劉檢華，孫連勝，張 旭，劉少麗

（1．北京理工大學 機械與車輛學院，北京 100081；2．北京衛(wèi)星制造廠，北京 100190）

0 引言

長期以來，國內(nèi)外的研究機構都在探索一種自然（便于理解）、準確、高效的產(chǎn)品設計和制造等信息的表達方法，以支持產(chǎn)品設計、工藝設計、加工、裝配和維修等產(chǎn)品全生命周期各個階段的數(shù)據(jù)定義和傳遞?；谀Ｐ偷亩x（Model Based Definition，MBD）技術的出現(xiàn)，為解決這一難題提供了一種有效的途徑。MBD技術是指將產(chǎn)品的所有相關設計定義、工藝描述、屬性和管理等信息都附著在產(chǎn)品三維模型中的數(shù)字化定義方法［1］。目前國內(nèi)外學者在MBD技術的研究方面取得了很多成果，Alemanni［2］研究了基于MBD的產(chǎn)品全生命周期管理解決方案，并在某航天器結構件上進行了驗證。Quintana［3］分析了在產(chǎn)品全生命周期中運用MBD技術所面臨的問題，提出解決措施并總結了制造過程中運用MBD技術的優(yōu)越性。北京航空航天大學周秋忠等［4］給出了 MBD技術的內(nèi)涵，并建立了基于MBD的三維數(shù)字化制造技術應用體系。張魁等［5］結合我國對波音787飛機的轉包生產(chǎn)，給出了基于MBD制造技術體系的飛機裝配工藝數(shù)據(jù)的集成方式，并提出了控制數(shù)據(jù)一致性的實現(xiàn)方法。成飛的余志強等［6］研究了基于MBD的三維數(shù)字化定義、三維數(shù)字化工藝設計與仿真、三維數(shù)字化工藝裝備的設計與制造、基于輕量化模型的裝配過程可視化技術、三維數(shù)字化檢驗檢測技術以及基于MBD的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)集成技術的應用，實現(xiàn)了無二維圖紙、無紙質(zhì)工作指令的三維數(shù)字化集成制造，并指出MBD技術的深入應用必將推動我國飛機制造業(yè)的迅猛發(fā)展。

隨著MBD技術的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了基于模型的制造（Model Based Manufacturing，MBM）、基于模型的維修保障（Model Based Support，MBS）以及基于模型的企業(yè)（Model Based Enterprise，MBE）等概念。美國于2005在下一代制造技術計劃（Next Generation Manufacturing Technologies Initiative，NGMTI）中，將基于模型的企業(yè) MBE列為振興美國國防制造業(yè)和美國制造業(yè)的六大領域技術之首，并發(fā)布了MBE的計劃路線報告。MBE技術是在MBD技術的基礎上發(fā)展而來的，其核心思想是通過使用模型來定義、執(zhí)行、控制和管理一切企業(yè)流程，通過應用基于科學的仿真和分析工具在產(chǎn)品生命周期的每個環(huán)節(jié)輔助決策，從而快速減少產(chǎn)品創(chuàng)新、開發(fā)、制造和支持的時間和成本。

結合國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，MBD技術的發(fā)展趨勢為：①集成化、全數(shù)字化的面向產(chǎn)品全生命周期的設計制造集成系統(tǒng)，將逐漸取代單一功能的系統(tǒng)，CAx/DFx等系統(tǒng)的功能逐漸融合，設計制造集成度將更高，其集成應用將從產(chǎn)品設計、工藝設計和生產(chǎn)制造擴展到維修保障等產(chǎn)品全生命周期；②專業(yè)化的建模與仿真方法及工具將深入發(fā)展并廣泛應用，采用建模和仿真技術對產(chǎn)品整個生命周期的信息進行精確、全面的定義，利用模型來定義、執(zhí)行、控制產(chǎn)品設計和制造及維護等全部技術和業(yè)務流程，從根本上減少產(chǎn)品研發(fā)制造的時間和成本。

近10余年，以波音、空客和洛克希德·馬丁為代表的飛機制造企業(yè)在基于MBD的三維數(shù)字化設計制造技術的應用方面也取得了巨大的成功。在以波音787為代表的新型客機研制過程中，波音公司摒棄二維工程圖，建立了三維數(shù)字化設計制造一體化集成應用體系，全面采用MBD技術，并直接使用三維模型作為制造依據(jù)，實現(xiàn)了產(chǎn)品設計、工藝設計、工裝設計、零件加工、裝配與檢測的高度信息集成、并行協(xié)同和融合，開創(chuàng)了飛機三維數(shù)字化設計制造的嶄新模式，從而大幅度提高了產(chǎn)品研制能力，確保波音787客機的研制周期和質(zhì)量［6］。

隨著基于MBD的數(shù)字化設計與制造技術的發(fā)展及其在國內(nèi)外軍工行業(yè)的應用，使得產(chǎn)品研制中的傳統(tǒng)設計與制造流程發(fā)生了重大變革。傳統(tǒng)的以數(shù)字量為主、以模擬量為輔的協(xié)調(diào)工作法開始被全數(shù)字量傳遞的協(xié)調(diào)工作法代替，三維數(shù)模已經(jīng)取代二維工程圖紙，成為產(chǎn)品研制的唯一制造依據(jù)［7］。需要特別指出的是，采用三維數(shù)字化設計制造技術后，產(chǎn)品的制造過程是直接利用產(chǎn)品的基于模型數(shù)字化定義數(shù)據(jù)驅動，即產(chǎn)品的工藝設計、工裝設計、零部件加工、裝配與檢測，都直接根據(jù)MBD數(shù)據(jù)進行，從而消除了產(chǎn)品研制中“模擬量傳遞”所帶來的形狀和尺寸的傳遞誤差，也避免了傳統(tǒng)的“三維設計模型→二維紙質(zhì)圖紙→三維工藝模型”研制過程中信息傳遞鏈條的斷裂，既提高了研制效率，又保證了研制質(zhì)量。

