三維數(shù)字化論文范文
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第1篇
隨著我國的數(shù)字電子技術的深入發(fā)展，為了適應動畫市場的需求，在數(shù)字電子技術的基礎上加強了三維動畫技術的運用。在三維動畫設計中，主要是靜與動的結合，將動畫生動形象化，運動賦予動畫更多的藝術感染力是動畫設計的本質，而動畫是運動的一個基礎，是運動藝術表現(xiàn)的一種形式。動畫設計的本質就是將畫面以動態(tài)的形式表現(xiàn)出來。簡而言之，動畫設計包括兩個方面，動態(tài)的畫面以及動與靜相結合的畫面。隨著動畫設計技術的提高，改變了傳統(tǒng)的動畫設計形式，將每一副畫面以動態(tài)的形式表現(xiàn)出來，真正意義上賦予畫面動態(tài)感和形象感，提高動畫的藝術表現(xiàn)力。隨著三維動畫設計技術的逐漸成熟，數(shù)字藝術設計中的動畫設計采用和傳統(tǒng)的動畫設計相同的原理，運用計算機技術和相關的設計技術，實現(xiàn)動畫的設計與制作，在基本原理相同的情況下，加強技術的改革與完善，從本質上提高了動畫設計的表現(xiàn)效果。數(shù)字藝術電子技術的利用為動畫設計提供了一個新的發(fā)展方向和表現(xiàn)形式，滿足了設計者對動畫的更多的主觀思想的表達，提高了動畫設計的光影、畫面、紋理、運動等各個方面的表達效果，實現(xiàn)動畫設計一個新的飛躍。在三維動畫設計的過程中，運用數(shù)字電子技術建立一個真實的三維空間場景，使動畫設計更加的形象化和生動化。在數(shù)字電子技術日趨成熟的今天，很多先進的運動原理被引入了三維動畫設計軟件，這些設計者在設計三維動畫時，根本不需要設計每一幀畫面。只需要設計好動畫之間的連接點，滿足動畫的自動轉化，從而形成動態(tài)的畫面。這種技術方法有效的提高了設計效率，并且使畫面之間的銜接自然、流暢，形成一個整體動態(tài)畫面的感覺。通過三維動畫設計軟件，將靜態(tài)的畫面先設計出來，然后運用運動學的理論，設計出關鍵轉折點的畫面，最后從整體的畫面表達出發(fā)，達到三維動畫效果。
二、數(shù)字藝術設計中三維動畫設計的應用分析
1．廣告三維動畫設計三維動畫設計最主要的一種類型就是廣告三維動畫設計，以商業(yè)化廣告為目的，利用多媒體技術，豐富廣告內涵，提高廣告的表現(xiàn)力，從而吸引消費者，引導購物。廣告三維動畫設計具有很強的目的性，時間短，但是所要展示的內容卻要有針對性，能夠吸引人、感染人，實現(xiàn)商業(yè)化廣告效果。所以在廣告三維動畫設計中一般為了將廣告內容更加的形象化、生動化、具體化，往往采用多種特效技術，如:粒子效果、濾鏡效果等，將廣告動畫美化，提高廣告動畫的表現(xiàn)力和吸引力，達到引導消費者消費的目的。
2．影視三維動畫設計影視三維動畫設計主要是與影視相結合，將影視作品殊的鏡頭和畫面通過三維動畫設計合并成影片需要的特效。隨著影視制作技術和設備不斷提高和完善，人們對影視動畫的要求也越來越高。在影視作品中為了能夠有效的提高特殊鏡頭的感染力，給人以更大的視覺沖擊和巨大的視覺震撼，提高影視作品的藝術性。在影視作品制作中采用三維動畫設計，結合多種多媒體軟件，使影片發(fā)揮最大的表現(xiàn)力，以達到特殊的影視效果。利用三維動畫設計，影視動畫的展現(xiàn)將更加的真實，更能夠促動觀眾的情感，為影視作品提供更多的展示平臺，實現(xiàn)影視作品的真實化，給人以更廣闊的視覺享受空間。
3．游戲三維動畫設計游戲本身就是一個絢爛的，跳躍的，豐富的場景和畫面，游戲不同于一般的影視作品，具有真實存在的人，而是一個完全虛擬的平臺。三維動畫設計在游戲的開發(fā)設計中起著關鍵性的作用。游戲中的場景、人物、活動等都是通過三維設計制作的。利用三維技術，將游戲中的人物、場景生動形象化，利用環(huán)境效果，運動效果等特效，構成一個虛擬卻真實的世界，從而使游戲更加的吸引人，使游戲者在游戲中感受到樂趣。
