轻量化数模在民机服务领域的使用模型研究

张文燕

摘 要：对于大型制造业，数模作为产品研制及使用期间的基础，大大地提高了数字化研发、制造和保障工作的效率，而期间，数模的存储量级一直是业务使用过程中面临的问题，数模轻量化以及轻量化后数模的应用场景将是未来的研究方向，轻量化数模的技术以及所展现出的三维数模与技术数据的紧密结合，将有助于数据可视化及交互式人机界面的发展，该文将着重对数模轻量化技术及其应用场景模型进行阐述。

关键词：轻量化数模 数字样机 三维数模

中图分类号：V22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0124-02

先进民用客机的高度复杂性使其三维模型文件数据信息量巨大，浏览查看时必须使用特定的CAD软件。特别是大部段结构与系统综合的三维数模对计算机的配置提出了很高的要求，这给企业间及企业内部各部门间实现数据共享及信息交流设置了巨大的障碍，影响了工作效率和质量。三维数模的轻量化技术就是在这种背景下提出并发展起来的。

1 背景

三维数模的轻量化是指在保留三维模型基本信息、保证必要精度的前提下，将原始CAD文件压缩至只有原格式的1/30大小甚至更小的轻量化格式文件。通过这种方式可以方便数模文件通过网络快速传输，并利用通用浏览器软件或其他工具对原始产品的三维造型进行查看、批注等便利性交互操作。借助轻量化的三维模型及便捷的三维可视化解决方案，使用富有说服力的图像，可以有效地克服语言障碍，使得技术人员间的信息交流更加容易，企业各环节间的沟通变得更加直观，促进跨企业、跨部门协同作业。并能够实现三维设计模型“平民化”的可操作性和轻巧性，使非设计人员能够获得更加丰富的三维信息，加速客服产品的研制进度。

2 轻量化数模管理模型

2.1 轻量化数模应用

在民用飞机研制及交付运营期间，各业务需要大量的数模文件来开展业务活动。由于设计数模信息含量多，文件尺寸大，无法直接用于大型复杂场景的系统装配、插图绘制、维修仿真及数字化样机等业务的开展。轻量化数模是基于实际需求，在保留设计部门所提供CATIA数模必要信息的前提下，生成精简的数模文件。业务部门再按照各自的需求提取轻量化结构数模开展相应的数字化业务。

随着技术的不断进步，推出各种新的三维数据交流及可视化方案，共同的目标是在保留基本三维数模信息的基础上，实现文件轻量化以及与三维软件的关联性，来满足企业的信息化需求。对新型产品研制，建立面向民机服务产品研制的轻量化數模管理模型，实现对轻量化数模的更改落实管理及定制化装配等功能。

该模型可以全方面不同层次地覆盖服务产品研制过程。对技术出版物所用的插图及新型交互式电子出版物的编写提供直接的输入，并通过模型的消息触发机制对已经落实到轻量化数模文件进行更改落实；为维修分析过程中提供简化的数模文件，提高计算机资源的使用效率；并利用定制化的装配功能，提供区域轻量化数模文件（包括结构与系统）；便于航材订购、库存。物流过程中航材件的外形观察，可以有效地减少航材订购率；通过提供区域数模，方便客户化的维修方案制定，并有助于提供新型数字化服务产品；为机务和乘务培训所用的三维虚拟课件提供直接输入，并能够确保产品的符合性；在确保所提供轻量化数模精度的前提下，为客户化的内饰设计提供恰当格式的轻量化数模文件。

2.2 轻量化数字样机应用

除此之外，对于由轻量化数模装配而成的数字样机，它能代替“真实产品”用于分析和考查产品与维修有关的各个方面，如，维修性设计、分析、评估，维修检查与验证，维修培训等。

飞机数字样机一定程度上具有与物理样机相似的几何与功能真实度，具有支持维修活动过程的空间、时间、自由度约束的运动特性和物理特性，包含了特定的飞行/维修作业信息。结合虚拟现实系统，可以实现与飞行/维修有关的活动或过程的模拟即虚拟仿真等。

工程技术服务人员通过数字样机的创建及关联设置，建立数字样机、手册以及结构维修历史记录的相互联系，实现三维数字样机动态显示与交互式查询，以直观、准确的数字样机作为组织相关维修资料的核心。

维修人员可以在线访问数字化维修支援系统的维修资料，通过系统提供的数字样机查询等功能在外场高效率地查询到所需的资料，并且在完成维修工作后进行记录。

如图1所示将设计提供的CATIA数模，进行逐级简化处理，最终合并处理后的简化模型，组成轻量化数字样机；依据产品结构，并自动关联产品结构模型；导入手册；将数模、手册、目录等各部分进行关联；航空公司及维修人员根据数模标识点查询维修记录，通过显示维修记录的编号、维修时间等维修信息，也可以根据日期、维修人员、零件号等关键字进行搜索；故障信息通过系统反馈至维修人员及客服人员。与此同时，轻量化数字样机与图解零件目录（AIPC）进行匹配同步，AIPC将提供给用户有关飞机各系统组成中所有的可维护件的详细信息，每个IPD DM是由图解图和零件目录组成。零件目录是以表格的形式列出了零件号（part number）、图示中的项目号（item）、零件名称、供应商信息、装配关系、装配数量等信息。主要用于在飞机维修时，用户可通过AIPC手册查询到哪些零件是可供维护的，可以从哪里获取，需要多少数量等信息。通过与轻量化数字样机的集成，能快速地将二维图与三维图进行关联，并基于零件目录表在轻量化数模上创建相应热点，使用者将能从全方位清楚地了解产品的所有信息，从而实现基于轻量化数模的数据可视化。

3 结语

综上所述，轻量化数模的使用对于像民机制造这样的大型制造业，将有效地降低数据存储量级，提高数据的使用率，同时对于其数字样机的延伸应用奠定了基础，轻量化数字样机与技术文件及技术指标的融合，将进一步推进数据可视化、数据集成的实现。

参考文献

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