國外先進企業(yè)基于三維數(shù)字化設計制造實現(xiàn)了研制模式的變革，國內(nèi)也在積極探索三維數(shù)字化設計制造技術的應用，尤其是近幾年國內(nèi)航空企業(yè)在新型飛機研制過程中大量采用三維數(shù)字化設計制造技術，取得了令人矚目的成績。但從總體上看，三維數(shù)字化設計制造目前在國內(nèi)仍未在諸如飛機、火箭、導彈等復雜產(chǎn)品上從設計、制造到交付的全過程實現(xiàn)，三維數(shù)字化設計制造目前在國內(nèi)還沒有成為飛機、火箭等復雜產(chǎn)品研制的主要手段和研制模式變革的主要動力。同時，目前在國內(nèi)企業(yè)實施三維數(shù)字化設計制造技術的過程中，有些企業(yè)把三維工藝仿真片面理解為三維工藝，對三維數(shù)字化設計制造技術內(nèi)涵的把握不準確，沒有認識到三維數(shù)字化設計制造技術帶來的研制模式和研制流程的變革，以及三維數(shù)字化設計制造技術帶來的從“傳統(tǒng)的以經(jīng)驗為主的設計模式”向“基于建模和仿真的科學設計模式”的轉變。

針對以上問題，本文首先從系統(tǒng)的角度闡述了三維數(shù)字化設計制造技術的內(nèi)涵，在此基礎上對三維數(shù)字化設計制造中的關鍵技術進行了論述，最后分析總結了三維數(shù)字化設計制造技術給軍工企業(yè)研制模式帶來的重大變革，并給出了目前我國軍工企業(yè)實施三維數(shù)字化設計制造技術的建議。

1 三維數(shù)字化設計制造技術是目前軍工企業(yè)應對挑戰(zhàn)的突破口

飛機、衛(wèi)星、潛艇、火箭、導彈和裝甲車輛等復雜軍工產(chǎn)品，具有組成復雜、技術復雜、制造過程復雜、項目協(xié)作單位多管理復雜等特點，其研制周期長且一般采用單件或小批生產(chǎn)模式，產(chǎn)品研制過程中需要進行反復裝調(diào)。例如衛(wèi)星總裝，即使在產(chǎn)品零件全部合格的情況下，也很難保證裝配后產(chǎn)品的合格率，往往需要經(jīng)過多次試裝、拆卸、返工才能裝配出合格產(chǎn)品［8］。

軍工產(chǎn)品的高度復雜性使得提高軍工產(chǎn)品的研制效率并保障研制質(zhì)量，一直是困擾軍工企業(yè)的最大難題。多年來，我國軍工產(chǎn)品設計方法和設計手段發(fā)展慢，產(chǎn)品設計主要靠實物驗證，工藝設計主要靠試切試裝，既耽誤周期又耗費經(jīng)費。近10年來，我國軍工企業(yè)普遍面臨產(chǎn)品的技術要求越來越嚴格、產(chǎn)品結構越來越復雜、研制任務越來越繁重但研制周期越來越短的現(xiàn)狀。傳統(tǒng)的以二維工程圖為核心的設計制造模式已經(jīng)不能應對當前的挑戰(zhàn)，常導致設計問題和工藝問題在產(chǎn)品研制階段不能充分暴露，后移至批生產(chǎn)階段，造成批生產(chǎn)階段產(chǎn)品制造質(zhì)量問題頻發(fā)，制造周期延長。因此，產(chǎn)品設計能否減少實物驗證，工藝設計能否減少試切試裝，產(chǎn)品研制和批產(chǎn)階段能否減少設計更改和工藝更改的數(shù)量，一直是工程技術人員努力的方向之一。

另一方面，目前國外相關的計算機軟件系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，在計算機上實現(xiàn)仿真驗證也非常普遍，例如設計領域的結構分析、熱分析、電磁分析等，以及工藝領域的鑄造仿真、焊接仿真、鈑金仿真、裝配仿真等都有很強大的軟件工具，軍工行業(yè)迫切需要借助計算機實現(xiàn)設計效率和設計質(zhì)量的大幅提升。但是，傳統(tǒng)的二維圖只有工程人員能夠看懂，計算機看不懂，而計算機和工程人員都能看懂的就是三維數(shù)模［9］。因此，要想借助信息化與數(shù)字化的浪潮實現(xiàn)騰飛，就必須實現(xiàn)三維數(shù)字化設計制造。

三維數(shù)字化設計制造技術通過大量采用數(shù)字化建模、仿真與實驗驗證手段，可大幅提升新產(chǎn)品的研制能力，是國內(nèi)軍工行業(yè)實現(xiàn)研制能力變革的支撐點和突破口。以三維模型為核心的信息表達及傳遞的設計制造模式與傳統(tǒng)的以二維圖紙為核心的設計制造模式不同，三維數(shù)字化設計制造模式具有很多技術優(yōu)勢，如設計制造等環(huán)節(jié)以三維模型為核心并行開展工作，工藝人員可直觀理解設計意圖，將設計模型轉為制造過程的工藝模型加以應用，同時通過工藝過程仿真工具進行工藝驗證和工藝參數(shù)優(yōu)化，從而大大提高產(chǎn)品研制效率和質(zhì)量。

2 三維數(shù)字化設計制造技術的內(nèi)涵

數(shù)字化設計與制造技術內(nèi)涵十分廣泛，從“大制造”的角度來看，數(shù)字化設計與制造是一種廣義概念，指將數(shù)字化技術應用于產(chǎn)品設計、制造以及管理等產(chǎn)品全生命周期中，以達到提高制造效率和質(zhì)量、降低制造成本、實現(xiàn)快速響應市場的目的所涉及的一系列活動的總稱。一般包括數(shù)字化設計、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配、數(shù)字化檢測、數(shù)字化工廠及數(shù)字化管理等。三維數(shù)字化設計制造技術是產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術的重要組成部分，指工程技術人員在產(chǎn)品開發(fā)過程中，以三維模型為核心實現(xiàn)產(chǎn)品設計、工藝設計、加工、裝配、檢驗及維修等一體化應用，并通過基于三維模型的數(shù)字化建模與仿真、信息與過程集成等技術來提高產(chǎn)品開發(fā)決策的能力和水平，獲得提高產(chǎn)品研發(fā)效率和保障研發(fā)質(zhì)量的相關技術及方法。三維數(shù)字化設計制造技術的核心，是基于三維模型進行早期分析仿真與驗證，及早發(fā)現(xiàn)設計問題并減少更改，從而在最短時間內(nèi)使產(chǎn)品完成加工裝配并滿足設計性能。三維數(shù)字化設計制造技術的主要支撐手段有：①以基于三維模型的“唯一數(shù)據(jù)源”為核心，實現(xiàn)產(chǎn)品研制過程中全過程的“零誤差”信息傳遞和全過程的并行及協(xié)同；②通過基于三維模型的數(shù)字化建模和仿真工具，以實現(xiàn)最好的產(chǎn)品性能設計、工程分析和制造。建模與仿真技術體現(xiàn)了機械工程的科學性，美國在2010年及其以后的美國國防制造業(yè)計劃中，將基于建模和仿真的設計工具列為優(yōu)先發(fā)展的四種重點能力之一。

