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基于模型的定義助力企業(yè)降本增效提高質(zhì)量 | Solidworks白皮書

原創(chuàng)|Solidworks產(chǎn)品動態(tài)|編輯：何家巧|2022-07-12 11:57:59.363|閱讀 210 次

概述：當(dāng)今大多數(shù)成功的制造商都已經(jīng)將產(chǎn)品開發(fā)工作從 2D 工具遷移到 3D 設(shè)計系統(tǒng)，從而大幅提高了生產(chǎn)效率。3D 技術(shù)對設(shè)計產(chǎn)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(shè)計的可制造性、降低了不必要的成本。

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基于模型的定義：更高效的無圖紙制造方法

當(dāng)今大多數(shù)成功的制造商都已經(jīng)將產(chǎn)品開發(fā)工作從 2D 工具遷移到 3D 設(shè)計系統(tǒng)，從而大幅提高了生產(chǎn)效率。3D 技術(shù)對設(shè)計產(chǎn)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(shè)計的可制造性、降低了不必要的成本。盡管產(chǎn)品開發(fā)人員和設(shè)計工程師已紛紛采用了 3D 設(shè)計，但是在將設(shè)計發(fā)布到內(nèi)部制造部門或外部生產(chǎn)合作伙伴時，3D CAD 系統(tǒng)的輸出仍然有相當(dāng)一部分變成了 2D 紙質(zhì)工程圖。

MBD 可以更高效、更準(zhǔn)確、更經(jīng)濟地將 PMI 集成到 3D 模型中，以幫助傳達(dá)以往通過 2D工程圖來傳達(dá)的設(shè)計意圖，從而發(fā)揮 3D 技術(shù)在制造方面的潛力。

為什么大多數(shù)制造生產(chǎn)中會繼續(xù)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(chǎn)時應(yīng)該謹(jǐn)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(guī)劃的時間

生成 2D 工程圖并出詳圖增加了制造準(zhǔn)備的過程步驟，最終導(dǎo)致上市緩慢。盡管 3D CAD程序可以自動執(zhí)行生成 2D 工程圖所需完成的某些任務(wù)，但是只要設(shè)計發(fā)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(jīng)過多個生產(chǎn)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(hù)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(chǎn) 2D 工程圖成本較高
根據(jù)美國國防部和和不同商業(yè)供應(yīng)商進(jìn)行的研究，在初始生產(chǎn)周期和支持長期產(chǎn)品持續(xù)性的過程中，有多達(dá)三分之一的工程預(yù)算分配給了創(chuàng)建和維護(hù) 2D 工程圖。這一驚人數(shù)字與 2D 工程圖所能發(fā)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(nèi)已經(jīng)存在。除了創(chuàng)建、細(xì)化和更新 2D 工程圖所需的人力成本之外，制造企業(yè)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(hù)。隨后，質(zhì)量不一致和不必要的廢品和返工同樣會產(chǎn)生隱性成本。
3  2D 有可能會造成質(zhì)量問題
2D 工程圖不僅常常難以理解且容易造成誤解，還經(jīng)常會與其相關(guān)的 3D 設(shè)計不匹配。研究表明，60% 的情況下會出現(xiàn)這種脫節(jié)，造成大量下游生產(chǎn)故障、質(zhì)量不一致和不必要的浪費。盡管每家公司的這一脫節(jié)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(xì)化的 2D 工程圖），然后將 2D 展示重建為 3D 以用于生產(chǎn)。這一過程有可能會造成誤解或錯誤，導(dǎo)致出現(xiàn)產(chǎn)品故障、需要在制造當(dāng)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(zhì)量問題。
4  新興行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求采用 3D 技術(shù)
盡管制造商多年以來一直采用 2D 工程圖來支持生產(chǎn)，但是一些大企業(yè)客戶已經(jīng)開始提出 3D 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求，并以此作為業(yè)務(wù)往來的基本要求。例如，美國國防部已經(jīng)認(rèn)可了 MBD 3D 驅(qū)動制造的顯著優(yōu)勢，于 2013 年發(fā)布了Revision A to Military Standard-31000（軍事標(biāo)準(zhǔn) 31000版本 A），完整定義了其整個供應(yīng)鏈中對基于模型的交付物的各種要求，預(yù)計在完全采用之后每年將為其節(jié)省數(shù)億美元的資金。與此類似，一些大型商業(yè)企業(yè)也已設(shè)定了與 MBD 相關(guān)的目標(biāo)以及循環(huán)時間目標(biāo)。一石激起千層浪，這些趨勢在整個供應(yīng)鏈內(nèi)、機器車間里及小型制造企業(yè)之間產(chǎn)生了巨大的影響。
無圖紙制造的優(yōu)勢

