外文翻译林玉强

4 产品全生命周期中 MBD 要求 在本节中，与数据内容，数据访问、可视化和数据保留有关的一些问题和 关注用具体要求与标准进行说明。 4.1. 数据内容要求 为了理解 MBD 数据集的内容应该是什么，我们必须先看看整个产品生命周 期工程图纸所含有的信息。根据 ASME Y14.1-2005 和 ISO10209-1:1992，我们所 定义的工程图纸 4：按照国际标准和通用规模明确的形式，在二维平面的信息载 体上通过静态图形和图案表现（或两者的组合） ，携带、控制和维护一个项目的 产品定义的现场工程文件，为了满足物理和功能的要求以及多学科的约束，项 目的产品定义是作为一套在特定平衡状态下共存的产品属性、功能和特性来定 义的。 4术语工程制图可以视为广义词的一个子集，被称为“技术制图” ，并将其 应用到任何图纸来表达技术的想法。然而，在本文中，我们使用术语工程制图 而不是技术制图，因为实施 MBD 是目前针对工程的应用。 作为文件，工程图纸具有基本属性。根据 Adamczewski，一个文件是载体、 语义构造和上下文说明之间的结合。根据这一定义，我们可以识别一个文件的 两个基本属性：介质（物理支持）和信息（内容） 。根据 Adamczewski，这两个 属性中的任何一个都不能够定义文件。文件中信息在语义上构造和描述的方式 看作是文件格式。在这个意义上工程图纸是一种文件，它有一个介质（纸质或 电子的支持） ，信息（图纸的内容）和文件格式（图纸内的安排和组织信息） 。 这三个文件方面，介质，内容和格式，在下节进行细节讨论。 4.1.1.内容方面 传统上，工程图纸表示信息单元，满足客户所需要的多学科下所有的产品 定义，因此，所需的信息要涵盖广泛的题材。 基于美国机械工程师协会的 y14.1 - 200530和 y14.41-200311标准， 我们建议把图纸元素分成三个不同的类别：(a)产品定义的核心元素，(b)产品 定义的外围要素和(c)产品定义的管理要素。所有这些元素是可见的，无需任何 手动或外部操作。图 3 在更多的细节上显示了这些类别。 注释部分的核心元素是包括于其中的，通过正字法和轴测法的观点，他们 基本上参考了尺寸、公差、一般笔记和符号。 产品定义的外围要素基本上是补充产品的信息(如制造业或装配过程)，通 常是为了适用于整个部分并没有连接到特定的几何元素。这些元素的变化取决 于公司的实践和生产的产品类型。 一般来说，产品定义管理元素为了支持该产品的验证、发布、变更、管理、 认证和存储过程。产业删除/或添加信息，是为了让这些元素来更好的适应他们 特定的公司实践。标题块、修订历史记录、利润率等，都包含在管理元素。美 国机械工程师协会标准 y14.12005 描述了这些块的内容。根据这一标准，安 排和组织要素部分的图纸格式。该版本的元素是专为需要验证、释放的产品定 义数据控制与存储。 绘图元素应该通过一个数据自适应或过滤过程，因为他们将离开一个二维 环境到三维环境。因此，必须区分之间的图形元素：(a)是必需的，(b)不再有 必要并(c)应该采用。图 3 显示了这一区别。当然，所有的核心元素将被转移到 MBD 数据集。此外，根据美国机械工程师协会的 y14 .12003 标准11，以下 管理元素必须被认为是 MBD 数据集的整体内容：(a)作为识别的一部分：公司的 名称和地址、标题和数号的据集，验收指标和批准日期、合同数(需要时)，(b) 作为版本元素部分：应用程序数据、批准、数据集识别、设计活动的数据转移 和修订为数据集。周围元素，被认为是必需的(基于公司实践)可以包含(作为一 般票据)或引用的 MBD 数据集11。 5一个绘图元素被认为是一组相关的注释。 图纸元素，不再需要在 MBD 数据集安排和组织管理元素的一部分图。 图纸元素应该采用图区适应绘画元素，例如，为了促进二维图的合作把标 签添加到每个图纸。再根据 Versprille 报告，在三维数字环境添加带标记的三 维模型，同时，注释平面似乎有必要。 4.1.2.媒介方面 一般来说，一个图可能会采取纸、聚酯薄膜或电子的表示法。这些不同的 表示可能包含相同的信息，但它们有着显著不同的属性和外表，我们不认为它 们是同一文档的不同翻译。