三維數(shù)字化設計制造主要包括三維數(shù)字化設計、三維數(shù)字化工藝和三維數(shù)字化檢測等。三維數(shù)字化設計指工程技術人員以三維模型為核心來完成產(chǎn)品設計過程中的各項工作，如零件設計、裝配設計、工程分析等，以達到提高產(chǎn)品設計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計是基于物理樣機試驗驗證為主的產(chǎn)品設計方法，其主要流程為：物理樣機實驗模型設計→物理樣機實驗模型制造與試驗→修改設計→產(chǎn)品設計與制造。三維數(shù)字化設計是借助三維數(shù)字樣機來部分或全部取代物理樣機的方法，是一種基于數(shù)值模擬與性能仿真預測的設計方法，其主要流程為：三維數(shù)字樣機建?！鷶?shù)值模擬仿真與試驗→修改設計→產(chǎn)品制造［10］。三維數(shù)字化設計方法的指導思想是采用“基于模型的設計技術”進行早期驗證，判斷產(chǎn)品是否滿足功能要求，并不斷迭代修改設計直到滿意為止。

三維數(shù)字化設計技術是三維數(shù)字化設計制造中優(yōu)先得到發(fā)展的技術，目前我國許多軍工企業(yè)基本實現(xiàn)了三維產(chǎn)品設計，但是制造環(huán)節(jié)仍以二維工程圖作為依據(jù)，設計與制造之間的信息傳遞基本維持在將三維產(chǎn)品模型轉換成二維工程圖后，進入工藝設計、制造與現(xiàn)場裝配等環(huán)節(jié)。

三維數(shù)字化工藝設計是指工程技術人員在計算機輔助下，基于產(chǎn)品的三維數(shù)字模型全面開展產(chǎn)品工藝過程的模擬仿真，從而輔助工藝設計人員確定出合理的工藝規(guī)程的過程。三維數(shù)字化工藝設計的難點在于從制造角度出發(fā)，如何充分利用產(chǎn)品三維模型信息支撐產(chǎn)品工藝設計、加工、檢驗和裝配過程，有效提高產(chǎn)品工藝設計的效率和質(zhì)量。

三維數(shù)字化工藝設計一方面要解決傳統(tǒng)的靠經(jīng)驗的工藝設計方法向科學的工藝設計方法的轉變，即傳統(tǒng)的工藝設計主要是依靠經(jīng)驗傳承，主要是以師傅帶徒弟的方式實現(xiàn)的，而實現(xiàn)了三維數(shù)字化設計之后，工藝設計需要從經(jīng)驗傳承向基于建模和仿真的科學設計的飛躍；另一方面要解決傳統(tǒng)二維裝配工藝卡片向基于三維的工藝規(guī)程的轉變，由于取消了傳統(tǒng)的二維工程圖（藍圖），工藝規(guī)程要借助三維模型向操作工人和檢驗人員傳達設計意圖，同時要借助三維模型提出工藝要求，這無論在技術上、管理上、習慣上還是思想觀念上，都是一個巨大的挑戰(zhàn)。

3 三維數(shù)字化設計制造中的關鍵問題

三維數(shù)字化設計制造實現(xiàn)了從傳統(tǒng)模擬的和二維的模式向數(shù)字的和三維的模式的轉變，被稱為制造工程史上的一次重大革命。它避免了大量的二、三維間的轉換工作，避免了大量的必須靠實物進行判別、評估和確認的工作。它可以通過預先精確的定義、模擬和優(yōu)化實現(xiàn)在產(chǎn)品設計制造的每個環(huán)節(jié)輔助決策，并提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的錯誤，從而縮短研制周期并保障研制質(zhì)量。在這個過程中，基于三維數(shù)模的產(chǎn)品定義是一切工作的源頭，是需要首先解決的問題。在解決了基于三維數(shù)模的產(chǎn)品定義后，工藝制造等環(huán)節(jié)可以以三維模型為核心并行開展工作，工藝人員可直觀理解設計意圖，將設計模型轉為制造過程的工藝模型加以應用，從而達到大幅提升產(chǎn)品結構設計和工藝設計能力的目的。

三維數(shù)字化設計制造中的關鍵技術包括基于三維數(shù)模的產(chǎn)品定義、基于三維模型的工程分析優(yōu)化、基于MBD的數(shù)字化工藝設計、基于仿真的三維工藝驗證與優(yōu)化、三維工藝信息的集成應用、基于MBD的數(shù)字化檢測技術等。

（1）基于三維數(shù)模的產(chǎn)品定義

在以二維工程圖為核心的設計模式下，產(chǎn)品的設計結果以二維工程圖的方法表達，二維工程圖的繪制遵循我國的國標及各行業(yè)標準。二維工程圖通常在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）系統(tǒng)中以文檔的形式進行管理，作為文檔附件添加到產(chǎn)品結構樹的零部件節(jié)點上。在工藝規(guī)劃、加工仿真、夾具設計等制造階段，需要通過二維工程圖獲取設計要求，并根據(jù)二維工程圖重新建立零部件的三維模型，以實現(xiàn)后續(xù)數(shù)控編程和加工仿真等工作。以二維工程圖為核心的設計模式實際上是傳統(tǒng)手工繪制工程圖的計算機化，由于缺乏模型幾何等信息的傳遞手段，使設計與制造難以實現(xiàn)信息的集成和共享。

在以三維模型為核心的設計模式中，產(chǎn)品的所有定義信息都以三維模型為基礎進行表達，包括尺寸、公差、技術要求、制造要求等，這種設計模式也稱為MBD技術。三維模型在PDM系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下進行發(fā)布（工程中可采用多次模型預發(fā)布的形式來實現(xiàn)設計、工藝、制造等人員的并行協(xié)同）和傳遞。工藝人員在獲取三維模型后，可以根據(jù)需要，采用相應的工藝設計、NC編程、加工仿真和虛擬裝配等軟件，進行工藝的設計和仿真分析。三維模型可以通過模型轉換技術，傳遞到其他應用系統(tǒng)中。值得一提的是，有些企業(yè)認為開展三維數(shù)字化制造技術后，設計師提交的三維模型可以直接傳遞給其他專業(yè)（例如數(shù)控加工）使用而不做任何的模型修改，同時機加工藝師用到的包括毛坯在內(nèi)的中間工序的三維模型也可以通過三維模型映射自動得到。但現(xiàn)實情況卻不是這樣理想，一般其他專業(yè)獲得三維模型后，都要進行一定的修正才能應用，有時模型的修正量相當大，甚至與重建模型的工作量不相上下。因此，為減少各專業(yè)的模型修正工作，一定要做大量標準和規(guī)范的制定工作，盡量提高三維模型的質(zhì)量。在實現(xiàn)以三維模型為核心的產(chǎn)品數(shù)字化建模中，需要解決標準規(guī)范、建模工具、模型管理等一系列問題。

