通过资深编辑埃文·亚雷斯
在去年5月发布的2013年3D协作和互操作性报告中，Lifecycle Insights的首席分析师Chad Jackson提出了这样一个问题:“我们最终实现了充分利用3D模型的愿景了吗?”
在该报告所基于的调查中，受访者被问及他们在关键路径(工程和制造)和非关键路径(服务、质量、培训、技术文档、营销、销售和其他领域)上对3D的使用情况。结果表明，三维在关键路径上的应用比在关键路径外的应用更强。虽然3D在下游流程中的使用正在增长，但很明显，相对较少的公司甚至接近完全利用他们的3D CAD模型。
当谈到利用3D模型时，将该软件用于关键路径应用程序，如工程和制造(上)，比使用非关键路径应用程序(下)更强，如培训文档、营销、销售和服务文献或应用程序。
为了理解为什么工业在使用3D方面是这样的，它可能有助于后退一步，进入CAD的历史。
虽然3D CAD系统出现的时间几乎和2D系统一样长，但在CAD时代的前25年里，2D系统占主导地位。直到20世纪80年代末，随着Pro/ engineer(第一个在商业上取得成功的参数化实体建模CAD系统)的引入，3D才真正脱颖而出。
使用Pro/E，设计师可以首先创建3D模型，然后快速轻松地创建关联的2D图纸。当他们修改3D模型时，2D图纸会自动更新。Pro/E提供了3D的好处，而没有强迫用户放弃他们长期以来根深蒂固的以2D绘图为中心的产品开发过程。
Pro/E非常有影响力，大多数具有竞争力的CAD系统(除了那些主要用于美学表面设计的系统)都采用了类似的方法，将基于特征的3D实体建模与关联的2D绘图创建和注释耦合起来。
在整个20世纪90年代，设计师在下游流程中使用3D模型数据是相当普遍的。然而，这并不方便，需要使用3D模型，以及来自图纸的注释信息。
随着3D CAD系统的成熟，它们的开发人员开始包括模型注释工具，因此设计人员可以直接向3D模型添加制造所需的信息(如尺寸、公差、装配说明等)。CATIA、Unigraphics、I-DES和Pro/E都有自己的这种类型的专有工具。问题是它们的工作方式都不一样，彼此之间也不兼容。由于没有公认的标准方法来创建模型注释，大多数公司继续使用2D图纸来传达和维护制造信息。
1997年，在航空航天和国防工业以及国防部的推动下，ASME开始制定Y14.41-2003数字产品定义数据实践标准。该标准的目标是支持使用模型加图纸，或单独使用模型作为完整的产品规范。Y14.41是第一个定义产品和制造信息(PMI)的标准。
今天，公司至少有五种不同的方式可以使用CAD:
- 以2D图纸为权威(图纸全定义，无3D模型)
- 2.2 2d图纸为权威+ 3D模型(图纸全定义，模型非分布式)
- 3.2 2d图纸+ 3D模型一起作为权威(两者都有部分定义)
- 4.2 2d图纸为权威+ 3D模型为权威(模型内全定义，图纸内全定义或部分定义，由模型自动生成)
- 5.3三维模型为权威(模型内全定义，无二维图纸)
这里的第一个分类代表传统的2D计算机辅助绘图。第二个代表3D CAD的最低水平。第三种分类是当今许多主流制造业应用程序中最常见的数据集结构化方式。第四个和第五个分类表示在追求基于模型的定义(MBD)计划的组织中数据集是如何结构的——特别是在航空航天企业中。
完全定义的2D权限模型
MBD
基于模型的定义是众多“基于模型”的举措之一，所有这些举措都以使用语义丰富的模型来表示产品功能特征的概念为基础。(在有趣的基于模型的活动列表中，有基于模型的开发和基于模型的设计，两者都与基于模型的定义共享MBD首字母缩写，但它们都与基于模型的定义无关。它们分别与复杂软件系统和控制系统的设计相关。)
MBD的概念是从一个叫做基于模型的工程的大愿景概念发展而来的，它本身也曾经是一个非常大的愿景概念。幸运的是，理智的思想占了上风，参与MBD计划的人把精力集中在使其务实而不是雄心勃勃上。他们专注于优化3D模型数据，以实现下游可用性。MBD产品模型不难理解:
它是3D几何和PMI(包括明确定义的尺寸、公差、注释、GD&T、焊接符号、表面纹理符号和相关数据)的组合。
