Аннотированная 3D модель с одной стороны появилась как замена бумажного 2d чертежа, которую можно использовать на производстве и монтаже (так называемое безбумажное производство), а с другой стороны аннотированная 3Д модель развивается как основа для модель-ориентированного подхода в проектировании (model-base definition), когда вся информация о проектируемым объекте хранится в модели.
MBD (Model-Based Definition) – это метод, позволяющий быть всегда в курсе актуальных изменений в чертежах и отчетах, а также других выходных данных, таких как файлы данных ЧПУ. Он позволяет использовать единый источник информации для достижения этой цели.
MBD не является производством без чертежей
MBD не является «производством без чертежей» или «работой без бумаги», а скорее предполагает, что чертежи не являются единственным источником истины. В любой момент можно выпустить чертежи, если это необходимо для обеспечения цепочки поставок. При правильной реализации MBD является цифровым двойником детали, сборки или конечного продукта. MBD влияет на весь нисходящий поток от проектирования до производства, качества, цепочки поставок и т. д. Он не привязан к одному процессу или практикующему специалисту инженеру-конструктору.
Это очень удобно например для мгновенного автоматизированного расчета цены и срока поставки на круглосуточной международной цифровой производственной платформе с искусственным интеллектом с поддержкой инженерных специалистов Fictiv по заказу изготовления деталей, а еще пару лет назад это казалось сказкой. Выбираем метод производства, материал и покрытие, и уже через некоторое время на нашем экране появляется стоимость заказа.
Давайте углубимся. Сейчас существует разрыв между проектированием, производством и качеством в традиционных рабочих процессах, основанных на чертежах. Исторически, инженерные процессы были сосредоточены вокруг 2D чертежей. Конструктор выполняет разработку конструкторской документации. Трудоемкая часть оформление чертежа выполняется в системах САПР. Инженерные процессы подразумевали создание 2D чертежей для печати на бумажном носителе и последующего использования в производственной технологии. Первая точка потенциального сбоя, ручная транскрипция увеличивает вероятность ошибок.
Как гласит вечная английская поговорка: «Унция профилактики стоит фунта лечения». Брак, доработка и отзыв продукта происходят из-за человеческих ошибок. Отделы производства и качества должны вручную повторно вводить данные в свое программное обеспечение CMM (координатно-измерительная машина), CAM (автоматизированное производство) или CAI (автоматизированный контроль).
Например, отделы качества и инспекции проводят валидацию продуктов, выходящих из цеха, измеряют детали и принимают решения о соответствии или отказе. Однако эти данные редко возвращаются обратно в экосистему производства для анализа и часто отбрасываются, несмотря на то, что они очень ценны.
Второй момент потенциального отказа, интерпретация чертежей может отличаться от предполагаемого проекта. При внесении изменений в 3D-модель или чертеж могут возникнуть разночтения в данных. Изготовление одной детали может занять от нескольких дней до нескольких недель. Однако до 60% 2D-чертежей не соответствуют 3D-модели. Для того чтобы избежать этого, конструктор должен потратить значительное количество времени на разработку 3D-модели, её корректировку и оформление чертежа, полученного из модели.С дополнительным бременем ручной расшифровки и интерпретации 2D в 3D риск ошибки значительно возрастает.
Оба пункта требуют больше времени для уточнения и исправления. Это приводит к проблеме GIGO (мусор на входе, мусор на выходе).
Сегодня трехмерное моделирование является неотъемлемой частью проектирования и производства. Однако использование 3D-моделирования совместно с чертежами приводит к значительному увеличению объема документооборота. Это означает, что требуется больше времени для согласования и отслеживания документов, а также для внесения изменений в модель и чертеж.
Как вносят изменения в чертежи по ГОСТ?
Обычно инженер-конструктор проверяет опытную партию продукта, вносит необходимые изменения извещением ГОСТ 2.503-90 и корректирует чертежи. После этого производится повторная проверка изменения чертежа со стороны специалистов, подписывающих его (зав.отделом, тех.контролем, нормо-контролем и т.д). Любое изменение в документе, вызывающее какие-либо изменения в других документах, должно одновременно сопровождаться внесением соответствующих изменений во все взаимосвязанные документы, а также в документы которые находятся в производственном цеху.
Если изменяемый документ на изделие входит в состав документов других изделий, то должна быть обеспечена возможность внесения изменений в документы всех изделий, указанных в карточках учета документов по ГОСТ 2.501 или в карточке учета применяемости документов по ГОСТ 3.1201. Если хотя бы для одного изделия изменение документа окажется неприемлемым, то на изменяемое изделие должен быть выпущен новый документ с новым обозначением.
