威尼斯wns8885556MBD（model-based-definition）技术以3D模型为基础，是对产品尺寸、公差、技术要求、材料特性等非几何制造信息进行组织、表达、操作和管理的项目在 3D 模型上。技术，它摒弃了二维工程图，使三维数字实体模型成为产品的唯一描述，使其成为制造过程中传递信息的唯一依据。该技术于1990年代由波音公司首次提出并应用于787客机项目的研制，引领了航空企业的数字化发展方向。波音、空客、洛克希德·马丁等多家知名企业，推动MBD技术在机械产品研发和生产中的应用中国石油装备制造中国石油装备制造，极大提升了产品质量、协同效率和研发能力目前，MBD技术已在我国航空领域得到广泛应用，在航天、军工等领域也得到了应用和推广。在石油装备制造领域，MBD技术还处于起步阶段。本文结合石油装备制造业的具体情况，分析了采用MBD技术的必要性，讨论了MBD技术应用过程中的具体应用方法、应用平台和关键问题。 .
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MBD技术应用需求分析
威尼斯wns8885556目前，我国石油装备设计制造虽然采用了多项计算机辅助技术，但它们之间并没有有效的数字化信息共享和传输，实际产品的开发还停留在传统的管理模式。例如，工艺设计、装配测试等环节与设计环节不协调，仍依赖图纸、工艺卡等传递信息；质量数据管理仍以人工记录方式进行。在这种传统模式下，数据冗余和管理混乱，导致产品开发周期长、成本高、工厂产能有限、产品质量不稳定，严重阻碍了石油装备研发和制造的产业升级。 MBD技术以3D实体模型为唯一数据源，整合模型的几何尺寸信息、公差信息、属性信息、制造技术要求等信息，以3D模型与产品制造信息（PMI）为制造基础。 ，实现了产品设计、工艺设计、工装设计、零件加工、装配和测试的高度信息集成，大大提高了产品开发效率。 MBD技术的重要价值在于通过一次性创建PMI（product-manufacturing-information）产品制造信息和多点多点应用，实现数据复用的最大化。由于基于MBD技术的先进制造方法在我国石油装备制造业仍处于探索初期，因此开展MBD技术在石油装备制造业中的应用和标准化研究具有重要的现实意义。
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MBD技术在石油装备制造业中的应用
威尼斯wns8885556一个完整的MBD 3D数字模型应包含完整的零件信息，如表1所示。下面以测井仪器的开发和产业化过程为例，说明基于MBD技术的产品数字化开发过程。
表1 MBD模型中包含的数据集
2.1 次协同设计会议
设计师设计3D数字模型，使用3D标注工具标注模型中零部件的PMI（product-manufacturing-information）信息，如几何尺寸、公差粗糙度、属性等。这是整个MBD技术的应用基础。图 1 是测井设备子部分的 MDB 模型视图，显示了要检查的一些注释和尺寸。除几何信息外，其他非几何信息按照一定的格式和规范进行参数化定义，便于其他数字系统识别和自动处理，为多人协同设计、多线程同步数据带来便利聚合和调用。模型的PMI数据应以视图的方式组织和分类，有利于清晰、完整、层次化地表达模型信息，也便于发布和浏览。在产品设计过程中，技术人员应提前介入，对产品工艺可制造性提出建议，参与产品设计。模型设计完成后中国石油装备制造，应通过PDM（产品数据管理）产品数据管理工具与相应的工艺设计人员共享。如果未来技术状态发生变化，3D模型需要更新，版本要保持一致。在产品设计阶段设计的产品的3D模型还应包括制造和检验所需的所有产品数据，以便为后续工作提供充足的依据。例如，产品的非几何信息应包括各种相关的设计数据、全局坐标系、局部坐标系、整机基准系统、产品和工装的公差和尺寸标注、工程描述、材料要求描述、详细装配描述、安装要求、产品和工装数据集要遵循的企业数字化标准等，这些信息需要在MBD数据集中的几个节点中定义。在实际设计过程中，各个部分并不是孤立存在的，需要有装配配合关系。因此，需要做好装配仿真，避免模型阶段的干涉和碰撞，并保证零件的互换和协调，以保证装配过程设计的顺利进行。完成。
图1带有PMI数据的MBD 3D模型示例
2.2 个流程链接
在 MBD 环境中创建流程模型。基于MBD的过程模型建模的核心思想是：对过程过程进行建模，以过程为基本单元进行设计，通过建立视图与过程的参数化描述之间的关系来表达。其本质是配合3D环境中的流程模型和3D标注。 MBD创建的3D工艺模型比图纸具有更丰富的工程语义、更清晰的表达和更广泛的使用范围。首先，技术人员应确定零件的技术要求、工艺设计的依据，并从中提取结构特征、尺寸公差、表面粗糙度、材料、硬度和参数等后续工艺设计开发所需的信息。设计 MBD 模型。其次，根据上一步的信息，制定工艺路线和零件工艺划分。在此过程中，借助子视图中的三维标注功能，详细描述了工艺路线。然后根据之前模型中的工艺定义完成不同类型主辅工艺的详细设计工作，并在包括3D标注在内的不同视图中表达必要的定位、拧紧、尺寸、工艺描述等。最后将相关总结后生成的过程MBD模型归档，并将数据导出到教学过程文件中。