在以波音為代表的國際航空企業(yè)中，已經(jīng)廣泛實現(xiàn)了三維數(shù)字化設計制造，其中一項重要的工作是建立以三維模型為核心的產(chǎn)品數(shù)字化定義的標準規(guī)范，包括建模過程、屬性信息定義、模型標注、模型檢查等標準規(guī)范。目前，國際上已經(jīng)建立的三維建模標準包括國際標準化組織的ISO 16792《技術產(chǎn)品文件 ——數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實施規(guī)程》、美國ASME Y14．41《數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)實施規(guī)程》，以及我國的GBT24734《數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則》等。這些標準規(guī)范為針對以三維模型為核心的數(shù)據(jù)集定義、三維模型完整性要求、模型標注、三維模型的表達要求等進行了規(guī)范，可以用于指導企業(yè)的實踐。但是由于各個行業(yè)產(chǎn)品的差異性以及三維軟件工具的差異性，國際上各個行業(yè)、企業(yè)還針對自身的產(chǎn)品、軟件工具、管理要求等，建立了一系列行業(yè)和企業(yè)標準，如波音公司的BSD－600系列標準，對采用MBD技術的三維模型定義、各類零件建模要求、裝配建模和模型檢查等具體要求進行了規(guī)定。波音的標準不但要在公司內(nèi)部執(zhí)行，而且所有參與波音產(chǎn)品的供應商也需要遵照波音的規(guī)范，進行產(chǎn)品模型的定義。

三維模型是在三維CAD軟件中完成創(chuàng)建的，根據(jù)設計建模規(guī)范需要在CAD模型中完成幾何建模、尺寸公差標注、技術要求定義、基本屬性信息定義，同時定義裝配關系，形成產(chǎn)品裝配物料清單（Bill of Material，BOM）。目前，在軍工行業(yè)中應用的主流CAD系統(tǒng)包括PTC公司的Pro/E、西門子UGS公司的UG－NX、達索公司的CATIA等，一些企業(yè)還使用了SolidEdge、CAXA等其他軟件系統(tǒng)。在基于三維數(shù)模的產(chǎn)品定義中，現(xiàn)有的三維CAD系統(tǒng)在建模、標注、屬性定義等基本功能上都能滿足工程應用的要求，只是在使用方式和易用性上有一些差異。但是，為實現(xiàn)規(guī)范性的建模，保證三維模型在數(shù)據(jù)集定義、建模方法、尺寸及公差標注、技術要求標注等方面符合企業(yè)內(nèi)部的標準和規(guī)范，保證模型可以在后續(xù)的工藝設計、制造仿真、制造執(zhí)行中得到全面的應用，需要在CAD軟件的基本功能上進行專門配置或者定制開發(fā)。

同時，在三維數(shù)字化設計制造中，為實現(xiàn)設計制造的集成以及并行工程，需要在設計過程中考慮后續(xù)制造環(huán)節(jié)的要求，采用設計和工藝一體化（Integrate Product and Process Development，IPPD）的設計模式，在設計過程中將制造過程的各種要求和約束，包括加工能力、經(jīng)濟精度、工序能力等，融入設計建模過程中，采用有效的建模和分析手段，從而保證設計結果制造的方便和經(jīng)濟。這種設計模式稱為面向制造與裝配的設計（Design for Manufacture and Assembly，DFMA）。根據(jù)制造過程中不同的工藝方法，DFMA又可以分為面向加工的設計（Design for Manufacturing，DFM）、面向裝配的設計（Design for Assembly，DFA）、面向檢驗的設計（Design for Test，DFT）、面向維修的設計（Design for Seniceaility，DFS）等。

（2）基于三維模型的工程分析優(yōu)化

在產(chǎn)品三維模型并行定義階段，可以全面使用結構分析、熱分析、電磁分析等數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)工具軟件，大幅提升設計分析的效率和質(zhì)量，部分或全部取消實物驗證，從而使產(chǎn)品研制能力產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

三維數(shù)字化設計技術的發(fā)展離不開數(shù)字化的產(chǎn)品開發(fā)工具，從建立單個的數(shù)字化輔助工具到多工具的集成，從建立工程專業(yè)領域的數(shù)字化開發(fā)系統(tǒng)，再到建立覆蓋整個產(chǎn)品開發(fā)過程的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)體系，形成整體的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)能力，都需要各種建模與仿真工具的支持，這些工具包括兩類：①具體技術類工具，直接用于產(chǎn)品的建模與仿真分析，如NASTRAN、ANSYS等CAE分析軟件；②產(chǎn)品開發(fā)過程中應用的系統(tǒng)集成平臺，用以組織和管理開發(fā)流程、工具軟件、數(shù)據(jù)和其他資源，如 Windchill、TeamCenter等PDM軟件平臺。

同時，軍工產(chǎn)品研制過程涉及多個學科領域，應用大量不同的信息模型和數(shù)據(jù)模型，各個模型間在交互和共享過程中存在的復雜性問題，已成為影響產(chǎn)品總體設計周期及設計方案合理性的主要問題之一。目前，國內(nèi)外企業(yè)已經(jīng)充分認識到協(xié)同設計和仿真平臺的重要性，形成了一些多學科協(xié)同設計與仿真集成平臺的軟件，包括MSC公司的MSC．Sim－Manager以及ANSYS公司的Workbench等。

（3）基于MBD的數(shù)字化工藝設計

基于MBD的數(shù)字化工藝設計是指工藝設計人員接收產(chǎn)品設計部門發(fā)布的BOM、三維模型、技術要求等信息后，根據(jù)這些信息進行三維工藝設計，并對設計結果進行三維仿真驗證，最后編制成三維工藝規(guī)程供操作工人和檢驗人員使用。采用三維數(shù)字化工藝設計手段有助于實現(xiàn)與產(chǎn)品設計并行的三維工藝設計和分析，提前發(fā)現(xiàn)可能的設計缺陷，保證研制質(zhì)量，縮短研制周期［11］。

