公司新聞。
第一代工程語言
工程定義需要明白和無歧義的表達。中國古代工匠就有采用物理實體模型（如：故宮“樣式張”）和二維繪圖法表達工程思想的歷史。1795年法國科學家加斯帕爾?蒙日（Gaspard Monge，1746～1818）系統地提出了以投影幾何為主線的畫法幾何，把工程圖的表達與繪制高度規范化、唯一化，工程圖便成為工程界常用的定義產品的語言——第一代工程語言。
這種工程設計語言的缺陷是顯而易見的，設計師在設計新產品時，首先涌現在腦海里的是三維的實體形象而不是平面視圖。但為了向制造它的人傳遞產品的信息，必須將這個活生生的實體通過嚴格的標準和投影關系變成為復雜的、但為工程界所共識的標準工程圖。這當中的浪費不僅是投影圖的繪制，還包括了從實體形象向抽象的視圖表達方式轉換的思維，以及在轉換過程中不可避免出現的表達不清和存在歧義。制造工程師、工人在使用這種平面圖紙時，又要通過想象恢復它的立體形狀，以理解設計意圖。這又是一番思維、腦力和時間的浪費。平面圖紙的再利用能力幾乎沒有，定義的質量完全依賴設計人員的個人能力。有時不是創意而是對平面圖形的理解程度，制圖技術的好壞往往是能否設計、制造出好的產品的關鍵。對二維圖樣的繪制和理解是需要嚴格的專門訓練，要求工程人員有良好的空間想象能力。直到今日畫法幾何和工程制圖仍然是工科大學最重要的必修課之一。二百年來，制造業為這種平面圖形的轉換付出了巨大的代價。
2.2 第二代工程語言
20世紀50年代后期，隨著計算機軟硬件技術的發展，在計算機屏幕上繪圖變為可能，CAD技術越來越成為工程表達的標準方式，逐漸成為第二代工程語言。
二維CAD將手工二維繪圖計算機化，人們借助此項技術來擺脫煩瑣、費時、精度低的傳統手工繪圖，從而甩掉了沿用200多年的圖板。
60年代初期出現了三維CAD系統，起初是極為簡單的，只能表達基本幾何信息線框系統，不能有效表達幾何數據間的拓撲關系，缺乏形體的表面信息。進入70年代，由于飛機和汽車工業的蓬勃發展，飛機及汽車制造過程中遇到大量自由曲面問題，此時，基于三視圖方法的多截面視圖、特征緯線近似表達所設計自由曲面產生的不完整性，已經不能滿足工程要求，大大拖延了產品研發時間。由于貝塞爾算法的提出，使得用計算機處理曲線及曲面問題變得可行，從而結束了計算機輔助設計技術單純模仿工程圖紙的三視圖模式，首次實現了計算機完整描述產品零件的主要信息，同時也使得CAD技術的開發有了現實的基礎。曲面造型系統為人類帶來了第一次CAD技術革命，改變了以往只能借助油泥模型來近似表達曲面的落后的工作方式。
由于曲面造型技術只能表達形體的表面信息，難以準確表達零件的其他特征，如質量、重心、慣性矩等，從而提出了對實體造型技術的需求。實體造型技術能夠精確表達零件的全部屬性，在理論上有助于統一CAD/CAE/CAM的模型表達，給設計帶來了驚人的方便性。可以說，實體造型技術的普及應用標志著CAD發展史上的第二次技術革命。
2.3 第三代工程語言
80年代中期，一種比無約束自由造型更新穎、更好的算法———參數化特征造型方法開始出現。它具有基于特征、全尺寸約束、全數據相關、尺寸驅動設計修改的特征。可以認為，參數化技術的應用主導了CAD發展史上的第三次革命。此時眾多CAD/CAE/CAM軟件開發公司群雄逐鹿。80年代后期到90年代，CAD向系統集成化方向發展，引起了CAD發展史上的第四次革命。特別是波音777實現了全數字樣機，進一步發展了數字化設計制造技術，此后， 波音公司在以波音787為代表的新型客機研制過程中，全面采用了MBD技術，將三維產品制造信息與三維設計信息共同定義到產品的三維模型中，摒棄二維圖樣，將MBD 模型作為制造的唯一依據。至此，基于三維模型定義技術的MBD已經成為第三代工程語言。
二、基于模型的定義（Model Based Definition-MBD）
傳統的產品定義技術主要以工程圖為主，通過專業的繪圖反映出產品的幾何結構以及制造要求，實現設計和制造信息的共享與傳遞。基于模型的定義（MBD）以全新的方式定義產品，改變了傳統的信息授權模式。它以三維產品模型為核心，將產品設計信息、制造要求共同定義到該數字化模型中，通過對三維產品制造信息和非幾何管理信息的定義，實現更高層次的設計制造一體化。
