Model Based Definition

Model Based Definition คืออะไร?

เราจะเรียกมันว่า ‘แบบจำลอง 3 มิติ’ หรือ ‘โมเดล 3 มิติ’ ที่มาจากคำว่า Model Based Definition (MBD) ซึ่งกลายเป็น source authority ที่จะเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับกระบวนการทั้งหมดในกระบวนการสร้างผลิตภัณฑ์ก็ว่าได้ ไปดูกันว่าวิธีการทำงานและข้อดีของ MBD คืออะไร?

Thanks to model-based definition, information can be stored directly on the CAD model and thus serve as a basis for efficient production.(Source: ©Khaligo – stock-adobe.com)

ทุกคนในโลกกำลังพูดถึงการทำให้เป็นดิจิทัล หรือ digitalisation แน่นอนว่ากระบวนการในการออกแบบและการพัฒนาผลิตภัณฑ์ก็สามารถใช้ระโยชน์จากเทคโนโลยีดิจิทัลเช่นกัน ตัวอย่างหนึ่งคือ ภาพวาด 2 มิติแบบดั้งเดิมของแบบจำลอง ซึ่งยังคงใช้เป็นเอกสารพื้นฐานสำหรับการผลิต แต่เรารู้ว่า ไฟล์ CAD มีมากกว่าแค่รูปทรงเรขาคณิต: นอกจากประวัติการออกแบบและพารามิเตอร์หรือขนาดแล้ว ยังมีข้อมูลเมตา (metadata) เช่น วัสดุ น้ำหนัก จุดศูนย์ถ่วง และคุณสมบัติอื่นๆ อีกมากมาย

Model Based Definition คือกระบวนการในการเพิ่มข้อมูล/คำสั่งที่จำเป็นทั้งหมดลงในแบบจำลอง 3 มิติโดยตรง ในรูปแบบของ 3D Model โดยข้อมูลนี้จะถูกส่งโดยตรงไปยังกระบวนการประกอบและผลิต และจะช่วยลดขั้นตอนการจัดทำแบบร่างทั้งหมด จึงมีประสิทธิภาพมากกว่าเวิร์กโฟลว์แบบ “paper-based” แบบดั้งเดิม – (เครดิต: synergysoft.co.th)

Media break – ความแตกต่างระหว่างแบบจำลองและรูปวาด

เมื่อสร้างภาพวาด โมเดล 3 มิติจะถูกแปลงเป็นสองมิติ ซึ่งหมายความว่าข้อมูลจำนวนมากได้หายไป นอกจากนี้ ผู้ออกแบบยังบันทึกข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับส่วนประกอบและการผลิตเฉพาะในรูปวาด เช่น วัสดุ ความคลาดเคลื่อน หรือข้อมูลรายละเอียดอื่นๆ รายการชิ้นส่วน การกำหนดค่า และหมายเหตุทั่วไป ข้อมูลนี้จึงไม่สามารถนำไปใช้ได้ในกระบวนการดิจิทัลซึ่งอิงตามโมเดล 3 มิติได้
สิ่งที่เราเรียกในที่นี้ว่า model-based definition จึงถูกนำมาใช้แก้ปัญหานี้ โดยข้อมูลผลิตภัณฑ์ทั้งหมดได้ถูกกำหนดแยกไว้ในตัวแบบจำลองเอง ด้วยวิธีนี้หมายความว่า โมเดล 3 มิติได้ติดตั้งข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการกำหนดประเภท การผลิต และการทดสอบผลิตภัณฑ์ โมเดลนี้สามารถใช้ได้ทั้งซัพพลายเออร์และทั่วทั้งองค์กรภายในบริษัท



The history of MBD – ที่มาของ MBD

รากของ MBD ย้อนกลับไปที่การเกิดขึ้นของระบบ 3D CAD โดยเฉพาะในกลุ่มผู้สร้างโมเดลจากวัสดุแข็งแบบพาราเมตตริก (parametric solid modellers) เช่น Pro/Engineer ในปี 1989 แนวคิดของ MBD คือการอธิบายข้อมูลของผลิตภัณฑ์ทั้งหมดในรูปแบบดิจิทัล โมเดล 3 มิติเป็นพื้นฐานสำหรับการวาดภาพ 2 มิติ ซึ่งมีข้อมูลการผลิตเพิ่มเติม เช่น ขนาด คำอธิบาย และความคลาดเคลื่อน

ที่ PTC เรียกวิธีการนี้ว่า “model-centric” :ซึ่งใช้การวาดภาพเป็น legal exchange format
ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 ผู้เชี่ยวชาญหลายคนได้พบปะกันที่บริษัท Boeing ในเมืองวิชิตา รัฐแคนซัส เพื่อเสนอวิธีการใหม่ในการรวบรวม PMI หรือ ข้อมูลการผลิตผลิตภัณฑ์ โดยตรงในรูปแบบของ CAD: MBD มาตรฐานทางเทคนิคสำหรับ MBD กำหนดไว้ใน ASME Y14.41-2019 และ ISO 16792: 2015


ด้วยระบบมาตรฐาน ISO GPS ซึ่งเผยแพร่ในปี 2011 มีการนำกฎที่ปราศจากความขัดแย้ง หรือ contradiction-free rules มาอธิบายฟีเจอร์เรขาคณิตอย่างชัดเจนและสมบูรณ์แบบ เรียกได้ว่าคือพื้นฐานสำหรับคำอธิบายที่ชัดเจนของผลิตภัณฑ์ภายในโมเดล 3 มิติ นั่นคือไม่มีภาพวาด แนวทางนี้เรียกว่า “model-based” ที่ PTC บริษัทได้ปฏิบัติตามแนวทางนี้กับ PTC Creo ตั้งแต่เวอร์ชัน 2.0

มีข้อมูลอะไรที่อยู่ในโมเดล 3 มิติ?

