一、工程師的新語(yǔ)言

    1、工程師的語(yǔ)言

    語(yǔ)言、文字和圖形是人們進(jìn)行交流的主要方式。在工程界，準(zhǔn)確表達(dá)一個(gè)物體的形狀的主要工具就是圖形，在工程技術(shù)中為了正確表示出機(jī)器、設(shè)備的形狀、大小、規(guī)格和材料等內(nèi)容，通常將物體按一定的投影方法和技術(shù)規(guī)定表達(dá)在圖紙上，這種根據(jù)正投影原理、標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)規(guī)定，表示工程對(duì)象，并有必要的技術(shù)說(shuō)明的圖就稱圖樣。工程圖樣是人們表達(dá)設(shè)計(jì)的對(duì)象，生產(chǎn)者依據(jù)圖樣了解設(shè)計(jì)要求并組織、制造產(chǎn)品。這種采用類似工程圖樣的產(chǎn)品定義方式常被稱為工程師的語(yǔ)言。

    2、工程語(yǔ)言的歷史演進(jìn)

      2.1 第一代工程語(yǔ)言  

    工程定義需要明白和無(wú)歧義的表達(dá)。中國(guó)古代工匠就有采用物理實(shí)體模型（如：故宮“樣式張”）和二維繪圖法表達(dá)工程思想的歷史。1795年法國(guó)科學(xué)家加斯帕爾•蒙日（Gaspard Monge，1746～1818）系統(tǒng)地提出了以投影幾何為主線的畫(huà)法幾何，把工程圖的表達(dá)與繪制高度規(guī)范化、唯一化，工程圖便成為工程界常用的定義產(chǎn)品的語(yǔ)言——第一代工程語(yǔ)言。

    這種工程設(shè)計(jì)語(yǔ)言的缺陷是顯而易見(jiàn)的，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)，首先涌現(xiàn)在腦海里的是三維的實(shí)體形象而不是平面視圖。但為了向制造它的人傳遞產(chǎn)品的信息，必須將這個(gè)活生生的實(shí)體通過(guò)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和投影關(guān)系變成為復(fù)雜的、但為工程界所共識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)工程圖。這當(dāng)中的浪費(fèi)不僅是投影圖的繪制，還包括了從實(shí)體形象向抽象的視圖表達(dá)方式轉(zhuǎn)換的思維，以及在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不可避免出現(xiàn)的表達(dá)不清和存在歧義。制造工程師、工人在使用這種平面圖紙時(shí)，又要通過(guò)想象恢復(fù)它的立體形狀，以理解設(shè)計(jì)意圖。這又是一番思維、腦力和時(shí)間的浪費(fèi)。平面圖紙的再利用能力幾乎沒(méi)有，定義的質(zhì)量完全依賴設(shè)計(jì)人員的個(gè)人能力。有時(shí)不是創(chuàng)意而是對(duì)平面圖形的理解程度，制圖技術(shù)的好壞往往是能否設(shè)計(jì)、制造出好的產(chǎn)品的關(guān)鍵。對(duì)二維圖樣的繪制和理解是需要嚴(yán)格的專門(mén)訓(xùn)練，要求工程人員有良好的空間想象能力。直到今日畫(huà)法幾何和工程制圖仍然是工科大學(xué)最重要的必修課之一。二百年來(lái)，制造業(yè)為這種平面圖形的轉(zhuǎn)換付出了巨大的代價(jià)。

    2.2 第二代工程語(yǔ)言

    20世紀(jì)50年代后期，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)屏幕上繪圖變?yōu)榭赡埽珻AD技術(shù)越來(lái)越成為工程表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)方式，逐漸成為第二代工程語(yǔ)言。

    二維CAD將手工二維繪圖計(jì)算機(jī)化，人們借助此項(xiàng)技術(shù)來(lái)擺脫煩瑣、費(fèi)時(shí)、精度低的傳統(tǒng)手工繪圖，從而甩掉了沿用200多年的圖板。

    60年代初期出現(xiàn)了三維CAD系統(tǒng)，起初是極為簡(jiǎn)單的，只能表達(dá)基本幾何信息線框系統(tǒng)，不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系，缺乏形體的表面信息。進(jìn)入70年代，由于飛機(jī)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，飛機(jī)及汽車制造過(guò)程中遇到大量自由曲面問(wèn)題，此時(shí)，基于三視圖方法的多截面視圖、特征緯線近似表達(dá)所設(shè)計(jì)自由曲面產(chǎn)生的不完整性，已經(jīng)不能滿足工程要求，大大拖延了產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間。由于貝塞爾算法的提出，使得用計(jì)算機(jī)處理曲線及曲面問(wèn)題變得可行，從而結(jié)束了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)單純模仿工程圖紙的三視圖模式，首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時(shí)也使得CAD技術(shù)的開(kāi)發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。曲面造型系統(tǒng)為人類帶來(lái)了第一次CAD技術(shù)革命，改變了以往只能借助油泥模型來(lái)近似表達(dá)曲面的落后的工作方式。

    由于曲面造型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其他特征，如質(zhì)量、重心、慣性矩等，從而提出了對(duì)實(shí)體造型技術(shù)的需求。實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD/CAE/CAM的模型表達(dá)，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了驚人的方便性�？梢哉f(shuō)，實(shí)體造型技術(shù)的普及應(yīng)用標(biāo)志著CAD發(fā)展史上的第二次技術(shù)革命。

