基于模型定義MBD的出現(xiàn)，徹底改變了制造業(yè)數(shù)據(jù)源的性態(tài)，為打通制造業(yè)信息化的瓶頸創(chuàng)造了條件，成為制造業(yè)信息化革命性的新起點。但是制造業(yè)的產(chǎn)品生命周期所有活動的數(shù)據(jù)源從傳統(tǒng)的2D到新的3D MBD的轉(zhuǎn)移，面臨著巨大的挑戰(zhàn)，會是一個漫長的過程。 “基于模型的企業(yè)（MBE）的概念，作為企業(yè)利用基于模型技術(shù)的環(huán)境，將推動數(shù)據(jù)源的過渡。與此同時，制造業(yè)所有的信息化應(yīng)用系統(tǒng)則必須順應(yīng)這種發(fā)展，向MBE靠攏，迎接制造企業(yè)信息化新起點的挑戰(zhàn)。

1 制造業(yè)信息化的進步和糾結(jié)

    上個世紀80年開始，在制造領(lǐng)域逐步進行著越來越廣泛的信息化改造。利用NC/CNC技術(shù)控制機床的作業(yè)、便捷的通信和高效的數(shù)據(jù)處理，加速了工廠整體生產(chǎn)力的提高。應(yīng)用系統(tǒng)與先進企業(yè)管理理念的融合，優(yōu)化了業(yè)務(wù)流程和保證產(chǎn)品質(zhì)量，加快了研制速度，發(fā)揮了巨大的效益。但是，制造信息化的進展與社會的需求和人們的期望相比，至今仍是差強人意的。從工程到管理，從CAD/CAM到PMD/PLM/MES、從MIS到ERP等等，每每用大把的資金投入換得的總是不太令人興奮的成就。特別是所謂的集成和協(xié)同，除了“數(shù)據(jù)共享”之外，至今少有企業(yè)真正的實現(xiàn)。在制造企業(yè)，信息化讓人“既愛又恨”。信息化不盡人意的根源在那里？追根溯源，是制造業(yè)現(xiàn)行的工程圖紙和圖紙的發(fā)布/傳遞程序。

    傳統(tǒng)的工程圖紙用帶有尺寸、公差以及其它輔助標注的2D投影圖表達原本是3D的產(chǎn)品的設(shè)計意圖，傳達制造和質(zhì)量要求以及支持信息。2D工程圖紙曾經(jīng)是人類文明和進步的重要工具。但是，現(xiàn)行工程圖紙存在2個妨礙信息化繼續(xù)向縱深發(fā)展的桎梏：

    ●首先是2D圖紙的描述性的局限。制造數(shù)據(jù)在向下游層層傳遞的過程中，存在2維圖向3維思維轉(zhuǎn)換而造成人們大量的腦力浪費和總會出現(xiàn)理解錯誤。錯誤的糾正和更改措施增加了軟件和使用的復(fù)雜程度，減少了信息化的效果。

    ●更為糾結(jié)的是現(xiàn)行的工程圖對計算機可讀性的限制。2D圖紙不能提供計算機可以直接讀寫的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

    信息化時代，我們希望計算機代替人來執(zhí)行各種管理的和制造的作業(yè)，就必須讓計算機直接或間接地讀到產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)的工程圖紙或文檔是給人看的，不是給機器讀的。讓工程圖紙或文檔驅(qū)動計算機或機器的工作，必須經(jīng)過人的理解、用人工從2D圖紙中提取信息，再通過人機交互界面（屏幕和鍵盤）將制造數(shù)據(jù)用下游應(yīng)用軟件（如有限元分析FEA、CAM/CAPP/MES等）能夠解析的格式重新定義。這就是所謂“結(jié)構(gòu)化”的過程。當應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集成得很理想的情況下，這種手工作業(yè)至少做一次，而目前多數(shù)企業(yè)需要反復(fù)的進行。這就是說，信息化了幾十年，制造數(shù)據(jù)的源頭卻沒能“信息化”。高度自動化的設(shè)備和軟件系統(tǒng)與手工處理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)之間存在著巨大的鴻溝。2D圖紙的機器不可讀性，阻斷了設(shè)計圖紙在下游作業(yè)的信息化重用。當產(chǎn)品越復(fù)雜、對工程圖紙依賴程度越高，這種不可讀性的影響越是嚴重；企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)越多，應(yīng)用越是深入，遇到的障礙就越多，消耗的精力就越多；結(jié)果是信息化過程中的系統(tǒng)和軟件越搞越復(fù)雜，實施成本越來越高。