三維工藝設計涉及的主要內(nèi)容包括三維設計模型轉換、三維工藝過程建模、結構化工藝設計、基于MBD的工裝設計、三維工藝仿真驗證與標準資源庫建立等，并最終形成基于數(shù)模的工藝規(guī)程（Model Based Instructions，MBI）。

1）三維設計模型轉換將接收到的來自設計部門的三維模型轉換為制造環(huán)節(jié)需要的模型格式，這部分工作一方面包括由于設計制造單位所使用的三維CAD軟件不同或者軟件版本不一致導致的需要進行模型轉換，另一方面包括將設計的三維模型轉換為制造環(huán)節(jié)需要的輕量化模型（例如將Pro/E的．prt模型轉換為．pvz輕量化模型）。

2）三維工藝過程建模建立產(chǎn)品制造過程中包括毛坯在內(nèi)的中間工序的三維模型（包括模型標注），以滿足工裝設計、工藝參數(shù)計算和數(shù)控編程等工藝設計活動的需要。

3）結構化工藝設計實現(xiàn)從設計BOM到工藝BOM，乃至工藝全要素的完整定義。

4）基于MBD的工裝設計充分利用三維模型實現(xiàn)工裝的快速設計，通過仿真提高工裝設計質(zhì)量。

5）三維工藝仿真驗證充分利用三維模型進行機加、裝配、鈑金、鑄造等多專業(yè)的工藝仿真與驗證，獲得最優(yōu)的工藝參數(shù)。

6）標準資源庫針對專業(yè)特點建立包括工裝、材料、設備、標準在內(nèi)的資源庫，輔助工藝編制。

三維工藝設計最終形成MBI。目前有人認為MBI必須是以三維為主的無紙化的工藝規(guī)程，也有人片面地把三維工藝過程仿真理解為三維工藝，這些理解都具有局限性。工藝規(guī)程是由工藝員向操作工人、檢驗員等轉達設計意圖并提出工藝要求的文件。傳統(tǒng)的工藝規(guī)程必須和二維工程圖一起交給操作者和檢驗員，才能進行加工制造。實現(xiàn)三維數(shù)字化設計后，取消二維工程圖，設計下發(fā)的是三維模型，需要將設計下發(fā)的三維模型轉換為輕量化模型，然后與工藝規(guī)程一起下發(fā)。三維工藝規(guī)程是一種以文字信息、三維模型、圖片、動畫等多媒體信息組成的多維工藝文檔，它以三維形式為主還是以文字信息為主，應由工藝的專業(yè)類型（有的工藝專業(yè)不適合三維形式表達）和當前的計算機信息技術應用水平?jīng)Q定。

與傳統(tǒng)的卡片式工藝規(guī)程相比，三維工藝規(guī)程具有三維表達、結構化和多媒體化三個典型特征。

1）三維表達三維工藝規(guī)程是基于三維數(shù)模產(chǎn)生的（不是基于二維工程圖），是設計模型（包含產(chǎn)品設計BOM信息）在工藝設計階段的重用。三維設計模型應用于工藝信息表達，不僅是簡單取代工藝簡圖。應用三維數(shù)字化工藝模型有如下優(yōu)勢：①便于在三維模型的基礎上提取設計要求，也能夠實現(xiàn)工藝描述性文字與視圖、特征、標注等不同信息的鏈接，從而大大提高工藝設計和工裝設計效率；②三維數(shù)字化工藝模型能夠直觀、準確、全面地展示產(chǎn)品設計和制造信息，從而提高產(chǎn)品設計人員、工藝設計人員和車間工人之間的信息傳遞效率和協(xié)同能力；③通過三維工序模型按工序或工步順序形成工序模型序列，可實現(xiàn)產(chǎn)品動態(tài)的加工或裝配過程展示，有利于查看和分析工藝設計意圖和產(chǎn)品的制造過程。

2）結構化三維工藝規(guī)程的結構化，一方面指三維工藝規(guī)程改變了原來基于產(chǎn)品圖號的管理模式，采用基于BOM結構的管理模式，方便用戶更直觀快捷地了解所需信息及相互間的關聯(lián)關系，提高了管理效率；另一方面，與傳統(tǒng)的基于卡片式的工藝規(guī)程相比，三維工藝規(guī)程實現(xiàn)了工藝內(nèi)容的結構化管理。三維工藝規(guī)程把原來表格式的結構形式變?yōu)樽匀豁樞虻慕Y構形式，按照面向對象的方法，實現(xiàn)了主工藝與分工藝、工藝與工序、工序與相關資源的全要素關聯(lián)，并將每道工序涉及的文字性的工藝描述信息、配套資源（工裝夾具、工具等）、三維工序模型、檢驗要求等信息分別進行組織和管理，同時可按用戶要求對各種報表進行匯總，不但大大提高了工藝管理效率，而且便于工藝數(shù)據(jù)定義、關聯(lián)、擴展及后續(xù)與其他系統(tǒng)的信息集成。

3）多媒體化三維工藝規(guī)程是一種以文字信息、三維模型、圖片、動畫、錄像等多媒體信息組成的多維工藝文檔。例如在機加工藝規(guī)程中提供產(chǎn)品的三維模型，可以從不同角度、不同剖面詳細了解產(chǎn)品的設計意圖；再如裝配工藝規(guī)程中包含產(chǎn)品裝配順序和路徑的仿真動畫，可用來指導現(xiàn)場裝配等。

（4）基于仿真的三維工藝驗證與優(yōu)化

實施三維數(shù)字化工藝設計不僅是用三維工藝規(guī)程取代傳統(tǒng)的表格式工藝規(guī)程，而且是要徹底改變落后的工藝設計模式，要采用先進的工藝設計理念、方法和工具，最終達到大幅提升工藝設計能力的目的。為此，三維工藝驗證和工藝參數(shù)優(yōu)化工作是一個重要環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的工藝設計過程主要依靠典型工藝、樣板工藝、工藝手冊等的復制修改，缺少先進的驗證手段，機械加工一般都是依靠試切試裝來確定工藝方案的合理性，周期長、成本高，一經(jīng)確定很難改變［12］。例如，工藝員一般先復制相似產(chǎn)品的工藝方案，接著查工藝手冊修改相關參數(shù)，然后申請試驗件驗證方案的可行性和合理性，再昂貴的零件也要申請試驗件進行試加工。最重要的是，傳統(tǒng)的工藝設計方法嚴重限制了工藝人員的創(chuàng)新性，工藝師的主要工作其實是文字編輯。

