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基于模型的定義助力企業降本增效提高質量 | Solidworks白皮書

原創|Solidworks產品動態|編輯：何家巧|2022-07-12 11:57:59.363|閱讀 233 次

概述：當今大多數成功的制造商都已經將產品開發工作從 2D 工具遷移到 3D 設計系統，從而大幅提高了生產效率。3D 技術對設計產生了史無前例的影響，幫助全球公司加快了上市速度、提高了設計的可制造性、降低了不必要的成本。

相關鏈接：

基于模型的定義：更高效的無圖紙制造方法

當今大多數成功的制造商都已經將產品開發工作從 2D 工具遷移到 3D 設計系統，從而大幅提高了生產效率。3D 技術對設計產生了史無前例的影響，幫助全球公司加快了上市速度、提高了設計的可制造性、降低了不必要的成本。盡管產品開發人員和設計工程師已紛紛采用了 3D 設計，但是在將設計發布到內部制造部門或外部生產合作伙伴時，3D CAD 系統的輸出仍然有相當一部分變成了 2D 紙質工程圖。

MBD 可以更高效、更準確、更經濟地將 PMI 集成到 3D 模型中，以幫助傳達以往通過 2D工程圖來傳達的設計意圖，從而發揮 3D 技術在制造方面的潛力。

為什么大多數制造生產中會繼續使用 2D 工程圖紙呢？因循守舊、抗拒改變固然是一個原因，但是缺乏完整的集成式 3D 無圖紙制造解決方案也同樣不能忽略。為什么制造商在使用 2D 工程圖來支持生產時應該謹慎小心呢？下面我們一起來看看眾多制造商在使用2D工程圖紙時的局限：

2D工程圖的局限

1 2D 工程圖生成延長了制造規劃的時間

生成 2D 工程圖并出詳圖增加了制造準備的過程步驟，最終導致上市緩慢。盡管 3D CAD程序可以自動執行生成 2D 工程圖所需完成的某些任務，但是只要設計發生變更或為了方便處理工程變更單 (ECO)，就需要花費額外的時間。在經過多個生產周期之后，可能會形成過多的2D工程圖，其打印、傳播、更新和維護也同樣需要付出大量時間和人力。簡而言之，生成 2D 工程圖時需要從 3D 實體模型中抽取并記錄 PMI，這一過程很耗時間。
2  生產 2D 工程圖成本較高
根據美國國防部和和不同商業供應商進行的研究，在初始生產周期和支持長期產品持續性的過程中，有多達三分之一的工程預算分配給了創建和維護 2D 工程圖。這一驚人數字與 2D 工程圖所能發揮的作用完全不成比例，更不用說工程圖上的所有信息其實在 3D 模型內已經存在。除了創建、細化和更新 2D 工程圖所需的人力成本之外，制造企業還需支付大量的印刷、繪圖、紙張和存儲成本來支持工程圖的生成與維護。隨后，質量不一致和不必要的廢品和返工同樣會產生隱性成本。
3  2D 有可能會造成質量問題
2D 工程圖不僅常常難以理解且容易造成誤解，還經常會與其相關的 3D 設計不匹配。研究表明，60% 的情況下會出現這種脫節，造成大量下游生產故障、質量不一致和不必要的浪費。盡管每家公司的這一脫節率都各不相同，但是 2D 工程圖確實是要求制造商從直觀的 3D 中倒退（從 3D 投影到完全細化的 2D 工程圖），然后將 2D 展示重建為 3D 以用于生產。這一過程有可能會造成誤解或錯誤，導致出現產品故障、需要在制造當中改造以解決問題，或者造成廢品和浪費率上升，這些都會給制造商帶來質量問題。
4  新興行業標準要求采用 3D 技術
盡管制造商多年以來一直采用 2D 工程圖來支持生產，但是一些大企業客戶已經開始提出 3D 生產數據的需求，并以此作為業務往來的基本要求。例如，美國國防部已經認可了 MBD 3D 驅動制造的顯著優勢，于 2013 年發布了Revision A to Military Standard-31000（軍事標準 31000版本 A），完整定義了其整個供應鏈中對基于模型的交付物的各種要求，預計在完全采用之后每年將為其節省數億美元的資金。與此類似，一些大型商業企業也已設定了與 MBD 相關的目標以及循環時間目標。一石激起千層浪，這些趨勢在整個供應鏈內、機器車間里及小型制造企業之間產生了巨大的影響。
無圖紙制造的優勢

1 通過無圖紙生產，制造商可以在制造生產中獲得與 3D 產品開發相同的諸多優勢。

與從 2D 設計遷移到 3D 設計相比，采用 MBD 制造方法的過渡更為平穩，投資回報 (ROI) 也更快。這是因為以 3D 數字格式提供的信息與 2D 工程圖中包含的 PMI 數據相同。3D 更清晰、更便于理解，在生成 MBD 信息并用于生產時也更加高效。此外，通過使用數字設備而不必被成堆的打印紙張所拖累，生產人員還能以電子方式訪問 PMI 數據，并且以 3D 方式實際查看要制造的零件或要裝配的產品。