    在評價已經(jīng)實現(xiàn)的信息化的成就時既要看到，CAD“甩圖版”功勞，也要看到過去一代CAD并沒有改變2D圖紙的本性；既要看到傳統(tǒng)的CAM和數(shù)控機床的效率，也要看到編程其實就是人工理解2D圖紙，再用機床可以識別的代碼和加工順序重新定義零件的重復(fù)定義過程。再如，早期MRP/ERP實施需要的BOM算是一種計算機可以識別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息。但是構(gòu)建和理順一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的BOM并非易事。接著又興起MES來了，MES需要的數(shù)據(jù)不是BOM，而是BOP（Bill of Processes)，要求用計算機可以識別的每一個零件或裝配件的主要尺寸、公差、熱表處理和檢查的要求，這是系統(tǒng)進行制造作業(yè)、記錄、判別和追溯的依據(jù)。在所謂的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的CAPP”中，這些數(shù)據(jù)從人工讀2維圖紙再重新輸入得到的，工作量大到難以想象。號稱為“協(xié)同平臺”的PDM/PLM，也就是圖檔和設(shè)計過程管理，內(nèi)容上只管了幾個BOM，零組件的制造數(shù)據(jù)在所謂的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中卻不存在。我們當然不能滿足于這種水平。

    2D圖紙在信息化環(huán)境中表現(xiàn)出來的固有缺陷和從此引發(fā)的信息系統(tǒng)的斷點，成為制造業(yè)信息化獲得更大成效和繼續(xù)發(fā)展的根本性的瓶頸。先進的信息化環(huán)境，需要不但人能讀懂、還必須是計算機可以直接識別、可以直接驅(qū)動應(yīng)用系統(tǒng)和機器執(zhí)行的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達。

2 MBD打開了制造業(yè)信息化的瓶頸

    CAD技術(shù)和有限元分析仿真技術(shù)的發(fā)展，促進了工程對象的3D表達。孤立的3D模型應(yīng)用，包括有限元仿真、裝配模擬、運動模擬，大約延續(xù)了10多年之久。但模型上因為缺少制造所必須的尺寸、公差等的精確表達，一直不能獨立的作為產(chǎn)品信息的唯一數(shù)據(jù)源應(yīng)用。模型和制造數(shù)據(jù)一體化，即：讓產(chǎn)品屬性如尺寸、公差和其它技術(shù)要求“牢牢的嵌入（embedded in） ”在模型上，讓嵌入模型上的尺寸、公差和其它屬性可以通過計算機可以直接訪問、查詢和重用，讓產(chǎn)品生命周期的各個階段和供應(yīng)鏈的全程可以直接利用，是工程和生產(chǎn)人員的渴望，也是信息化繼續(xù)深化的必然趨勢。