4．工業(yè)三維動畫設計三維設計運用在每一個所需要的行業(yè)中都發(fā)揮著巨大的作用，在工業(yè)設計領域，三維動畫仍然起著十分重要的作用。利用三維動畫技術將工業(yè)的設計以立體的、空間的形式表現(xiàn)出來，能夠完整的、真實的模擬工業(yè)設計的流程和布局，這樣就能更加簡單的觀察設計中存在的不合理的地方，能夠有效的調整方案規(guī)劃設計，使工業(yè)設計流程布局更加的合理化和科學化，這樣就有效的減少了工業(yè)施工過程中存在的問題，提高了工業(yè)的成功率，有效的節(jié)約了時間。
5．建筑三維動畫設計建筑三維動畫設計與上述工業(yè)三維動畫設計類似，都是利用三維動畫技術，將建筑進行全方位的展示，提高建筑設計的效果。三維動畫設計技術將想象變?yōu)楝F(xiàn)實，以有限的視覺設計效果展示無限的設計空間。在未來建筑設計要求不斷增加的前提下，為了節(jié)約建筑成本，減少建筑施工過程中存在的問題，就必須將三維動畫設計具體的應用在建筑設計中，以三維動畫技術展示建筑設計的空間效果圖，使人們能夠更加全面的、立體的感受整個建筑的整體效果，提高建筑價值。
6．機械設計中的三維動畫機械設計中的三維動畫能夠有效的將機械的各個部分以及各個零件的運動關系，通過電腦真實的、客觀的表現(xiàn)出來，使其能夠從整體上把握機械設計，還能較快發(fā)現(xiàn)機械在細微之處存在的不足，并加以更正，避免了生產出產品后再進行更正，節(jié)省了大量的原料和時間，提高了生產效率。在機械設計中運用的三維動畫，要掌握相關的軟件，電腦系統(tǒng)配置要高，要滿足軟件的運行。在機械設計中的三維動畫的創(chuàng)造是有步驟，分過程進行的，一般而言主要分為三個部分:第一，動畫編導。它是機械設計的一個前期的準備工作。首先，設計人員對產品進行大致的一個三維模擬，將回路中的線路設計成場景，展示產品流程原理。其次，最重要的，單個的裝置可以按照準備好的路徑運行，在電腦上面放大檢測，觀察其運行情況。最后，合理的配置相關的配件，掌握好它們之間的工作原理，使整個流程更加的快速、順暢。動畫編導需要掌握相應的知識和技術，能夠靈活的運用軟件設備，有效的減少機械設計中的錯誤和偏差，提高機械設計的合理性。第二，資料收集。資料收集的途徑有很多種，如:網(wǎng)上查閱、圖書館等。主要收集的都是機械設計相關的內容和設備，如:收集路徑、機械設備，基本流程、三維幾何尺寸等。提高機械設計的效率。第三，建立模型。一般而言建立模型也分為設計水平不高的產品和設計難度系數(shù)大的產品。前者建立模型的方法有很多種，并且都簡單易操作。但是對于后者模型的建立就必須貼近原產品，模型建立難度大、時間長。下面主要就設計難度大的產品模型建立提出集中方法:第一種方法:創(chuàng)建實體模型，通過微調相關的比例修改產品尺寸，準確的把握好尺寸大小，抓住關鍵點建立基礎模型。第二種方法:通過函數(shù)程序在客戶端應用程序中創(chuàng)建對象，然后再分別創(chuàng)建一些子對象，最后通過這些子對象來完成實體的構建和編輯。編輯完成后再保存結果與原模型進行對比。在創(chuàng)建子對象以及對于實體的構建和編輯都可以通過軟件內部的宏功能輕松的實現(xiàn)。這種方法相對比較省時省力，適合創(chuàng)建一些結構單一、建模步驟較多的零部件。但是如果所需要創(chuàng)建的模型需要很多宏的時候，就比較容易出現(xiàn)差錯。
三、數(shù)字藝術設計中三維動畫設計過程