三維數(shù)字化工藝設計是一種以工藝過程的建模與仿真為核心的設計方法，其核心是通過建模與仿真技術來實現(xiàn)數(shù)字化的工藝驗證及優(yōu)化。三維工藝驗證與優(yōu)化涉及加工、鑄造、裝配等專業(yè)，加工過程建模和仿真一般主要包括切削加工過程和成型加工過程。切削加工過程的工藝驗證與優(yōu)化主要包括幾何仿真優(yōu)化和物理仿真優(yōu)化。幾何仿真優(yōu)化包括刀位軌跡和運動過程干涉檢測仿真，不考慮切削參數(shù)、切削力以及其他因素的影響，主要驗證NC程序的正確性；物理仿真優(yōu)化是對切削加工特性和加工精度進行預測的動態(tài)仿真，主要根據(jù)動態(tài)力學特性來預測刀具磨損、刀具振動和變形，并通過控制切削參數(shù)達到優(yōu)化切削過程的目的。美國Northrop公司通過對鈑金件成型的模擬，可預測回彈量、撕裂、起皺等缺陷，使廢品率減少95%，周期縮短78%［13］。

導管彎曲成形過程是一種復雜加工過程，與切削類數(shù)控加工設備的刀位軌跡仿真不同，導管彎曲成形過程中不正確的加工程序不但會影響彎曲的質(zhì)量和效率，而且不斷變化的導管形狀還會導致干涉甚至危及人身的安全。圖1所示為北京理工大學自主開發(fā)的導管數(shù)控加工過程仿真系統(tǒng)（Tube Bending Simulation system，TBS），它提供的功能包括彎管機床的幾何建模和運動學建模、模/夾具選取與定義、機床配置定義與調(diào)整、導管毛坯建模和裝載、碰撞和干涉檢驗、導管加工過程仿真等功能。

三維裝配工藝驗證與優(yōu)化也是近年來得到迅猛發(fā)展的技術，通過該技術不僅可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計上存在的裝配干涉，并對零部件的裝配順序、裝配路徑和工/夾具的使用進行驗證，隨著近幾年技術的發(fā)展，還可以對裝配誤差累計的分析、裝配順序和零件制造誤差對裝配方案的影響進行分析和預測，從而在產(chǎn)品實物裝配之前，通過帶物理特性和精度信息的裝配過程仿真，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計、工藝設計和工裝設計存在的缺陷，達到有效減少工藝更改和設計更改、保證裝配質(zhì)量的目的。圖2為北京理工大學自主開發(fā)的衛(wèi)星電纜插頭插裝過程仿真軟件界面。

（5）三維工藝信息在車間的集成應用

在MBD制造模式下，三維產(chǎn)品模型、工裝模型和三維工藝數(shù)據(jù)完全替代了二維工程圖紙和紙質(zhì)工藝指令，成為生產(chǎn)現(xiàn)場指導工人工作的技術依據(jù)。三維工藝信息在車間的集成應用中，需要解決的技術問題包括：

1）三維模型的輕量化和車間展示在三維設計制造過程中，由于取消了二維工程圖紙，三維模型成為表達設計意圖的載體，也是其他各專業(yè)開展工作的重要依據(jù)。但是，設計人員通常采用專業(yè)的商品化三維建模軟件（例如Pro/E、CATIA等）進行產(chǎn)品設計，車間操作人員如果直接采用專業(yè)的三維建模軟件查閱設計人員下發(fā)的三維模型，則造成了資源的浪費（一方面商品化的三維建模軟件價格昂貴；另一方面車間需要大幅提升計算機性能以滿足對“巨模型”的瀏覽需求）。因此，目前普遍采用的方法是將設計的三維模型轉換為制造環(huán)節(jié)需要的輕量化模型（例如將Pro/E的．prt模型轉換為．pvz輕量化模型），車間采用免費的瀏覽器軟件即可打開輕量化模型進行查閱，同時輕量化模型也大大降低了對計算機的性能要求。但是在模型的轉換過程中，如何保證三維標注等信息的完整性和一致性是關鍵，該工作一方面靠嚴格執(zhí)行企業(yè)制定的三維模型在數(shù)據(jù)集定義、建模方法、尺寸及公差標注、技術要求標注等方面的標準和規(guī)范；另一方面需要選擇有成功應用背景的商品化軟件（例如CATIA、UG等）。

2）三維工藝發(fā)布及其集成應用三維工藝編程完成后，需進行技術狀態(tài)控制。由于三維工藝信息是完全結構化的，審批發(fā)布的工藝信息，包括工藝內(nèi)容、產(chǎn)品屬性、過程模型、配套資源等信息很方便查詢和提取，并以用戶自定義的結構化或表格方式等形式輸出（例如利用西門子公司Teamcenter的Publish功能，可將審批完畢的包含三維中間工序模型的三維工藝按定制的格式輸出，供網(wǎng)頁發(fā)布瀏覽）。同時，提取審批發(fā)布的三維工藝中的相關信息，可通過自定義的可擴展標記語言（eXtensible Markup Language，XML）數(shù)據(jù)包形式提供給車間的下游系統(tǒng)（例如制造執(zhí)行系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)等），下游系統(tǒng)通過開發(fā)XML解析接口，讀入并解析XML數(shù)據(jù)包，從而實現(xiàn)三維工藝數(shù)據(jù)的集成應用。值得一提的是，三維工藝展示的形式和內(nèi)容不同于傳統(tǒng)的紙質(zhì)工藝，通過數(shù)字化應用終端，車間操作人員不僅需要快速瀏覽產(chǎn)品制造工藝數(shù)據(jù)和工藝圖解，觀看產(chǎn)品的制造過程動畫，還需查詢并瀏覽產(chǎn)品三維模型，這對現(xiàn)有軟硬件和使用人員均提出了新的挑戰(zhàn)，同時出于軍工企業(yè)信息安全的考慮，類似移動終端中的無線等技術手段不宜在現(xiàn)場應用，目前企業(yè)更多采用臺式計算機或觸摸屏的方式展示三維工藝信息。