MBD是一種超越二維工程圖實現產品數字化定義的全新方法，使工程人員擺脫了對二維圖樣的依賴。MBD是一個管理和技術的體系，并不僅僅是一個帶有三維標注的數據模型。MBD使制造信息和設計信息共同定義到三維數字化模型中，使其成為生產制造過程的唯一依據，實現CAD和CAM（加工、裝配、測量、檢驗）的高度集成。ASMEY14.41、BDS600系列等標準是MBD的重要基礎，這些標準的制定促進了CAD軟件公司參照其開發軟件新功能，使MBD的思想得以實現，并很快應用到以波音787為代表的生產實踐中。
1、數字化產品定義技術
200對年前，蒙日在《畫法幾何學》的開篇稱畫法幾何學有兩個主要目的，第一個目的是在只有長、寬兩種尺度的圖紙上，為表達一切具有長、寬、高三種尺寸的自然物體提供方法，而這些物體應是嚴格確定的，這種圖與使用何種語言表達無關。第二個目的則是根據準確的圖形，推導出物體的形狀和物體各個組成部分的相互位置。以畫法幾何為基礎的二維工程圖表達，奠定了以二維準確定義三維，用平面表達空間乃至加工制造需求的思維模式和工程管理規范，統治工程設計與制造長達200多年，并依舊發揮作用。
計算機的出現，使表達的通用介質突破了“只有長、寬兩種尺度的圖紙”。人們逐步把三維模型引入到工程定義中，三維模型在工程定義中的地位從參考、輔助過度到主導地位。隨著三維技術的日趨成熟，使得以數字化完整準確定義三維產品成為可能。基于模型的數字化定義技術是具有三維模型主要元素的完整產品定義，它不再使用或依賴于二維圖樣或正投影視圖為主要制造依據，是數字化定義的最新階段。由于其無可比擬的直觀性和與其他計算機輔助設計的集成，漸漸成為新的工程定義的標準，最終必然得到推廣并取代圖紙文化。
新的東西常常帶來大量的特殊問題。在通常的CAD系統中，工程技術人員所建立的產品數字化模型僅僅是三維幾何模型，而制造工藝信息還在二維圖樣上。這樣僅依據三維幾何模型往往難以進行產品的生產和檢驗。也就是說，三維模型中沒有讓技術人員以清晰確定的方式，將工藝、模具設計與生產、部件裝配、部件與產品檢驗等工序所必需的設計意圖添加進來。三維模型雖然包含了二維圖樣所不具備的詳細幾何形狀信息，但三維模型中卻不包括尺寸及公差的標注、表面粗糙度、表面處理方法、熱處理方法、材質、結合方式、間隙的設置、連接范圍、潤滑油涂刷范圍、顏色、要求符合的規格與標準等僅靠幾何形狀無法表達的（非幾何）信息。另外，在三維建模中，基于形狀的注釋提示、關鍵部位的放大圖和剖面圖等能夠更為靈活而合理地傳達設計意圖的手段也存在不足。這在實際工程中就會產生既使用三維模型，又離不開二維圖樣的矛盾狀態。這些在實際生產中遇到的問題是ASME關于MBD技術標準研制的根本動力，并推動了ASME Y14.41-2003標準的頒布，與此同時，以波音公司為代表的世界頂級制造企業和軟件廠商也在加緊在此標準基礎上開發與應用，進一步發展基于模型的定義技術。目前MBD技術及其相關標準仍在不斷發展之中。
在MBD技術發展應用過程中，航空工業始終走在前列。飛機產品作為復雜、制造難度最大的工業產品，迫切需要數字化技術尤其是數字化定義技術來提高設計質量以及設計效率。單項數字技術，如CAD技術、數字化仿真分析技術、數字化加工檢驗技術等已經取得了明顯的進步。但缺乏整體的軟硬件體系建設，以綜合發揮整體數字化技術帶來的優勢。目前航空企業已經使用CAD軟件建立產品的三維實體模型，但在數據傳遞過程中不得不經常將三維模型轉換成二維圖樣進行傳遞。同時，基于圖樣的信息傳遞，無法有效地實現數據共享，無法大規模推廣協同設計。因此，需要通過對基于模型的定義技術進行研究，來充分繼承并行工程數字化定義的要求，同時，需要通過更高集成度的數據集成技術，來實現信息傳遞過程的無紙化，實現更高應用水平的數據共享技術。