2  幫助產品更快上市
由于 MBD 可以避免為生產過程生成 2D 工程圖，并且通過僅調用關鍵尺寸及查詢剩余部分的模型而減少了反復澄清混亂 2D 工程圖和提供詳細 PMI 數據所需的時間和人力，因此可以幫助制造商縮短生產周期并加快產品上市。如果在將零件或產品發布到制造過程之后發生設計變更，MBD 生產還可以加速工程變更單 (ECO) 的處理，因此模型變更將在一個主模型中自動更新所有關聯的 PMI 數據，而不必更新多個沒有關聯的文檔。無需對不同的工程視圖執行手動細節更新，MBD 可以自動完成該流程，從而節省寶貴的時間并保持生產不中斷。
3  降低生產成本
無圖紙 MBD 生產有助于降低制造成本。某些成本的節省顯而易見，例如降低與 2D 出詳圖相關的人力成本，以及完全實施數字設備之后節省與打印和維護工程圖相關的費用，包括打印、繪圖以及紙張費用。其他節省形式則包括提高質量（這樣可以減少廢品/返工以及保修索賠/退貨情況）或降低所購零件的采購成本，因為供應商可以重復利用 3D PMI 而無需為每張 2D 工程圖重建 3D 模型，從而降低其成本。MBD 還提供了未來數年內都可以輕松訪問的制造信息“數字線程”，從而在產品的整個生命周期內降低其總體維護成本。
4  提高質量并加速工程變更單處理
MBD 解決了 2D 工程圖可能導致質量不一致的局限性。MBD 生產允許快速訪問包含制造零件或將其裝配為產品所需的全部必要 PMI 數據的詳細 3D 視圖，從而盡量減少會導致錯誤、缺陷和現場故障的誤解和意外情況。由于使用 MBD 來處理 ECO 的過程非常輕松且順暢，避免了在 2D 中執行 ECO 時面臨限期及預算緊張的窘境，因此更有利于制造商提高質量并迅速作出變更，進而保持更一致的高品質。
5  符合新標準
在制造商要求將 2D 工程圖用于生產的同時，要求以 MBD 格式提供 PMI 數據的新標準和目標也開始涌現。商業公司、政府機構和國際組織正在推動過渡到基于模型的定義。例如，2013 年美國國防部公布了 Military-Standard-31000A（軍事標準 31000 版本 A），定義了其整個供應鏈中基于模型的產品交付物的各種要求。其他適用標準還包括 ASME Y14.41、ISO 16792、DIN ISO 16792 和 GB/T 24734。
SOLIDWORKS MBD 軟件：將 3D 優勢拓展到制造過程
為幫助受益于使用 SOLIDWORKS 3D 設計解決方案來開發產品的制造商們充分利用 3D 技術在質量、成本和效率方面的優勢，SOLIDWORKS 發布了 SOLIDWORKS MBD 軟件這一用于SOLIDWORKS CAD 軟件的集成式無圖紙制造解決方案。SOLIDWORKS MBD 軟件的開發兼顧了開發人員與生產人員的需求，使制造商能夠以符合標準的 3D 格式來實現 PMI 生產數據定義、組織和發布的自動化。
1  引領基于模型的定義的發展

在 SOLIDWORKS MBD 無圖紙制造解決方案（第一款完整的集成式 MBD CAD 解決方案）的開發中，SOLIDWORKS 繼續引領著提供高效 MBD 解決方案的潮流。SOLIDWORKS MBD 軟件與其他重要的 MBD 相關解決方案高度一致，包括 SOLIDWORKS eDrawings 軟件（首款商業 3D 工程圖應用程序）和 DimXpert（首款用于在 3D 中定義產品的 MBD 尺寸標注工具）。SOLIDWORKS MBD 軟件在這些工具的基礎之上構建，以一種清晰且有條理的方式來組織 3D PMI 數據，例如尺寸、公差和表面粗糙度。

2 SOLIDWORKS MBD 軟件：用于 SOLIDWORKS CAD 軟件的集成式無圖紙制造解決方案

SOLIDWORKS MBD 軟件可以幫助制造商更高效地傳達用于生產的 PMI 數據，從而避免與 2D工程圖相關的時間、成本和質量問題。用戶可以利用 SOLIDWORKS DimXpert 來定義模型尺寸，然后使用 SOLIDWORKS MBD 功能來定義、組織和發布包括元屬性鏈接和 3D 視圖在內的PMI 數據，以符合其自己的制造標準或滿足特定部門要求。

SOLIDWORKS MBD 與 SOLIDWORKS CAD 軟件的集成沿續了 SOLIDWORKS CAD 用戶界面直觀的特點。SOLIDWORKS MBD 軟件還支持所有主流 3D PMI 輸出格式，包括 SOLIDWORKS CAD文件、eDrawings 和 3D PDF。用戶可以充分利用該軟件系列齊全的預定義模板，或者自定義模板以符合特定交付物要求。用戶甚至還可以將 SOLIDWORKS MBD 軟件與SOLIDWORKS 2D 工程圖結合使用，以順利過渡到 MBD 生產。

SOLIDWORKS MBD 軟件可以在所有與生產相關的部門中充分發揮 3D CAD 模型的價值，例如制造、裝配運營、質量保證和采購。由于用戶可以自定義其 3D 輸出模板的許多要素（包括布局、公司或部門徽標；3D 視口和縮略圖；文本描述；元屬性鏈接；表格），因此可以調整PMI 以應對其獨特的制造交付物和其他需求，包括從響應招標 (RFP) 或報價 (RFQ) 請求到支持檢查報告。除了在 3D 中查看 PMI 之外，生產人員還將能夠使用平移、縮放、旋轉、測量、剖面和其他大量 3D 工具來查驗實際 3D 模型。