（6）基于MBD的數(shù)字化檢測技術

準確高效的檢測技術是保障產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵之一。傳統(tǒng)的手工檢測規(guī)劃設計中，限于檢驗規(guī)劃制定者和檢驗人員個人素質(zhì)、技能、工作態(tài)度、身體條件等因素的制約，所設計的檢驗規(guī)劃缺乏足夠的一致性，常常造成重復檢驗、漏檢、檢驗錯誤等問題。自動檢測系統(tǒng)為解決以上問題提供了有效的解決方案，自動檢測系統(tǒng)從三維CAD模型中獲得檢測信息，自動制定檢測規(guī)劃和生成控制代碼，驅動尺寸測量裝置進行測量工作。同時，通過自動檢測系統(tǒng)獲得的測量數(shù)據(jù)，可反饋給三維CAD系統(tǒng)，從而判斷實際零件是否滿足設計要求，進而控制進一步的加工。最終形成一個以產(chǎn)品質(zhì)量為目標的產(chǎn)品自動測量和質(zhì)量控制的閉環(huán)系統(tǒng)［14］。

MBD技術是將產(chǎn)品的所有相關設計定義、工藝描述、屬性和管理等信息都附著在產(chǎn)品三維模型中的數(shù)字化定義方法。從MBD思想的角度來看，檢測工序、檢測方法、檢測工具、測量路徑等檢測規(guī)劃信息也應融入三維模型中，成為檢測數(shù)模的一部分［15］。因此，基于MBD可開展三維工藝檢驗技術研究，通過分析MBD中的三維標注信息來獲得檢測特征，并以基于MBD的三維設計數(shù)模、工藝數(shù)模和檢測方案為依據(jù)開發(fā)檢驗數(shù)據(jù)計算程序，建立基于MBD的三維檢驗數(shù)模。最后，以檢測計劃和三維檢測模型為依據(jù)，可實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗檢測數(shù)據(jù)的自動采集。隨著三維工藝發(fā)布與車間三維工藝看板技術的推廣應用，基于MBD的數(shù)字化檢測技術將越來越受到重視。

4 三維數(shù)字化設計制造技術帶來的產(chǎn)品研制模式變革及典型案例分析

目前，三維數(shù)字化設計制造技術給我國企業(yè)帶來的產(chǎn)品研制模式的變革主要體現(xiàn)在以下三個方面：

（1）二維和三維并行的設計制造模式向全三維的設計制造模式的轉變

三維數(shù)字化設計制造技術將使工程技術人員從繁瑣的二維圖紙和表格文化中解放出來，從而將更多精力轉移到需求分析和產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)上。全三維的設計制造模式為從經(jīng)驗設計制造為主向基于建模和仿真的科學設計制造為主的轉變提供了解決途徑，通過全面的以三維模型為核心的建模和仿真，可及早發(fā)現(xiàn)設計問題并減少更改，從而實現(xiàn)科學的設計與制造。實施三維數(shù)字化設計制造不僅要實現(xiàn)企業(yè)設計制造流程的再造，還要實現(xiàn)企業(yè)文化、管理體制和生產(chǎn)方式的變革。北京航空航天大學范玉青指出［16］，MBD涉及到設計、制造的方方面面，對于企業(yè)來說，在向MBD技術轉變的過程中，轉變企業(yè)文化是首要任務。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，從零開始研究新的信息表達方式。同時指出，現(xiàn)代飛機產(chǎn)品制造過程的實質(zhì)，是對一個產(chǎn)品進行并行協(xié)同的數(shù)字化建模、模擬仿真和產(chǎn)品定義，然后對產(chǎn)品的定義數(shù)據(jù)從設計的上游向零件制造、部件裝配、產(chǎn)品總裝和測量檢驗的下游進行傳遞、拓延和加工處理的過程，最終形成的飛機產(chǎn)品可以被看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。

（2）以數(shù)字量為主、以模擬量為輔的協(xié)調(diào)工作法（或者模擬量為主、數(shù)字量為輔的協(xié)調(diào)工作法）向全數(shù)字量傳遞的協(xié)調(diào)工作法的轉變

例如傳統(tǒng)的航天產(chǎn)品研制過程就是一個典型的基于二維圖紙和實物驗證進行循環(huán)迭代的串行過程，在該過程中要依靠大量實物來驗證設計（實物模裝、零件試切試裝等）的正確性，還有大量的設計更改存在。隨著載人航天等工程項目的實施，實物驗證的周期長、費用高等問題更加突出。采用基于三維的產(chǎn)品數(shù)字化定義后，三維數(shù)模作為產(chǎn)品研制的唯一制造依據(jù)，產(chǎn)品的工藝設計、工裝設計、零部件加工、裝配與檢測都直接根據(jù)MBD數(shù)據(jù)進行，從而徹底改變了例如傳統(tǒng)飛機制造中尺寸傳遞采用模線樣板——標準樣件來協(xié)調(diào)產(chǎn)品的形狀和尺寸的落后方式。

（3）真正并行和協(xié)同的實現(xiàn)

通過 MBD/MBI技術的應用，提供了一種自然、準確、高效的方法來實現(xiàn)產(chǎn)品結構設計、工藝設計與制造間的數(shù)據(jù)傳遞和信息集成，解決了并行工程的核心難點，為真正并行協(xié)同的實現(xiàn)奠定了基礎。同時通過產(chǎn)品、工藝過程和生產(chǎn)資源的建模仿真及集成優(yōu)化，提高了多學科的設計與制造的協(xié)同性和并行性。現(xiàn)代飛機研制方法的核心是從原有的基于物理（實物）樣機的串行方式演變成基于數(shù)字樣機的并行方式，三維數(shù)字化設計制造技術改變了傳統(tǒng)的飛機串行制造模式，實現(xiàn)了產(chǎn)品設計、工藝設計、工裝設計的并行工程，從而降低產(chǎn)品研制風險、縮短產(chǎn)品研制周期，減少開發(fā)成本。

美國波音是最早推行三維數(shù)字化設計制造技術的公司，該公司以CATIA V5作為產(chǎn)品建模工具，采用ENOVIA作為不同研發(fā)階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與協(xié)同環(huán)境，采用Delmia V5作為工藝設計與制造仿真環(huán)境，實現(xiàn)了MBD技術從設計到制造整個流程的應用。波音787全面采用了MBD技術，并制定了基于模型定義MBD技術應用規(guī)范BDS－600系列，構建了787飛機的單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，進而將三維產(chǎn)品制造信息與三維設計信息共同定義到產(chǎn)品的三維模型中，實現(xiàn)了產(chǎn)品結構設計、工藝設計、工裝設計、零件加工、裝配和檢測的高度集成、協(xié)同和融合，建立了完整的三維數(shù)字化設計制造一體化集成應用體系，確保波音787客機的研制周期和質(zhì)量。值得一提的是，推行三維數(shù)字化設計制造技術是一項長期而復雜的系統(tǒng)工程，波音公司早在20世紀90年代中期就已提出MBD的概念，但由于在技術轉型期間，波音內(nèi)部的某些生產(chǎn)流程及大量的供應商的設計、制造和檢驗手段還未達到MBD技術體系的要求，為保證生產(chǎn)的穩(wěn)定和平穩(wěn)過渡，在此期間波音推行MBD技術并沒有進行激進的改革，而是采取了許多“容忍”折中措施，如仍保留部分二維圖作為制造依據(jù)，承包商可選擇使用三維或二維圖紙等，目的是循序漸進而又堅定不移地推行MBD技術。

