1. 业务挑战
产品制造的检测包括检测工艺规划和检 测执行两部分，其检测的对象是最终的加工结 果或加工过程中的工序模型。检测工艺规划将 基于检测的对象，确定检测的内容和方式。检 测的内容在检测工序模型上根据相关标准进行 描述，例如对检测的尺寸和几何形位公差进行 分类编号等。检测方式主要是指采用手工检测 还是数控计量，将根据检测方式的不同来指定 检具，生成检测指导说明（JT 三维模型或 PDF 文档），或编制数控检测程序。检测执行则是 根据检测工艺规定的内容进行实际的检测，并 将检测结果返回保存。
随着检测技术的发展，检测设备软硬件改 进提升，以及基于MBD 的全三维数字化产品 研发的应用，CMM 坐标数控测量在产品制造 中的应用越加普遍，已成为产品检测的常用方 法，数字化检测的发展趋势主要是：
• 检测设备更加先进。目前新式的检测 设 备 的 效 率 是 以 前 设 备 的10 到 100 倍，各种高速扫描设备、多轴扫描、
激光扫描设备不断出现，使得不仅可 以执行更多的检测任务，并且能实现 更加复杂的检测。这些新式检测设备
难以采用传统的手工编程方式，必须 采用离线编程的方式。
• 全 三 维 数 字 化 产 品 定 义 的 支 持， 即 MBD 产 品 研 发 模 式， 可 以 直 接 基 于 MBD 模型来创建测量路径，以及对测 量结果进行评价；
• CMM 检测程序生成的自动化：
√ 自动识别检测特征；
√ 内置规则引擎创建检测路径；
√ 运动干涉碰撞避让；
√ 开放式体系，便于客户化；
• 检测与工艺、制造的协同；
2. 解决方案
针对数字化检测，西门子提供了从CMM 检测编程到CMM 检测执行的基于 MBD 的数 字化检测一体化解决方案，涵盖了从制造工程 到生产执行的环节，如下图。
• 基于 MBD 的数字化检测的工作流程 基于MBD 模型的数字化检测流程如下图：
√ 以具有 PMI 的 MBD 模型为输入，作为 CMM 计量流程的起点，该 MBD 模型 通常是零件工艺设计中的检验工序模 型。
√ 确定 CMM 测量规划，创建 CMM 测量 路径。这部分可利用NX 软件的 CMM 编程功能来实现。
√ 模拟 CMM 测量路径，确保测量路径 的完整性和安全性。这部分可利用NX 软件CMM 机床模拟功能来实现。
√ 针对测量硬件设备，后置 CMM 测量路 径，生成适合机床的CMM 程序（DMIS）
格式。这部分可利用NX 软件 CMM 后 置功能来实现。
√ 将 CMM 程序传输到测量机上。
√ 在 CMM 测量机上进行测量，获得实际 检测结果。
√ 测量结果可保存为文本文件等。
√ 对测量结果进行分析评判，并将结果 保 存 到Teamcenter 数 据 库 管理 系 统 中。
√ 在 Teamcenter 系统中进行统计输出，
用于指导设计和制造。
从上可以看出该流程主要分为两段，一段 是NX CMM 检测编程，另一段是 CMM 检测执 行。
• NX CMM 检测编程
NX CMM 检测编程将基于内置的检测知 识和测头资源库，直接获取MBD 模型上的检 测特征，通过推断引擎，创建出适合的检测路 径，如下图所示。
在 进 行CMM 编 程 时， 通 过 Link to PMI
（连接到产品制造信息）功能，系统将自动识 别MBD 三维模型上的特征和产品制造信息，
如下图所示将把模型上的面、孔、凸台等特征 对应到检测的特征，把三维标注信息对应到检 测的公差，从而为CMM 编程的自动化奠定了 基础。
NX CMM 检测编程的特点：
√ 高级编程功能
◇ 直接基于设计和制造需求完成 CMM 编程。
◇ 直 接 读 取 MBD 模 型 数 据， 且 在 CMM 机床环境中进行编程。
◇ 针对各种检测特征（点、平面、柱、
曲面）和各种GD&T 和尺寸公差进 行CMM 编程
◇ CMM 编程与 MBD 模型保持相关性，
确保变更的自动更新
√ 编程自动化
◇ 直接读取 MBD 模型上的 GD&T 和 3D 标注等产品制造信息 （PMI），
自动生成检测程序可以，缩短最多 80% 的检测编程时间。
◇ 通过使用自定义的标准检测路径方 法、工具和项目模板，用户就能进 一步实现编程过程的自动化。
√ 数据的输出可立即用于生产
◇ 通过三维 CMM 仿真，验证检测程 序的正确性，确保检测程序不产生 干涉，符合预期的测量策略。
◇ 消除在测量机上的费时的试测。
◇ 输出符合要求的后处理数据，包括 DMIS 标准和机床专用格式。
√ 集成的解决方案
◇ 利用 NX CAD 、 CAM 和 CMM 应用 之间的关联性，就能从设计和制造 变更，快速地更新检测程序。
◇ 利用 Teamcenter 进行过程管理和 数据管理，就能确保用户始终用正 确的文件版本开展工作。无论您的 团结成员在哪里，您都可以用这些 功能方便地与大家分享参数设置、
程序和后处理器等资源。
√ 易于部署和使用
◇ 采用基于 CMM 机床环境的编程和 在线工作过程教程，降低培训成本，
快速地应用于实际生产。
◇ 通过对现有西门子 PLM 软件架构添 加 NX 检编程功能，确保最低的软 件成本和部署成本。
• CMM 检测执行：
√ CMM 检测执行模块是一个简单易用的 运行CMM 的工具，采用 web 通用界面。
√ 能够收集所有的测量数据。
√ 能够分析测量数据，基于统一的 ASME 和ISO 标准，并将实际测量的数据与 名义模型和公差进行对比分析，判断 零件是否合格。
√ 输出符号行业标准的 xml 格式的检测 报告。
√ 通过私有的和标准的 I++ 界面，OOTB 支持更广范围的CMMS。
√ 可以自定义用户界面和检测报告的格 式。
√ 支 持 扫 描（scanning）CMMs 和 Renishaw Revo.
