MBD是這10年來制造行業的研究重點和熱點，特別是以航空制造企業為代表。MBD( Model Based Definition)是將產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品三維模型中的先進的數字化定義方法。從傳統的二維加三維數字化產品定義進化到MBD數字化定義技術，核心的轉變是原來的二維工程圖和零件表定義與應用，完全被MBD數據集（三維標注）所代替。該規范包括了從設計、工藝、生產、檢驗、質量等相關環節，其中三維工藝是建設MBD的關鍵環節。
1 國內外航空企業MBD技術的現狀
近10余年，隨著飛機制造技術的發展，以波音、洛·馬和空客公司為代表的飛機制造企業在數字化技術應用領域取得了巨大的成功。特別以波音公司為代表，在波音787為代表的新型客機研制過程中，全面采用了MBD技術，將三維產品制造信息與三維設計信息共同定義到產品的三維數模型中，摒棄原有的二維設計圖樣，直接使用三維標注模型作為制造依據，使工程技術人員從百年來的二維文化中解放出來，實現了產品設計、工藝設計、工裝設計、零件加工、部件裝配、零部件檢測檢驗的高度集成、協同和融合，建立了三維數字化設計制造一體化集成應用體系，開創了飛機數字化設計制造的嶄新模式。目前我國航空工業主機廠所都已經開始了MBD相關的研究和應用，分別進行了MBD相關標準規范的編制，部分廠所在某些產品的設計上都在逐步應用MBD技術，以實現面向制造的設計(見圖1)。
圖1 基于MBD的制造一體化平臺
在建設MBD的整個環節過程中，隨著基于MBD三維設計規范的制定和完善，為三維工藝的建設和實施奠定了基礎，三維工藝逐漸成為MBD建設的的重點和關鍵，也代表著企業生產和制造的最高水平。但大部分國內航空制造企業的現狀是，由于三維工藝建設過程復雜，技術難度高，特別是以機加工藝為代表，因此企業還是停留在設計采用三維，而工藝還沿用原有的二維CAPP。但二維工藝存在以下缺點和不足：
(1)二維工藝系統的工藝卡片主要以二維簡圖和描述信息表達為主，對于稍微復雜的工藝，這種表達方式很難進行清晰直觀有效的表達，增大生產制造環節出錯的概率，影響產品的質量。
(2)對于特征標注較多的產品，二維圖紙難以全面地表達設計信息，經常出現標注遺漏的情況，增加工藝規劃的難度和出錯幾率，并缺少進行工藝驗證的手段，經常在制造階段才發現工藝設計存在缺陷，拖延了產品交付進度。
(3)二維圖紙無法有效的利用現代的電子樣機技術對計產品進行虛擬仿真，更無法清晰流暢的進行各種性能分析，無法在工藝規劃階段消除問題，導致問題出現后續的生產制造環節，造成設計更改周期和成本的提高。
實施基于MBD的三維工藝對企業提升工藝和制造水平有著很重要的意義，它的優點主要表現在以下幾個方面：
(1)基于MBD技術設計的三維產品模型，能夠最大限度傳遞和繼承設計的信息，有效減少工藝和設計理解上的偏差，降低出錯概率；
(2)通過三維仿真驗證手段，可以對產品裝配、機加過程進行全程仿真驗證，最大限度地將問題暴露在設計工藝規劃環節，降低后端更改的成本和時間；
(3)利用基于MBD的全三維產品數據，三維工藝系統可以實現三維工藝規劃功能，對于特征標注較多產品的工藝設計可以減少出錯幾率，提高工藝設計效率和準確度，同時采用直觀的三維工藝表達方式，增強了工藝信息的可讀性，提高生產制造階段的效率。
因此，實施和開展基于MBD的三維工藝對于企業提升自身的工藝和制造水平有著很大的促進作用。
2 基于MBD三維工藝的設計和實施
