海克斯康质量管理 | 基于MBD的检验规划生成与管理技术应用

MBD（Model Based Definition），即基于模型的工程定义，是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法，它详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。

当前，我国制造业的数字化技术发展迅猛，三维数字化设计技术和数字化样机技术得到了深入应用。同时，随着计算机和数控加工技术的发展，传统以图纸来传递信息的协调法被以数字量传递为基础的数字化协调法代替，缩短了研制周期，提高了产品质量。

MBD是基于模型的定义，规定了CAD模型和CAD图形中的应用注释和具体要求。需以GB/T 24734为依据在CAD系统中实现三维尺寸自动标注的技术。

MBD是为了创建丰富的“技术数据包”，包含3D模型及相关联的数据元素，将设计的各个方面包含在内，如制造，质量，服务，销售，售后等，可以充分定义产品，确保相关下游客户都能够有效进行沟通和使用。三坐标自动化编程主要涉及到MBD其中产品和制造信息（PMI）部分。

MBD的主导思想充分利用三维模型所具备的表现力去探索便于用户理解且更具效率的设计制造信息表达方式。

前言

项目背景

随着现代制造业的快速发展，产品的设计与制造过程变得越来越复杂。为了确保产品的质量和性能，检验和验证成为了不可或缺的环节。传统的检验规划往往依赖于人工经验和物理样品，这不仅耗时、成本高，而且可能存在误差和遗漏。为了解决这些问题，基于模型的定义（MBD, Model-Based Definition）技术应运而生。

MBD是一种基于数字模型的产品信息描述方法，它将产品的所有信息（如尺寸、材料、工艺、检验等）集成在一个统一的数字模型中。这种方法不仅可以提高设计的准确性和效率，还可以为后续的制造、检验和维护提供强大的支持。

基于MBD的检验规划生成与管理技术，是将MBD的理念应用于检验规划的过程中。通过这种技术，可以自动从数字模型中提取检验信息，生成检验规划，并进行管理。这不仅可以大大减少人工干预，提高检验规划的准确性和效率，还可以确保检验规划与产品设计的一致性。

此外，基于MBD的检验规划生成与管理技术还可以与其他现代制造技术（如数字孪生、大数据分析、人工智能等）结合，实现智能检验、自动化检验等高级功能。这不仅可以进一步提高检验的效率和质量，还可以为企业带来巨大的经济效益。

项目成果

在众多项目建设过程中，我们发现绝大部分的客户公司现阶段的工艺数据结构化程度较低，检验要求与检验执行一致性较差，工艺路线与检验计划的生成需工人介入，浪费了大量的人力成本来完成检验，为解决这一痛点，海克斯康工业软件旗下的Smart Quality 深度剖析研究MBD,并基于MBD构建了一套检验规划生成与管理技术应用，大幅提升客户现场检验效率与质量。

以下是对此项成果的关键技术点研究的详细介绍：

1.检验规划生成与管理技术

结合喷嘴、叶片典型零部件进行检测工艺规划，研究和开发基于虚拟现实的三维仿真快速脱机编程技术，完成检验环境的虚拟化及编程人员的快速交互，实现基于模型的脱机编程，完成模拟现实检测设备状态、仿真检测环境及检测过程。

检验规划是数字化检测过程的基础，是每一检测环节的起点和依据。可通过解析二维CAPP工艺规程及三维MBD数模获取结构化检验要求信息，自动生成检验规划；对于非结构化检测工艺，将检验表格转化为定制的Excel模板，导入系统生成检验规划。

目前已实现基于Excel模板导入和解析二维工艺规程生成检验规划的相关技术和功能，还需要研究基于MBD模型的检验规划生成技术。

2.基于MBD的检测特性解析

MBD模型是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，PMI是将原本标注在二维工程图上的所有尺寸、公差配合、截面等表示的制造所需的信息都直接标注在三维数模上。其中标注信息分为三类：尺寸公差信息、形位公差及技术条件信息、表面粗糙度信息。具体结构信息如图所示：

检测模型标注信息结构图

检测模型标注信息结构如图所示：

检测模型标注信息结构示意图

开发MBD检测工艺自动解析软件，对带有PMI标注的MBD数模进行轻量化计算和智能化匹配，可支持图形引导和尺寸定位高亮显示，提取尺寸、形位公差以及相关检测要求，同时也是自动生成检验规划的基础。

完整的MBD模型主要包含3方面的内容：几何信息、GD&T标注信息，以及GD&T标注信息与几何信息之间的关联关系。在此，GD&T标注信息涵盖了语义的标注信息以及非语义的文本以及工程注释等技术要求信息。针对GD&T标注信息及其与几何信息之间的关联关系，通过二次开发技术进行提取。并基于.CAD格式文件进行轻量化，实现特征的展示、GD&T标注信息的展示以及关联关系的创建。

3.基于MBD特性解析在 Smart Quality 智慧质量管理系统项目中的实践应用

在实际的项目建设中，SMART Quality质量管理系统的检验计划模块已融入了MBD特性解析功能，可针对某一零组件号进行详细的检验计划编制，并可以添加该零件的图纸进行绑定，绑定成功后即可在检验计划编制界面查看完整的MBD模型，支持图形引导与尺寸定位高亮显示，提取其中的尺寸等检验要求信息，进一步提高检验计划生成的准确性与效率。

检验计划编制界面示意图

当零件的检验计划生成后，即可进行零件任务的数据采集流程，根据检验计划中的尺寸信息，可指导工人/检验员逐步完成采集工作，并会根据尺寸信息中记录的基准值、上下偏差等信息对采集的数据进行校验，进一步确保数据的准确性。

方案价值

1．提高效率与准确性：传统的检验规划依赖于人工经验和物理样品，容易出现遗漏和误差。而基于MBD的技术可以自动从数字模型中提取检验信息，大大减少了人为因素的干扰，从而提高了检验规划的准确性。同时，自动化的流程也大大加快了检验规划的生成速度。

2．降低成本：自动化的检验规划生成过程减少了对专业人员的依赖，从而降低了人力成本。同时，减少了因为人为错误导致的返工和修正，进一步节省了材料和时间成本。

3.增强产品质量与一致性：基于MBD的检验规划确保了检验过程与产品设计的高度一致性。这意味着产品的每一个细节都将得到严格的检验，从而确保了产品的高质量。

4.提供数据支持与决策依据：基于MBD的技术可以为企业提供大量的数据支持，如检验结果、不合格原因分析等。这些数据不仅可以用于产品的持续改进，还可以为企业的决策提供有力的依据。

5.促进跨部门协同：MBD技术的应用使得产品的信息在整个生命周期中都得到了统一和标准化。这为跨部门的协同工作提供了便利，如设计、制造、检验、维护等部门可以更加顺畅地共享和交流信息。

6.支持未来技术的整合：基于MBD的检验规划生成与管理技术为与其他先进技术（如人工智能、大数据分析、数字孪生等）的整合打下了坚实的基础，为企业的未来发展提供了强大的支持。

在现代制造业中，质量管理系统的作用日益凸显，而SMART Quality质量管理系统正是这一领域的佼佼者。基于MBD的检验规划生成与管理技术的完美融入，为SMART Quality质量管理系统赋予了前所未有的核心竞争力。

（海克斯康工业软件）

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