Изменение конструкторской документации (КД) на всех стадиях жизненного цикла изделия вносят на основании извещения об изменении (ИИ). ИИ выполняют на формах 1 и 1а на листах формата А5, А4, A3 по ГОСТ 2.301 или по ГОСТ 2.004. Изменение в копию документа в бумажной форме, выполненного с документа в электронной форме, осуществляют заменой (перевыпуском) всего документа в целом или его отдельных листов (страниц), а также добавлением или исключением отдельных листов. Допускается вносить изменения в эти документы рукописным или машинописным способом. Все ИИ независимо от содержания предлагаемых изменений должны быть согласованы с представителями заказчика на предприятиях - держателях подлинников. Если умножить сложность детали или сборки на количество различных ревизий и многоуровневый персонал, то получится медленный процесс с недопониманием и проблемами качества.
Модель обычно не проверяют в конструкторских бюро, ее качество, актуальность данных остается на ответственности, компетенции конструктора, а для производства, для станков с ЧПУ нужна именно актуальная 3D-модель.
Одновременное использование 3D-моделей и чертежей приводит к нескольким последствиям. Во-первых, это увеличивает объем конструкторской документации и трудозатраты на ее оформление, согласование, учет и изменения. Во-вторых, это увеличивает объем работы при корректировке конструкции. В-третьих, это требует поддержания актуальности данных в 3D-модели и чертеже, чтобы избежать расхождений между ними.
Придать 3D модели приоритет и значимость
Приоритет при разработке продукта будет постепенно переходить к 3D-модели. Единый источник достоверной информации: производные модели для надежных, семантических PMI, метрологических функций и сопоставлений с любой исходной моделью САПР. В последнее десятилетие был разработан метод называемый цифровое определение продукта на основе моделей (MBD). MBD является прогрессивной технологией, позволяющей эффективно разрабатывать продукты на основе моделей, а не на основе чертежей и других документационных материалов.
Проектирование основанное на модели, мировой тренд, поддерживается в программах таких как Компас-3D, Autodesk Inventor, NX, SolidWorks для сокращения сроков проектирования, улучшения качества 3D-моделей.
Скачать бесплатно образец файла Компас-3D MBD нажав на фото или приложением Яндекс Диск
Скачать бесплатно образец файла Autodesk Inventor MBD нажав на фото или приложением Яндекс Диск
По моим наблюдениям, переход к использованию аннотированных 3D-моделей и заполненных атрибутов модели для передачи информации от конструктора в производство имеет ряд преимуществ. Во-первых, она предоставляет единственный источник информации для чертежей и других выходных данных, что гарантирует соответствие между чертежами и моделью. Централизованное управление данными из различных источников обеспечивает эффективный сбор, например, защиту ценной информации, предотвращение дублирования, контроль доступа к данным и сериализацию файлов результатов для LOTAR (долгосрочное архивирование и поиск). Это включает в себя отслеживание и определение местонахождения данных измерений для любой конкретной детали или характеристики.
Также она позволяет избежать дублирования информации между разными файлами и отчетами, а также ускоряет и облегчает обновление информации.
Автоматизация: определенная совместимость бизнес-процессов и программного обеспечения приводит к возможности автоматизации.
В обрабатывающей промышленности пословица всегда одна и та же: быстрее, лучше и дешевле. Лучшие продукты, лучшие цены, лучшая маржа.
При использовании MBD ошибки обнаруживаются на более ранних этапах жизненного цикла продукта. Существует значительная разница между обнаружением ошибок раньше и позже, потому что корректирующие действия, сделанные на этапе проектирования, экономят до 29 раз по сравнению с этапом эксплуатации.
Команды и отдельные лица работают разрозненно с линейной передачей данных вручную, что приводит к избыточности и несоответствиям данных. Это приводит к недопониманию, низкому качеству и ошибкам, обнаруживаемым на поздних этапах жизненного цикла. Самое главное MBD позволяет инженерам-конструкторам проектировать, измерять, тестировать и совершенствовать в условиях более совместной работы с разными людьми в том числе нетехническими специалистами, чем в разрозненных условиях, что приводит к более быстрым и точным циклам обратной связи.
Более быстрый выход на рынок: автоматизация и сокращение ручного перевода и проверки сокращают производственные циклы.
Эффективность работы: автоматизация обеспечивает повторяемость, меньше полагаясь на участие человека (и возможную ошибку) и освобождая инженера конструктора, чтобы сосредоточиться на другой творческой работе с добавленной стоимостью.
Ни для кого не секрет, что самые успешные компании с 2005 года были лидерами в сборе, анализе и использовании данных.
Революции в бизнесе, такие как Google, Facebook и Amazon, высвободили силу больших данных, чтобы повлиять на их актуальность и умножить прибыль.
MBD (Model-Based Definition) - это технология проектирования, позволяющая описывать производственные данные и процессы в цифровой форме с помощью 3D-моделей с точными геометрическими параметрами и связанными с ними атрибутами, такими как материалы, размеры, цвета, сборочные инструкции, спецификации и т.д.
