MBD到MBE：由簡至繁，再化繁為簡

撰文/齊　健

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MBD到MBE：由簡至繁，再化繁為簡

撰文/齊健

200多年前，法國人加斯帕爾·蒙日（Gaspard Monge）的《畫法幾何學》第一次提出了用二維視圖描述三維產品的概念，為后世創建了基于二維工程圖的統一工程語言。20多年前，基于計算機技術的三維建模設計理念開始在全球范圍內普及，三維模型的直觀性和易用性大幅提升了設計效率、簡化了設計流程，以三維設計為基礎的工程語言逐漸為人們所接受。然而在三維工程語言普及推廣之際，二維工程圖并沒有退出歷史的舞臺。

由于早期的三維設計模型大多是無標注的三維模型，且很難添加加工工藝信息，所以很多企業在設計生產過程中實行了“兩種語言，兩個文件”的管理辦法，利用三維設計軟件做產品開發與設計，設計接受，再把三維模型轉換成二維工程圖指導工藝、生產以及后續服務。

這樣的生產模式很難保證設計數據的一致性，為后續生產與服務帶來了很多麻煩。基于模型的定義（Model Based Definition，簡稱MBD）在這種情況下應運而生，在設計階段，工程師可以直接在三維模型中標注信息，以模型為基礎指導產品所有的后續工作。MBD的概念從產品的設計層面實現了對企業設計流程的優化，要對企業整體流程進行優化就需要將MBD模型用于整個產品生命周期中。2005年，美國推出的“下一代制造技術計劃（The Next Generation Manufacturing Technologies Initiative，簡稱NGMTI）”，又在MBD基礎之上提出了基于模型的企業（Model Based Enterprise，簡稱MBE），旨在更加充分地發掘三維模型在產品全生命周期中的應用潛力。

從D到E的改變，到底意味著什么呢？MBD是在模型的基礎之上對產品進行三維標注，在設計階段盡可能地補充模型的應用價值，使模型的應用延伸得更遠。而MBE則意味著模型不再局限于設計，而是要應用到企業的方方面面，包括分析、工藝、服務以及維修等。MBE把構建產品模型的工作從設計部門推廣到了整個企業，針對三維模型的標注也在單純的設計參數的基礎上，增加了工藝、生產、供貨、報價、維修，甚至產品反饋等大量的產品周邊信息。在這個應用的過程中，基于模型的數據流也會發生變化。MBD的“模型”是以設計為中心向外發散的模型，標注數據與信息都是設計部門輸出的。而MBE的“模型”則增加了其他部門的反饋，在企業中建立了一個圍繞模型的復雜信息網絡。

二維工程圖到MBE的演化

對于產品設計工程師來說，產品與設計模型之間的關系非常重要。在設計過程中，設計師必須清楚地了解產品中的各種裝配工藝、零件工藝、檢驗工藝、工藝模型、公差問題以及中間模型問題。通過MBE，設計工程師可以迅速得到來自工藝部門的反饋，了解設計中存在的問題，從加工的角度改進和優化設計。

MBE的基本概念

而對工藝師和加工工程師而言，設計過程的信息對加工有很大幫助。在充分掌握設計數據，并了解設計意圖的情況下，工藝師可以靈活選擇制造方式，針對較為基礎的易加工零件可以選擇傳統的減材制造方式。在加工復雜零件和創新產品的過程中，則可以選用3D打印方式完成難加工點，并對產品進行整體結構優化。

在工程分析方面，MBE可以根據模型數據對產品進行深入的功能、行為、性能以及結構分析，且這些分析不局限于工程應用，還包括質量、安全以及成本等一系列工程模型。企業還可以通過AR和VR技術，增加數字化與實物相結合的建模方式，促使數字化模型和實物有機地結合在一起。更加精確地指導生產，擴大模型內涵，實現數字化模型仿真、實物仿真以及半數字化半實物仿真并行的模式，從應用層面把模型推廣到整個企業流程中。

協同平臺標準規范、數字樣機

PTC高級售前經理錢偉勛說：“MBE的概念已經提出了10年，在這10年中，PTC提出了很多新的技術方向，但是我們依然堅持推廣MBE的理念，并不斷探索新技術與MBE的契合點。例如我們通過AR技術幫助企業建立半實物模型，利用物聯網技術充實MBE中的信息流。PTC希望結合自身的三維設計優勢以及更多新的技術，在MBE建設方面，為企業提供更多新的思路。”

MBE流程

MBE是一種應用工具，更是一種思考方式，一種從企業全局把握產品的思考方式。從MBD到MBE最大的變化，就是從強調設計到強調協同的變化。覆蓋企業各個部門的模型數據不僅可以完成針對產品的全方位分析，更好地支持設計，還可以應用于設計工藝、生產調試、培訓以及后期維護，并由此產生更多的模型衍生概念，例如基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的維護等，在產品生命周期中打造更完備的系統工程，貫穿產品的信息收集、生產流程以及企業規范決策等。而這些功能的最終目的就是簡化信息管理與維護工作，保持數據一致性，提高信息利用效率，優化企業的生產效率和生產質量。