摘要

正如從2D設計工具轉(zhuǎn)向3D CAD 解決方案使產(chǎn)品開發(fā)發(fā)生了革命性的變化，基于3D模型的定義(MBD) 集成制造技術(shù)的出現(xiàn)從根本上實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提高，遠遠優(yōu)于使用傳統(tǒng)2D工程圖來驅(qū)動制造。MBD無圖紙制造解決方案將3D設計的優(yōu)勢拓展到制造當中，包括節(jié)省時間和成本（通過改進的、更緊密集成的用于生產(chǎn)的產(chǎn)品和制造信息(PMI) 交 流 ），以 及 減 少 廢 品/返工、提高準確性和加快產(chǎn)出。SOLIDWORKS?MBD可以采用更易于理解、信息量更豐富的3D數(shù)字格式（例如SOLIDWORKS零件和裝配體、eDrawings和3D PDF）來自動生成、組織、自定義和共享生產(chǎn)所需的PMI 數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品開發(fā)和制造生產(chǎn)賦予顯著的競爭優(yōu)勢。

基于模型的定義：更高效的無圖紙制造方法

當今大多數(shù)成功的制造商都已經(jīng)將產(chǎn)品開發(fā)工作從 2D 工具遷移到 3D 設計系統(tǒng)，從而大幅提高了生產(chǎn)效率。 3D 技術(shù)對設計產(chǎn)生了無可爭議的影響，幫助全球公司加快了上市速度、提高了設計的可制造性、避免了不必要的成本，同時推動了更出色的創(chuàng)新。盡管產(chǎn)品開發(fā)人員和設計工程師已紛紛采用了 3D 設計并獲得了顯而易見的好處，但是在將設計發(fā)布到內(nèi)部制造部門或外部生產(chǎn)合作伙伴時，3D CAD 系統(tǒng)的輸出仍然有相當一部分變成了 2D 紙質(zhì)工程圖。

雖然 3D 實體模型更易于理解和直觀顯示（不需要根據(jù) 2D 直線圖推測 3D 形狀），并且在其文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含了所有必要的產(chǎn)品和制造信息 (PMI)，但是在傳達制造所需的全部信息時 2D工程圖仍然是主要手段。盡管 3D 建模加快了產(chǎn)品開發(fā)速度，但是繼續(xù)大范圍地使用 2D 工程圖來支持生產(chǎn)的現(xiàn)狀限制了 3D 技術(shù)推動制造發(fā)展的可能性。

為什么大多數(shù)制造生產(chǎn)中會繼續(xù)使用 2D 工程圖紙呢？ 因循守舊、抗拒改變固然是一個原因，但是缺乏完整的集成式 3D 無圖紙制造解決方案也同樣不能忽略。為什么制造商在使用 2D 工程圖來支持生產(chǎn)時應該謹慎小心？ 工程圖不能有效地傳達所有必要信息（包括基準參考和坐標系、尺寸和公差、材料明細表 (BOM) 和注釋、表面粗糙度和焊接技術(shù)以及其他各類信息）以制造產(chǎn)品和零部件嗎？

答案是就像對產(chǎn)品設計所發(fā)揮的作用一樣，3D 技術(shù)同樣能夠使制造發(fā)生革命性的變化。如果忽略 3D 在制造當中的這一潛力，就像智能手機只用來打電話或網(wǎng)絡只用來收發(fā)電子郵件一樣。 MBD 可以更高效、更準確、更經(jīng)濟地將 PMI 集成到 3D 模型中，以幫助傳達以往通過 2D工程圖來傳達的設計意圖，從而發(fā)揮 3D 技術(shù)在制造方面的潛力。

3D 設計工具與數(shù)字化查看設備（包括越來越便宜的監(jiān)視器、筆記本電腦、平板電腦和智能手機）相結(jié)合，加上對產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的修訂/訪問控制，從而真正有機會以更高效的方式利用3D 模型通過基于模型的定義 (MBD) 來支持制造過程?；谀Ｐ偷钠髽I(yè) (MBE) 分為以下四個基本階段：

