航太巨頭如何靠 MBD 數位轉型？從洛克希德・馬丁，看「基於模型的定義」的驚人效益。

ㄧ、MBD 與 MBE：從單一模型到企業級轉型

在邁向工業 4.0 的進程中，製造業正面臨一場關鍵的數位化轉型。傳統以二維（2D）圖紙為核心的開發流程，雖承襲多年，卻已成為溝通的瓶頸。碎片化的紙本文件不僅容易導致資訊遺漏與解讀落差，更在跨部門協作中造成巨大的「溝通摩擦成本」。

MBD（Model-Based Definition，基於模型的定義）與 MBE（Model-Based Enterprise，基於模型的企業）的興起，正成為重構產業競爭力的核心引擎。這不僅是技術升級，更是一場從研發到製造的全生命週期管理革命。

航太國防與汽車產業作為先行者，已證實了該路徑在複雜產品開發上的戰略價值。本文將以航太巨頭洛克希德・馬丁（Lockheed Martin）為例，探討企業如何從單一 3D 模型出發，構建企業級的數位轉型框架，並剖析 MBD 在技術應用、量化益處及未來製造生態中的關鍵角色。

二、MBD 與 MBE 的定義、演進與核心差異

MBD 是工程實踐，指使用帶有完整「產品製造資訊」 (PMI，Product Manufacturing Information, ) 的註解式 3D CAD 模型，取代傳統 2D 工程圖面。這些 PMI 包括尺寸、公差 (GD&T)、表面粗糙度、材料規格、註解等，所有資訊皆嵌入 3D 模型中，使模型成為單一權威資料來源 (Single Source of Truth)。這符合 ASME Y14.41、ISO 16792 等標準，模型具備「機器可讀性」，本身成為唯一用於製造與檢驗的權威文件，無需依賴紙本或衍生圖面。

MBE 則是由 NIST 定義的一種企業策略，旨在以 MBD 為數據基礎，將數位資訊流貫穿至採購、生產、品質與維修的全生命週期。演進路徑從早期的 CAD 建模，進階至 Model-Based Design，最終走向系統化的 MBE。MBD 是技術層面的產出物，而 MBE 則是組織營運的升級。此外，MBE 與 MBSE（基於模型的系統工程）相輔相成，前者側重製造流程的數據一致性，後者則側重複雜系統架構的邏輯驗證，共同構成現代工程的數位支柱。

MBD 是技術基礎（deliverable），聚焦產品定義；MBE 是組織轉型（approach），涵蓋全生命週期與企業範疇。

MBD 常被視為 MBE 的先決條件，許多企業先從 MBD 起步，再逐步擴展。

三、實戰案例：航太巨頭洛克希德·馬丁的 MBE 轉型之路

理解了 MBD與 MBE 的定義與差異後，企業最常面臨的疑問是：概念在極度複雜的供應鏈與嚴苛的製造環境中，究竟如何落地？

作為全球航太與國防工業的領航者，洛克希德・馬丁（Lockheed Martin, 以下簡稱 LM）正是將 MBD 貫穿至 MBE 的典範案例。在航太領域，一個微小的零件誤差都可能影響戰機或衛星的性能與安全性。然而，LM 過去也曾深陷傳統「2D 圖紙」所帶來的溝通瓶頸與資源浪費。

為了打破資料斷層，LM 展開了全面的 MBD 轉型計畫。以下我們將剖析 LM 當時面臨了什麼痛點、如何做出變革決策、採取了哪些技術工具，以及最終獲得了怎樣的量化效益：

(一) 痛點剖析：航太巨頭過去面臨的四大瓶頸

作為國防與航太領航者，LM 的供應鏈龐大且複雜，過去在傳統製造流程中面臨了幾個嚴峻挑戰：

• 跨平台協作成本高昂： 傳統上，供應商必須購買與 LM 相同的高額專有 CAD（Computer-Aided Design，電腦輔助設計） 軟體才能讀取原廠設計，大幅拉高了供應鏈的進入門檻。

• 傳統品質檢驗極度耗時： 像 AS9102 FAI（First Article Inspection，第一件檢驗） 這種嚴格的航太品質標準，過往極度仰賴品檢工程師對照 2D 圖紙進行人工打圈標註（ballooning）與手動填表，耗時又容易漏看。

• 製造與程式編寫效率低下： 供應商拿到 2D 圖面後，需要再次花費工程人力將其重新繪製成 3D 模型，才能進行數值控制（CNC, Computer Numerical Control）切削與 CMM（Coordinate Measuring Machine，三次元量測儀） 的自動編程，造成重複建模與資源浪費。

• 生產數據無法有效追溯： 產品製造與測試過程中的數據無法直接與原始設計模型連結，一旦產品在幾年後出現品質問題，極難進行 RCA（Root Cause Analysis，根本原因分析）。

