5G+数字孪生：MBD模型如何赋能全流程可视化

数字浪潮下，5G与数字孪生技术深度融合，正在重塑工业制造的核心逻辑。在江西万年青水泥的“数智工厂”，基于5G工业互联网架构的智能制造平台集成了能源管理、设备在线监测与智能分析系统，覆盖从矿山开采到水泥磨制的全流程。通过三维建模数字孪生平台，工厂实现了生产过程管理的信息化、可视化和智能化。过去依赖老师傅经验的生产线参数调整，如今通过智能控制系统的大数据分析得以优化，能源消耗显著降低，关键指标达到国家一级能效水平。

这一变革的核心驱动力，正是基于模型的产品定义技术（MBD）在全流程可视化中的深度应用。

01 5G与数字孪生的融合加速

随着5G技术成熟应用和“物超人”时代的到来，物联网作为新型信息基础设施，正推动各行业从万物互联走向万物智联。数字孪生三维可视化技术为客户提供“一屏统览、一图管理、一站决策”的功能支撑。

2025年6月，PTC公司在巴黎航空展推出业界首款云原生MBD产品，将其集成在Onshape计算机辅助设计平台中。这一创新通过将所有产品制造信息（PMI）直接嵌入到3D CAD模型，实现了产品的完整数字定义。

高带宽、低延时的5G网络解决了数字孪生体实时数据传输的瓶颈问题。在贵州烟草智慧园区，连屏科技构建的数字孪生平台依托5G实现全园区设备运行数据的实时流转，使安防系统能够自动识别异常并推送处置方案，管理效率提升40%以上。融合5G的数字孪生技术正成为工业智能化的核心基础设施，为MBD模型的全流程应用铺平道路。

02 基于模型定义的技术核心

MBD（基于模型的定义）作为一种革命性方法，将产品的尺寸、公差、注释等所有制造信息直接嵌入三维模型，取代传统二维图纸。这消除了制造团队对二维图纸的依赖，减少了沟通不畅和延迟问题。在这一领域，比利时Capvidia公司开发的MBDVidia软件成为关键使能工具。该软件通过自动化、结构化流程，帮助用户提高检验质量，将“通过/失败”之外的宝贵数据导入MBD模型。

除了MBDVidia，CAPVIDIA公司还为主流CAD系统提供核心MBD插件：

- MBDConnect for Creo：支持CREO直接发布QIF或STEP AP242模型，兼容Creo 4及以上版本

- FormatWorks for SOLIDWORKS：可导入CATIA、Creo、NX等多种格式的原始MBD几何体档案

- MBDConnect for NX：在西门子NX环境中实现基于模型的特征定义与QIF标准支持

这些工具形成了真正的闭环操作系统，能将测量结果数据导回具有机器可读PMI的CAD模型，实现“设计-制造-质量”的数字化贯通。

03 工业应用场景的全面渗透

高端装备制造

在隧道工程领域，山东大学团队提出TBM隧道掘进岩-机数字孪生五维模型，构建了包含岩-机物理实体、孪生数据库、虚拟模型等要素的系统框架。通过地质智能感知技术，实现岩性识别与超前地质预报，为数字孪生提供数据基础。

水泥行业转型

江西万年水泥厂通过三维建模数字孪生平台覆盖全流程，技术人员可在虚拟环境中监控生产状态，优化工艺参数。数字化转型使该厂劳动生产率提高30%，熟料标准煤耗等关键指标达到国家一级能效先进水平。

航空航天创新

在航空领域，Aura Aero公司利用PTC的Onshape云原生MBD功能，实现了飞机100%数字认证。公司首席数字官马克·杰曼指出：“这是下一代的MBD，改变了我们设计、协作和加快从概念到生产之路的方式。”

智慧城市管理

面向物联网场景的OneNET View数字孪生三维可视化方案在智慧城市、园区等场景落地应用。在贵州，连屏科技为遵义绥阳卧龙湖景区部署的MR视觉秀，通过摄像头实时监测客流量分布，优化了安全管理与能耗控制。

04 挑战与未来演进方向

尽管MBD与数字孪生融合应用前景广阔，但数据标准不统一、跨平台兼容性等问题仍是规模化落地的障碍。为此，西门子与Capvidia合作推动QIF（质量信息框架）标准的应用，双方产品的集成，实现设计、质量和制造系统间的完全兼容性。

山东大学研究团队提出，未来TBM隧道施工数智化发展将聚焦“感知、可视、分析、决策”全链条，利用AI、云计算等技术实现更高层次的智能化。在制造业，Capvidia首席执行官Tomasz Luniewski强调，QIF标准支持下的端到端自动化将大幅减少错误、消除重复工作。

随着2025年底Onshape云原生MBD正式上市，以及更多工业软件厂商拥抱开放标准，MBD模型将突破设计环节，进一步向制造执行、质量控制和运维服务全流程延伸。

数字孪生技术的应用广度正在持续扩展。在毕节黄家山煤矿，边坡监测器通过数字孪生平台实时感知地质变化；在贵阳高中校园，智慧系统覆盖广播安防到排课选课全场景。

随着西门子NX平台全面支持QIF标准，以及Capvidia的MBDVidia提供跨CAD系统互操作性，制造业巨头们正逐步打破数据孤岛。

基于模型的定义从技术概念走向工程实践，正沿着设计、制造到运维的全价值链延伸，为工业世界构建出贯穿产品全生命周期的数字主线。