    2.3 第三代工程語(yǔ)言

    80年代中期，一種比無(wú)約束自由造型更新穎、更好的算法———參數(shù)化特征造型方法開(kāi)始出現(xiàn)。它具有基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的特征�？梢哉J(rèn)為，參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次革命。此時(shí)眾多CAD/CAE/CAM軟件開(kāi)發(fā)公司群雄逐鹿。80年代后期到90年代，CAD向系統(tǒng)集成化方向發(fā)展，引起了CAD發(fā)展史上的第四次革命。特別是波音777實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字樣機(jī)，進(jìn)一步發(fā)展了數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)，此后， 波音公司在以波音787為代表的新型客機(jī)研制過(guò)程中，全面采用了MBD技術(shù)，將三維產(chǎn)品制造信息與三維設(shè)計(jì)信息共同定義到產(chǎn)品的三維模型中，摒棄二維圖樣，將MBD 模型作為制造的唯一依據(jù)。至此，基于三維模型定義技術(shù)的MBD已經(jīng)成為第三代工程語(yǔ)言。

 

二、基于模型的定義（Model Based Definition-MBD）

    傳統(tǒng)的產(chǎn)品定義技術(shù)主要以工程圖為主，通過(guò)專業(yè)的繪圖反映出產(chǎn)品的幾何結(jié)構(gòu)以及制造要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造信息的共享與傳遞�；�于模型的定義（MBD）以全新的方式定義產(chǎn)品，改變了傳統(tǒng)的信息授權(quán)模式。它以三維產(chǎn)品模型為核心，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息、制造要求共同定義到該數(shù)字化模型中，通過(guò)對(duì)三維產(chǎn)品制造信息和非幾何管理信息的定義，實(shí)現(xiàn)更高層次的設(shè)計(jì)制造一體化。

    MBD是一種超越二維工程圖實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化定義的全新方法，使工程人員擺脫了對(duì)二維圖樣的依賴。MBD是一個(gè)管理和技術(shù)的體系，并不僅僅是一個(gè)帶有三維標(biāo)注的數(shù)據(jù)模型。MBD使制造信息和設(shè)計(jì)信息共同定義到三維數(shù)字化模型中，使其成為生產(chǎn)制造過(guò)程的唯一依據(jù)，實(shí)現(xiàn)CAD和CAM（加工、裝配、測(cè)量、檢驗(yàn)）的高度集成。ASMEY14.41、BDS600系列等標(biāo)準(zhǔn)是MBD的重要基礎(chǔ)，這些標(biāo)準(zhǔn)的制定促進(jìn)了CAD軟件公司參照其開(kāi)發(fā)軟件新功能，使MBD的思想得以實(shí)現(xiàn)，并很快應(yīng)用到以波音787為代表的生產(chǎn)實(shí)踐中。

    1、數(shù)字化產(chǎn)品定義技術(shù)

    200對(duì)年前，蒙日在《畫(huà)法幾何學(xué)》的開(kāi)篇稱畫(huà)法幾何學(xué)有兩個(gè)主要目的，第一個(gè)目的是在只有長(zhǎng)、寬兩種尺度的圖紙上，為表達(dá)一切具有長(zhǎng)、寬、高三種尺寸的自然物體提供方法，而這些物體應(yīng)是嚴(yán)格確定的，這種圖與使用何種語(yǔ)言表達(dá)無(wú)關(guān)。第二個(gè)目的則是根據(jù)準(zhǔn)確的圖形，推導(dǎo)出物體的形狀和物體各個(gè)組成部分的相互位置。以畫(huà)法幾何為基礎(chǔ)的二維工程圖表達(dá)，奠定了以二維準(zhǔn)確定義三維，用平面表達(dá)空間乃至加工制造需求的思維模式和工程管理規(guī)范，統(tǒng)治工程設(shè)計(jì)與制造長(zhǎng)達(dá)200多年，并依舊發(fā)揮作用。

    計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使表達(dá)的通用介質(zhì)突破了“只有長(zhǎng)、寬兩種尺度的圖紙”。人們逐步把三維模型引入到工程定義中，三維模型在工程定義中的地位從參考、輔助過(guò)度到主導(dǎo)地位。隨著三維技術(shù)的日趨成熟，使得以數(shù)字化完整準(zhǔn)確定義三維產(chǎn)品成為可能。基于模型的數(shù)字化定義技術(shù)是具有三維模型主要元素的完整產(chǎn)品定義，它不再使用或依賴于二維圖樣或正投影視圖為主要制造依據(jù)，是數(shù)字化定義的最新階段。由于其無(wú)可比擬的直觀性和與其他計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的集成，漸漸成為新的工程定義的標(biāo)準(zhǔn)，最終必然得到推廣并取代圖紙文化。

    新的東西常常帶來(lái)大量的特殊問(wèn)題。在通常的CAD系統(tǒng)中，工程技術(shù)人員所建立的產(chǎn)品數(shù)字化模型僅僅是三維幾何模型，而制造工藝信息還在二維圖樣上。這樣僅依據(jù)三維幾何模型往往難以進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)和檢驗(yàn)。也就是說(shuō)，三維模型中沒(méi)有讓技術(shù)人員以清晰確定的方式，將工藝、模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、部件裝配、部件與產(chǎn)品檢驗(yàn)等工序所必需的設(shè)計(jì)意圖添加進(jìn)來(lái)。三維模型雖然包含了二維圖樣所不具備的詳細(xì)幾何形狀信息，但三維模型中卻不包括尺寸及公差的標(biāo)注、表面粗糙度、表面處理方法、熱處理方法、材質(zhì)、結(jié)合方式、間隙的設(shè)置、連接范圍、潤(rùn)滑油涂刷范圍、顏色、要求符合的規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)等僅靠幾何形狀無(wú)法表達(dá)的（非幾何）信息。另外，在三維建模中，基于形狀的注釋提示、關(guān)鍵部位的放大圖和剖面圖等能夠更為靈活而合理地傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖的手段也存在不足。這在實(shí)際工程中就會(huì)產(chǎn)生既使用三維模型，又離不開(kāi)二維圖樣的矛盾狀態(tài)。這些在實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題是ASME關(guān)于MBD技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制的根本動(dòng)力，并推動(dòng)了ASME Y14.41-2003標(biāo)準(zhǔn)的頒布，與此同時(shí)，以波音公司為代表的世界頂級(jí)制造企業(yè)和軟件廠商也在加緊在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，進(jìn)一步發(fā)展基于模型的定義技術(shù)。目前MBD技術(shù)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍在不斷發(fā)展之中。