在數(shù)字藝術設計中設計三維動畫，第一步要先確定動畫腳本，建立模型;第二步要制定出三維動畫的材質貼圖，設定好光源和攝像機后，加入一些三維動畫的特用效果，進行調試;第三步是輸出三維動畫設計，進行后期合成。數(shù)字藝術設計中的三維動畫設計過程和傳統(tǒng)的動畫設計方法有著很大的區(qū)別，數(shù)字藝術設計中的三維動畫設計主要以數(shù)字電子技術為基礎，利用多種設計軟件，實現(xiàn)三維動畫設計的快捷化、科技化發(fā)展，極大地改變了我們的工作方式。隨著數(shù)字電子技術的快速發(fā)展，三維動畫設計在各個領域的作用顯得越來越重要。三維動畫設計主要利用數(shù)字電子技術，以多種設計軟件為平臺，讓文字、圖像、音頻等藝術元素進行完美結合，為不同的行業(yè)提供或虛擬或真實的三維動畫場景，衍生了數(shù)字藝術設計產業(yè)。
第2篇
隨著CAD/CAM/CAE以及計算機信息和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，歐美各航空制造大國均已全面采用三維數(shù)字化設計和制造技術，全面采用三維數(shù)字化產品定義和仿真技術，從根本上改變了傳統(tǒng)的飛機設計與制造方式，大幅度地提高了飛機設計制造技術水平。波音公司在波音777飛機的研制過程中，由于全面采用了該項新技術，使研制周期縮短50%，出錯返工率減少75%，成本降低25%，其研制過程是數(shù)字化設計制造技術在飛機研制中應用的重大突破。近幾年在美國波音787、F-35、歐洲A400M及A350的研制中，數(shù)字化設計及裝配技術有了更為深入的應用[1]。近幾年，國家加強了對航空業(yè)的扶持力度，我國的航空制造業(yè)迎來了高速發(fā)展時期。當前一些新型號的研制已全面采用了基于MBD的全三維產品設計，飛機產品設計已全面實現(xiàn)三維無紙化設計，取得了產品從二維模擬量到全三維數(shù)字量的革命性突破，也為進一步實施數(shù)字化制造打好了堅實的基礎。目前零件制造部門使用MBD數(shù)據(jù)已較為順利，大大減少了因工人對圖紙理解偏差導致的質量問題；然而裝配工藝設計部門依然按照傳統(tǒng)方式進行裝配工藝的規(guī)劃和設計，導致三維數(shù)字化的產品數(shù)據(jù)在裝配工藝設計階段出現(xiàn)斷層，使得三維數(shù)字化的產品設計數(shù)據(jù)無法準確順利地往下一級流動，需要大量的人員手工參與，數(shù)據(jù)的準確性、連續(xù)性被破壞，裝配指令（即AO）的編制完全采用文字或者插入少量圖片的方式進行表達，工人現(xiàn)場使用時還需參照大量設計技術文件以及各類工藝性文件，可讀性和操作性極差，一線操作者意見很大，普遍存在師傅干什么徒弟干什么的情況，無法起到指導現(xiàn)場操作的作用。因此裝配工藝設計部門需要適應全三維數(shù)字化設計的新形勢，采用基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)進行裝配工藝的設計和規(guī)劃，利用設計部門在VPM協(xié)同設計系統(tǒng)中設計并發(fā)放的產品三維數(shù)模，通過數(shù)據(jù)接口將產品數(shù)據(jù)導入裝配工藝設計系統(tǒng)中，并將產品三維數(shù)模的路徑關聯(lián)到每個零件上，在三維可視環(huán)境下進行產品的裝配工藝規(guī)劃及工藝設計，直觀地反映裝配狀態(tài)，最后生成現(xiàn)場使用的三維可視化裝配指令指導現(xiàn)場生產。
2基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝的設計過程
