的设计数据发放，建立面向3D-PLM以MBD模型为核心的产品数据管理手段，以MBD模型为核心的数据集包含设计、工艺、制造、检验等各部门的信息，各职能部门人员可以共同在一个MBD模型上协同工作，这对于MBD数据集的技术标准、规范、规则、数据提取、分析、查询、PMI尺寸自动提取，以及MBD工序模型关联等在技术上还需要探索和完善。

3应用文化因素

MBD理念的实施最为艰难的是从现有二维工程图的文化中跳出来，以全新的视角研究应用基于MBD的信息表达方式，而二维工程图在大学、高职、技校等各层次的教育和制造企业的现场应用已有200多年，根深蒂固，有着深厚的文化背景，制造企业的生产现场从以基于纸质的工程图为依据制造产品到基于MBD数据集的模式制造产品，其中的转变是巨大的，并且这种转变不仅仅是技术问题，对于文化的转变是需要时间的。通过在合适的应用部门和人员范围面向工程应用开展各种相关的培训可以一定程度加速转变过程，建立以点带面的示范应用工程是文化转变的重要方法。让技术人员充分认识到MBD数据集成为产品全生命周期研制过程中信息传递的单一产品数据源，让工程、工艺、工装、质量控制和管理人员充分了解MBD技术的内涵，并能够熟练使用相应的工具，这是基础。

4应用管理因素

航空复杂产品传统研制模式已经形成了基于二维工程图的完善成熟的管理体系，而采用MBD技术需要对传统的二维工程图发放以及相关的技术单、更改单、明细单和工艺制造相关的技术文件的形式、流程和管理方法等进行研究和探索，建立新的管理体系。在航空制造企业全面应用MBD技术，基于网络建立基于MBD模型关联的单一产品数据源的核心流程和管理框架是关键，由于MBD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产生质的飞跃。同时基于MBD的工艺设计、工装设计、数控编程、数字化检测等都对管理体系和基础资源、标准化等工作提出了全新要求。3D-PLM管理体系需要通过积极探索和创新发展，形成了一套完整、科学的管理所有基于MBD的设计、工艺、制造和检验的标准规范，所有标准的工作方法、指令、要求都必须被统一编码并由计算机系统管理和发布，任何授权的供应商都能够检索到相关的标准，从而保证整个产品供应链执行统一的标准和质量要求。此外，在产品的设计中，三维CAD软件需要使得设计人员直接集成标准管理体系，可按照一定的约束条件选择相应的标准，并将该标准内容贯彻到MBD数据集的特征树中。

5MBD应用过程评估

MBD技术在各个阶段的应用过程中应根据设定的目标和里程碑节点进行充分的评估，对涉及MBD应用的目标、PLM支撑系统、人员、管理、标准和实施效果进行评估、调整和迭代，确保MBD技术的应用效果，如图3所示。

MBD应用过程评估模型可以参考CMM能力成熟度模型，定义为MBD应用初始级、MBD应用重复级、MBD应用定义级、MBD应用管理级、MBD应用优化级5个层级。MBD应用初始级是以离散的MBD技术应用为特征，在整个产品及供应链的工作中没有形成可重用的标准；MBD应用重复级是以自发积累了一定支持MBD工作的PLM应用为特征，企业已经开发形成一些可重复的应用过程和流程；MBD应用定义级是以MBD应用中建立并贯彻了标准规范的质量业务流程为特征，并在整个产品及供应链中对MBD相关业务进行了明确的定义和标准化；MBD应用管理级是以MBD应用中对整个产品及供应链MBD工作的指标体系和控制活动的管理为特征，企业对于整个产品及供应链的MBD应用工作非常重视，在整个产品及供应链的MBD应用工作实施以及管理上建立完善的体系；MBD应用优化级以贯穿整个产品及供应链的PLM系统的MBD协同集成应用为特征，整个产品及供应链基于MBD应用指标体系和标准能够自觉的不断努力改善应用过程和效果，并基于MBD技术应用系统实现自动化、智能化的评估、分析等辅助手段，可以有效支持产品的研制过程。

三、结束语

MBD技术作为航空复杂产品数字化设计、制造和管理的核心技术和发展方向，已在空客公司和波音公司得到实践和推广。MBD技术的引入和工程实践在我国也已开展多年，并且三维数字化设计和MBD技术在产品设计中已得到了成功深入的应用，这对下游的航空制造企业提出了新的要求。在我国航空制造企业的MBD技术应用中应在技术上重点理顺MBD技术与三维CAD软件、二维工程图、无纸化制造、产品数据管理和3D-PLM的关系，既要考虑先进技术的推广，也要考虑企业实际情况；在应用实施上可首先以数控工艺与制造和装配工艺与制造为核心和主线进行应用和推广，并重点关注企业技术体系建设、工程文化建设和管理体系变革是合理、有效、平稳推进MBD技术在航空制造企业全面深入应用的关键。
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