MBD——工程师的新语言
本文标签: MBD,数字化企业，产品定义技术 

随着数字化技术的发展，企业的生产方式将会发生革命性的变化，工程师一贯采用的产品定义技术也必然随之改变，工程师的新语言已经诞生。

第一代工程语言

我国古代就有采用物理实体模型和二维图法表达工程思想的历史。1795年法国科学家蒙日系统地提出了以投影几何为主线的画法几何，把工程图的表达与绘制高度规范化、唯一化，工程图便成为工程界常用的定义产品的语言——第一代工程语言。

这种工程设计语言的缺陷是显而易见的，设计师在设计新产品时，首先涌现在脑海里的是三维的实体形象而不是平面视图。但为了向制造它的人传递产品的信息，必须将这个活生生的实体通过严格的标准和投影关系变成为复杂的、但为工程界所共识的标准工程图。这当中的浪费不仅是投影图的绘制，还包括了从实体形象向抽象的视图表达方式转换的思维，以及在转换过程中不可避免出现的表达不清和存在歧义。制造工程师、工人在使用这种平面图纸时，又要通过想象恢复它的立体形状，以理解设计意图。这又是一番思维、脑力和时间的浪费。平面图纸的再利用能力几乎没有，定义的质量完全依赖设计人员的个人能力。有时不是创意而是对平面图形的理解程度，制图技术的好坏往往是能否设计、制造出好的产品的关键。对二维图样的绘制和理解是需要严格的专门训练，要求工程人员有良好的空间想象能力。直到今日画法几何和工程制图仍然是工科大学最重要的必修课之一。二百年来，制造业为这种平面图形的转换付出了巨大的代价。

第二代工程语言

２０世纪５０年代后期，随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可能，CAD技术越来越成为工程表达的标准方式，逐渐成为第二代工程语言。

二维CAD将手工二维绘图计算机化，人们借助此项技术来摆脱烦琐、费时、精度低的传统手工绘图，从而甩掉了沿用200多年的图板。

６０年代初期出现了三维ＣＡＤ系统，起初是极为简单的，只能表达基本几何信息线框系统，不能有效表达几何数据间的拓扑关系，缺乏形体的表面信息。进入７０年代，由于飞机和汽车工业的蓬勃发展，飞机及汽车制造过程中遇到大量自由曲面问题，此时，基于三视图方法的多截面视图、特征纬线近似表达所设计自由曲面产生的不完整性，已经不能满足工程要求，大大拖延了产品研发时间。由于贝塞尔算法的提出，使得用计算机处理曲线及曲面问题变得可行，从而结束了计算机辅助设计技术单纯模仿工程图纸的三视图模式，首次实现了计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得ＣＡＤ技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统为人类带来了第一次ＣＡＤ技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的落后的工作方式。

由于曲面造型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其他特征，如质量、重心、惯性矩等，从而提出了对实体造型技术的需求。实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。可以说，实体造型技术的普及应用标志着ＣＡＤ发展史上的第二次技术革命。

第三代工程语言

８０年代中期，一种比无约束自由造型更新颖、更好的算法———参数化特征造型方法开始出现。它具有基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改的特征。可以认为，参数化技术的应用主导了ＣＡＤ发展史上的第三次革命。此时众多ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ软件开发公司群雄逐鹿。８０年代后期到９０年代，ＣＡＤ向系统集成化方向发展，引起了ＣＡＤ发展史上的第四次革命。特别是波音７７７实现了全数字样机，进一步发展了数字化设计制造技术，此后， 波音公司在以波音787为代表的新型客机研制过程中，全面采用了MBD技术，将三维产品制造信息与三维设计信息共同定义到产品的三维模型中，摒弃二维图样，将MBD 模型作为制造的唯一依据。至此，基于三维模型定义技术的（Model Based Definition-MBD）已经成为第三代工程语言。