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基于模型的定义助力企业降本增效提高质量 | Solidworks白皮书

hejiaqiao 2022-07-12 SolidWorks 800 views

基于模型的定义：更高效的无图纸制造方法

当今大多数成功的制造商都已经将产品开发工作从 2D 工具迁移到 3D 设计系统，从而大幅提高了生产效率。3D 技术对设计产生了史无前例的影响，帮助全球公司加快了上市速度、提高了设计的可制造性、降低了不必要的成本。尽管产品开发人员和设计工程师已纷纷采用了 3D 设计，但是在将设计发布到内部制造部门或外部生产合作伙伴时，3D CAD 系统的输出仍然有相当一部分变成了 2D 纸质工程图。

MBD 可以更高效、更准确、更经济地将 PMI 集成到 3D 模型中，以帮助传达以往通过 2D工程图来传达的设计意图，从而发挥 3D 技术在制造方面的潜力。

为什么大多数制造生产中会继续使用 2D 工程图纸呢？因循守旧、抗拒改变固然是一个原因，但是缺乏完整的集成式 3D 无图纸制造解决方案也同样不能忽略。为什么制造商在使用 2D 工程图来支持生产时应该谨慎小心呢？下面我们一起来看看众多制造商在使用2D工程图纸时的局限：

2D工程图的局限

1 2D 工程图生成延长了制造规划的时间

生成 2D 工程图并出详图增加了制造准备的过程步骤，最终导致上市缓慢。尽管 3D CAD程序可以自动执行生成 2D 工程图所需完成的某些任务，但是只要设计发生变更或为了方便处理工程变更单 (ECO)，就需要花费额外的时间。在经过多个生产周期之后，可能会形成过多的2D工程图，其打印、传播、更新和维护也同样需要付出大量时间和人力。简而言之，生成 2D 工程图时需要从 3D 实体模型中抽取并记录 PMI，这一过程很耗时间。
2  生产 2D 工程图成本较高
根据美国国防部和和不同商业供应商进行的研究，在初始生产周期和支持长期产品持续性的过程中，有多达三分之一的工程预算分配给了创建和维护 2D 工程图。这一惊人数字与 2D 工程图所能发挥的作用完全不成比例，更不用说工程图上的所有信息其实在 3D 模型内已经存在。除了创建、细化和更新 2D 工程图所需的人力成本之外，制造企业还需支付大量的印刷、绘图、纸张和存储成本来支持工程图的生成与维护。随后，质量不一致和不必要的废品和返工同样会产生隐性成本。
3  2D 有可能会造成质量问题
2D 工程图不仅常常难以理解且容易造成误解，还经常会与其相关的 3D 设计不匹配。研究表明，60% 的情况下会出现这种脱节，造成大量下游生产故障、质量不一致和不必要的浪费。尽管每家公司的这一脱节率都各不相同，但是 2D 工程图确实是要求制造商从直观的 3D 中倒退（从 3D 投影到完全细化的 2D 工程图），然后将 2D 展示重建为 3D 以用于生产。这一过程有可能会造成误解或错误，导致出现产品故障、需要在制造当中改造以解决问题，或者造成废品和浪费率上升，这些都会给制造商带来质量问题。
4  新兴行业标准要求采用 3D 技术
尽管制造商多年以来一直采用 2D 工程图来支持生产，但是一些大企业客户已经开始提出 3D 生产数据的需求，并以此作为业务往来的基本要求。例如，美国国防部已经认可了 MBD 3D 驱动制造的显著优势，于 2013 年发布了Revision A to Military Standard-31000（军事标准 31000版本 A），完整定义了其整个供应链中对基于模型的交付物的各种要求，预计在完全采用之后每年将为其节省数亿美元的资金。与此类似，一些大型商业企业也已设定了与 MBD 相关的目标以及循环时间目标。一石激起千层浪，这些趋势在整个供应链内、机器车间里及小型制造企业之间产生了巨大的影响。
无图纸制造的优势

1 通过无图纸生产，制造商可以在制造生产中获得与 3D 产品开发相同的诸多优势。

与从 2D 设计迁移到 3D 设计相比，采用 MBD 制造方法的过渡更为平稳，投资回报 (ROI) 也更快。这是因为以 3D 数字格式提供的信息与 2D 工程图中包含的 PMI 数据相同。3D 更清晰、更便于理解，在生成 MBD 信息并用于生产时也更加高效。此外，通过使用数字设备而不必被成堆的打印纸张所拖累，生产人员还能以电子方式访问 PMI 数据，并且以 3D 方式实际查看要制造的零件或要装配的产品。

2 帮助产品更快上市
由于 MBD 可以避免为生产过程生成 2D 工程图，并且通过仅调用关键尺寸及查询剩余部分的模型而减少了反复澄清混乱 2D 工程图和提供详细 PMI 数据所需的时间和人力，因此可以帮助制造商缩短生产周期并加快产品上市。如果在将零件或产品发布到制造过程之后发生设计变更，MBD 生产还可以加速工程变更单 (ECO) 的处理，因此模型变更将在一个主模型中自动更新所有关联的 PMI 数据，而不必更新多个没有关联的文档。无需对不同的工程视图执行手动细节更新，MBD 可以自动完成该流程，从而节省宝贵的时间并保持生产不中断。