在本质上 MBD 数据集是电子的。它们是在三维环境 下开发的。 诉昆塔纳以及其他/工业计算机 61（2010）497-508 4.1.3.文件格式方面 规模 界值 一般注意事项 注释 符号表 几何模型 模型 设计模型 补充的 核心元素 配件清单 生产说明 装配程序 采购说明 实验要求 分析数据 检查说明 外围元素 材料规格 利润 分区制 投影部分的角 整理或组织 微缩胶片对准箭头 标题 图纸大小和比例 应用程序块 尺寸标注或公差块 续页标题栏 边缘图号 块 鉴定 额外的图 纸号块 辊尺寸图 纸缩微胶 片身份块 更改历史部分 管理要素 版本管理 修订工作表的状态 必需的 不再需要 可选择的 必须适应 图 3.图元素：分类和转换到 MBD 图纸可以采取多种形式，但图形的方法表示是一个普遍38的自然交流方 式的想法。他们是按照图形显示国际标准。根据这些标准，基本视图显示的图 纸必须遵循画法几何原理。正字法的观点安排在一个逻辑系统的投影。美国机 械工程师协会发表了工程制图及相关文档实践，提供了一个在工程图的大小和 均匀性格式、尺寸和公差和修改图纸和相关文档格式的行业基于政府可以轻松 利用的基础。 为了能利用下游用户，MBD 的数据集必须采用特定的文档格式和遵循国际 标准和规则。如果因为任何原因，MBD 数据集出版，他们应该采取一种文档格 式。数据集应该是有组织的一种方式。在一个静态的二维环境中是很容易阅读 和解释的。 总的来说，正如工程图纸，MBD 的数据集必须被认为是工程文件。他们应 该采取一种文档格式，就必须通过国际认可的标准，否则，他们将无法正确地 传播整个产品生命周期的定义。 4.2.数据的可访问性和可视化要求 目前，这两家公司已经用查看器应用程序启用下游用户(没有访问内部 CAD 系统)来搜索和看二维图纸(无论是在释放或在制品状态)。在产品的概念阶段， 设计工程师将提供一个数据集作为 MBD，这意味着与下游用户合作。通常，这 种 MBD 数据集将被创建在一个专有的 CAD 系统中。为了下游用户可以访问它， 正确利用它：MBD 的数据集必须被转换成一个专注的文件格式。一旦数据集已 被转换成一个查看器应用程序。诉昆塔纳以及其他/工业计算机 61（2010） 497-508 充分显示了转换后的数据集将要符合要求(通常，查看器应用程序将被 用来转换 MBDCAD 文件)。下游用户应该有适当的 IT 基础设施和查看软件工具来 有效地处理 MBD 数据集。 在表 2 中，主要查看应用程序需求概述了这个列表，这个列表是一个在谈 到他们的可视化需求编译的下游用户(两家公司)的反馈。 下游用户在生命周期的所有阶段应允许标记数据集在观众面前显示 MBD， 根据他们的不同需求的应用程序和经验，然而，他们不能修正或编辑它。只有 集团拥有 MBD 数据集(设计集团)将能够编辑它(数据集将被编辑在 CAD 应用程序)。 此外，该查看器应用程序应该能够满足未来要求，如动态地显示工作进展。 正如前面提到的，MBD 数据集必须被转换为一种非 CAD 的文件格式。我们 诉昆塔纳以及其他/工业计算机 61（2010）497-508 建议使用一个轻量级的表示法。轻量级表示的产品模型格式，是缺少一些丰富 的、 “完整”的 CAD 模型。轻量级交涉的主要特征是减少文件大小通过压缩技术、 表 2 查看器应用程序的要求 类别功能/备注 显示额外的确切的几何图形（边界表达） 能够显示标题和修改历史模块的数据 能显示技术要求和零件列表 当用户在已定义区域工作，能够显示全部的几何图形关系 能够显示补充的几何图形 模型显示 能向视图中添加区域元素 能够旋转，放大和缩小模型模型操作 能够把组装图形重组和生成爆炸图 能够获得标准视图（轴测图，前视图，俯视图，侧视图等） 能够建立用户定义视图 能够向视图中加入符号 模型视图 能够在不同视图中进行切换 能够创建截面截面 能够删除或关闭界面 测量能够对选定的几何图形进行线性和角度测量 能够向特殊视图中添加说明和附注。根据 ASME Y14.4-2003 ， 技术要求应该放在不随模型旋转的注释平面内，并且不要求相 关性。