基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設計不僅僅是指編制三維裝配指令，而是貫穿飛機設計的整個過程，在整個過程中不同階段有不同的側重點。這個過程主要包含以下三個階段：第一階段：工藝系統(tǒng)接收產品初步設計數(shù)據(jù)，分析產品結構特點，與設計人員協(xié)商初步確定工藝分離面并制定初步的裝配方案，然后在三維仿真軟件內進行裝配方案可行性的初步分析，制定總體裝配方案，分析可能的裝配難點和重點。第二階段：工藝系統(tǒng)接收產品較高成熟度的MBD設計數(shù)據(jù)，在三維仿真軟件內對重點部位（必要時對全部）結構件、管路、自動化裝配設備等進行裝配過程和人機功效的詳細仿真分析，發(fā)現(xiàn)并解決產品、工裝以及工藝方面的問題并給出解決方案，如圖1～圖3所示；這個階段的工藝工作主要包括：裝配順序的創(chuàng)建和優(yōu)化；裝配路徑設計和優(yōu)化；裝配工藝過程仿真模擬、人機功效模擬、自動化定位及制孔設備等的工作仿真。利用三維數(shù)字化仿真軟件對產品的組件或部件進行裝配過程規(guī)劃，確定組件或部件內零組件的裝配順序；按照工廠現(xiàn)有裝配條件和裝配單元工作內容，進行裝配路徑的仿真和優(yōu)化；最后在數(shù)字化裝配仿真系統(tǒng)中進行零組件或自動化設備的裝配過程及人機功效的仿真模擬，分析裝配工藝過程的可操作性和合理性，發(fā)現(xiàn)并解決數(shù)字化產品模型裝配過程中所遇到的產品、工裝以及工藝設計中的各類問題，同時也可以進行工具等的選型工作[2]。第三階段：接收設計部門的最終三維MBD設計數(shù)據(jù)，創(chuàng)建頂層MBOM以及PBOM等工藝數(shù)據(jù)，在數(shù)字化工藝設計系統(tǒng)中進行裝配工藝的詳細規(guī)劃和細節(jié)設計以及資源庫的創(chuàng)建，在三維可視化的環(huán)境下進行零組件以及標準件的劃分，在全三維的環(huán)境下對裝配指令進行工步級的細節(jié)編輯，最終生成現(xiàn)場使用的三維可視化工藝指令。
3三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)的架構和工作模式
3.1三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)的架構
本文所述的裝配工藝設計系統(tǒng)是基于達索公司的DELMIA軟件平臺進行開發(fā)的三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)，DELMIA軟件平臺分DPE和DPM兩個工作環(huán)境，DPE側重數(shù)據(jù)管理和工藝規(guī)劃，DPM則提供一個三維可視化的環(huán)境便于產品數(shù)據(jù)的劃分和裝配仿真等工作。由于DELMIA只是提供了一個平臺且目前MBD設計標準不統(tǒng)一，故需要在原有基礎上進行客戶化定制和開發(fā)，本系開發(fā)了多種輔助工藝設計工具以便工藝設計人員只需極少的文字輸入即可完成工藝設計，所有關鍵數(shù)據(jù)均直接繼承自產品MBD數(shù)模，保證了工藝信息的完整和準確；此系統(tǒng)中最為復雜難度最大是MBD數(shù)模中標準件的處理和劃分，由于大型飛機標準件數(shù)量都在數(shù)十萬甚至上百萬件以上，采用實體建模將會產生天量的數(shù)據(jù)，因此目前飛機標準件設計大都采用點線等元素進行簡化表達，無法使用DELMIA中標準功能進行標準件的工藝規(guī)劃，因此系統(tǒng)開發(fā)了一套專門處理標準件模型的工具，本系統(tǒng)也是國內目前唯一實現(xiàn)了對以點線表達的標準件識別和劃分的系統(tǒng)，如圖9所示。本系統(tǒng)依托VPM協(xié)同設計平臺提供MBD產品數(shù)據(jù)，在DELMIA中完成PBOM的創(chuàng)建、頂層MBOM的劃分、三維裝配指令的設計并向協(xié)同平臺提供底層MBOM以及三維裝配指令等數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)平臺進行管理和發(fā)放。三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)的流程及架構如圖4所示，整個三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)始終保持設計數(shù)據(jù)的一致性，保證數(shù)據(jù)的準確性及完整性，同時本系統(tǒng)可給生產管控系統(tǒng)（MES）以及ERP系統(tǒng)設置數(shù)據(jù)接口[3]。