MBD 首先是在航空航天和汽車行業(yè)部署（還有本文中介紹的一些有遠見的制造商），現(xiàn)在則適用于所有追尋競爭優(yōu)勢的制造業(yè)公司。 Dassault Systèmes SolidWorks Corporation 利用其在基于模型的定義解決方案開發(fā)方面的領(lǐng)先地位（公司于 1999 年推出了第一款 3D 工程圖應用程序 SOLIDWORKS eDrawings，于 2008 年推出了第一款 MBD 尺寸標注工具 DimXpert），于2015 年發(fā)布了第一款完整的集成式無圖紙制造解決方案 SOLIDWORKS MBD 軟件。

2D 制造的不足

為在使用 SOLIDWORKS MBD 軟件解決方案轉(zhuǎn)變到無圖紙 MBD 驅(qū)動的制造時充分發(fā)揮其潛力，制造商首先必須了解繼續(xù)維持 2D 工程圖現(xiàn)狀所存在的局限性。使用紙質(zhì) 2D 工程圖存在多種不利因素，包括加大對時間、資源和成本的需求，還有質(zhì)量不一致、廢品/返工率偏高、不符合新興行業(yè)標準等問題。

2D制造的不足

為在使用SOLIDWORKS MBD軟件解決方案轉(zhuǎn)變到無圖紙MBD驅(qū)動的制造時充分發(fā)揮其潛力，制造商首先必須了解繼續(xù)維持2D工程圖現(xiàn)狀所存在的局限性。使用紙質(zhì)2D工程圖存在多種不利因素，包括加大對時間、資源和成本的需求，還有質(zhì)量不一致、廢品/返工率偏高、不符合新興行業(yè)標準等問題。

生產(chǎn) 2D 工程圖成本較高

根據(jù)美國國防部和和不同商業(yè)供應商進行的研究，在初始生產(chǎn)周期和支持長期產(chǎn)品持續(xù)性的過程中，有多達三分之一的工程預算分配給了創(chuàng)建和維護 2D 工程圖。這一驚人數(shù)字與 2D 工程圖所能發(fā)揮的作用完全不成比例，更不用說工程圖上的所有信息其實在 3D 模型內(nèi)已經(jīng)存在。除了創(chuàng)建、細化和更新 2D 工程圖所需的人力成本之外，制造企業(yè)還需支付大量的印刷、繪圖、紙張和存儲成本來支持工程圖的生成與維護。隨后，質(zhì)量不一致和不必要的廢品和返工同樣會產(chǎn)生隱性成本。

2D 有可能會造成質(zhì)量問題

2D 工程圖不僅常常難以理解且容易造成誤解，還經(jīng)常會與其相關(guān)的 3D 設計不匹配。研究表明，60% 的情況下會出現(xiàn)這種脫節(jié)，造成大量下游生產(chǎn)故障、質(zhì)量不一致和不必要的浪費。盡管每家公司的這一脫節(jié)率都各不相同，但是 2D 工程圖確實是要求制造商從直觀的 3D 中倒退（從 3D 投影到完全細化的 2D 工程圖），然后將 2D 展示重建為 3D 以用于生產(chǎn)。這一過程有可能會造成誤解或錯誤，導致出現(xiàn)產(chǎn)品故障、需要在制造當中改造以解決問題，或者造成廢品和浪費率上升，這些都會給制造商帶來質(zhì)量問題。

新興行業(yè)標準要求采用 3D 技術(shù)