这个注释能够在注释模型中显示 能够改变修饰注释的颜色和字体 允许记录，显示和管理添加修饰的人（时间和日期） 允许修改零件列表，修改历史模块，标题模块 允许只显示注释的视图 能够显示添加注释的和写注释报告的人 能够添加绘图标记，当查看或者打印这些图形时标记都是可见 的 能够显示/隐藏，编辑，删除和管理修饰 修饰方面 允许通过和发布修饰的模型 能够显示 GD&T 数据，视图和捕捉到的数据 能够显示/隐藏 GD&T 数据和用户选择的数据 允许搜索特定类型的公差和尺寸的特定值（筛选工具） 尺寸和公差 能够标记与选择的 GD&T 有关的几何图形要素 产品树功能能够操作产品树结构 能够通过限制的一小部分用户使用 能偶维护数据安全性 安全方面 能够用密码保护文件 模型属性能够提供大量属性（体积，表面积等） 长期应用在整个产品生命周期中通过开放文件格式读取文件 平台/应用程序独立、开放源代码和支持敏感信息39的保护。Manjula 等人提 供总结的特点、选定数量的轻量级格式与特定的关于它们的能力方面：忠诚于 完整的模型、元数据存储、数据安全、文件大小减少，支持格式的软件和开放 的文件格式规范40。轻量级格式包括：三维、XML、HSF、JT、PLM XML，中华 人民共和国，U3D X3D 和 XGL/ZG。 4.3.数据保留要求 目前，来自主要航空公司(空中客车、波音、达索航空等)，如 LOTAR 项目 41，监管机构(FAA，JAA 等)和政府机构(NASA、ESA、NIST 等等)的各种努力 正在进行中的 LOTAR 项目的目标是存档 CAD 和 PDM(产品数据管理)信息关于监 管、法律和业务需求。该项目是基于两个改进的标准：介绍 OAIS42，一个长 期档案系统框架，步骤(ISO10303)标准43作为一个实际的解决方案产品定义 数据。LOTAR 的项目旨在协调其他的结果：LTOR44，它提倡使用标准的步骤 解决数据共享和保留，SAE ARP 903445建议，为了产生 NAS/EN 9300 系列航 空航天标准。 其他项目，比如 LTA46在汽车和米默泉47在军事工业 LOTAR 启发的持 续项目。LTA 提出了一套建议和最佳时间存档 3D 模型，使用步骤按 AP214 标准， 和米默泉部署解决方案，基于 AP239-PLCS 步(产品生命周期的支持)。 最后，金48的项目提出使用轻量级模型来支持 CAD 工程模型保存。 两个主要方面是必须考虑的，选择一个MBD归档解决方案：数据完整性、处 理方式，MBD数据集内容保存，数据可持续性，从而处理如何保持数据的使用寿 命数据存储(开放、收养、互操作性)。还有其他标准相关档案的解决方案,如安 全性和文件大小方面。表3,灵感来自于武器和Fleischhauer49和Ball et al。50, 为了达到目的，概述MBD标准的归档。 5. MBD 中未解决问题的讨论 采用MBD似乎是作为下一个合乎逻辑的举动，来继续减少投放市场的时间和 提高产品质量。然而，正如第3节中，大量的时间和努力必须正确评估图纸的替 换。在这节中，提供了一些未来研究工作的方向。 评估活动相关的可行性转移图纸标注成MBD，从技术的角度来看,应该继续 研究。事实上,根据一个产品的复杂性,为了更好地应对每个用户的具体需求,几 诉昆塔纳以及其他/工业计算机 61（2010）497-508 种类型的图纸(布局、细节、组装、制造业等)是在特定阶段内的生成产品生命 周期。因此, 从所有的不同类型注释的图纸来看，在转移图的可行性方面也必 须评估(一个航空航天公司提到,下一步就是规模从详图的换位分析来DMU级)。 沿着这些线路,科诺菲尔和扎伊德16提出了数学公式：从一个图转让、注释到 一个3D模型。然而，他们的方法是不能转换所有图纸注释到3D模型。特别是， 注释附加到一 表3 MBD标准归档的目的 分类说明 MBD数据集安全性保证内容安全性（B-Rep几何图形，视图，尺寸等） 开放性标准解决方案的使用；获得特殊属性；免费文件使用 适用性很广阔的适用 通用性软件/硬件系统独立性；现有系统兼容性 安全方面加密机制 文件大小使文件储存最小化 个不能被转移的草稿图实体(几何画出的“手”)。一些应该进一步的评价问题 是:(1)在一个数字环境下都是图，注释仍然有必要吗?(2)做CAD三维标注工具充 分支持的中径y14.41标准,做公司图纸要满足美国机械工程师协会y14.41和 y14.5M标吗? 评估活动是为了解决产品定义及其相关的管理数据分布式和结构化数据集 内的MBD或其他外部文件的必要方式，以便下游用户在可视化方面可以更好的利 用它：组织、识别、交流、合作、管理和存储数据。美国机械工程师协会 y14 41标准表明3D注释应该在数据集内提出图纸的类型。然而，它没有提及应采用 哪些数据集文档MBD格式或文件模板。商定的规则与国际标准应开发以图形方式 呈现MBD的数据集作为工程文件。在另一方面，随着应用程序概念的应用，行业 是有组织地、有机会审查地MBD方式的产品定义，因为不是所有的数据属性相关 的产品模型都需要每个消费者的数码产品定义15。伴随着MBD的发展，任何数 量的视图，三维模型都可以组合、详细并注释为特点的下游注释，如工具、采 购、生产、计划、检验、产品服务、采购、维修和市场营销/销售以及客户和供 应商。一个需要问的基本问题是：为了更有效地使用它，应如何分发数据才能 使它可能更有意义创造不同的产品视图，以满足特定需求的每个下游用户，而 不是只创建一个必须满足所有多学科需要的文件。在这种情况下，一个多视图 机制产生，能够管理多学科视图正在并行的工程环境，例如由Bouikn等人提出 的目标，也许能达到。同样，一个产品表示方法，如轻量级模型与多层注释 (LIMMA)，它允许协会的产品数据。 一个研究的工具需要支持特定的产品开发流程，依靠图纸作为一种沟通， 如验证、回访和改变管理过程将是有价值的研究工作，在MBD的数据集中必须着 力增强可视化和协作的可能性。应用程序，例如网络协同可视化(WCV) 52， 使每个设计师同步交流和参与，验证过程没有获得CAD的需要评估。此外，一个 基于网络的框架，可以支持协作产品设计的评审活动：决策、上传和下载相关 设计文档，提交个人评论、组织和执行会话，如应该实现发布网络报告53。 与此同时，在整个数据集产品生命周期中下游用户将与MBD合作，必须创建指导 方针和标准有关的方式。此外，流程、程序和规范需要重新定义，包括处理MBD 的数据集。 6.结论 对数字化产品定义的旅程才刚刚开始。航空航天和汽车行业是新趋势的主 要动力。采用MBD的方法似乎是进一步减少投入市场的时间，继续提高产品质量， 改善的方法是利用产品定义它的下游用户，MBD提供了新的功能，积极和主动控 制产品数据。 根据我们的观察，两个加拿大航空公司从成本、时间和精力的角度来看， 并没有完全信服，在整个产品生命周期中搬到一个图更少的环境。替换工程图 纸与MBD的数据集是一件正确的事情，然而，更多的MBD福利(从成本节约)必须 清楚。图纸注释换位运动平均收益整体可行性率为96，表明三维数字模型来 取代传统的二维工程图纸是现实的机会。然而，对于降低成本和延误，在更换 所有图纸注释到MBD方面的数据集直接涉及准备产品的定义是确定没有附加值的。 作者得出的结论是，绝大多数的MBD的好处将可能被发现在于制造业和检验过程。 公司还没有准备好接受MBD长期存储的目的，他们认为这个级别的准备还不够充 足。事实上，多年来由于电子文件格式无法维护数据完整性和稳定性(软件迁移 问题)，电子图纸仍然是首选的媒介。他们提供一个已经证实和强大的方法来跟 诉昆塔纳以及其他/工业计算机 61（2010）497-508 踪在一个行业中的所有变化，这是为了适应不断变化的新客户、政府和环境的 要求。总的来说，对于现今状况2D图纸和三维数学模型都是必要的。 对于 MBD 概念，最终要承担所有工程图纸的功能和作用，MBD 数据集， 像工程图纸一样，将必须采用一种文件形式，确保所有非几何信息正确关联。 还需要软件和硬件的支持。为此，在查看应用程序中，为了估计应急工具的能 力提出了具体的要求，并提出了与长期数据保留的一般准则。此外，新的方法， 流程和程序，将要付诸实践。 致谢 目前加拿大的自然科学与工程研究委员会(NSERC)正在资助这个项目。 参考文献 1 T.E. 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