2.1 工藝方案設計
工藝方案中通常要劃分研究序列規劃、路徑規劃及過程仿真等過程，傳統的方法是將其劃分成幾個相互隔離的部分，造成了工藝規劃各部分工作結果難以及時共享，不利于提高工藝規劃效率，有悖于并行工程思想。利用DELMIA，可以使用包含MBD信息的產品模型作為唯一數據源，在同一平臺下完成序列研究、路徑規劃、過程仿真的全部內容，并且各過程之間相互關聯，可及時進行查看并做關聯修改（見圖2）。
圖2 工藝順序規劃
2.2 工藝詳細規劃設計
(1)工序規劃
工藝人員根據EBOM進行工序規劃工作：
劃分工序并調整順序：在DELMIA中添加工序，并通過PERT圖進行調整——分零組件到工序：以制造裝配的方式將零組件進行劃分，并將其關聯到工序——對工序的內容進行定義：對工序的主要內容進行描述——各工序劃分工步并定義內容：方式與工序一致——劃分工裝、工具等資源到工步：直接將PPR結構上的資源與具體操作相關聯（見圖3）。
圖3 詳細工藝規劃
(2)典型工藝模板引用
對于經常使用的裝配或加工等工藝過程，可以在DPE中定制典型裝配/加工工藝模板，并將工藝信息保存在數據庫中，而且可以進行典型工藝的添加更新。通過定制的工藝模板及腳本程序，在進行工藝編制時，可重用已有的工藝模板，按照零件特征、類別等信息快速構建裝配工藝或機加工藝，在其基礎上進行修改而非重建，實現了數據的重用，大大節省了工藝編制時間。
(3)加工過程仿真與驗證
對于需進行數控加工的零件，可以在DELMIA系統中進行機加工藝的規劃和模擬，驗證加工過程的合理性以及刀具可達性，并且在完成加工工藝的仿真后，可以通過后置處理程序直接生成加工NC代碼。
2.3 三維工藝文檔規劃
在完成工藝過程驗證后，工藝員開始進行詳細工藝文檔，包括裝配工藝文檔規劃和加工工藝文檔規劃。
(1)裝配工藝文檔規劃
根據工步的定義，每個工步下所劃分的零件會在系統自動生成一個三維視圖，并且可以自動獲取產品的節點信息。在視圖中可以添加標簽、文字說明等補充信息，可以通過放大縮小、局部詳圖、剖切、尺寸標注、高亮顯示等方式來表示當前的裝配內容(見圖4)。
圖4 裝配工藝文檔規劃
(2)加工工藝文檔規劃
填寫備料單、加工要求等信息，作為加工工藝資源庫的基礎依據（見圖5）。
圖5 加工備料單編寫示例
(3)關聯IPM模型
IPM模型是指虛擬機加仿真過程中產生的中間模型，用來描述經過特定加工步驟后加工模型的實際狀態。通過引入IPM模型，可以更好地在三維加工工藝中描述加工過程。
2.4 三維工藝文檔輸出與發布
三維工藝編制完成后，可以按照企業定制的內容與格式生成三維工藝文件，并提交到PDM系統進行審批（見圖6）。
圖6 三維加工工藝輸出示例
審批通過后，將三維工藝文檔輸出并發布到MES/PDM系統中，作為指導生產的依據。
2.5 三維工藝文檔現場可視化
生產現場可以直接瀏覽三維工藝文檔，查看產品三維模型，代替原始的二維工程圖，節省識圖時間，提高工作效率，也避免了二維工程圖的歧義描述。
3 結束語
MBD是飛機制造數字化的新階段和總趨勢，而三維工藝建設是實現MBD的一項重要內容，也是MBD的關鍵所在。在三維模型上進行三維工藝方案設計、三維工藝詳細規劃設計、三維工藝文檔規劃、三維工藝的卡片的輸出等，不僅提高了協同從設計部門、工藝部門和生產部門的之間的效率，更提高了企業生產制造的水平，大大縮短了飛機制造周期。
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