    1997年美國制造工程師協(xié)會ASME組成專業(yè)委員會，由以波音為主的16個制造和軟件系統(tǒng)企業(yè)參加，制訂了ASME Y14.41-2003“Digital product definition data practices 數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則”。ISO又根據(jù)ASME Y14.41-2003 制定了ISO 16792:2006, Technical product documentation – Digital product definition data practices。標準規(guī)定了新的、統(tǒng)一的產(chǎn)品定義方法。所謂“新”，其一是用嵌入的、完全標注的3D模型定義產(chǎn)品，其二，也是更重要的，是用計算機可以識別的“產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集(Product Definition Data Set)”，目前多數(shù)文獻也稱其為“技術(shù)數(shù)據(jù)包TechnicalDataPackage或TDP”的，對3D模型做補充的說明。ASME Y14.41開創(chuàng)的產(chǎn)品表達方法被稱為“基于模型的定義Model Based Definition ,MBD”。有人定義“產(chǎn)品的基于模型的定義MBD是包含模型的精確3D幾何和注釋的數(shù)據(jù)集。注釋指定制造和生命周期支持數(shù)據(jù)和可能包括的說明和列表。該模型和技術(shù)數(shù)據(jù)包TDP構(gòu)成了對產(chǎn)品的完整定義。

    有兩個關(guān)鍵因素成就了MBD超過基于圖紙/文檔的定義的顯著優(yōu)勢：

    1)計算機可解釋性computer intERPretability。MBD用計算機可以識別的方式將3D模型和對模型的所有標注、屬性、各要素的關(guān)聯(lián)性以及數(shù)值組織起來形成技術(shù)數(shù)據(jù)包TDP，后續(xù)的制造和檢驗所要求的有關(guān)信息可以通過計算機對TDP的直接訪問檢索、查詢、傳遞。3D CAD模型不必進行附加的手工處理和數(shù)據(jù)的變換，就可以為下游業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)。工程應(yīng)用軟件可以對模型進行直接的讀入、處理。

    2)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性data associativity。公差、材料規(guī)格、表面光潔度、硬度和其它信息與模型中的特定的特性是相關(guān)聯(lián)的結(jié)合在一起的。數(shù)據(jù)的相關(guān)性對模型的整體性是至關(guān)重要的。在傳統(tǒng)文檔之間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)非常難以維護。而MBD模型的對象與注釋相關(guān)聯(lián)。對人來說，可以直接查看模型而不再需要依靠2D圖紙之類的補充文檔。對機器而言，提供了可重用（reuse）模型和可讀的TDP。

    美國國家標準與技術(shù)研究院NIST近期在一個會議報告中對工程模型的性質(zhì)做了全面的說明：“模型是真實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、運作或其他特性的表達或理想化地呈現(xiàn)。模型被用來傳達設(shè)計信息、模擬真實世界的行為,或指定的過程。工程師使用模型來傳達產(chǎn)品定義或者定義產(chǎn)品的構(gòu)成、配置和功能�！眻蟾嫣貏e指出模型的雙重含義：“模型既可以計算也可以描述。模型的描述性是指人可以識別并為人所用 (符號表征和演示)。模型的可計算性則意味著計算機的可解釋性和具有機器可讀的格式和語法。”并認為“早期的CAD模型只是給人看的�，F(xiàn)今,CAD模型可以由各種工程軟件應(yīng)用軟件直接進行解釋，并且現(xiàn)在有了能夠在應(yīng)用系統(tǒng)之間傳遞工程數(shù)據(jù)的各種格式交換的標準�！�

    此外，MBD還為并行協(xié)同的研制提供了應(yīng)用基礎(chǔ)，讓下游包括工藝過程設(shè)計、制造、維修等的所有業(yè)務(wù)可以直接利用產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)。實際上，MBD才開創(chuàng)了真正的產(chǎn)品數(shù)據(jù)唯一數(shù)據(jù)源和真正無縫集成的可能性。理論上3D模型可以替代2D的圖紙和文檔作為新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源。這樣，MBD打開了束縛制造業(yè)信息化發(fā)展的瓶頸，開啟了制造行業(yè)信息化發(fā)展的新紀元。

3 企業(yè)面臨產(chǎn)品數(shù)據(jù)源變化的挑戰(zhàn)