(二) 變革決策：捨棄 2D 圖紙，建構以 3D 為核心的「數位線程」

意識到傳統模式已無法滿足新時代的生產速度與精度需求，LM 決定發起徹底的轉型：

「以 3D 數位模型作為唯一的真實數據源（Single Source of Truth），並打造貫穿產品全生命週期的數位線程（Digital Thread）。」

LM 的目標不是單純在內部使用 3D 模型，而是要讓設計、生產、品質檢驗到供應鏈，都能共享同一個帶有完整 PMI 的 3D 模型，擺脫對 2D 圖紙的依賴，徹底將 MBD 延伸至 MBE。

(三) 執行策略：LM 如何將 MBD 真正落地？

為了讓龐大的供應鏈都能無縫順暢地對接 MBD，LM 採取了以下核心作法：

• 制定《MBE 供應鏈指南》（MBE Playbook for Suppliers），統一數據規範： LM 專門編撰了《MBE Playbook》，明確定義數位轉型的成熟度等級，並規範供應商的技術交付物格式（TDP, Technical Data Package）。為了不讓供應商被特定的高價專有 CAD 軟體綁架，LM 主推跨平台相容的中立格式：

  • STEP AP242： 用於驅動 CNC 機械加工與線束設計。

  • 3D PDF： 作為人類直覺可讀的參照文件，大幅降低軟體門檻。

  • QIF（Quality Information Framework）： 用於統一品質檢驗數據格式。

  
  

• 確立 3D MBD 模型為「唯一權威來源」，推動端到端自動化： LM 在內部與外部供應鏈共同確立將帶有完整 PMI（產品製造資訊）的 3D 模型作為單一真實數據源（Single Source of Truth）。模型數據可直接無縫傳輸至後端設備，實現自動化 CAM 機器編程，以及自動驅動 CMM（三次元量測儀）進行品質檢驗，徹底省去人工重新建模與編程的時間。

• 引入自動化檢驗工具（MBDVidia）： 透過自動化軟體直接從 3D 模型中擷取幾何尺寸與公差（PMI），自動完成特徵標註（ballooning），並預先填寫 AS9102 FAI。（我們為 MBDVidia 官方代理商，若想提升貴公司的檢驗效率，點選了解更多）

• 串接生產與品質數據，建構數位雙生（Digital Twin）： 採用 QIF 標準將 CMM 量測與檢驗結果回傳套疊回 3D 設計模型；並透過 MTConnect 開放式工業協定，記錄 CNC 加工過程中的設備遙測數據與環境條件，貫穿生產數據線程。

• 提供梯次輔導與過渡方案，防止供應鏈斷鏈： LM 深刻理解並非所有中小供應商都具備一次轉型到位的能力。因此，LM 針對數位能力較弱的供應商提供專業技術輔導與階梯式過渡方案（如先採用 3D PDF + 輕量化模型作為輔助），給予適當的緩衝期與升級路徑，避免因直接硬性要求全面轉換而導致供應鏈斷鏈風險。

• 建構外部整合樞紐（EIH, External Integration Hub）： 對於擁有設計權的外部供應商，透過 EIH 或整合設計環境，讓供應商能將其零件模型直接匯入 LM 的高階總成模型中進行即時協作。

(四) 轉型效益：MBD 帶來的實測數據與驚人成果

根據 LM 內部試點專案與實際推動的數據顯示，MBD 的導入帶來了全方位的革命性突破：

效益維度	具體成果與數據
🚀 設計與工程效率	透過自動化與模組重用，設計和工程作業速度提升 2 至 3 倍；供應商無需再重複建模。
⚡ 程式編寫時間	3D 模型直接驅動工具機與量測儀編程，特定機械與檢驗的編程週期縮短高達 90%。
📋 第一件檢驗（FAI）	自動生成特徵標註與預填 AS9102 表單，檢驗時間減少高達 90%。
🔍 常規品質檢驗	結合 MBD 與 QIF 檔案驅動自動化量測，重複性品質檢驗時間減少約 75%。
🛡️ 全生命週期追溯	貫穿製造與測試數據，即使產品服役數十年，也能快速進行 RCA（根本原因分析）並定位潛在風險批次。

四、結語：MBD 不只是技術升級，更是製造業的競爭力關鍵

從洛克希德·馬丁的案例可以看出，MBD（模型化定義）絕對不只是「把 2D 變成 3D」這麼簡單，它是一場產品全生命周期的資料流革新。

透過 MBD，企業能夠消除製造過程中的「資料斷層」，讓工程、加工、品保與供應鏈在同一個數位語言下高效協同。對於追求高精度、高效率、嚴格品質控管的現代製造業而言，導入 MBD 已不再是「選配」，而是邁向智慧製造與數位轉型時的必答題！