    在MBD技術(shù)發(fā)展應(yīng)用過(guò)程中，航空工業(yè)始終走在前列。飛機(jī)產(chǎn)品作為復(fù)雜、制造難度最大的工業(yè)產(chǎn)品，迫切需要數(shù)字化技術(shù)尤其是數(shù)字化定義技術(shù)來(lái)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量以及設(shè)計(jì)效率。單項(xiàng)數(shù)字技術(shù)，如CAD技術(shù)、數(shù)字化仿真分析技術(shù)、數(shù)字化加工檢驗(yàn)技術(shù)等已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)步。但缺乏整體的軟硬件體系建設(shè)，以綜合發(fā)揮整體數(shù)字化技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。目前航空企業(yè)已經(jīng)使用CAD軟件建立產(chǎn)品的三維實(shí)體模型，但在數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中不得不經(jīng)常將三維模型轉(zhuǎn)換成二維圖樣進(jìn)行傳遞。同時(shí)，基于圖樣的信息傳遞，無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，無(wú)法大規(guī)模推廣協(xié)同設(shè)計(jì)。因此，需要通過(guò)對(duì)基于模型的定義技術(shù)進(jìn)行研究，來(lái)充分繼承并行工程數(shù)字化定義的要求，同時(shí)，需要通過(guò)更高集成度的數(shù)據(jù)集成技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞過(guò)程的無(wú)紙化，實(shí)現(xiàn)更高應(yīng)用水平的數(shù)據(jù)共享技術(shù)。

    在此過(guò)程中，其主導(dǎo)思想不能只是簡(jiǎn)單地將二維圖樣的信息反映到三維模型中，而要充分利用三維模型所具備的表現(xiàn)力，去探索便于用戶理解且效率更高的設(shè)計(jì)信息表達(dá)方式。其中最為艱難的是，“要從二維圖紙文化這種現(xiàn)有概念中跳出來(lái)，從零開(kāi)始研究新的信息表達(dá)方式”。為此，首先應(yīng)針對(duì)概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、評(píng)估與檢驗(yàn)等每個(gè)階段，弄清楚“哪些是產(chǎn)品制造中所必需的信息”，哪些是囿于二維圖紙時(shí)代技術(shù)條件限制而提出的，在當(dāng)前情況下已非必需或者可以從根本上改變形式的信息。

    隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，那種以投影法為基礎(chǔ)的“只有長(zhǎng)、寬兩種尺寸的”傳統(tǒng)產(chǎn)品定義的方法逐漸受到顛覆，信息技術(shù)將以往的“靜態(tài)”的思維范式和工作方式引領(lǐng)到“液態(tài)”的模式，制造企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)將不再以傳統(tǒng)的“靜態(tài)”的工程語(yǔ)言和工程文件進(jìn)行開(kāi)展，一種跨時(shí)代的革命性的數(shù)字化定義工程技術(shù)應(yīng)用的序幕正在拉開(kāi)。MBD技術(shù)使倡導(dǎo)多年的并行工程、協(xié)同設(shè)計(jì)乃至數(shù)字化企業(yè)成為可能。

 

    2、數(shù)字化產(chǎn)品定義規(guī)范

    美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)頒布的數(shù)字化產(chǎn)品定義規(guī)范（ASME Y14.41-2003 DIGITAL PRODUCT DEFINITION DATA PRACTICES）是基于模型定義的基本規(guī)范要求的基礎(chǔ)。這一標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化技術(shù)發(fā)展時(shí)期順應(yīng)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求而提出的，規(guī)范制定始于業(yè)界頂端航空制造業(yè)。1997年1月，在波音公司主持的會(huì)議上確定了對(duì)這一規(guī)范的需求，以波音公司多年數(shù)字化制造經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)幾年的修訂，規(guī)范于2003年7月7日被批準(zhǔn)為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這期間三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展也使得標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容不斷擴(kuò)充。

    ASME Y14.41-2003標(biāo)準(zhǔn)建立了應(yīng)用于數(shù)字化產(chǎn)品定義的數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)集的要求及參考文檔。這一標(biāo)準(zhǔn)和其他現(xiàn)行ASME標(biāo)準(zhǔn)（如ASME Y14.5M-1994（R1999），尺寸和公差標(biāo)注）配套使用。它支持兩種應(yīng)用方法，僅使用模型（三維），及模型和數(shù)字化格式的圖樣（2D Drawing）相結(jié)合。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定從對(duì)這兩個(gè)方法的公共要求開(kāi)始，然后分別敘述其他各部分對(duì)這兩種方法的各自要求。

    標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)三維CAD軟件提出了建模和標(biāo)注功能的要求，直接促進(jìn)了CAD軟件三維標(biāo)注功能的發(fā)展，CAD軟件公司已把此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)到軟件中。波音公司在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上根據(jù)公司具體實(shí)踐制定了BDS600系列標(biāo)準(zhǔn)，并在2004年開(kāi)始的波音787客機(jī)設(shè)計(jì)中，全面采用基于模型定義的新技術(shù)。這使得三維產(chǎn)品制造信息（Product Manufacturing Information，PMI）與三維設(shè)計(jì)信息共同定義到產(chǎn)品的數(shù)字化模型中，使CAD和CAM（加工、裝配、測(cè)量、檢驗(yàn)等）實(shí)現(xiàn)真正的高度集成，可不再使用二維圖紙。2006年，ISO頒布了ISO 16792，規(guī)定了全面的三維模型標(biāo)注規(guī)范，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用有了新的跨越式發(fā)展。