北京衛(wèi)星制造廠采用西門子Teamcenter軟件，探索了一套適合航天產(chǎn)品研制的三維工藝技術應用解決方案，建立了適合航天型號產(chǎn)品研制的三維工藝管理標準規(guī)范體系，圖3為北京衛(wèi)星制造廠的三維工藝設計應用流程，其中涉及的主要流程環(huán)節(jié)包括：

（1）工藝會簽工藝部門依據(jù)設計部門按基線預發(fā)放的三維設計模型進行工藝分析，并向設計部門反饋工藝審查意見。另外，設計部門通過提供產(chǎn)品預發(fā)布、發(fā)布、定型等不同成熟的發(fā)放機制，讓工藝人員能夠根據(jù)不同的產(chǎn)品設計成熟度決定工藝成熟度，并按照工藝成熟度確定下一步的工藝計劃安排及物資準備。

（2）三維模型接收與管理檔案室依據(jù)基線下載三維設計模型，并導入三維工藝設計系統(tǒng)，同時將接收到的來自設計部門的三維模型轉換為制造環(huán)節(jié)需要的模型格式。

（3）三維工藝編制設計人員依據(jù)事先定義的工藝模板，完成三維工藝編制，并確保工藝中的工序描述、材料、工裝、過程模型、工具、標準、檢驗要求等符合工藝規(guī)范要求并進行數(shù)據(jù)關聯(lián)。在三維工藝編制過程中，對于機加工藝還需要建立毛坯等中間工序模型，以滿足工裝設計、工藝參數(shù)設計和數(shù)控編程等系統(tǒng)的需要。同時，通過對工藝過程的建模與仿真，驗證工藝的可行性并優(yōu)化工藝參數(shù)。

（4）三維工藝審批與發(fā)放三維工藝設計完成后，需要通過審批流程對工藝進行審批，審批完成后定版發(fā)布，并進行歸檔管理。

圖4為北京衛(wèi)星制造廠采用TeamCenter軟件的機械加工工藝規(guī)程示例。其中左邊視圖為工藝結構樹，列出了完成該零件加工的所有工序；中間視圖（分為上下兩部分）列出了用戶當前選擇的工序的詳細信息，其中上半部分視圖中展示了該工序用到的配套資源列表，下半部分視圖中展示了該工序的詳細工序內(nèi)容；右邊視圖展示了當前工序的帶標注信息的三維工序模型。目前，北京衛(wèi)星制造廠已經(jīng)完成了多個產(chǎn)品的三維工藝技術應用，并實現(xiàn)了車間的無紙化生產(chǎn)。通過基于三維模型的設計工藝協(xié)同設計提供的產(chǎn)品預發(fā)布、發(fā)布、定型等不同成熟度的發(fā)放機制，從產(chǎn)品的配置之初就能夠讓工藝人員接入設計過程，一方面工藝人員通過三維環(huán)境進行工藝性審查，提前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計過程中可能給生產(chǎn)過程帶來的問題；另一方面能夠根據(jù)不同產(chǎn)品的設計成熟度決定工藝成熟度，并按照工藝成熟度確定下一步的計劃安排和物資準備。同時，通過對完全結構化的三維工藝信息的提取，實現(xiàn)了三維工藝信息在車間的集成應用，圖5為北京理工大學開發(fā)的衛(wèi)星裝配過程制造執(zhí)行軟件界面，該系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口接收工藝信息后，可實現(xiàn)車間的調(diào)度排產(chǎn)、工藝集成展示、裝配過程數(shù)據(jù)實時采集及裝配過程監(jiān)控等集成應用。

5 結束語

先進的三維數(shù)字化設計制造技術已成為國外軍工產(chǎn)品研制中不可或缺的手段，并推動了軍工產(chǎn)品研制模式發(fā)生重大變革。國內(nèi)軍工企業(yè)也提出了全三維設計、三維到工藝、三維到設備的三步走戰(zhàn)略。實施三維數(shù)字化設計制造不僅是用三維模型取代大量的二維三維轉換，而是要通過設計與工藝協(xié)同以及大量的建模與仿真技術，達到大幅提升產(chǎn)品設計和工藝設計能力的目的。目前國內(nèi)企業(yè)實施三維數(shù)字化設計制造技術過程中，有些企業(yè)把三維裝配工藝仿真片面理解為三維裝配工藝，有的企業(yè)過于強調(diào)三維模型下車間、強調(diào)三維工藝必須是以三維為主的工藝規(guī)程，沒有認識到三維數(shù)字化設計制造技術帶來的研制模式和研制流程的變革，以及三維數(shù)字化設計制造技術帶來的從傳統(tǒng)的以經(jīng)驗為主的設計模式向基于建模和仿真的科學設計模式的重大轉變。

目前，我國軍工企業(yè)實施三維數(shù)字化設計制造技術的建議主要有：①要充分認識到三維數(shù)字化設計制造技術的應用是一項長期而復雜的系統(tǒng)工程，該過程不僅要解決技術問題，還要解決由此帶來的對企業(yè)文化和管理體制的沖突。另外，目前國內(nèi)外企業(yè)在MBD應用程度和水平方面參差不齊，選用的軟件平臺架構也五花八門，成功的MBD案例是難以簡單地完全復制的，這與各企業(yè)間發(fā)展歷程的差距、企業(yè)工程信息化本身的復雜性、企業(yè)本身產(chǎn)品設計過程的差異性密切相關。②三維數(shù)字化設計制造技術與其他先進技術的融合，必須與工藝技術、實驗驗證技術、檢測技術和現(xiàn)代管理等技術的研究相結合，同時將仿真技術與實驗驗證相結合，避免“仿而不真”，從而真正實現(xiàn)基于建模和仿真的科學設計與制造，以及傳統(tǒng)制造向科學制造的轉變。

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