輕量化數模在民機服務領域的使用模型研究

張文燕

摘 要：對于大型制造業，數模作為產品研制及使用期間的基礎，大大地提高了數字化研發、制造和保障工作的效率，而期間，數模的存儲量級一直是業務使用過程中面臨的問題，數模輕量化以及輕量化后數模的應用場景將是未來的研究方向，輕量化數模的技術以及所展現出的三維數模與技術數據的緊密結合，將有助于數據可視化及交互式人機界面的發展，該文將著重對數模輕量化技術及其應用場景模型進行闡述。

關鍵詞：輕量化數模 數字樣機 三維數模

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0124-02

先進民用客機的高度復雜性使其三維模型文件數據信息量巨大，瀏覽查看時必須使用特定的CAD軟件。特別是大部段結構與系統綜合的三維數模對計算機的配置提出了很高的要求，這給企業間及企業內部各部門間實現數據共享及信息交流設置了巨大的障礙，影響了工作效率和質量。三維數模的輕量化技術就是在這種背景下提出并發展起來的。

1 背景

三維數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。通過這種方式可以方便數模文件通過網絡快速傳輸，并利用通用瀏覽器軟件或其他工具對原始產品的三維造型進行查看、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，使用富有說服力的圖像，可以有效地克服語言障礙，使得技術人員間的信息交流更加容易，企業各環節間的溝通變得更加直觀，促進跨企業、跨部門協同作業。并能夠實現三維設計模型“平民化”的可操作性和輕巧性，使非設計人員能夠獲得更加豐富的三維信息，加速客服產品的研制進度。

2 輕量化數模管理模型

2.1 輕量化數模應用

在民用飛機研制及交付運營期間，各業務需要大量的數模文件來開展業務活動。由于設計數模信息含量多，文件尺寸大，無法直接用于大型復雜場景的系統裝配、插圖繪制、維修仿真及數字化樣機等業務的開展。輕量化數模是基于實際需求，在保留設計部門所提供CATIA數模必要信息的前提下，生成精簡的數模文件。業務部門再按照各自的需求提取輕量化結構數模開展相應的數字化業務。

隨著技術的不斷進步，推出各種新的三維數據交流及可視化方案，共同的目標是在保留基本三維數模信息的基礎上，實現文件輕量化以及與三維軟件的關聯性，來滿足企業的信息化需求。對新型產品研制，建立面向民機服務產品研制的輕量化數模管理模型，實現對輕量化數模的更改落實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產品研制過程。對技術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，并通過模型的消息觸發機制對已經落實到輕量化數模文件進行更改落實；為維修分析過程中提供簡化的數模文件，提高計算機資源的使用效率；并利用定制化的裝配功能，提供區域輕量化數模文件（包括結構與系統）；便于航材訂購、庫存。物流過程中航材件的外形觀察，可以有效地減少航材訂購率；通過提供區域數模，方便客戶化的維修方案制定，并有助于提供新型數字化服務產品；為機務和乘務培訓所用的三維虛擬課件提供直接輸入，并能夠確保產品的符合性；在確保所提供輕量化數模精度的前提下，為客戶化的內飾設計提供恰當格式的輕量化數模文件。

2.2 輕量化數字樣機應用

除此之外，對于由輕量化數模裝配而成的數字樣機，它能代替“真實產品”用于分析和考查產品與維修有關的各個方面，如，維修性設計、分析、評估，維修檢查與驗證，維修培訓等。

飛機數字樣機一定程度上具有與物理樣機相似的幾何與功能真實度，具有支持維修活動過程的空間、時間、自由度約束的運動特性和物理特性，包含了特定的飛行/維修作業信息。結合虛擬現實系統，可以實現與飛行/維修有關的活動或過程的模擬即虛擬仿真等。

工程技術服務人員通過數字樣機的創建及關聯設置，建立數字樣機、手冊以及結構維修歷史記錄的相互聯系，實現三維數字樣機動態顯示與交互式查詢，以直觀、準確的數字樣機作為組織相關維修資料的核心。

維修人員可以在線訪問數字化維修支援系統的維修資料，通過系統提供的數字樣機查詢等功能在外場高效率地查詢到所需的資料，并且在完成維修工作后進行記錄。

如圖1所示將設計提供的CATIA數模，進行逐級簡化處理，最終合并處理后的簡化模型，組成輕量化數字樣機；依據產品結構，并自動關聯產品結構模型；導入手冊；將數模、手冊、目錄等各部分進行關聯；航空公司及維修人員根據數模標識點查詢維修記錄，通過顯示維修記錄的編號、維修時間等維修信息，也可以根據日期、維修人員、零件號等關鍵字進行搜索；故障信息通過系統反饋至維修人員及客服人員。與此同時，輕量化數字樣機與圖解零件目錄（AIPC）進行匹配同步，AIPC將提供給用戶有關飛機各系統組成中所有的可維護件的詳細信息，每個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（part number）、圖示中的項目號（item）、零件名稱、供應商信息、裝配關系、裝配數量等信息。主要用于在飛機維修時，用戶可通過AIPC手冊查詢到哪些零件是可供維護的，可以從哪里獲取，需要多少數量等信息。通過與輕量化數字樣機的集成，能快速地將二維圖與三維圖進行關聯，并基于零件目錄表在輕量化數模上創建相應熱點，使用者將能從全方位清楚地了解產品的所有信息，從而實現基于輕量化數模的數據可視化。

3 結語

綜上所述，輕量化數模的使用對于像民機制造這樣的大型制造業，將有效地降低數據存儲量級，提高數據的使用率，同時對于其數字樣機的延伸應用奠定了基礎，輕量化數字樣機與技術文件及技術指標的融合，將進一步推進數據可視化、數據集成的實現。

參考文獻

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