    MBD徹底改變了表達設(shè)計意圖的工程信息的形式，MBD向產(chǎn)品生命周期下游的擴展應(yīng)用成為自然的、也是必然的趨勢。這種從產(chǎn)品數(shù)據(jù)源頭開始的變革，必將影響到制造、交付、維修等所有的活動。變革還涉及企業(yè)所有和產(chǎn)品數(shù)據(jù)有關(guān)的流程、信息系統(tǒng)軟件，改變了用到產(chǎn)品數(shù)據(jù)的所有人員、部門的工作方式，和制造業(yè)的行為文化。在MBD面前，先進制造系統(tǒng)、精益制造和生產(chǎn)執(zhí)行的管理也都有了新的含義。新的3D世界，需要建立新的標準化和制造秩序。

    但是從2D傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源到3D新的基于模型的數(shù)據(jù)源的轉(zhuǎn)換和它引發(fā)的諸多問題，又不是一朝一夕能夠解決的，需要從3D數(shù)據(jù)源的上游逐漸向下理順，需要很多技術(shù)和標準的支持。這種過渡還存在著許多人為障礙，難以很快掃清。可以預(yù)料，用MBD的3D模型和數(shù)據(jù)集替代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源、讓下游都能夠應(yīng)用起來，是一個較長期的過程。也成為制造業(yè)所關(guān)注的頭等大事。

4 基于模型的企業(yè)MBE是新型數(shù)據(jù)源的應(yīng)用環(huán)境

    目前看來，有一種稱為“基于模型的企業(yè)MBE”的技術(shù)，最有望成為從2D傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源向3D模型的數(shù)據(jù)源過渡的解決方案。MBE使用3D CAD模型，而不是圖紙、文件，作為在整個產(chǎn)品生命周期所有工程活動的數(shù)據(jù)源，其核心宗旨是直接用模型驅(qū)動產(chǎn)品生命周期的所有方面，產(chǎn)品數(shù)據(jù)一經(jīng)創(chuàng)建就為下游所有數(shù)據(jù)消費者重用。

    目前，MBE已經(jīng)成為制造業(yè)最熱的詞語。美國有多個“基于模型的企業(yè)MBE”的研究和應(yīng)用計劃。也有多個版本的MBE，甚至已經(jīng)出現(xiàn)了某種亂象。最新的、比較統(tǒng)一的說法是：基于模型的工程(Model-based Engineering)是使用數(shù)字化模型驅(qū)動產(chǎn)品開發(fā)、制造和生命周期支持等所有工程活動的方法�；�于模型的企業(yè)(Model-based Enterprise)是使用基于模型的工程的組織。而基于模型的“企業(yè)”和基于模型的“工程”被認為是互通使用的術(shù)語。并且有將“工程”的范圍擴展到整個產(chǎn)品生命周期過程，而不僅僅局限于設(shè)計過程的趨勢。但是制造業(yè)向新的數(shù)據(jù)源過渡的問題太重要了，我們不能等待學(xué)術(shù)界或者咨詢機構(gòu)對MBE的定義有了結(jié)論再行動。本文采用的是由美國陸軍研究實驗室Army Research Laboratory (ARL) 領(lǐng)導(dǎo)、美國軍工制造技術(shù)計劃(ManTech)和美國國家標準與技術(shù)研究所(NIST)等機構(gòu)聯(lián)合推廣的MBE的觀點，簡稱為ARL MBE或DoD MBE。 他們將基于模型的企業(yè)MBE定義為：基于產(chǎn)品3D定義 (MBD)詳細信息的、并為跨企業(yè)所共享的集成和協(xié)同環(huán)境，目的是使企業(yè)從原理到退役處理的產(chǎn)品全生命周期的所有活動快速、無縫和經(jīng)濟的進行。