    3、MBD數(shù)據(jù)集

    根據(jù)ASME Y14.41-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，數(shù)字化產(chǎn)品定義（Digital Product Definition，DPD）數(shù)據(jù)集可以以下面四種格式之一存在：

    （1）DPD數(shù)據(jù)集包括三維CAD模型和全尺寸標(biāo)注的二維圖樣；

    （2）DPD數(shù)據(jù)集包括三維CAD模型和標(biāo)注了工程要求但未標(biāo)注全尺寸的二維工程圖；

    （3）DPD數(shù)據(jù)集三維模型，工程要求在三維模型里以文本顯示；

    （4）DPD數(shù)據(jù)集僅包括模型和工程要求。

    這四種方式都可以認(rèn)為是DPD方式，第二種有時(shí)稱為減少尺寸工程圖樣（Reduced Dimension Drawing，RDD）或簡(jiǎn)化圖樣（Simplified Drawing，SD），第三種和第四種方式稱為基于模型的定義方法。

    3.1 MBD數(shù)據(jù)集的基本內(nèi)容

    MBD數(shù)據(jù)集提供完整的產(chǎn)品信息，集成了以前分散在三維模型與二維工程圖樣中的所有設(shè)計(jì)與制造信息。零件的MBD數(shù)據(jù)集包括實(shí)體幾何模型、零件坐標(biāo)系統(tǒng)、尺寸、公差和標(biāo)注、工程說(shuō)明、材料需求及其他相關(guān)定義數(shù)據(jù)。裝配件的數(shù)據(jù)集包括裝配狀態(tài)的實(shí)體幾何模型、尺寸、公差和標(biāo)注、工程說(shuō)明、零件表或相關(guān)數(shù)據(jù)、關(guān)聯(lián)的幾何文件和材料要求。其中，工程說(shuō)明由標(biāo)注注釋、零件注釋、標(biāo)注說(shuō)明（與特殊工程需求有關(guān)的說(shuō)明）組成，其基本內(nèi)容見(jiàn)下圖。圖中所示數(shù)據(jù)由分析數(shù)據(jù)、零部件表、試驗(yàn)要求、材料規(guī)范、工藝過(guò)程和最終要求等組成，但不限于這些數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)將在數(shù)據(jù)集中引用。

圖1 MBD數(shù)據(jù)集的基本內(nèi)容

    全三維基于特征的表述方法，基于三維主模型的過(guò)程驅(qū)動(dòng)，融入知識(shí)工程和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是MBD技術(shù)的核心思想。它用一個(gè)集成的三維實(shí)體模型來(lái)完整地表達(dá)產(chǎn)品定義信息，將制造信息和設(shè)計(jì)信息（三維尺寸標(biāo)注及各種制造信息和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息）共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，從而取消二維工程圖紙，保證設(shè)計(jì)和制造流程中數(shù)據(jù)的唯一性。MBD技術(shù)不是簡(jiǎn)單地在三維模型上進(jìn)行三維標(biāo)注，它不僅描述設(shè)計(jì)幾何信息而且定義了三維產(chǎn)品制造信息和非幾何的管理信息（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、PMI、BOM等），它通過(guò)一系列規(guī)范的方法能夠更好地表達(dá)設(shè)計(jì)思想，具有更強(qiáng)的表現(xiàn)力，同時(shí)打破了設(shè)計(jì)制造的壁壘，其設(shè)計(jì)、制造特征能夠方便地被計(jì)算機(jī)和工程人員解讀，有效地解決了設(shè)計(jì)、制造一體化的問(wèn)題。

圖2 MBD模型的內(nèi)容

    MBD模型的建立，不僅僅是設(shè)計(jì)部門(mén)的任務(wù)，工藝、檢驗(yàn)都要參與到設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最后形成的MBD模型才能用于指導(dǎo)工藝制造與檢驗(yàn)。MBD技術(shù)融入知識(shí)工程、過(guò)程模擬和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，將抽象、分散的知識(shí)集中在易于管理的三維模型中，設(shè)計(jì)、制造過(guò)程能有效地進(jìn)行知識(shí)積累和技術(shù)創(chuàng)新，將成為企業(yè)知識(shí)固化和優(yōu)化的最佳載體。

 

    四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

    ●MBD模型數(shù)據(jù)的完整表現(xiàn)。MBD模型數(shù)據(jù)包括：設(shè)計(jì)模型、注釋、屬性，其中注釋是不需要進(jìn)行查詢等操作即可見(jiàn)的各種尺寸、公差、文本、符號(hào)等；而屬性則是為了完整地定義產(chǎn)品模型所需的尺寸、公差、文本等，這些內(nèi)容圖形上是不可見(jiàn)的，但可通過(guò)查詢模型獲取。為了在模型三維空間很好地表達(dá)MBD模型數(shù)據(jù)，需要有效的工具來(lái)進(jìn)行描述，并按照一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范組織和管理這些數(shù)據(jù)，以便于MBD模型數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

    ●面向制造的設(shè)計(jì)。由于MBD模型是設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的唯一依據(jù)，需要確保MBD模型數(shù)據(jù)的正確性。MBD模型數(shù)據(jù)的正確性反映在兩個(gè)方面，一是MBD模型反映了產(chǎn)品的物理和功能需求，即客戶需求的滿足，二是可制造性，即創(chuàng)建的MBD模型能滿足制造應(yīng)用的需求，該MBD模型在后續(xù)的應(yīng)用中可直接應(yīng)用。