ตามหลักการแล้ว ข้อมูลจะไม่ถูกแนบไปกับภาพวาดในฐานะอนุพันธุ์ของโมเดล 3 มิติอีกต่อไป แต่จะแนบมากับโมเดลโดยตรง ซึ่งรวมถึงคุณลักษณะทางเรขาคณิตทั้งหมด เช่น ขนาด ขนาด รูปร่าง ทิศทาง ตำแหน่ง หรือการทำงานในข้อกำหนดทางเทคนิค นอกจากนี้ แบบจำลองควรประกอบด้วยข้อมูลการผลิตผลิตภัณฑ์ (PMI) หมายถึงข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการผลิตทั้งหมดที่สามารถแนบไปกับแบบจำลอง 3 มิติเป็นคำอธิบายประกอบ ตัวอย่าง เช่น ความคลาดเคลื่อนของมิติ ความคลาดเคลื่อนของรูปร่างและตำแหน่ง ข้อมูลพื้นผิว และข้อความหรือคำอธิบายประกอบอื่นๆ

ทำไม MBD จึงมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการใช้ภาพวาด 2 มิติ

คำอธิบายประกอบ 3 มิติ หรือ 3D annotations ในแบบจำลอง CAD มีความหมาย คือเป็นข้อมูลที่เครื่องจักรสามารถอ่านได้ ต่างจากข้อมูลที่มนุษย์อ่านได้บนภาพวาด และซอฟต์แวร์อื่น ๆ สามารถเข้าใจได้ หากไฟล์ชิ้นส่วน MBD เดิมหรือไฟล์ขั้นตอน CAD-neutral MBD ถูกส่งไปยังขั้นตอนถัดไปแทนการใช้ไฟล์ PDF หรือการพิมพ์ภาพวาด ซอฟต์แวร์ CAM หรือ CMM จะจดจำคำอธิบายประกอบ 3 มิติและรูปทรงเรขาคณิต ข้อมูลอ้างอิง ซึ่งจะช่วยลดงานในการแปลข้อมูลจากภาพวาดเป็นซอฟต์แวร์ดาวน์สตรีม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดข้อผิดพลาดได้
จากการศึกษาของสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) พบว่า MBD สามารถลดขั้นตอนตั้งแต่กระบวนการออกแบบไปจนถึงการผลิตจนถึงการทดสอบได้ถึง 78.4 เปอร์เซ็นต์
ข้อดีเหล่านี้ล้วนเป็นประโยชน์ต่อกระบวนการปลายน้ำทั้งหมดของการออกแบบ โดยเฉพาะการผลิต ด้วยการเตรียมงานและการตั้งโปรแกรม NC ข้อดีสูงสุดสามารถเห็นได้จากการเชื่อมต่อกับเครื่องวัดเพื่อควบคุมคุณภาพกับส่วนประกอบสำเร็จรูป นอกจากนี้ยังมีข้อดีในระบบอัตโนมัติของกระบวนการผลิตและการวางแผน – ไม่เพียงแต่ภายในบริษัท แต่ยังรวมถึงการการเชื่อมโยงของห่วงโซ่อุปทานด้วย

สรุป: ประโยชน์ของ MBD คืออะไร?

MBD ช่วยให้เกิดกระบวนการเขียนแบบดิจิทัลที่ไม่ต้องใช้การวาด (digital drawingless processes) อีกต่อไป เนื่องจากการวาดภาพไม่ใช่แหล่งข้อมูลหลักอีกต่อไป อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้ยังสามารถสร้างภาพวาดได้หากห่วงโซ่อุปทานต้องการ แทนที่จะเป็น PDF ผลงานหลักของ MBD คือแพ็คเกจข้อมูลทางเทคนิค (TDP) ซึ่งเป็นชุดของไฟล์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถประกอบด้วย:
โมเดลทั้งในรูปแบบดั้งเดิม หรือในรูปแบบ CAD-neutral Step-AP242
รายการชิ้นส่วนในรูปแบบ Excel หรือ CSV ซึ่งสามารถใช้โดยซอฟต์แวร์อื่นและ
ไฟล์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องอื่นๆ เช่น บันทึกย่อ แผนผัง และเอกสารการตรวจสอบบทความแรก (FAI)


องค์ประกอบหลักของ MBD ในแบบจำลอง CAD คือ:

เลเยอร์คำอธิบายประกอบเพื่อกำหนดตำแหน่งและการวางแนวของรายละเอียด
คำอธิบายประกอบ 3 มิติสำหรับข้อมูลผลิตภัณฑ์และการผลิต
สถานะการรวมเพื่อจัดเรียงและจัดระเบียบคำอธิบายประกอบ 3 มิติอย่างชัดเจน เหล่านี้ยังรวมถึงexploded states ภาพตัดขวาง การแสดงแบบง่าย สถานะการแสดงผล หรือ style states

อ้างอิง: https://www.etmm-online.com/what-is-model-based-definition-a-1095296/

บทความที่เกี่ยวข้อง: