原标题：从3D模型定义迈向智慧製造
图片来源:iThome
智慧製造、工业4.0或是工业网际网路，是近年来全球製造业的热门议题，也是製造业未来要面对的大挑战；不过，挑战代表机会，而挑战越大，往往机会就越大。从全球製造业龙头奇异公司在2013年大手笔送上1亿美元给Pivotal软体公司，为智慧製造与工业网际网路所需的资讯平台与大数据分析而舖路，也就不难看出其中机会有多大。
製造再度吸引人的时代
奇异（GE）执行长Jeff Immelt在2012年曾经说过：「我们正身处製造再度吸引人的时代。」奇异有一智慧工厂的蓝图，他们称之为「卓越工厂（Brilliant Factory）」。这个蓝图指出智慧製造工厂的四个关包括工厂自动化（Automation）、新型产品雏型製造方法（Novel ProcessProtot y ping）、大数据处理与分析（Informatics），以及「基于模型的製造（Model-based Manufacturing）」。
工厂自动化︰是指藉助各式感应器、自动化系统，达到工厂营运自动化。新型产品雏型製造方法︰如利用3D列印、雷射加工等製造技术，快速开发产品雏型。大数据处理与分析︰蒐集产品设计、製造、工厂营运所产生的资料，透过大数据处理与分析技术，提供生产、营运优化、预测性维护等等。基于模型的製造︰是指设计到製造全程立基于3D模型，从设计、製造到检验，所需的资讯全部採用数位资料，也可以说是捨弃传统平面工程图纸。
全数位、无图纸化的未来
基于模型製造的愿景，也是SolidWorks这样的工程设计软体正在面对的新挑战与新机会。SolidWorks MBD产品经理Oboe Wu表示，MBD指的是Model-based Design（3D模型定义），简单来说，就是整合3D模型与产品设计製造相关的所有资讯，例如直接在3D模型标注尺寸、公差、材料规格等等，将模型与这些资料输出成如3D PDF格式档案，任何人只要以Acrobat Reader阅读器就能检视3D模型，以及了解其尺寸、公差、材料明细等资讯。使用上可以很直觉以滑鼠任意转动3D模型，或是放大缩小，在此同时你也可以看到模型各部位的尺寸、公差、关键尺寸等资讯；甚至，当你点选模型的某一个部分，与其相关的标注资讯就会以高亮度颜色显示。
现在以3D CAD软体来设计产品已成主流，不过在交付产品工程资讯时，又普遍採取传统平面工程图纸的方式，于是必须再製作平面工程图，而平面工程图时常无法完整显示立体物件的特性，例如在平面图上是两个同心圆的物件，其中心部件到底是中空还是凸起的圆柱，无法单靠一个平面图来表示，而3D模型图单一个就能正确表达，再加上3D PDF这样的文件，使用者可自己转动3D模型，更能準确地掌握物件的正确规格。
MBD的诉求也就是，既然在设计阶段都已经画出3D模型了，何不在3D模型上直接标注设计、製造、加工、量测、模拟甚至是专利等产品与製造资讯，让后续的製造、检验、组装、验收等流程也都採用数位化的资讯，达到製造上下游完整数位化串接，也就是「基于模型的企业（Model-based Enterprise）」的愿景。Oboe Wu表示，根据其用户的经验，採用MBD之后，在重工与物料消耗上都有超过5成的改善。
MBD从设计延伸至製造
SolidWorks在去年已经推出MBD1.0，今年SolidWorks再进一步推出MBD2.0，将MBD的应用由设计端推进製造端，包括一些CAM（电脑辅助製造）软体、CMM（座标量测仪）都开始支援SolidWorks MBD，而SolidWorks自家的SolidWorks Costing成本估算工具、SolidWorks Inspector品管检测工具，也都支援MBD。
以品管检测为例，过去使用平面工程图纸，必须仰赖人工检测品质，品管人员必须照着工程图的尺寸进行检测，再将检测数据填入表单或系统，此一过程其实费力又耗时；透过MBD则有助于自动化检测，检验设备可直接读取3D模型的尺寸数据，再将检测结果记录在系统裏，让整个作业自动化。Oboe Wu表示，奇异看中MBD的其中一个理由在于自动化检测，奇异已应用3D列印技术製造零件，希望再提升自动化品管检测。
美国一家提供肿瘤放射线治疗设备的.decimal公司，就利用MBD来加快设计与製造的速度。该公司提供客製化的「强度调控放射线治疗（IntensityMod u lated R ad iat ion Therapy，IMRT）」设备，可针对每个病人提供专属的楔形补偿器（Compensator），在设计与製造採用MBD后，目前可在24小时内生产客製化的楔形补偿器。
其实，不只奇异公司认同MBD是未来智慧製造的关键，美国国防部也要求其供应商採用MBD，而包括日本电子情报技术产业协会（JEITA）、日本工业标準（JIS）也都相继採纳，MBD已是智慧製造未来的重要趋势。
3D PDF：3D工程图的标準规格
Adobe的3D PDF文件规格，可望成为未来3D工程图的标準。3D PDF可呈现3D模型与其设计製造等相关资讯，而且使用者以PDF文件阅读器Acrobat Reader就能开启3D PDF文件，不论是360度检视立体模型，或是动态缩放，都不是问题。
注意！MBD不是这样使用的
虽然MBD很好用，可以在3D模型上同时标注尺寸、公差、材料明细等等产品与製造所需的资讯，避免许多人为错误的判读，但是也不能把所有设计资讯全部呈现出来，否则只会让MBD变成一场大灾难。
【相关报导请参考「SolidWorks的逆袭」专题】
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