Что такое аннотированная модель и для чего она нужна?

Изобретение чертежа позволило человечеству перейти от эпохи ремесла к эпохе производства. Благодаря чертежу появилась возможность изготавливать деталь без контакта мастера и ученика. Чертеж — это условность, которая показывает изделие на плоскости и задает все необходимые требования (размеры, точность, шероховатость и т.п.) для его воспроизведения. Создавая чертеж, конструктор видит в своем сознании изделие в объеме, в пространстве.

Современные CAD системы позволяют создавать 3D модель изделия, которая в точности соответствует изделию, которое будет изготавливаться. Добавление к 3D модели аннотаций, описывающих требования, необходимые для изготовления, является логичным переходом к аннотированным моделям.

Model-based definition (MBD) – это цифровое определение, построенное на модели, которое фиксирует всю необходимую информацию для изготовления и проверки изделия в ходе автоматизированного проектирования, а не в процессе выпуска 2D-чертежей. Аннотированная 3D модель содержит всю актуальную информацию о параметрах изделия.

Пример аннотированной 3D модели, построенной в Creo.

Преимущества аннотированной модели

Аннотированная модель обеспечивает множество преимуществ в ходе разработки изделия. Согласно исследованиям Национального института стандартов и технологий (NIST) аннотированная модель может сократить процесс «Проектирование – Производство - Контроль» на невероятные 78,4%. Это равносильно тому, чтобы выполнить всю работу, запланированную на неделю, до вечера понедельника.

Почему MBD настолько эффективнее традиционного метода, основанного на 2D-чертежах? 3D-аннотации в модели — семантические (ассоциативно связанные с геометрией), их может понимать совершенно разное программное обеспечение. Вместо того, чтобы пересылать PDF или печатать чертежи для всех участников цепочки поставок, в совместное пользование всем заинтересованным сторонам предоставляется исходная аннотированная 3D модель или нейтральный к CAD системе файл в нейтральном формате STEP. Когда эти файлы открывают в CAM-системе для автоматизации производства или в системе контроля для координатно-измерительных машин (CMM), программа распознает 3D-аннотации и ссылки на геометрию. Это позволяет отказаться от ручного ввода информации с чертежей в программное обеспечение, используемое на последующих этапах. В результате вся цепочка работает быстро и без ошибок. Особое значение это приобретает при проведении изменений.

Путь к MBD

Определение, основанное на модели, появилось вместе с первым софтом для 3D CAD в 1968 г. Однако сегодня многие компании все еще используют чертежи, потому что это привычнее. Они разрабатывают 3D-модель, а затем создают рабочие чертежи, отодвигая работу над моделью на второй план. Очень часто при оформлении чертежей происходит рассогласование модели и чертежа. В результате “основную информационную нагрузку”, включая виды объекта и изделия, а также технологическую информацию (PMI), содержат в себе именно чертежи. Кроме того, именно в чертежах содержатся такие важные данные, как габариты, геометрические допуски, примечания, обозначения шероховатости поверхностей, таблицы, например, спецификации материалов (BOM).

Компании и организации с собственным штатом конструкторов осознавали, что могли бы получить огромные преимущества и экономию путем отказа от чертежей и непосредственного перехода от проектирования к производству. Создание чертежей — это шаг назад от 3D проектирования, шаг в прошлое. Поэтому в середине 1990-х годов была предложена новая методология для передачи PMI непосредственно в модель CAD. Этот момент можно считать рождением аннотированной модели.

На западе конструкторские стандарты для MBD прописаны в ASME Y14.41-2019 и ISO 16792:2015, а в России вся информация находится в действующих стандартах ЕСКД, например ГОСТ 2.052-2015 Электронная модель изделия. Общие положения.

Реализация MBD

Если пользователи CAD уже знают, как создавать 2D-чертежи, переход к аннотированным моделям будет довольно простым. Основные элементы MBD в моделях CAD:

• Плоскости аннотации –для задания расположения и ориентации изделия в модели;
• 3D-аннотации  – собственно аннотации, в которых содержится информация по изделию и его изготовлению;
• Комбинированные состояния –различные представления 3D модели для организации 3D-аннотаций в целях ясного показа необходимой информации. Комбинированные состояния включают в себя:
  • состояние в разобранном виде;
  • различные сечения;
  • упрощенные представления для сокращения количества отображаемых компонентов (для сборок);
  • состояния внешнего вида для отображения компонентов в различных цветах и текстурах,
  • состояния стилей для отображения компонентов в различных режимах отображения, например, затененные, прозрачные, с удаленными скрытыми линиями.

У 3D-аннотации в MBD создать проще, чем создать 2D-чертежи для видов деталей. Размерность в чертеже может быть показана только на одном виде, а 3D-аннотация может отображаться в различных состояниях. В большинстве компаний имеются строгие правила по изображению деталей на чертежах.

Результаты

Одно из распространенных заблуждений заключается в том, что MBD — это подход «без чертежей» или «без бумаги». На самом деле MBD означает, что чертежи перестают быть единственным достоверным источником истины. При необходимости можно в любой момент выпускать чертежи, если это требуется в рамках требований предприятия.

Вместо документов в формате PDF основной результат MBD — пакет технических данных (TDP). Это набор файлов, который включает в себя:

• Аннотированную модель либо в исходном формате, например Creo, либо в нейтральном с точки зрения CAD формате STEP AP242;
• Спецификации материалов в формате Excel или CSV, которые могут быть использованы в другом ПО, в отличие от таблиц в чертежах, которые необходимо переводить в другие системы;
• Прочие электронные файлы: записки, схемы и документы по контролю первого изделия (FAI).

Заключение

Аннотированная 3D модель упрощает процесс разработки изделия, так как позволяет создавать цифровую информацию об изделии, связанную с геометрией этого изделия, которое может быть использовано в дальнейшем в производстве, поставках, на складах и в рамках всего предприятия.

Источник: https://www.ptc.com/en/blogs/cad/what-does-mbd-mean

Перевод, адаптация и примеры аннотированной модели: ООО «ПТС»