盡管制造商多年以來一直采用 2D 工程圖來支持生產(chǎn)，但是一些大企業(yè)客戶已經(jīng)開始提出 3D 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求，并以此作為業(yè)務往來的基本要求。例如，美國國防部已經(jīng)認可了 MBD 3D 驅(qū)動制造的顯著優(yōu)勢，于 2013 年發(fā)布了Revision A to Military Standard-31000（軍事標準 31000版本 A），完整定義了其整個供應鏈中對基于模型的交付物的各種要求，預計在完全采用之后每年將為其節(jié)省數(shù)億美元的資金。與此類似，一些大型商業(yè)企業(yè)也已設定了與 MBD 相關(guān)的目標以及循環(huán)時間目標。一石激起千層浪，這些趨勢在整個供應鏈內(nèi)、機器車間里及小型制造企業(yè)之間產(chǎn)生了巨大的影響。

無圖紙制造的優(yōu)勢

通過無圖紙生產(chǎn)，制造商可以在制造生產(chǎn)中獲得與 3D 產(chǎn)品開發(fā)相同的諸多優(yōu)勢。與從 2D 設計遷移到 3D 設計相比，采用 MBD 制造方法的過渡更為平穩(wěn)，投資回報 (ROI) 也更快。這是因為以 3D 數(shù)字格式提供的信息與 2D 工程圖中包含的 PMI 數(shù)據(jù)相同。 3D 更清晰、更便于理解，在生成 MBD 信息并用于生產(chǎn)時也更加高效。此外，通過使用數(shù)字設備而不必被成堆的打印紙張所拖累，生產(chǎn)人員還能以電子方式訪問 PMI 數(shù)據(jù)，并且以 3D 方式實際查看要制造的零件或要裝配的產(chǎn)品。

使產(chǎn)品更快上市

由于 MBD 可以避免為生產(chǎn)過程生成 2D 工程圖，并且通過僅調(diào)用關(guān)鍵尺寸及查詢剩余部分的模型而減少了反復澄清混亂 2D 工程圖和提供詳細 PMI 數(shù)據(jù)所需的時間和人力，因此可以幫助制造商縮短生產(chǎn)周期并加快產(chǎn)品上市。如果在將零件或產(chǎn)品發(fā)布到制造過程之后發(fā)生設計變更，MBD 生產(chǎn)還可以加速工程變更單 (ECO) 的處理，因此模型變更將在一個主模型中自動更新所有關(guān)聯(lián)的 PMI 數(shù)據(jù)，而不必更新多個沒有關(guān)聯(lián)的文檔。無需對不同的工程視圖執(zhí)行手動細節(jié)更新，MBD 可以自動完成該流程，從而節(jié)省寶貴的時間并保持生產(chǎn)不中斷。

降低生產(chǎn)成本

無圖紙 MBD 生產(chǎn)有助于降低制造成本。某些成本的節(jié)省顯而易見，例如降低與 2D 出詳圖相關(guān)的人力成本，以及完全實施數(shù)字設備之后節(jié)省與打印和維護工程圖相關(guān)的費用，包括打印、繪圖以及紙張費用。其他節(jié)省形式則包括提高質(zhì)量（這樣可以減少廢品/返工以及保修索賠/退貨情況）或降低所購零件的采購成本，因為供應商可以重復利用 3D PMI 而無需為每張 2D 工程圖重建 3D 模型，從而降低其成本。 MBD 還提供了未來數(shù)年內(nèi)都可以輕松訪問的制造信息“數(shù)字線程”，從而在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)降低其總體維護成本。

提高質(zhì)量并加速工程變更單處理

MBD 解決了 2D 工程圖可能導致質(zhì)量不一致的局限性。 MBD 生產(chǎn)允許快速訪問包含制造零件或?qū)⑵溲b配為產(chǎn)品所需的全部必要 PMI 數(shù)據(jù)的詳細 3D 視圖，從而盡量減少會導致錯誤、缺陷和現(xiàn)場故障的誤解和意外情況。由于使用 MBD 來處理 ECO 的過程非常輕松且順暢，避免了在 2D 中執(zhí)行 ECO 時面臨限期及預算緊張的窘境，因此更有利于制造商提高質(zhì)量并迅速作出變更，進而保持更一致的高品質(zhì)。