    ●數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)與工藝制造的協(xié)同。MBD的重要特點(diǎn)之一是設(shè)計(jì)信息和工藝信息的融合和一體化，這就需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)之間進(jìn)行及時(shí)的交流和溝通，構(gòu)建協(xié)同的環(huán)境及相應(yīng)的機(jī)制。

    ●MBD模型的共享。通過(guò)MBD模型一次定義，多次多點(diǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用的最大化。

    3.2 數(shù)據(jù)管理

    在二維圖中大部分置于標(biāo)題欄中的管理數(shù)據(jù)，在MBD中可置于模型上或者與模型分離的數(shù)據(jù)集中，可包括應(yīng)用數(shù)據(jù)、審簽信息、數(shù)據(jù)集標(biāo)識(shí)、設(shè)計(jì)傳遞記錄、數(shù)據(jù)集的修訂的版歷史等內(nèi)容。置于模型上的管理數(shù)據(jù)將放在管理數(shù)據(jù)標(biāo)注平面上或用等效的方法。標(biāo)準(zhǔn)平面可與模型一起顯示，但管理數(shù)據(jù)標(biāo)注平面將不與模型一起旋轉(zhuǎn)。置于模型上的管理數(shù)據(jù)將包括但不僅限于ASME Y14.41M注解、CAD維護(hù)標(biāo)記、設(shè)計(jì)活動(dòng)標(biāo)識(shí)、復(fù)制原件標(biāo)記、分項(xiàng)標(biāo)識(shí)、米制標(biāo)記、導(dǎo)航數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

    數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將提供控制和跟蹤數(shù)據(jù)集信息的能力。這一系統(tǒng)可包含工作中狀態(tài)（work in process）、數(shù)據(jù)評(píng)審狀態(tài)、模型檢查狀態(tài)、發(fā)放狀態(tài)、設(shè)計(jì)工具和版本以及各種數(shù)據(jù)庫(kù)等。二維圖上的第一和第三角標(biāo)記在MBD模型中不要求標(biāo)注。

    數(shù)據(jù)集依據(jù)工程圖標(biāo)注（ASME Y14.100）來(lái)審批。數(shù)據(jù)集將在產(chǎn)品全生命周期里被控制和利用。修訂版歷史信息將依據(jù)工程圖樣和相關(guān)文檔的修訂標(biāo)準(zhǔn)（ASME Y14.35）的規(guī)定保留在數(shù)據(jù)集中。

    3.3 MBD與傳統(tǒng)工程圖樣的比較

    傳統(tǒng)工程圖樣以投影法為基礎(chǔ)來(lái)表達(dá)一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模型，在圖紙上用線條定義出產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸，用標(biāo)注、符號(hào)和文字來(lái)說(shuō)明工藝指令信息。

    在數(shù)字化時(shí)代，隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜和構(gòu)型更改的頻繁，工程技術(shù)人員將越來(lái)越深地體會(huì)到傳統(tǒng)工程圖樣的缺點(diǎn)和不便。

    ①對(duì)于任何結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的變化，都必須重新繪制，給二維工程圖樣的生成、更改與維護(hù)帶來(lái)了極大的不便；

    ②只提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在不同視圖中的平面投影，無(wú)法直觀反映產(chǎn)品的立體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生產(chǎn)人員無(wú)法快速、正確地理解設(shè)計(jì)意圖；

    ③二維CAD技術(shù)是對(duì)工程圖樣的一種硬復(fù)制，對(duì)曲面造型和生產(chǎn)過(guò)程中的新型制造和加工技術(shù)（如NC技術(shù)）缺少有效的支持；

    ④在三維建模技術(shù)出現(xiàn)以后，由于設(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏必要的工藝信息，制造人員仍然要依靠工程圖樣來(lái)建立制造準(zhǔn)則，出現(xiàn)了同時(shí)依賴三維模型和二維工程圖樣的局面。

    MBD方法是以產(chǎn)品的幾何模型為核心，將所有相關(guān)的工藝描述、屬性、管理等信息都附著在產(chǎn)品的三維模型中的先進(jìn)的數(shù)字化定義方法。MBD方法將需要定義的信息按照模型的方式組織，是具有三維模型的完整產(chǎn)品定義，包含了對(duì)產(chǎn)品幾何形狀信息和非幾何形狀信息的定義。它不再使用或依賴于二維圖樣或正投影視圖為主要制造依據(jù)，是數(shù)字化定義的最新階段。MBD方法具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：

    ①M(fèi)BD方法以三維模型為核心，集成了完整的數(shù)字化產(chǎn)品定義信息，使加工、裝配、測(cè)量、檢驗(yàn)等過(guò)程實(shí)現(xiàn)高度的集成，解決了二維工程圖的不足，直接解決了二維工程圖樣管理、維護(hù)和保持一致性等問(wèn)題；

    ②三維模型可以很好地表達(dá)曲面造型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型制造和加工技術(shù)（如NC技術(shù)）的有效支持；

    ③三維模型可以使各職能人員準(zhǔn)確、直接地明白并理解設(shè)計(jì)意圖，減少了讀圖工作量以及由此可能帶來(lái)的理解偏差。

圖3 三維模型可以使各職能人員準(zhǔn)確、直接地明白并理解設(shè)計(jì)意圖

 