    從2D圖紙到MBE—工程數(shù)據(jù)的演變

    目前國內(nèi)對MBE的關(guān)注也日益增多。但是，本文認為，關(guān)注MBE的重點并不在于研究它所包括的各種基于模型的技術(shù)的實現(xiàn)。因為無論有沒有MBE的概念，基于模型的制造Model Based Manufacturing (MBM)和基于模型的工作指導(dǎo)書Model Based Instructions( MBI) 都已經(jīng)發(fā)展到近于成熟；無論有沒有MBE，基于模型的支持Model Based Sustainment (MBS)必將提到議事日程。實質(zhì)上，MBE是一張覆蓋了使用3D產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的所有技術(shù)的大傘，是所有基于模型技術(shù)的穹頂。推出MBE的意義在于充分發(fā)揮3D 模型和TDP在產(chǎn)品生命周期中的可重用(reuse)作用，用3D數(shù)據(jù)集成和協(xié)同產(chǎn)品生命周期的所有活動。用ARL MBE的術(shù)語說，就是構(gòu)建一個貫穿于產(chǎn)品整個生命周期的“數(shù)字線Digital thread”。

    ARL MBE還提供數(shù)字化制造的近期目標標準和實現(xiàn)的路線圖，引導(dǎo)軍工行業(yè)3D模型數(shù)據(jù)的應(yīng)用，加速用3D模型替代傳統(tǒng)2D圖紙和文檔的過程。ARL的MBE具有目標清晰、實施步驟明確、可操作，并且每年都有新的進展，已經(jīng)在推動美國航空和軍工企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展中取得效果，并且在牽引著美國一系列有關(guān)3D數(shù)據(jù)的新標準制訂。本文認為，ARL MBE值得航空和軍工企業(yè)研究和借鑒。

    美國國家標準與技術(shù)研究院NIST在2011年12月舉辦了基于模型的企業(yè)MBE峰會， 2012年8月，在NIST的官網(wǎng)上公布了這次會議的報告 。該報告總結(jié)了基于模型的企業(yè)的最新的技術(shù)發(fā)展和最佳實踐、技術(shù)挑戰(zhàn)、和建議。報告指出：“基于模型的工程(model-based engineering ，MBE)方法使用模型，而不是文件，作為產(chǎn)品整個在生命周期所有工程活動的數(shù)據(jù)源。MBE的核心宗旨是用模型驅(qū)動產(chǎn)品生命周期的所有方面，數(shù)據(jù)一次創(chuàng)建就為所有下游數(shù)據(jù)消費者重用。MBE的核心是MBD的描述性模型與計算模型的集成”。正是基于這樣一些重要的認識，促使我們對過去進行的信息化實踐進行上述反思和展望。

5 MBE的愿景

    根據(jù)ARL 的MBE開發(fā)的“評估MBE能力成熟度的標準(MBE Maturity Capability Levels)” ，基于模型的企業(yè)MBE近期可能達到的愿景是：

    1）3D模型和TDP的生成和管理達到的水平：

    ●用3D模型定義全部零件幾何和全部零件的標注（包括注釋、尺寸、PMI等），不再需要2D 圖紙的幫助。eBOM與CAD模型相鏈接。模型和注釋（說明、參數(shù)、非幾何數(shù)據(jù)）在PLM中受控，使用PLM基本工具半自動化的對3D模型幾何和零件標注進行檢查和和對模型的質(zhì)量進行認證；

    ●由PLM自動實現(xiàn)從模型元素到數(shù)字數(shù)據(jù)包TDP的采集，TDP由PLM自動的數(shù)字化發(fā)布。數(shù)據(jù)發(fā)布和更改過程以及構(gòu)型管理都是基于模型的。

    2）3D模型和TDP不經(jīng)重新灌入就能夠為下游所重用：

    ●通過對本地3D CAD模型、輕量化3D可視化模型和eBOM的訪問，將PMI數(shù)據(jù)提供給制造、檢驗以及其它任何需要PMI的地方；

    ●用本地3D CAD模型、在創(chuàng)建模型的同時，并行的生成制造工藝規(guī)劃和作業(yè)指導(dǎo)書等制造代碼。制造過程的工藝規(guī)劃和作業(yè)指導(dǎo)書MBI全部與設(shè)計模型相關(guān)聯(lián)；