符合新標準

在制造商要求將 2D 工程圖用于生產(chǎn)的同時，要求以 MBD 格式提供 PMI 數(shù)據(jù)的新標準和目標也開始涌現(xiàn)。商業(yè)公司、政府機構(gòu)和國際組織正在推動過渡到基于模型的定義。例如，2013 年美國國防部公布了 Military-Standard-31000A（軍事標準 31000 版本 A），定義了其整個供應鏈中基于模型的產(chǎn)品交付物的各種要求。其他適用標準還包括 ASME Y14.41、 ISO 16792、 DIN ISO 16792 和 GB/T 24734。

SOLIDWORKS MBD 軟件：將 3D 優(yōu)勢拓展到制造過程

為幫助受益于使用 SOLIDWORKS 3D 設計解決方案來開發(fā)產(chǎn)品的制造商們充分利用 3D 技術(shù)在質(zhì)量、成本和效率方面的優(yōu)勢，SOLIDWORKS 發(fā)布了 SOLIDWORKS MBD 軟件這一用于SOLIDWORKS CAD 軟件的集成式無圖紙制造解決方案。 SOLIDWORKS MBD 軟件的開發(fā)兼顧了開發(fā)人員與生產(chǎn)人員的需求，使制造商能夠以符合標準的 3D 格式來實現(xiàn) PMI 生產(chǎn)數(shù)據(jù)定義、組織和發(fā)布的自動化。

引領(lǐng)基于模型的定義的發(fā)展

在 SOLIDWORKS MBD 無圖紙制造解決方案（第一款完整的集成式 MBD CAD 解決方案）的開發(fā)中，SOLIDWORKS 繼續(xù)引領(lǐng)著提供高效 MBD 解決方案的潮流。 SOLIDWORKS MBD 軟件與其他重要的 MBD 相關(guān)解決方案高度一致，包括 SOLIDWORKS eDrawings 軟件（首款商業(yè) 3D 工程圖應用程序）和 DimXpert（首款用于在 3D 中定義產(chǎn)品的 MBD 尺寸標注工具）。SOLIDWORKS MBD 軟件在這些工具的基礎之上構(gòu)建，以一種清晰且有條理的方式來組織 3DPMI 數(shù)據(jù)，例如尺寸、公差和表面粗糙度。

SOLIDWORKS MBD 軟件：用于 SOLIDWORKS CAD 軟件的集成式無圖紙制造解決方案

SOLIDWORKS MBD 軟件可以幫助制造商更高效地傳達用于生產(chǎn)的 PMI 數(shù)據(jù)，從而避免與 2D工程圖相關(guān)的時間、成本和質(zhì)量問題。用戶可以利用 SOLIDWORKS DimXpert 來定義模型尺寸，然后使用 SOLIDWORKS MBD 功能來定義、組織和發(fā)布包括元屬性鏈接和 3D 視圖在內(nèi)的PMI 數(shù)據(jù)，以符合其自己的制造標準或滿足特定部門要求。

SOLIDWORKS MBD 與 SOLIDWORKS CAD 軟件的集成沿續(xù)了 SOLIDWORKS CAD 用戶界面直觀的特點。 SOLIDWORKS MBD 軟件還支持所有主流 3D PMI 輸出格式，包括 SOLIDWORKS CAD文件、 eDrawings 和 3D PDF。用戶可以充分利用該軟件系列齊全的預定義模板，或者自定義模板以符合特定交付物要求。用戶甚至還可以將 SOLIDWORKS MBD 軟件與 SOLIDWORKS 2D 工程圖結(jié)合使用，以順利過渡到 MBD 生產(chǎn)。