三、基于模型的企業(yè)（Model-Based EntERPrise-MBE）

    基于模型的企業(yè)（Model-Based EntERPrise，MBE）是一種制造實(shí)體，它采用建模與仿真技術(shù)對(duì)其設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)品支持的全部技術(shù)的和業(yè)務(wù)的流程進(jìn)行徹底的改進(jìn)、無(wú)縫的集成以及戰(zhàn)略的管理；利用產(chǎn)品和過(guò)程模型來(lái)定義、執(zhí)行、控制和管理企業(yè)的全部過(guò)程；并采用科學(xué)的模擬與分析工具，在產(chǎn)品生命周期（PLM）的每一步做出最佳決策，從根本上減少產(chǎn)品創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)、制造和支持的時(shí)間和成本。術(shù)語(yǔ)“基于模型的企業(yè)”已成為這種先進(jìn)制造方法的具體體現(xiàn)，它的進(jìn)展代表了數(shù)字化制造的未來(lái)。

    1、概述

    在經(jīng)濟(jì)全球化的大趨勢(shì)中，幾乎每一個(gè)國(guó)家都處于全球化競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，而經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是制造技術(shù)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng)。誰(shuí)掌握了先進(jìn)的制造技術(shù)，誰(shuí)就能制造出高水平的產(chǎn)品，誰(shuí)就掌握了市場(chǎng)，誰(shuí)就能在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

    在經(jīng)濟(jì)全球化和信息技術(shù)的推動(dòng)下，國(guó)際制造業(yè)的生產(chǎn)方式正在發(fā)生著重大變革。近年來(lái)，主要工業(yè)國(guó)紛紛制定各自的發(fā)展計(jì)劃，促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)向先進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)變。加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，已經(jīng)成為世界制造業(yè)發(fā)展的新潮流。

    20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定了一系列高技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃，以此來(lái)推動(dòng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，提升國(guó)家的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力與綜合國(guó)力。

    2005年美國(guó)推出“下一代制造技術(shù)計(jì)劃（The Next Generation Manufacturing Technologies Initiative，簡(jiǎn)稱NGMTI）”，旨在加速制造技術(shù)突破性發(fā)展，加強(qiáng)國(guó)防工業(yè)的基礎(chǔ)和改善美國(guó)制造企業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中的地位。NGMTI計(jì)劃提出的美國(guó)下一代制造技術(shù)有6個(gè)目標(biāo)，其中第一個(gè)就是“基于模型的企業(yè)（Model-Based EntERPrise，簡(jiǎn)稱MBE）”。

    從技術(shù)上講，基于模型的企業(yè)（MBE）就是要基于 MBD 在整個(gè)企業(yè)和供應(yīng)鏈范圍內(nèi)建立一個(gè)集成和協(xié)同化的環(huán)境，各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)充分利用已有的 MBD 單一數(shù)據(jù)源開(kāi)展工作，使產(chǎn)品信息在整個(gè)企業(yè)內(nèi)共享，快捷、無(wú)縫和低成本地完成產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到廢棄的部署，有效縮短整個(gè)產(chǎn)品的研制周期，改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

    基于模型的企業(yè)（MBE）已成為當(dāng)代先進(jìn)制造體系的具體體現(xiàn)，代表了數(shù)字化制造的未來(lái)。美國(guó)陸軍研究院指出“如果恰當(dāng)?shù)臉?gòu)建企業(yè)MBE的能力體系，能夠減少50%~70%的非重復(fù)成本，能夠縮短達(dá)50%的上市時(shí)間”�；�于此美國(guó)國(guó)防部辦公廳明確指出，將在其所有供應(yīng)鏈中各企業(yè)推行MBE體系，開(kāi)展MBE的能力等級(jí)認(rèn)證。全世界眾多裝備制造企業(yè)也逐步加入到MBE企業(yè)能力建設(shè)的大軍中。由此可見(jiàn)，MBE已不再單純是一項(xiàng)新技術(shù)新方法的應(yīng)用和推廣，而是上升到了國(guó)家戰(zhàn)略和未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)的高度，它的研究應(yīng)用成功與否將關(guān)系到未來(lái)制造業(yè)的新格局。

    2、基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）

    圖4 基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）

    系統(tǒng)工程是基于模型的企業(yè)（MBE）的重要指導(dǎo)思想。

    隨著產(chǎn)品系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷提高, 基于文檔的系統(tǒng)工程面臨的困難越來(lái)越突出,如信息表示不準(zhǔn)確，容易產(chǎn)生歧義、難以從海量文檔中查找所需信息、無(wú)法與其他工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)相銜接(如軟件、機(jī)械、電子等)。而基于模型的系統(tǒng)工程MBSE(Model Based Systems Engineering) 則以它直觀、無(wú)歧義、模塊化、可重用等優(yōu)點(diǎn)迅速覆蓋了軟件、電子等工程領(lǐng)域。它為基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的維護(hù)等MBE企業(yè)的關(guān)鍵活動(dòng)提供了統(tǒng)一的協(xié)調(diào)接口，成為MBE企業(yè)研究和應(yīng)用實(shí)踐中的重要組成部分。

 

    3、基于模型的企業(yè)（MBE）架構(gòu)

圖5 基于模型的企業(yè)（MBE）架構(gòu)

    作為一種數(shù)字化制造的實(shí)體，基于模型的企業(yè)（MBE）在統(tǒng)一的基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）指導(dǎo)下，通過(guò)創(chuàng)建貫穿企業(yè)產(chǎn)品整個(gè)生命周期的產(chǎn)品模型、流程管理模型、企業(yè)（或協(xié)作企業(yè)間的）產(chǎn)品管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與決策模型，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展與之相對(duì)應(yīng)的基于模型的工程（MBe）、基于模型的制造（MBm）和基于模型的維護(hù)（MBs）的實(shí)施部署。

圖6 系統(tǒng)工程（MBSE）的架構(gòu)