3.2三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)的工作流程
三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)主要由需要工藝管理部門和各車間工藝設計部門使用和管理，工藝管理部門和各車間工藝設計部門必須緊密協(xié)同才能順利開展三維數(shù)字化裝配工藝設計，同時工藝管理部門需要給予車間一級足夠的權限，畢竟車間一級工藝人員對產品設計特點有更深入的了解。工藝管理部門主要負責三維裝配設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)的頂層設計，其利用DELMIA中的DPE環(huán)境下的數(shù)據(jù)接口進行EBOM導入，通過對EBOM的重組增加工藝組件和路線定義等形成PBOM；在PBOM的基礎上構建頂層MBOM；根據(jù)各廠際分工要求進行大部件級的頂層工藝組件的劃分，如圖5所示。各車間工藝技術主管接收工藝管理部門下發(fā)的數(shù)據(jù)，進行各車間內部工藝面的進一步劃分并將之分派給具體每個工藝員；工藝員接收工藝主管分發(fā)的具體某個裝配單元的數(shù)據(jù)，進行本裝配單元裝配工藝的層次劃分以及具體工步的分解，在DPM三維可視化的環(huán)境中中進行零組件及標準件的劃分，然后在DPE環(huán)境下進一步進行裝配可視化修飾等細節(jié)編輯，但對于裝配工藝所需飛機裝配技術條件、材料、工藝規(guī)范文件等全部采用專門開發(fā)的工藝設計工具進行創(chuàng)建以保證編制數(shù)據(jù)的準確和完整。最后直接在DPE中輸出結構化和標準化的三維裝配指令并提交審批，經(jīng)過審批的裝配指令發(fā)送到協(xié)同平臺進行統(tǒng)一進行發(fā)放及管理，以上過程見下圖6～圖14所示。三維裝配指令審批發(fā)送到系統(tǒng)平臺后由工藝管理部門統(tǒng)一管理，不屬于裝配工藝設計的范疇，本文不再贅述。
4基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設計的優(yōu)勢及要求
4.1基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設計的優(yōu)勢
1）采用基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設計，徹底解決了制約裝配工藝設計過程中涉及的數(shù)據(jù)準確性、完整性的問題，整個裝配工藝的設計完全基于設計的MBD數(shù)模，保證了與設計數(shù)據(jù)的一致性；2）工藝人員在三維可視化的環(huán)境下進行裝配工藝的規(guī)劃、仿真和設計，使得裝配工藝設計更加直觀更有操作性，通過裝配路徑仿真、人機功效仿真以及自動化設備工作仿真等可提前發(fā)現(xiàn)存在的設計、工裝及工藝規(guī)劃包含的問題并提前予以解決，大幅減少現(xiàn)場實際生產時的各類問題，提高生產效率并大幅降低生產成本；三維可視化裝配指令設計系統(tǒng)使工藝人員完全從枯燥的文字編輯以及事后數(shù)據(jù)校對中解放出來，工藝人員只需關注裝配工藝的可行性和合理性，無需花大量精力進行數(shù)據(jù)準確性和完整性的檢查；3）在三