В Америке конструкторские стандарты для MBD определены в ASME Y14.41-2019 и в Европе ISO 16792:2015, а в России все сведения можно найти в действующих стандартах ЕСКД, таких как ГОСТ 2.052-2015 «Электронная модель изделия. Общие положения.»
Модель MBD предоставляет пользователям несколько преимуществ.
Во-первых, используя единую информационную базу, она позволяет обеспечить согласованность между чертежами и моделью. Во-вторых, она позволяет избежать дублирования информации между различными файлами и отчетами. Третье, она позволяет быстро и эффективно обновлять информацию, так как изменения в модели автоматически отражаются в отчетах и чертежах.
Почему MBD является более эффективным, чем традиционный метод на основе 2D-чертежей? Это обусловлено тем, что 3D-аннотации в модели CAD являются семантическими, что позволяет другим программным продуктам понимать их. Ключевой целью MBD является функциональная совместимость. Независимость от CAD/CAM/CAE/CAI обеспечивает автоматизацию последующих процессов, сотрудничество между экосистемами, а также полную прозрачность и отслеживаемость до авторитетной 3D модели.
Стоимость низкого качества (COPQ) измеряет затраты, связанные с технологическими сбоями, такими как брак, доработка, повторное тестирование, отзыв и т. д.
Подсчитано, что затраты, связанные с качеством производства, достигают 20% выручки от продаж. Будь то крупный холдинг или небольшая производственная компания, эта неэффективность только усугубляет ситуацию.
Исследования NIST показали, что аннотированная модель может существенно сократить процесс «проектирование-производство-проверка» на 78,4%. Это эквивалентно тому, что выполнить всю запланированную на неделю работу до обеда вторника. Большие данные: производственные данные перемещаются вверх по течению для аналитики и улучшения дизайна САПР.
Экономия затрат: до 80 % общего количества часов, сэкономленных на аннотировании, планировании контроля и процессах контроля вместе, означает меньшее количество ресурсов, необходимых для конкретной задачи, и снижение накладных расходов.
Несмотря на то, что использование больших данных, искусственного интеллекта и машинного обучения в цифровом производстве все еще находится на ранней стадии использования в производстве, примеры из других отраслей, от розничной торговли до SaaS, продемонстрировали огромные преимущества использования данных.
Аналогичный пример можно провести с American Airlines в 1960-х годах, когда она была одной из первых авиакомпаний, автоматизировавших свою систему бронирования.
Хотя первоначально целью как может показаться было ускорить бронирование, но данные, собранные по рейсам, городам, сезонам, часам и спросу, помогли компании корректировать цены на билеты в режиме реального времени, что позволило увеличить прибыль за счет эффективности.
Что еще лучше, их система бронирования стала отдельным бизнесом, когда она использовалась в качестве основы для других общенациональных систем бронирования турагентов, что позволило American Airlines в первую очередь расставлять приоритеты для своих рейсов, а также получать эксклюзивную информацию о конкурентах, получая лицензионные сборы от турагентов.
Этот метод предоставляет возможность избежать необходимости вручную перепроверять и изменять 2D-чертежи, что значительно ускоряет процесс разработки продуктов.
Совместимость: позволяет повторно использовать авторитетный файл САПР в другом программном обеспечении разными отделами и компаниями.
Вместо распространения PDF или печати чертежей для всех участников цепочки поставок, будет предоставлен пакет технических данных (TDP), включающий в себя аннотированную модель либо в исходном формате (например, Компас 3d) или в нейтральном с точки зрения CAD формате STEP AP242, спецификации материалов в формате Excel или CSV, а также электронные файлы: записки, схемы и документы по контролю первого изделия (FAI), которые могут быть использованы в другом ПО.
Различные форматы файлов данных из разных программ либо являются проприетарными, либо не имеют надежных возможностей данных для создания истинного MBD. Несовместимость и недоступность препятствуют подключению данных на протяжении всего жизненного цикла продукта — прослеживаемость и автоматизация в цифровом потоке.
Из-за этого многие из современных производственных процессов зависят от ручного расшифровки и проверки, что препятствует прогрессу в обновлении рабочих процессов.
Индустрия 4.0. Промышленный интернет вещей. Модельное предприятие. Цифровая трансформация. Цифровые двойники/поток. Эти концепции говорят об автоматизации, искусственном интеллекте, машинном обучении и умных технологиях.
Однако для того, чтобы эти передовые технологии существовали, данные должны беспрепятственно передаваться между различными машинами, программным обеспечением, устройствами и хранилищами. Развитие концепция MBD в сравнении — это как польза от атомной энергетики.
Файлы STEP AP242 в производстве.
Файлы