在此過程中，其主導思想不能只是簡單地將二維圖樣的信息反映到三維模型中，而要充分利用三維模型所具備的表現力，去探索便于用戶理解且效率更高的設計信息表達方式。其中最為艱難的是，“要從二維圖紙文化這種現有概念中跳出來，從零開始研究新的信息表達方式”。為此，首先應針對概念設計、初步設計、詳細設計、生產準備、評估與檢驗等每個階段，弄清楚“哪些是產品制造中所必需的信息”，哪些是囿于二維圖紙時代技術條件限制而提出的，在當前情況下已非必需或者可以從根本上改變形式的信息。
隨著計算機的出現和數字技術的發展，那種以投影法為基礎的“只有長、寬兩種尺寸的”傳統產品定義的方法逐漸受到顛覆，信息技術將以往的“靜態”的思維范式和工作方式引領到“液態”的模式，制造企業的生產活動將不再以傳統的“靜態”的工程語言和工程文件進行開展，一種跨時代的革命性的數字化定義工程技術應用的序幕正在拉開。MBD技術使倡導多年的并行工程、協同設計乃至數字化企業成為可能。
2、數字化產品定義規范
美國機械工程師協會頒布的數字化產品定義規范（ASME Y14.41-2003 DIGITAL PRODUCT DEFINITION DATA PRACTICES）是基于模型定義的基本規范要求的基礎。這一標準是數字化技術發展時期順應工業領域的應用需求而提出的，規范制定始于業界頂端航空制造業。1997年1月，在波音公司主持的會議上確定了對這一規范的需求，以波音公司多年數字化制造經驗為基礎，經過幾年的修訂，規范于2003年7月7日被批準為美國國家標準，這期間三維設計系統的發展也使得標準的內容不斷擴充。
ASME Y14.41-2003標準建立了應用于數字化產品定義的數據——數據集的要求及參考文檔。這一標準和其他現行ASME標準（如ASME Y14.5M-1994（R1999），尺寸和公差標注）配套使用。它支持兩種應用方法，僅使用模型（三維），及模型和數字化格式的圖樣（2D Drawing）相結合。標準規定從對這兩個方法的公共要求開始，然后分別敘述其他各部分對這兩種方法的各自要求。
標準還對三維CAD軟件提出了建模和標注功能的要求，直接促進了CAD軟件三維標注功能的發展，CAD軟件公司已把此標準設計到軟件中。波音公司在此標準基礎上根據公司具體實踐制定了BDS600系列標準，并在2004年開始的波音787客機設計中，全面采用基于模型定義的新技術。這使得三維產品制造信息（Product Manufacturing Information，PMI）與三維設計信息共同定義到產品的數字化模型中，使CAD和CAM（加工、裝配、測量、檢驗等）實現真正的高度集成，可不再使用二維圖紙。2006年，ISO頒布了ISO 16792，規定了全面的三維模型標注規范，數字化技術的應用有了新的跨越式發展。
3、MBD數據集
根據ASME Y14.41-2003標準規定，數字化產品定義（Digital Product Definition，DPD）數據集可以以下面四種格式之一存在：
（1）DPD數據集包括三維CAD模型和全尺寸標注的二維圖樣；
（2）DPD數據集包括三維CAD模型和標注了工程要求但未標注全尺寸的二維工程圖；
（3）DPD數據集三維模型，工程要求在三維模型里以文本顯示；
（4）DPD數據集僅包括模型和工程要求。
這四種方式都可以認為是DPD方式，第二種有時稱為減少尺寸工程圖樣（Reduced Dimension Drawing，RDD）或簡化圖樣（Simplified Drawing，SD），第三種和第四種方式稱為基于模型的定義方法。
3.1 MBD數據集的基本內容
MBD數據集提供完整的產品信息，集成了以前分散在三維模型與二維工程圖樣中的所有設計與制造信息。零件的MBD數據集包括實體幾何模型、零件坐標系統、尺寸、公差和標注、工程說明、材料需求及其他相關定義數據。裝配件的數據集包括裝配狀態的實體幾何模型、尺寸、公差和標注、工程說明、零件表或相關數據、關聯的幾何文件和材料要求。其中，工程說明由標注注釋、零件注釋、標注說明（與特殊工程需求有關的說明）組成，其基本內容見下圖。圖中所示數據由分析數據、零部件表、試驗要求、材料規范、工藝過程和最終要求等組成，但不限于這些數據。相關數據將在數據集中引用。