使用PMI完全定义的3D权限模型
PMI是语义的(人类或计算机程序都可读)，与3D几何相关联，并且基于标准。可以为特定的下游操作组合、细化和注释模型的任意数量的视图。
虽然MBD通常被认为主要是关于“摆脱图画”，但它实际上更多的是关于摆脱将图画用于它们不擅长的事情的需要。在MBD上下文中，仍然可以用传统的方式创建图形，但是MBD提供了一种更好的方式:非常容易创建产品模型中包含的视图的2D投影图形。这些通常比传统的图纸更简单，但它们的好处是与模型100%一致。从来不存在哪个文件是正确的问题——图纸还是模型。
在组织中实现MBD的过程始于一个重要的第一步:获得支持PMI的CAD软件。不幸的是，这第一步也引入了一个阻碍MBD接受的问题:缺乏兼容性。虽然CATIA、NX、Creo、Solid Edge、SpaceClaim和SolidWorks都支持PMI，但它们以不同且不一致的方式支持PMI。它们都使用专有的数据格式。
虽然使用PMI的各种实现(通常通过使用第三方软件)可以克服许多问题，但实现MBD的体验将受到您使用其软件的CAD供应商的严重影响。可能。
一步AP242
当PMI的第一个标准开发完成时，缺少了一个重要的部分。虽然ASME和ISO标准定义了PMI，但没有能够表示该信息的中立CAD文件格式。然而，STEP AP203格式很快更新为“E2”版本，其中包括对PMI数据的支持。但是，这种支持并没有达到“足够好”的标准。
STEP AP242中性文件标准将完全支持PMI，以及不同数量的几何表示。
很快，iso将发布STEP AP242标准(可能在1月份)。AP242是为CAD数据的长期存档而设计的，这意味着它肯定会得到CAD供应商的大量支持。AP242也被设计用来为PMI提供接近全面的支持。(没有绝对完全的支持。总有一些细节会被遗漏。)
STEP AP242可以很好地表示PMI数据和3D几何图形，因此仅在此基础上，它就被广泛用作MBD计划的主要文件格式。但真正让AP242有趣的是几年前的一项独立开发:直接编辑CAD。
从历史上看，CAD系统在编辑本机文件方面做得很好，而在编辑非本机文件方面做得很糟糕。然而，对于直接编辑的CAD程序来说，STEP AP242文件实际上是一个原生文件。
3 dpdf
在过去的几年中，在非营利组织3DPDF联盟的支持下，3DPDF文件格式作为3D CAD和MBD数据的可视化通信格式已经取得了长足的进步。
今年早些时候，美国政府更新了MIL-STD-31000A技术数据包，使其对3D MBD友好。新的修订强烈倾向于将提供给政府的物理产品数据定义为3D权威数据集并进行传输。有趣的是，3D PDF似乎达到了一个最佳点，将开放性(PDF是ISO标准)与准确表示3D模型数据和PMI的能力相结合。
迄今为止，3DPDF在涉及人类观看的应用程序中使用最多。但是PRC 3D格式(3DPDF的首选3D表示)包含一个精确的表示，它可以被其他应用程序(例如，SpaceClaim)读取并转换为NURBS曲线。随着时间的推移，如果3D PDF被用作更传统的互操作性文件格式(如STEP)的替代品，可能就不足为奇了。
利用三维
MBD360的Bryan Fisher是MBD领域最著名的顾问之一，他认为现在是利用3D模型的时候了。“支持PMI的标准已经并将继续积极发展。但是，尽管还需要做更多的工作，我们已经远远超过了“足够好”的门槛。’”费舍尔说。“各行各业的各种规模的组织，通过实施基于3D模型的业务流程，已经证明了显著的成本降低。”
随着收益的证明，所有的零碎的东西结合在一起，使实施MBD的过程既不那么困难，也不那么风险，我们实际上可能正在接近实现完全利用3D模型的愿景。
生命周期的见解
www.lifecycleinsights.com
基于模型的企业
www.model-based-enterprise.org
一步AP242
www.ap242.org
3 dpdf财团
www.3dpdfconsortium.org
MBD360
www.mbd360.com
了下:3D CAD世界
