張文燕

摘 要：對(duì)于大型制造業(yè)，數(shù)模作為產(chǎn)品研制及使用期間的基礎(chǔ)，大大地提高了數(shù)字化研發(fā)、制造和保障工作的效率，而期間，數(shù)模的存儲(chǔ)量級(jí)一直是業(yè)務(wù)使用過(guò)程中面臨的問(wèn)題，數(shù)模輕量化以及輕量化后數(shù)模的應(yīng)用場(chǎng)景將是未來(lái)的研究方向，輕量化數(shù)模的技術(shù)以及所展現(xiàn)出的三維數(shù)模與技術(shù)數(shù)據(jù)的緊密結(jié)合，將有助于數(shù)據(jù)可視化及交互式人機(jī)界面的發(fā)展，該文將著重對(duì)數(shù)模輕量化技術(shù)及其應(yīng)用場(chǎng)景模型進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：輕量化數(shù)模 數(shù)字樣機(jī) 三維數(shù)模

中圖分類號(hào)：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（b）-0124-02

先進(jìn)民用客機(jī)的高度復(fù)雜性使其三維模型文件數(shù)據(jù)信息量巨大，瀏覽查看時(shí)必須使用特定的CAD軟件。特別是大部段結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)綜合的三維數(shù)模對(duì)計(jì)算機(jī)的配置提出了很高的要求，這給企業(yè)間及企業(yè)內(nèi)部各部門間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及信息交流設(shè)置了巨大的障礙，影響了工作效率和質(zhì)量。三維數(shù)模的輕量化技術(shù)就是在這種背景下提出并發(fā)展起來(lái)的。

1 背景

三維數(shù)模的輕量化是指在保留三維模型基本信息、保證必要精度的前提下，將原始CAD文件壓縮至只有原格式的1/30大小甚至更小的輕量化格式文件。通過(guò)這種方式可以方便數(shù)模文件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)快速傳輸，并利用通用瀏覽器軟件或其他工具對(duì)原始產(chǎn)品的三維造型進(jìn)行查看、批注等便利性交互操作。借助輕量化的三維模型及便捷的三維可視化解決方案，使用富有說(shuō)服力的圖像，可以有效地克服語(yǔ)言障礙，使得技術(shù)人員間的信息交流更加容易，企業(yè)各環(huán)節(jié)間的溝通變得更加直觀，促進(jìn)跨企業(yè)、跨部門協(xié)同作業(yè)。并能夠?qū)崿F(xiàn)三維設(shè)計(jì)模型“平民化”的可操作性和輕巧性，使非設(shè)計(jì)人員能夠獲得更加豐富的三維信息，加速客服產(chǎn)品的研制進(jìn)度。

2 輕量化數(shù)模管理模型

2.1 輕量化數(shù)模應(yīng)用

在民用飛機(jī)研制及交付運(yùn)營(yíng)期間，各業(yè)務(wù)需要大量的數(shù)模文件來(lái)開展業(yè)務(wù)活動(dòng)。由于設(shè)計(jì)數(shù)模信息含量多，文件尺寸大，無(wú)法直接用于大型復(fù)雜場(chǎng)景的系統(tǒng)裝配、插圖繪制、維修仿真及數(shù)字化樣機(jī)等業(yè)務(wù)的開展。輕量化數(shù)模是基于實(shí)際需求，在保留設(shè)計(jì)部門所提供CATIA數(shù)模必要信息的前提下，生成精簡(jiǎn)的數(shù)模文件。業(yè)務(wù)部門再按照各自的需求提取輕量化結(jié)構(gòu)數(shù)模開展相應(yīng)的數(shù)字化業(yè)務(wù)。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，推出各種新的三維數(shù)據(jù)交流及可視化方案，共同的目標(biāo)是在保留基本三維數(shù)模信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)文件輕量化以及與三維軟件的關(guān)聯(lián)性，來(lái)滿足企業(yè)的信息化需求。對(duì)新型產(chǎn)品研制，建立面向民機(jī)服務(wù)產(chǎn)品研制的輕量化數(shù)模管理模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)輕量化數(shù)模的更改落實(shí)管理及定制化裝配等功能。

該模型可以全方面不同層次地覆蓋服務(wù)產(chǎn)品研制過(guò)程。對(duì)技術(shù)出版物所用的插圖及新型交互式電子出版物的編寫提供直接的輸入，并通過(guò)模型的消息觸發(fā)機(jī)制對(duì)已經(jīng)落實(shí)到輕量化數(shù)模文件進(jìn)行更改落實(shí)；為維修分析過(guò)程中提供簡(jiǎn)化的數(shù)模文件，提高計(jì)算機(jī)資源的使用效率；并利用定制化的裝配功能，提供區(qū)域輕量化數(shù)模文件（包括結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)）；便于航材訂購(gòu)、庫(kù)存。物流過(guò)程中航材件的外形觀察，可以有效地減少航材訂購(gòu)率；通過(guò)提供區(qū)域數(shù)模，方便客戶化的維修方案制定，并有助于提供新型數(shù)字化服務(wù)產(chǎn)品；為機(jī)務(wù)和乘務(wù)培訓(xùn)所用的三維虛擬課件提供直接輸入，并能夠確保產(chǎn)品的符合性；在確保所提供輕量化數(shù)模精度的前提下，為客戶化的內(nèi)飾設(shè)計(jì)提供恰當(dāng)格式的輕量化數(shù)模文件。