1 通過無圖紙生產(chǎn)，制造商可以在制造生產(chǎn)中獲得與 3D 產(chǎn)品開發(fā)相同的諸多優(yōu)勢。

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

2  幫助產(chǎn)品更快上市
由于 MBD 可以避免為生產(chǎn)過程生成 2D 工程圖，并且通過僅調(diào)用關(guān)鍵尺寸及查詢剩余部分的模型而減少了反復(fù)澄清混亂 2D 工程圖和提供詳細(xì) PMI 數(shù)據(jù)所需的時間和人力，因此可以幫助制造商縮短生產(chǎn)周期并加快產(chǎn)品上市。如果在將零件或產(chǎn)品發(fā)布到制造過程之后發(fā)生設(shè)計變更，MBD 生產(chǎn)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(guān)聯(lián)的 PMI 數(shù)據(jù)，而不必更新多個沒有關(guān)聯(lián)的文檔。無需對不同的工程視圖執(zhí)行手動細(xì)節(jié)更新，MBD 可以自動完成該流程，從而節(jié)省寶貴的時間并保持生產(chǎn)不中斷。
3  降低生產(chǎn)成本
無圖紙 MBD 生產(chǎn)有助于降低制造成本。某些成本的節(jié)省顯而易見，例如降低與 2D 出詳圖相關(guān)的人力成本，以及完全實施數(shù)字設(shè)備之后節(jié)省與打印和維護(hù)工程圖相關(guān)的費用，包括打印、繪圖以及紙張費用。其他節(jié)省形式則包括提高質(zhì)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(yīng)商可以重復(fù)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(shù)年內(nèi)都可以輕松訪問的制造信息“數(shù)字線程”，從而在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)降低其總體維護(hù)成本。
4  提高質(zhì)量并加速工程變更單處理
MBD 解決了 2D 工程圖可能導(dǎo)致質(zhì)量不一致的局限性。MBD 生產(chǎn)允許快速訪問包含制造零件或?qū)⑵溲b配為產(chǎn)品所需的全部必要 PMI 數(shù)據(jù)的詳細(xì) 3D 視圖，從而盡量減少會導(dǎo)致錯誤、缺陷和現(xiàn)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(zhí)行 ECO 時面臨限期及預(yù)算緊張的窘境，因此更有利于制造商提高質(zhì)量并迅速作出變更，進(jìn)而保持更一致的高品質(zhì)。
5  符合新標(biāo)準(zhǔn)
在制造商要求將 2D 工程圖用于生產(chǎn)的同時，要求以 MBD 格式提供 PMI 數(shù)據(jù)的新標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)也開始涌現(xiàn)。商業(yè)公司、政府機構(gòu)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(biāo)準(zhǔn) 31000 版本 A），定義了其整個供應(yīng)鏈中基于模型的產(chǎn)品交付物的各種要求。其他適用標(biāo)準(zhǔn)還包括 ASME Y14.41、ISO 16792、DIN ISO 16792 和 GB/T 24734。
SOLIDWORKS MBD 軟件：將 3D 優(yōu)勢拓展到制造過程
為幫助受益于使用 SOLIDWORKS 3D 設(shè)計解決方案來開發(fā)產(chǎn)品的制造商們充分利用 3D 技術(shù)在質(zhì)量、成本和效率方面的優(yōu)勢，SOLIDWORKS 發(fā)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(fā)兼顧了開發(fā)人員與生產(chǎn)人員的需求，使制造商能夠以符合標(biāo)準(zhǔn)的 3D 格式來實現(xiàn) PMI 生產(chǎn)數(shù)據(jù)定義、組織和發(fā)布的自動化。
1  引領(lǐng)基于模型的定義的發(fā)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(fā)中，SOLIDWORKS 繼續(xù)引領(lǐng)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(guān)解決方案高度一致，包括 SOLIDWORKS eDrawings 軟件（首款商業(yè) 3D 工程圖應(yīng)用程序）和 DimXpert（首款用于在 3D 中定義產(chǎn)品的 MBD 尺寸標(biāo)注工具）。SOLIDWORKS MBD 軟件在這些工具的基礎(chǔ)之上構(gòu)建，以一種清晰且有條理的方式來組織 3D PMI 數(shù)據(jù)，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(dá)用于生產(chǎn)的 PMI 數(shù)據(jù)，從而避免與 2D工程圖相關(guān)的時間、成本和質(zhì)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(fā)布包括元屬性鏈接和 3D 視圖在內(nèi)的PMI 數(shù)據(jù)，以符合其自己的制造標(biāo)準(zhǔn)或滿足特定部門要求。

SOLIDWORKS MBD 與 SOLIDWORKS CAD 軟件的集成沿續(xù)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(yù)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(jié)合使用，以順利過渡到 MBD 生產(chǎn)。

SOLIDWORKS MBD 軟件可以在所有與生產(chǎn)相關(guān)的部門中充分發(fā)揮 3D CAD 模型的價值，例如制造、裝配運營、質(zhì)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(biāo)；3D 視口和縮略圖；文本描述；元屬性鏈接；表格），因此可以調(diào)整PMI 以應(yīng)對其獨特的制造交付物和其他需求，包括從響應(yīng)招標(biāo) (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(chǎn)人員還將能夠使用平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、測量、剖面和其他大量 3D 工具來查驗實際 3D 模型。