在军工企业竞争愈加激烈的市场条件下，提高产品研发质量，降低研制成本，缩短研制周期，成为研发项目管理的首要目标。因此，在航天产品的研制和管理过程中，采用CAD（计算机辅助设计）、ERP（企业资源规划）、PDM （产品数据管理）、TDM （试验数据管理）、BI（决策支持系统）、仿真、虚拟样机等信息化和数字化的手段是必不可少的。

早在2003年，美国制造工程师协会（ASME）就发布了 ASME Y14.42—2003 《数字化产品定义数据实践》，其主导思想不只是简单地将二维图样的信息反映到三维模型中去，而是要充分利用三维模型所具备的表现力，去探索便于用户理解、更具效率的设计信息表达方式。波音公司已制定自己的3D开发标准，与CATIA（计算机辅助三维交互式应用）等软件集成，通过产品加工、装配、测量来实现高度集成，实现数字化技术向应用的跨越式发展。

随着互联网技术和泛在技术的发展，人们的生活节奏也越来越快，“与时俱进、终身学习”是这个时代对人们提出的要求，而碎片化及个性化学习也逐渐受到学习者们的青睐。泛在学习强调任何人在任何时间、任何地点、基于任何计算设备获取任何所需的学习资源，享受无处不在的学习服务，符合人们碎片化、个性化、终身化学习的需求。对学习兴趣不高、学习能力较弱、自觉性相对较差的高职学生来说，课堂学习效果可能并不理想，在不久的将来，泛在学习将成为他们的一种重要学习方式。泛在学习要成为现实，构建无处不在的随时可以获取的学习资源是核心问题。

在CAD方面，航天科工集团公司二院经历了向数字化文件编制与数字化生产转型的发展历程，即：二维图电子化 （甩图板）→三维设计转化为二维图标注和生产→三维模型和二维图同时受控。

——汉水流域，既有世界上规模最大、数量最多、分布最广、龙蛋共生的恐龙蛋化石群，它们距离今天大约6500万年；而且还是东方从距今200万年到五万年间，古人类演变完整链条化石群所在地。

在实现MBD的过程中，航天二院还有一些亟待解决的问题需要国标委、软件供应商和同行专家的大力支持。

在标准和信息化部门、设计师系统、软件开发商的共同努力下，我们逐渐找到了一条适合航天产品的三维数字化设计道路。目前，航天二院按照表1的需求开展了一些技术探索和标准制定工作，形成了一套系列标准 （如 《基于三维模型的设计制造规范》），涵盖结构总体设计、工程图建模、机电产品协同等方面，现已完成的分标准见表2。

1 实现MBD的途径

a）理清产品三维数字化设计图样和相应文件管理与标准/规范之间的关系。在产品的三维数字化设计模型上如何表达与直接标注其产品设计、制造工艺和质量检验以及相应文件管理等方面的标准问题。

环保工程管理体系的完善程度有待提高，主要体现在：（1）一些能源企业过于注重自身经济效益的提升，没有在施工过程中对环境和水资源等因素给予高度重视，出现了严重的破坏现象，而这些企业的环境保护意识比较薄弱化；（2）一般来说，对于购进净水设备和其他环保器材来说，其成本比较高，而一些能源企业在资金的影响下，很难顺利购置环保系统设备[1]，导致环境污染现象的出现；（3）在我国，环保志愿者并不多，参与环保组织力度不足，进而加剧了环境污染程序，不利于环保工程质量的提升。

 

表1 MBD模式需要做的工作和标准支撑

  

序号 要素 二维工程图模式现状 MBD模式需求 支撑标准和辅助工具1 几何模型 参考模型，未经过严格的定义和模型检查正式用于生产装配的模型，应严格定义规范模型定义和属性的标准；模型检查工具软件；材料库、标准件库、外购件库、“三化”产品模型库、型号统一化要求库、典型产品快速设计系统2 产品尺寸与公差在平面进行标注，有一系列标准支撑空间的任意平面均可以标注，在缺乏标准支撑的情况下容易形成 “刺猬”模式，易产生歧义，需进行规范规范产品尺寸与公差的标准，对标注方向、形式、图形符号等进行规范；三维标注辅助工具3 技术要求 二维图样的指定位置放置技术要求没有技术要求注释位置和方向的统一要求，需进行规范规范技术要求等注释的标准；标注辅助工具和常用技术要求常用术语知识库4 集成与装配 建立的参考模型较随意，在装配过程中易产生干涉等问题需要对模型的详略程度、基准坐标等进行规范规范集成与装配三维模型基准、接口、基准等的标准5 BOM（物料清单）依据二维图样的明细栏生成产品结构 模型自带产品结构 各种统计汇总表格的模板6 分析与计算 未标注的几何模型，不完全具备力学计算、数字样机需要力学计算、数字样机方面的统一要求规范单学科和多学科仿真，热设计、力学计算、数字样机方面的标准7 设计、归档、制造与验收平台不同的PDM平台和设计制造工具软件，各类数据流不通畅；有标准件和外购件库，但规范性和通用性不强需要集成设计、归档、生产全过程的PDM平台和工具软件并规范参数属性设置、签署流程设置等标准；统一的软件和模板