    ●設(shè)計模型和來源于模型的大部分數(shù)據(jù)應(yīng)在同一個PLM系統(tǒng)中管理，制造代碼在PLM系統(tǒng)中受控；

    ●使用本地3D設(shè)計模型直接生成NC/CMM數(shù)控和質(zhì)量檢驗代碼，與模型的建立也是并行過程，質(zhì)量要求數(shù)據(jù)同樣全部在PLM中管理。

    3）在企業(yè)內(nèi)部和供應(yīng)鏈之間的協(xié)同和數(shù)據(jù)交換方面，達到的要求是：

    ●企業(yè)內(nèi)部使用的設(shè)計數(shù)據(jù)是本地3D 模型和按企業(yè)內(nèi)部需要的3D輕量化可視模型。用戶可以根據(jù)在組織內(nèi)的角色，差異化的訪問所有模型數(shù)據(jù)。

    ●向外部設(shè)計部門提供的設(shè)計數(shù)據(jù)也是本地3D CAD模型。根據(jù)授權(quán)，外部的3D PLM可直接訪問本地模型和元數(shù)據(jù)。

    應(yīng)該注意的是，這只是一個挑戰(zhàn)性的目標，至今尚沒有任何企業(yè)達到這一水平，甚至實現(xiàn)這個目標的可行技術(shù)也正在發(fā)展之中。

6 實現(xiàn)MBE面臨的挑戰(zhàn)

    真正用3D模型替代現(xiàn)行的圖紙文檔還有很多障礙需要掃清。實現(xiàn)MBE的這些目標，面臨著如下的嚴重的挑戰(zhàn)：

    1）標準和模型格式的轉(zhuǎn)換問題

    由CAD/CAM以及其它制造軟件供應(yīng)商造成的3D CAD文件格式差異，成為實現(xiàn)MBE數(shù)字線和企業(yè)真正的集成和協(xié)同的現(xiàn)實障礙。供應(yīng)商各自有自己獨特的3D模型和TDP文件格式。同一種軟件還有不同版本的數(shù)據(jù)兼容問題。而對于一個企業(yè)或產(chǎn)品供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，會用到多個不同水平的CAD系統(tǒng)，不同廠商提供的CAM/NC/CMM/MES系統(tǒng)，將所有的應(yīng)用軟件都統(tǒng)一在同一種格式上，幾乎是沒有可能。因此MBE理想化的數(shù)字線上，實際還是存在著多因為CAD軟件系統(tǒng)造成的斷點。3D模型文件的格式轉(zhuǎn)換是不可避免的。盡管所有設(shè)計數(shù)據(jù)的發(fā)布可以轉(zhuǎn)換成為STEP和IGIS中性文件，目前ARL MBE引導(dǎo)企業(yè)的做法是直接使用本地3D CAD模型，在需要銜接時，進行不同格式的文件直接轉(zhuǎn)換。用本地文件而不是從中性文件輸入CAD幾何具有的好處是：消除中間格式的轉(zhuǎn)換，翻譯、認證的工作量和潛在的翻譯錯誤都會減半。在集成來自承包商、供應(yīng)商和合作伙伴的多種格式的數(shù)據(jù)時，也不再需要將其轉(zhuǎn)化為一個共同的格式。目前CAD系統(tǒng)的供應(yīng)商和很多3D模型格式轉(zhuǎn)換的服務(wù)商已經(jīng)可以提供3D模型轉(zhuǎn)換的軟件工具，可以解決大部分格式轉(zhuǎn)換的問題。當然, 中性的標準格式的價值并沒有被削弱。航空產(chǎn)品的生命周期比CAD軟件版本更新的周期要長許多。相對穩(wěn)定的標準格式可以解決模型數(shù)據(jù)長期保存、而不必顧慮軟件更新出現(xiàn)的讀不出來的問題。