2.3 制造工艺
制造计划人员在PDM系统中检查工匠提交的工艺和3D模型信息，制定并发布生产计划。将工时计划提交人力资源管理部，人力资源管理部核对工艺和3D模型信息，下发工时给车间。将物料准备计划提交给物料管理部，物料管理部会在生产管理系统中查看工艺和3D模型信息进行物料准备。车间操作员获取下发的工艺MBD模型进行生产。
2.4 次测试会议
检查员在 PDM 系统中接收任务接收和进度反馈，并审查 3D 流程和 3D 数字模型。更进一步中国石油装备制造，检查计划人员可以从原始 3D 模型创建检查模型、定义必要的检查视图、注释检查要求、注释等。以三坐标检测为例，检测员首先从PDM中获取检测过程模型。基于MBD的三坐标检测过程模型是通过提取形状信息、轮廓信息和基准面等几何信息以及该过程的尺寸信息、公差信息、精度要求等非几何信息得到的。然后检测过程分工机构对MBD模型的结构特征和标注信息进行识别和分析，提取CMM可以检测到的部分，将CMM不能测量的部分隐藏在原始MBD模型上。专为 CMM 设计的 MBD 过程模型。最后根据精度、最大行程等信息选择最合适的测量机进行测量。在测量过程中，检测人员可以根据3D模型直接提取特征并进行编程，通过软件模拟测量过程，检测可能的碰撞和干扰。测试。与传统根据图纸编制测量程序的方式相比，工作效率和可靠性大大提高。
2.5 个组装链接
MBD技术应用后，装配设计更具立体感。组装前，在设计阶段，设计人员应初步建立以公差分配为基础，依靠尺寸保证的产品互换性协调体系；在工艺设计环节，为保证一次性加工装配的可行性，需要采用数字仿真技术，如装配路径分析、路径求解等。生产现场可从协同平台获取MBD模型，编制装配工艺文件，直观展示装配工艺，指导工人装配产品。
2.6 产品交付
产品开发完成后，将相关记录形成产品数据包，按要求组织预验收，进行产品验收，验收合格后发货。
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MBD技术应用中的关键问题
3.1 MBD技术协同工作平台
在MBD技术在企业实际应用的过程中，基于MBD技术的协同工作平台是最重要的环节。这类软件是一种计算机辅助管理系统，对产品设计、工艺、生产和销售的全过程（生命周期）中产生的信息资源进行管理，即PDM软件。在技术协同平台上，可以新开发各种新的功能模块，即各环节的数字化自动化工具，如工艺设计与管理系统、生产现场管理系统、自动化检测系统等。该数据库将所有功能模块串联起来，实现从设计到制造的集成，并可以为各个功能模块之间提供统一的数据接口，从而实现各个功能模块之间的集成，为MBD系统提供强大的扩展性。基于MBD的产品数据首先由每个用户上传到PDM数据库服务器，数据库为所有用户提供数据，并对用户上传的数据进行管理。在这种情况下，MBD技术与传统的计算机辅助技术相比显示出其优越性。由于所有数据都集成在模型中，因此数据量大大减少，避免了使用计算机辅助工具后信息量经常爆炸的情况。数据库根据用户的不同权限为每个用户设置检索数据的范围。
3.2 相关输入标准
其次，由于MBD技术，3D模型是产品制造的唯一基础。如果3D建模和产品制造信息输入不规范，会给后续的数据管理和复用带来巨大的麻烦。后续开发与协同工作平台对接的数字自动化应用模块也会出现问题。为此，需要建立相应的3D建模和标注规范并有效实施。基于MBD技术的数据输入标准包括ISO 16792-数字产品定义程序、ASME Y14.41-3D数字产品定义、中国国家标准：数字产品定义数据通则；美国波音公司和中国航空工业公司也有相应的企业标准。在石油装备制造行业，也要根据企业制造资源的实际运行情况，加快建立自己的企业标准，为MBD技术的深入应用和装备制造自动化的实现奠定基础。信息化。
3.3 模型数据轻量级
另外，MBD技术下的产品模型数据量大，石油装备的部件往往结构复杂，数量庞大。在处理复杂产品的CAD源模型时，对计算机硬件要求非常高，大多数时候用户只需要处理模型的局部信息，不需要显示和加载所有的特征和数据。因此，3D模型的轻量化冶金也是提高系统运行效率的必要关键技术。目前NX、CATIA等软件都有相应的轻量化技术，但如何与平台对接，应用到企业自身的系统中，还有待进一步研究和设计。
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结论
MBD技术已成为国内外航空航天、军工产品发展不可或缺的手段，在制造业中的应用也在不断增加。它是设计和制造技术发展的一个方向。 MBD技术应用于石油设备制造，将大大缩短产品上市时间，提高产品质量。在我国石油装备制造业推进智能制造建设的过程中，需要充分认识MBD技术带来的发展模式和发展进程的变化。笔者从石油装备数字化发展过程出发，提出了MBD技术在石油装备制造业中的应用途径和方案。同时中国石油装备制造，也指出了MBD技术应用中的关键问题和未来应解决的方向。提供参考。
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