2 MBD方面的标准

目前，二院大多数单位已基本实现了三维模型和二维图同时归档。文件从设计师手中上传到PDM系统，连接到相应型号的产品结构，经过审签环节，完成归档过程，更改流程也同样在PDM系统进行。标注完整的二维图 （含轴侧方向的三维示意图）作为设计文件发放到生产现场，三维模型作为生产的参考用图。外购件和标准件按照一定的规则命名、申码和建立三维模型并纳入物资基础库，设计师可从物资基础库选择并完成三维装配。

3 实现MBD需要解决的问题

目前，二院正向着在三维模型上实现全数字化产品定义的目标努力，即采用MBD（model based definition，全数字化产品定义） 技术。MBD意为：用集成的三维实体模型来完整表达产品信息，详细规定三维实体模型中产品定义、公差的标准规则和工艺信息的表达方式，从而把三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据。就是将三维模型直接用于研制生产环节，不需要再转化为二维图样。

表1为从二维工程图模式转化为MBD模式需要做的工作和标准支撑。

b）统一设计信息与制造信息。设计后的模型、工艺和制造部门需要重新修正信息，以解决工装模具的设计、工艺设计、加工编程和信息的更改带来的信息唯一性问题。

MBD打破了实现已久的二维工程图为核心的企业信息构建和组织形式，是提高企业核心竞争力的正确措施。然而在MBD实施初期，在缺少标准支撑和配套体系建设受限的情况下，MBD承受着巨大的阻碍。此外，各研制单位已不满足于仅仅做到产品几何三维模型，在设计环节需要从三维模型到二维投影和标注，而在生产环节需要工艺通过二维投影和标注重新理解转化为三维模型。这种模式浪费了时间成本，增大了出错的概率，极大地阻碍了分析与计算、数字样机和无图加工的进程。

 

表2 基于三维模型的设计制造规范分标准内容

  

序号 分标准 内 容1 总则 三维模型进行产品设计和制造时的Pro/Engineer应用设置、标准模板、命名原则以及设计制造一般过程2 结构总体设计 三维模型的总体设计制造流程和大装配处理等业务过程。3 零件、装配件设计 三维模型的零件、装配件设计、标注、三维模型的流转等业务过程4 机械加工工艺设计 三维模型设计制造一体化条件下，结构件产品机械加工工艺规程编制的基本要求和步骤5 模型规范性检查要求 基于Pro/Engineer ModelCHECK模块的三维模型规范性检查要求和检查流程6 模型材料、颜色等设置要求 基于Pro/Engineer软件的三维模型材料、颜色等属性设置的一般要求和详细要求7 三维工程图视图创建及组织方法 三维工程图的视图要求和组合视图要求8 三维工程图标注方法 三维工程图标注的一般要求及详细要求9 机械加工件三维工程图建模要求 机械加工件三维工程图建模要求10 铸件三维工程图建模要求 铸件三维工程图建模要求11 锻件三维工程图建模要求 锻件三维工程图建模要求12 钣金件三维工程图建模要求 钣金件三维工程图建模要求13 复合材料结构件三维工程图建模要求 复合材料结构件三维工程图建模要求14 基于Intercomm的机电产品协同设计规范 基于Intercomm的机电产品协同设计的一般要求、详细要求和设计流程15 工装三维设计要求 工装三维设计的一般要求、详细要求及管理要求16 装配过程优化仿真规范 基于三维模型的装配过程优化仿真的一般要求、装配过程优化仿真过程和优化仿真结果的输出

在航天系统，从纸质文件受控到电子文件受控，从电子文件受控到三维模型受控，PDM系统的运行在渐渐改变着我们的传统设计模式和管理流程。经过这些年信息化的建设与推广运行，我们发现，航天二院正在向这个目标一点点靠近。但是，我们还应该认识到，数据质量、管理的系统性、系统的集成以及评价模式等的转变都是我们实现这一目标所必须要共同面对和解决的问题，这些问题的逐步解决将成为设计制造领域中一场意义深远的技术革命。

式中：Cp为每次动态预防维修费用，Cr为设备更换维修费用，u为成本调节系数，v为预修周期调节系数，e为经验参数，w为学习效应调节系数，w=lnK/ln2，K为维修经验曲线百分率。