    基于模型的工程（MBe）、基于模型的制造（MBm）和基于模型的維護(hù)（MBs）作為單一數(shù)據(jù)源的數(shù)字化企業(yè)系統(tǒng)模型中的三個(gè)主要組成部分，涵蓋了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到服務(wù)的完整的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)，以MBD主模型為核心在企業(yè)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)順暢流通和直接使用，從虛擬的工程設(shè)計(jì)到現(xiàn)實(shí)的制造工廠直至產(chǎn)品的上市流通，基于MBD的產(chǎn)品模型始終服務(wù)于產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段。

    MBE企業(yè)的能力在強(qiáng)調(diào)MBD模型數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)包、更改與配置管理、企業(yè)內(nèi)外的制造數(shù)據(jù)交互、質(zhì)量需求規(guī)劃與檢測(cè)數(shù)據(jù)、擴(kuò)展企業(yè)的協(xié)同與數(shù)據(jù)交換等六個(gè)方面的同時(shí)，更加強(qiáng)調(diào)擴(kuò)展企業(yè)跨供應(yīng)鏈的產(chǎn)品全生命周期的MBD業(yè)務(wù)模型和相關(guān)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)外順暢流通和直接重用。

    構(gòu)建完整的企業(yè)MBE能力體系是企業(yè)的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略，在充分評(píng)估企業(yè)能力條件的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一行動(dòng)，以MBD模型為統(tǒng)一的“工程語(yǔ)言”，在基于模型的系統(tǒng)工程方法論指導(dǎo)下，全面梳理企業(yè)內(nèi)外、產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用先進(jìn)的信息技術(shù)，形成一套嶄新的完整的產(chǎn)品研制能力體系。

    4、基于模型的產(chǎn)品生命周期管理（Model-Based PLM）

    在以往的PLM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，我們往往以整個(gè)生命周期過(guò)程為主線，側(cè)重于對(duì)產(chǎn)品生命周期中不同研發(fā)階段和不同應(yīng)用領(lǐng)域的研究，其面向數(shù)據(jù)管理的數(shù)字化定義技術(shù)提供了對(duì)產(chǎn)品定義的集成框架，解決了面向不同應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的支持體系問(wèn)題，為產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。但是，面向產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的數(shù)字化定義技術(shù)并沒(méi)有完全解決以下問(wèn)題：

    （1）數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)的條件下研制人員應(yīng)該遵循什么樣的研發(fā)模式？

    （2）在數(shù)字化系統(tǒng)中，產(chǎn)品模型應(yīng)該具有哪些內(nèi)容？

    （3）采用什么表達(dá)描述方式以及信息組織方法？

    在當(dāng)前制造業(yè)的研制過(guò)程中，工程設(shè)計(jì)制造人員由于缺乏對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品工程定義的統(tǒng)一形式化方法，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可循，仍然要遵循傳統(tǒng)的工程制圖標(biāo)準(zhǔn)，回到二維圖紙的方式來(lái)傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖。這種方式顯然不能完全發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)在設(shè)計(jì)制造中的優(yōu)勢(shì)。

    隨著信息技術(shù)的發(fā)展，MBD技術(shù)將傳統(tǒng)的PLM技術(shù)進(jìn)一步引向深入，它在基于模型定義技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)由單一數(shù)據(jù)源驅(qū)動(dòng)的全面數(shù)字化研發(fā)體系。使PLM系統(tǒng)具有更好的開(kāi)放性和集成性，為數(shù)字化環(huán)境下工程產(chǎn)品定義的內(nèi)容、組織模式以及定義方法提供法定授權(quán)的依據(jù)。

    這種基于模型的產(chǎn)品生命周期管理方法在提高用戶構(gòu)造大規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng)的能力的同時(shí)，還減少了業(yè)務(wù)模型在發(fā)生更改時(shí)，對(duì)組件內(nèi)部邏輯和外部接口進(jìn)行修改的工作量，并方便地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)從一種平臺(tái)到另外一種平臺(tái)的切換，這種基于模型驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)和集成方法正在引起生產(chǎn)制造模式的變革和業(yè)界廣泛關(guān)注。

 

    4.1 基于模型的驅(qū)動(dòng)支持產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段

圖7 模型的驅(qū)動(dòng)支持產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段

    任何一家企業(yè)從誕生之日起就不可避免地要走向復(fù)雜，并在一定時(shí)期之后成為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，而產(chǎn)品作為企業(yè)的核心更是如此。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是一個(gè)涉及到許多難以理解的變量、關(guān)系和概念的復(fù)雜過(guò)程。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)針對(duì)廣泛的問(wèn)題，需要多樣的人才，運(yùn)用不同的經(jīng)驗(yàn)、方法和系統(tǒng)，工作于分布的環(huán)境。在這樣的條件下，要將一個(gè)抽象的概念轉(zhuǎn)化為一個(gè)復(fù)雜的包括多種技術(shù)的物理產(chǎn)品需要付出許多的努力，如定義、分析、調(diào)研、確認(rèn)、權(quán)衡調(diào)整以及其他決策。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)重要和復(fù)雜的活動(dòng)，基于模型的產(chǎn)品生命周期管理實(shí)現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)源的協(xié)同研發(fā)管理模式，消除了不同階段和環(huán)境的偏差和歧義，確保支持產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段。

    4.2 產(chǎn)品模型支持貫穿生命周期的每個(gè)階段的每一個(gè)功能

圖8 產(chǎn)品模型支持貫穿生命周期的每個(gè)階段的每一個(gè)功能

    我們?cè)陉P(guān)注產(chǎn)品生命周期階段過(guò)程的同時(shí)，優(yōu)化產(chǎn)品生命周期中的每個(gè)階段中的具體要素同樣重要，如產(chǎn)品功能、可靠性、制造過(guò)程、維護(hù)維修、能源消耗、備件供應(yīng)、乃至培訓(xùn)等其它下游功能。我們需要追溯在產(chǎn)品生命周期中的每個(gè)要素模型信息的完整性能力，以保證信息的一致性。