2.2 輕量化數(shù)字樣機(jī)應(yīng)用

除此之外，對(duì)于由輕量化數(shù)模裝配而成的數(shù)字樣機(jī)，它能代替“真實(shí)產(chǎn)品”用于分析和考查產(chǎn)品與維修有關(guān)的各個(gè)方面，如，維修性設(shè)計(jì)、分析、評(píng)估，維修檢查與驗(yàn)證，維修培訓(xùn)等。

飛機(jī)數(shù)字樣機(jī)一定程度上具有與物理樣機(jī)相似的幾何與功能真實(shí)度，具有支持維修活動(dòng)過(guò)程的空間、時(shí)間、自由度約束的運(yùn)動(dòng)特性和物理特性，包含了特定的飛行/維修作業(yè)信息。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)與飛行/維修有關(guān)的活動(dòng)或過(guò)程的模擬即虛擬仿真等。

工程技術(shù)服務(wù)人員通過(guò)數(shù)字樣機(jī)的創(chuàng)建及關(guān)聯(lián)設(shè)置，建立數(shù)字樣機(jī)、手冊(cè)以及結(jié)構(gòu)維修歷史記錄的相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字樣機(jī)動(dòng)態(tài)顯示與交互式查詢，以直觀、準(zhǔn)確的數(shù)字樣機(jī)作為組織相關(guān)維修資料的核心。

維修人員可以在線訪問(wèn)數(shù)字化維修支援系統(tǒng)的維修資料，通過(guò)系統(tǒng)提供的數(shù)字樣機(jī)查詢等功能在外場(chǎng)高效率地查詢到所需的資料，并且在完成維修工作后進(jìn)行記錄。

如圖1所示將設(shè)計(jì)提供的CATIA數(shù)模，進(jìn)行逐級(jí)簡(jiǎn)化處理，最終合并處理后的簡(jiǎn)化模型，組成輕量化數(shù)字樣機(jī)；依據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并自動(dòng)關(guān)聯(lián)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型；導(dǎo)入手冊(cè)；將數(shù)模、手冊(cè)、目錄等各部分進(jìn)行關(guān)聯(lián)；航空公司及維修人員根據(jù)數(shù)模標(biāo)識(shí)點(diǎn)查詢維修記錄，通過(guò)顯示維修記錄的編號(hào)、維修時(shí)間等維修信息，也可以根據(jù)日期、維修人員、零件號(hào)等關(guān)鍵字進(jìn)行搜索；故障信息通過(guò)系統(tǒng)反饋至維修人員及客服人員。與此同時(shí)，輕量化數(shù)字樣機(jī)與圖解零件目錄（AIPC）進(jìn)行匹配同步，AIPC將提供給用戶有關(guān)飛機(jī)各系統(tǒng)組成中所有的可維護(hù)件的詳細(xì)信息，每個(gè)IPD DM是由圖解圖和零件目錄組成。零件目錄是以表格的形式列出了零件號(hào)（part number）、圖示中的項(xiàng)目號(hào)（item）、零件名稱、供應(yīng)商信息、裝配關(guān)系、裝配數(shù)量等信息。主要用于在飛機(jī)維修時(shí)，用戶可通過(guò)AIPC手冊(cè)查詢到哪些零件是可供維護(hù)的，可以從哪里獲取，需要多少數(shù)量等信息。通過(guò)與輕量化數(shù)字樣機(jī)的集成，能快速地將二維圖與三維圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并基于零件目錄表在輕量化數(shù)模上創(chuàng)建相應(yīng)熱點(diǎn)，使用者將能從全方位清楚地了解產(chǎn)品的所有信息，從而實(shí)現(xiàn)基于輕量化數(shù)模的數(shù)據(jù)可視化。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，輕量化數(shù)模的使用對(duì)于像民機(jī)制造這樣的大型制造業(yè)，將有效地降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量級(jí)，提高數(shù)據(jù)的使用率，同時(shí)對(duì)于其數(shù)字樣機(jī)的延伸應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，輕量化數(shù)字樣機(jī)與技術(shù)文件及技術(shù)指標(biāo)的融合，將進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)集成的實(shí)現(xiàn)。

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