SOLIDWORKS MBD 軟件可以在所有與生產(chǎn)相關(guān)的部門中充分發(fā)揮 3D CAD 模型的價值，例如制造、裝配運營、質(zhì)量保證和采購。由于用戶可以自定義其 3D 輸出模板的許多要素（包括布局、公司或部門徽標；3D 視口和縮略圖；文本描述；元屬性鏈接；表格），因此可以調(diào)整PMI 以應對其獨特的制造交付物和其他需求，包括從響應招標 (RFP) 或報價 (RFQ) 請求到支持檢查報告。除了在 3D 中查看 PMI 之外，生產(chǎn)人員還將能夠使用平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、測量、剖面和其他大量 3D 工具來查驗實際 3D 模型。

SOLIDWORKS MBD 軟件的優(yōu)勢

• 降低采購成本，并通過基于模型的溝通來實現(xiàn)更快的供應商響應。

• 降低切削加工和制造成本。

• 避免清理 2D 工程圖所需的時間。

• 縮短創(chuàng)建和維護制造文檔所需的時間。

• 減少注解和尺寸數(shù)量。

• 減少工程變更。

• 簡化 ECO 流程。

• 減少需要審核通過的文件數(shù)量。

• 減少錯誤。

• 消除模型與工程圖的差異。

• 直接處理 3D 模型以獲得清晰的結(jié)果。

• 消除廢品和返工。

• 符合新興行業(yè)標準

• 無縫集成公司和/或供應鏈的現(xiàn)有流程。

• 導出獲得廣泛認同的行業(yè)格式，包括 3D PDF、 eDrawings 和 SOLIDWORKS 文件。

• SOLIDWORKS 可將 DWG 文件讀取到草圖或 2D 工程圖中，以便用戶可以在舊制數(shù)據(jù)的基礎之上構(gòu)建 3D 模型。

• 節(jié)省基于 2D 工程圖重新建模零件所浪費的時間。

• 將智能和直觀的 3D 數(shù)據(jù)直接共享并存檔到模型、 PMI、視圖和元屬性中，使用戶及其供應商無需浪費時間在傳統(tǒng) 2D 工程圖的基礎之上重新建模零件。以更快的速度將現(xiàn)有產(chǎn)品升級到新模型，并且在 3D 數(shù)據(jù)基礎之上更輕松地設計切削加工和夾具。

利用 SOLIDWORKS MBD 軟件發(fā)揮無圖紙制造的優(yōu)勢

將 3D 設計的優(yōu)勢拓展到制造過程時，需要一種高效的 MBD 生產(chǎn)解決方案。只要考慮公司在創(chuàng)建、支持和維護 2D 工程圖時所耗費的時間、預算和資源，然后想想 2D 制造方法所造成的不準確、異常情況和質(zhì)量問題。能夠自動開發(fā) PMI 數(shù)據(jù)并以控制更嚴密的 3D 數(shù)字格式來傳達這些數(shù)據(jù)的 3D 解決方案，再得到 3D 可視化、查驗和自定義工具的完善，難道不能解決與 2D 工程圖相關(guān)的這些問題嗎？ 該解決方案能不能讓公司更具競爭優(yōu)勢呢？

SOLIDWORKS MBD 無圖紙制造解決方案使用戶能夠充分利用 3D 設計工具與數(shù)字查看設備的結(jié)合，可以理順為生產(chǎn)過程準備和交付 PMI 數(shù)據(jù)的過程，從而在提高質(zhì)量的同時節(jié)省時間和金錢。憑借這一 MBD 解決方案，用戶可以更高效地以易于理解的 3D 格式來傳達基準參考和坐標系、尺寸和公差、 BOM 和注釋、表面粗糙度和焊接技術(shù)，以及其他類型的各種生產(chǎn)信息。通過SOLIDWORKS MBD 軟件，可以利用 3D 技術(shù)來幫助用戶讓生產(chǎn)規(guī)劃和制造流程更加現(xiàn)代化，就像使產(chǎn)品開發(fā)實現(xiàn)革命性變化一樣。