3 降低生产成本
无图纸 MBD 生产有助于降低制造成本。某些成本的节省显而易见，例如降低与 2D 出详图相关的人力成本，以及完全实施数字设备之后节省与打印和维护工程图相关的费用，包括打印、绘图以及纸张费用。其他节省形式则包括提高质量（这样可以减少废品/返工以及保修索赔/退货情况）或降低所购零件的采购成本，因为供应商可以重复利用 3D PMI 而无需为每张 2D 工程图重建 3D 模型，从而降低其成本。MBD 还提供了未来数年内都可以轻松访问的制造信息“数字线程”，从而在产品的整个生命周期内降低其总体维护成本

4 提高质量并加速工程变更单处理
MBD 解决了 2D 工程图可能导致质量不一致的局限性。MBD 生产允许快速访问包含制造零件或将其装配为产品所需的全部必要 PMI 数据的详细 3D 视图，从而尽量减少会导致错误、缺陷和现场故障的误解和意外情况。由于使用 MBD 来处理 ECO 的过程非常轻松且顺畅，避免了在 2D 中执行 ECO 时面临限期及预算紧张的窘境，因此更有利于制造商提高质量并迅速作出变更，进而保持更一致的高品质。

5 符合新标准
在制造商要求将 2D 工程图用于生产的同时，要求以 MBD 格式提供 PMI 数据的新标准和目标也开始涌现。商业公司、政府机构和国际组织正在推动过渡到基于模型的定义。例如，2013 年美国国防部公布了 Military-Standard-31000A（军事标准 31000 版本 A），定义了其整个供应链中基于模型的产品交付物的各种要求。其他适用标准还包括 ASME Y14.41、ISO 16792、DIN ISO 16792 和 GB/T 24734。

SOLIDWORKS MBD 软件：将 3D 优势拓展到制造过程
为帮助受益于使用 SOLIDWORKS 3D 设计解决方案来开发产品的制造商们充分利用 3D 技术在质量、成本和效率方面的优势，SOLIDWORKS 发布了 SOLIDWORKS MBD 软件这一用于SOLIDWORKS CAD 软件的集成式无图纸制造解决方案。SOLIDWORKS MBD 软件的开发兼顾了开发人员与生产人员的需求，使制造商能够以符合标准的 3D 格式来实现 PMI 生产数据定义、组织和发布的自动化。

1 引领基于模型的定义的发展

在 SOLIDWORKS MBD 无图纸制造解决方案（第一款完整的集成式 MBD CAD 解决方案）的开发中，SOLIDWORKS 继续引领着提供高效 MBD 解决方案的潮流。SOLIDWORKS MBD 软件与其他重要的 MBD 相关解决方案高度一致，包括 SOLIDWORKS eDrawings 软件（首款商业 3D 工程图应用程序）和 DimXpert（首款用于在 3D 中定义产品的 MBD 尺寸标注工具）。SOLIDWORKS MBD 软件在这些工具的基础之上构建，以一种清晰且有条理的方式来组织 3D PMI 数据，例如尺寸、公差和表面粗糙度。

2 SOLIDWORKS MBD 软件：用于 SOLIDWORKS CAD 软件的集成式无图纸制造解决方案

SOLIDWORKS MBD 软件可以帮助制造商更高效地传达用于生产的 PMI 数据，从而避免与 2D工程图相关的时间、成本和质量问题。用户可以利用 SOLIDWORKS DimXpert 来定义模型尺寸，然后使用 SOLIDWORKS MBD 功能来定义、组织和发布包括元属性链接和 3D 视图在内的PMI 数据，以符合其自己的制造标准或满足特定部门要求。

SOLIDWORKS MBD 与 SOLIDWORKS CAD 软件的集成沿续了 SOLIDWORKS CAD 用户界面直观的特点。SOLIDWORKS MBD 软件还支持所有主流 3D PMI 输出格式，包括 SOLIDWORKS CAD文件、eDrawings 和 3D PDF。用户可以充分利用该软件系列齐全的预定义模板，或者自定义模板以符合特定交付物要求。用户甚至还可以将 SOLIDWORKS MBD 软件与SOLIDWORKS 2D 工程图结合使用，以顺利过渡到 MBD 生产。

SOLIDWORKS MBD 软件可以在所有与生产相关的部门中充分发挥 3D CAD 模型的价值，例如制造、装配运营、质量保证和采购。由于用户可以自定义其 3D 输出模板的许多要素（包括布局、公司或部门徽标；3D 视口和缩略图；文本描述；元属性链接；表格），因此可以调整PMI 以应对其独特的制造交付物和其他需求，包括从响应招标 (RFP) 或报价 (RFQ) 请求到支持检查报告。除了在 3D 中查看 PMI 之外，生产人员还将能够使用平移、缩放、旋转、测量、剖面和其他大量 3D 工具来查验实际 3D 模型。