    2）業(yè)信息化進程的多樣性問題

    因為MBE的進展引發(fā)的問題還有大量老產(chǎn)品的處理。目從企業(yè)信息化進程的角度看，前同一個企業(yè)有最新的MBE模式、更大量的是傳統(tǒng)2D數(shù)據(jù)的信息化處理模式，也仍舊存在著純手工的管理模式。在普遍的混流生產(chǎn)企業(yè)中或是車間里，存在這種“一國兩制”甚至是“一國三制”的狀態(tài)，極大的增加了業(yè)務(wù)流程的復(fù)雜性。甚至?xí)�出現(xiàn)在同一臺機床上加工的零件，有用純紙質(zhì)文檔的、也有采用“半數(shù)字化”MES的、也有無紙化的MBE方式的。多種系統(tǒng)的維護和運行規(guī)則都會加重車間的負擔(dān)，以致會造成混亂。所以，在目前各個企業(yè)將注意力集中在數(shù)字化應(yīng)用“快步跑”的時候，還必須對企業(yè)信息化的全局有一個均衡、統(tǒng)籌的規(guī)劃。特別要關(guān)注老的、使用期長的機種（如美國B52的預(yù)期使用期達90多年之久），這些產(chǎn)品存在長期生產(chǎn)、維修的數(shù)據(jù)管理和信息化問題。理論上是加速全盤數(shù)字化的進展，所有產(chǎn)品都向MBE靠攏。如Boeing等公司現(xiàn)在正在研究用CAD插件實現(xiàn)老產(chǎn)品圖紙向3D翻譯的解決方案。但是翻譯過后的認證和大量數(shù)據(jù)的變異問題的解決還有待時日。而目前看到美國的重要軍機，如F35的生產(chǎn)特別是裝配，是單獨建線的，即“一代飛機、一代管理”，有利于管理進步，也不會因為老機型拖累新技術(shù)的快速發(fā)展。從這個角度出發(fā)，我們必須反思我國航空工業(yè)新機生產(chǎn)之前缺失“生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計”的環(huán)節(jié)，將所有的產(chǎn)品堆積在一個幾十年不變的生產(chǎn)線中的模式。

    3）統(tǒng)一的信息技術(shù)平臺

    MBE是以3D模型定義為基礎(chǔ)，為整個企業(yè)所共享的、全面集成和協(xié)同制造的環(huán)境。在企業(yè)或供應(yīng)鏈中，無論在何處的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和數(shù)據(jù)消費者，在制造過程的任何點上，都將連接到一個共同的數(shù)字的數(shù)據(jù)源上，數(shù)據(jù)標準將從設(shè)計階段開始,延伸到制造、繼而到最后裝配。這種統(tǒng)一平臺就是PLM系統(tǒng)。在這里，MBE和PLM這兩個當今制造業(yè)的穹頂概念如何到了一起。MBE的PLM是一個數(shù)字數(shù)據(jù)產(chǎn)生、傳遞和管理的統(tǒng)一平臺,不被部門和層次化的局部和應(yīng)用所割裂或中斷！MBE的重要標志之一是：制造與質(zhì)量代碼與設(shè)計模型在同一個PLM中管理。屆時，完成設(shè)計和工藝的數(shù)據(jù)as-designed/as planned，包括作業(yè)指導(dǎo)書和CNC/CMM代碼，制造完成和每次維護以后采集的數(shù)據(jù)as-built / as-maintained/as sustained都在同一數(shù)據(jù)平臺中。在MBE中，當前的所謂設(shè)計和研發(fā)平臺，工藝平臺，制造平臺、工具、工裝等五花八門的區(qū)域性的平臺都將成起割裂連續(xù)數(shù)字線的作用。所以從現(xiàn)在起，我們就要將信息規(guī)劃的著眼點轉(zhuǎn)移到利用PLM建立唯一的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺上來。

    典型的基于模型企業(yè)MBE的結(jié)構(gòu)