    4.3 知識(shí)管理和知識(shí)工程

圖9 知識(shí)管理和知識(shí)工程

    在知識(shí)管理和知識(shí)工程（Knowledge Based Engineering，KBE）方面，由于企業(yè)各團(tuán)隊(duì)在業(yè)務(wù)過(guò)程中共享單一數(shù)據(jù)源、共用相同的知識(shí)積累和進(jìn)化，使得基于企業(yè)知識(shí)、協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造變成了現(xiàn)實(shí)。企業(yè)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)過(guò)程從設(shè)計(jì)、管理到執(zhí)行、歸檔、分析等全過(guò)程涉及到的建議、操作、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)可以在其后的工作中得以進(jìn)化、沉淀和重用，從而使企業(yè)創(chuàng)新真正站在了前人工作的基礎(chǔ)之上，使以往那種知識(shí)經(jīng)驗(yàn)隨著人員的流失而消失的現(xiàn)象得以消除。

 

四、從MBD到MBE的戰(zhàn)略路徑

    企業(yè)的不斷成功，源于在每個(gè)關(guān)鍵機(jī)遇期做出正確的抉擇。對(duì)于在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要作用的中國(guó)制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，如何面向未來(lái)，迎接信息時(shí)代的到來(lái)，是對(duì)每個(gè)制造業(yè)企業(yè)的一個(gè)挑戰(zhàn)。正確作出選擇的企業(yè)，將在新一輪的競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。

    從MBD到MBE，構(gòu)建一個(gè)基于模型的企業(yè)是一條漫長(zhǎng)之路，需要在許多方面做出突破和改善。企業(yè)在擺脫傳統(tǒng)的基于二維圖紙的設(shè)計(jì)研發(fā)生產(chǎn)模式向基于三維模型的全面數(shù)字化企業(yè)邁進(jìn)的過(guò)程中，必須從根本上樹(shù)立起數(shù)字化思維和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理模式，建立科學(xué)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型路徑。

    路徑一：樹(shù)立數(shù)字化企業(yè)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)思維向數(shù)字化思維的轉(zhuǎn)變

    數(shù)字化技術(shù)引發(fā)人類思維方式的巨大變化。在企業(yè)向數(shù)字化邁進(jìn)的過(guò)程中，思維方式的滯后將會(huì)使這場(chǎng)變革增加許多無(wú)謂的成本，思想的狹隘、保守乃至固步自封將是企業(yè)實(shí)現(xiàn)基于模型的企業(yè)的最大障礙。MBD技術(shù)在改變企業(yè)生產(chǎn)方式的同時(shí)首先要改變企業(yè)意識(shí)，也就是跳出二維的思維模式，建立三維的數(shù)字化模式。在企業(yè)管理和生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中樹(shù)立數(shù)字化企業(yè)的思想，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化思維。在基于模型的系統(tǒng)工程思想指導(dǎo)下，全面部署企業(yè)的數(shù)字化戰(zhàn)略，是企業(yè)邁向數(shù)字化的關(guān)鍵所在。

    路徑二：從基礎(chǔ)做起，構(gòu)建MBD基礎(chǔ)環(huán)境

    MBD的實(shí)施是一項(xiàng)長(zhǎng)期、復(fù)雜而有艱巨的工作。不僅僅要解決技術(shù)問(wèn)題，更主要的是要有效解決由此帶來(lái)的對(duì)企業(yè)文化、管理體制、生產(chǎn)方式的沖突，建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

    路徑三：在典型應(yīng)用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)MBD技術(shù)在整個(gè)企業(yè)的擴(kuò)展應(yīng)用

    MBD技術(shù)將設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、管理信息融為一體，是產(chǎn)品定義方式的革命和未來(lái)設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展方向。企業(yè)在推動(dòng)MBD技術(shù)應(yīng)用時(shí)一定要在典型應(yīng)用成功的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的擴(kuò)展應(yīng)用。

    路徑四：整合已經(jīng)擁有的MBD成果，實(shí)現(xiàn)基于模型的企業(yè)

    領(lǐng)先的制造業(yè)企業(yè)采取積極推行基于模型的企業(yè)戰(zhàn)略，以加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。他們的目標(biāo)相對(duì)清晰簡(jiǎn)單，擁有相對(duì)成熟的MBD成果，可以在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的每個(gè)階段中的每個(gè)功能上實(shí)現(xiàn)基于模型的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)和維護(hù)，成為基于模型的數(shù)字化企業(yè)。

    路徑五：正確選擇合作伙伴，吸收專業(yè)咨詢公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)

    隨著信息技術(shù)發(fā)展，企業(yè)信息化必將從簡(jiǎn)單走向復(fù)雜，技術(shù)與業(yè)務(wù)融合成為企業(yè)信息化走向成功的關(guān)鍵。企業(yè)天然地占據(jù)著業(yè)務(wù)管理的優(yōu)勢(shì)，企業(yè)管理者和各層級(jí)的業(yè)務(wù)執(zhí)行人員長(zhǎng)期工作在生產(chǎn)的第一線，由于擁有多年的業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)和高超的技能，使得企業(yè)源源不斷地為市場(chǎng)提供高性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品。但是對(duì)于傳統(tǒng)的制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，面對(duì)信息技術(shù)和構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的局面，卻仍然感到陌生和力不從心，他們需要選擇專業(yè)化的信息化咨詢服務(wù)公司作為合作伙伴，共同組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，借助專業(yè)咨詢公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，向基于模型的企業(yè)邁進(jìn)。

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