3. 价值体现
西门子基于MBD 的数字化检测解决方案 提供了从CMM 检测编程到 CMM 检测执行的 功能，涵盖了从制造工程到生产执行的环节。
西门子数字化检测解决方案与三维尺寸公差仿
真（VA）、测量数据统计分析（DPV）一道构 成了全面的质量管理体系，进一步帮助提升产 品制造质量。
西门子基于MBD 的数字化检测解决方案 的价值体现：
• 极大地缩短了编程时间（最低可降低 80 % ）
• 确保按公司标准检查所有的零部件是 否合乎要求
• 捕捉并分享最佳实践
• 无需物理部件或机床，就能创建离线 程序
• 有利于在整个流程中快速高效地传达 设计变更
• 简化了软件部署的足迹（只需一套系 统，就能实现 CAD 、 CAM 和 CMM ）
• 确保最低的培训要求
基于模型的作业指导书解决方案
基于模型的作业指导（Model Based Work Instruction，简称 MBI）是整个 MBE 体系的重 要一环，是连接虚拟世界（Product）和物理 世界（Production）的纽带和媒介。传统的媒 介一般是纸质媒介，如蓝图、打印的工艺卡片 等。
MBI 是工艺知识的集中展现。如何将格式 多样、关系复杂的产品定义、制造过程定义和 沉淀的工艺知识等信息展现到制造现场或维护 维修现场，并被现场人员无
二义的快速理解和执行，是 MBI 研 究 的 重 要 课 题。MBI 的解决方案水平是体现MBE 和数字化制造解决方案水平 的重要指标。
作业指导从使用介质类 型分为纸质和电子。
作业指导从使用实时性 分为脱机和实时联机。
作业指导从车间执行角度分为单向展示 和展示/ 反馈双重功能两种。
作业指导从能力角度，对应于MBE 的能 力矩阵，MBI 大致可分为 4 个能力层次：
• Level 0：嵌入二维图和图片的纸质作 业指导。一般国产CAPP 输出的就是这 种格式的工艺卡片。有些系统从三维 模型截图嵌入卡片中，也是属于这个 能力层次。
• Level 1：嵌入三维模型的电子作业指 导文件。这种作业指导一般都不需要 打印。很多三维创作软件也能实现这 种能力的作业指导（注1）。
• Level 2：嵌入三维模型的在线作业指 导系统。这种作业指导能直接从三维 工艺系统中获取结构化的工艺信息（注 2）。
• Level 3： 嵌 入 三 维 模 型、 能 反 馈 的 在 线 作 业 指 导 系 统。 除 了Level 2 能 力，还支持现场执行中的操作记录、
过 程 检 验 数 据、FAI（First Article Inspection，首件检验）等实物技术状 态的反馈。这种能力的实现往往需要 和MES 结合。
注1：三维创作软件仅仅能实现三维作业 指导的创作功能，而往往并不具备核心的三维 工艺管理。
注2：仅仅实现三维电子作业指导文件在
线浏览或下载的系统，属于Level 1。仅仅实
• 3D PDF (Level 1)
3D PDF 内嵌三维模型，可以直接浏览、
旋转、测量，如果定义了装配路径或者进行了 装配工艺仿真，可以实现按工序/ 工步播放。
以电子文件的形式在车间展示。三维模型包含 对应的工序组合视图。
• 基于 Web 的在线作业指导 EWI (Level 2) EWI 是基于 Web 的在线作业指导，直接 从Teamcenter 服务器获取工艺内容，展示内 容包括工艺结构、工序流程图（定义了工序/ 工步的串行并行）、操作描述、零组件配套表、
工艺资源和三维模型。三维模型包含对应的工 序组合视图。
EWI 能做到实时更改立即贯彻。考虑复杂 的现场工况，EWI 也支持离线模式。
• 基于便携终端的作业指导 (Level 2) iPad 版 Teamcenter 使 用 移 动 宽 带 连 接 到 Teamcenter 服 务 器， 能 展 现 TCM 的 作 业指导、图纸和模型，能进行更改贯彻。考
虑复杂的现场工况，支持在线模式（连接到 Teamcenter）工作或下载内容来离线完成任 务。
• 基于 Simatic IT 的 EWI (Level 3)
通过Teamcenter 和 MES 双向紧密集成，
既实现工艺内容的车间展现，也实现车间现场 操作记录、检验记录的实时反馈。
工艺员可以实时了解在制情况，能对工艺 进行及时的、细粒度的调整。工艺更改时，基 于TCM 就能进行在制影响分析，甚至将执行 过程暂停在即将更改的工序/ 工步之前，既提
高了效率，又减少了返工和报废。
支持结构化的更改对车间计划和派工的 实时调整，大大减少临时更改和临时调度。
3. 价值体现
• 提高现场执行效率
MBI 具有直观、易于理解的特点，缩短了 原来的读图、理解消化时间。MBI 电子化和实
MBI 具有直观、易于理解的特点，缩短了 原来的读图、理解消化时间。MBI 电子化和实