    4）范圍更廣泛的并行和協(xié)同的實施

    在MBE環(huán)境中，所有的工程活動是個同步或并行的過程。創(chuàng)建3D動態(tài)作業(yè)指導(dǎo)書、制造與質(zhì)量代碼CNC/CMM程序、離散事件模擬等活動都是與創(chuàng)建設(shè)計模型并行開展的，這些工作都能夠在設(shè)計過程完成之前開始、并完成到一定程度。更為重要的是協(xié)同的實施將延伸到制造和車間現(xiàn)場。盡管并行工程的概念和應(yīng)用已經(jīng)有幾十年之久了，但是只有在MBE環(huán)境中和產(chǎn)品生命周期管理概念的共同穹頂之下，才能將并行工程加快研制周期和充分發(fā)揮各種模擬仿真的效能充分發(fā)揮出來。供應(yīng)商也可以在它們的內(nèi)部的開發(fā)過程重用OEM的TDP中的信息。但是，實行并行工程和真正的協(xié)同至今仍舊受到現(xiàn)有廠所建制和企業(yè)內(nèi)部機構(gòu)設(shè)置、功能劃分的限制。也深受設(shè)計、工藝人員分工和知識技能的制約。這些屬于行業(yè)規(guī)則和企業(yè)文化的問題也需要及早找到妥善的解決方案。

7 MBE為先進制造開辟廣闊的前景

    MBD解決了產(chǎn)品生命周期中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的形態(tài)和機器的對產(chǎn)品設(shè)計意圖的可讀性問題，從而給機器和軟件系統(tǒng)的功能擴展開辟了無限的空間。這樣MBE將復(fù)雜制造和裝配帶上了自動化的道路。MBD數(shù)字數(shù)據(jù)重用的潛力僅僅受到用戶想象力的限制。凡是“帶有大批量生產(chǎn)情節(jié)的手工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)craft system with a mass production mentality”都將因MBE而受益。這些制造領(lǐng)域無論在產(chǎn)量的需求上還是交付期的壓力上，特別是日益提高的精度要求，對自動化的需求日趨明顯，但目前基本作業(yè)仍舊處于手工業(yè)的水平，如航空航天和醫(yī)療儀器制造�；�于模型的企業(yè)MBE將計算機控制的生產(chǎn)設(shè)備和管理應(yīng)用系統(tǒng)用3D模型數(shù)據(jù)集成在一起，為復(fù)雜制造自動化和先進制造技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。屆時，在著名的經(jīng)典著作《改變世界的機器》中所做的預(yù)言：“精益生產(chǎn)方式綜合了單件生產(chǎn)方式與大量生產(chǎn)方式的最佳特征。即：能降低單件成本、明顯的改進質(zhì)量、提高了范圍更廣的產(chǎn)品與更有挑戰(zhàn)性的工作崗位。最后，我們確信，精益生產(chǎn)方式必將在工業(yè)的各個領(lǐng)域里取代大量生產(chǎn)方式和殘存的單件生產(chǎn)方式，成為20世紀的標準的全球生產(chǎn)體系。世界將會變得大不一樣，并將變得更加美好”，才有了真正實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。

結(jié)束語

    MBD打開了產(chǎn)品圖紙不可重用和機器不可讀的瓶頸，基于模型的企業(yè)MBE造就了貫穿產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字線。這些進步使得制造業(yè)的信息化猶如“柳暗花明又一村”，前景突然光明了起來。引入MBE的概念，將加速解決應(yīng)用3D模型引發(fā)的新問題，將促進制造數(shù)據(jù)源向3D轉(zhuǎn)移的進程。我們的企業(yè)在集中力量快速推進數(shù)字化設(shè)計、制造的熱情還必須與更踏實的統(tǒng)籌信息化的全局結(jié)合起來，讓真正的集成和協(xié)同的數(shù)字化制造企業(yè)更快的到來。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.oesoe.com/

本文標題：制造企業(yè)信息化的糾結(jié)和新生

本文網(wǎng)址：http://www.oesoe.com/html/consultation/1081949595.html