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)中輸出的三維裝配指令徹底顛覆了傳統(tǒng)文字化的裝配指令，工人只需在系統(tǒng)輸出的三維可視化裝配指令中進行簡單操作即可，無需查找大量的圖紙、設計技術文件以及其他工藝性文件，做到了可見即所得、所得即所需的效果，同時工人還可在裝配指令的三維視圖中對輕量化的設計數(shù)模進行各類尺寸的直觀測量，便于工人現(xiàn)場操作的進一步了解；4）三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)可輸出裝配部門準確完整的底層MBOM，有利于ERP以及MES系統(tǒng)的實施和管理；5）三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)可以與裝配知識庫系統(tǒng)緊密集成，使得公司積累的知識在裝配工藝設計時順利地的共享和調用；6）工藝管理部門可利用DELMIA軟件平臺中DPE模塊對整個裝配數(shù)據(jù)進行有效的管理，保證下游數(shù)據(jù)的完整性和準確性，利于工藝設計部門編制完整準確的裝配指令。
4.2基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設計的要求
1）基于MBD的三維數(shù)字化裝配工藝設計要求有準確、完整及規(guī)范的且嚴格執(zhí)行的MBD數(shù)模，產品設計數(shù)據(jù)是所有下游數(shù)據(jù)的源頭，設計數(shù)據(jù)是否準確、完整及規(guī)范是決定三維裝配工藝設計系統(tǒng)是否順暢和準確最關鍵的要素。因此產品設計部門必須要有科學合理的與制造部門協(xié)商過的MBD設計標準和規(guī)范且必須嚴格執(zhí)行，否則必定會導致整個下游其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的混亂和實施困難[4]。2）工程制造部門也須有嚴格的與設計部門MBD設計標準和規(guī)范相協(xié)調的各類工藝規(guī)范且必須嚴格執(zhí)行，用以支撐三維數(shù)字化裝配工藝設計。本文所述的裝配工藝設計系統(tǒng)在開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)產品設計標準很大程度上體現(xiàn)的是傳統(tǒng)二維設計模式的思想，不能很好的適應當前基于MBD的三維數(shù)字化設計要求，而且設計人員沒有嚴格執(zhí)行現(xiàn)有標準化要求，特別是以點線表達的標準件模型存在大量的格式錯誤等不規(guī)范設計，導致系統(tǒng)開發(fā)比較緩慢，僅為了解決標準件數(shù)模處理和劃分就占了近三分之一的時間。因此產品設計應開發(fā)專用的標準化設計工具和數(shù)據(jù)庫用以支撐基于MBD的產品設計，同時需要借助專業(yè)化的軟件工具對MBD產品數(shù)據(jù)進行標準化等項目的批量檢查，最大限度地減少因人為因素導致的產品數(shù)據(jù)錯誤。3）工藝設計人員必須具備相當?shù)墓こ探?jīng)驗，熟練理解并掌握三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)所涉及的理念和軟件使用要求，三維數(shù)字化裝配工藝設計系統(tǒng)對工程技術人員來說只是工具，它本身無法識別工藝設計和規(guī)劃的合理性和可行性，這些都必須由工藝設計人員依靠經(jīng)驗和知識確定。
5結束語
第3篇
工程數(shù)據(jù)的集成是通過業(yè)務流程驅動，實現(xiàn)飛機單架次EBOM、PBOM、MBOM、產品數(shù)模、工裝數(shù)模、AO和仿真驗證結果數(shù)據(jù)等信息在系統(tǒng)之間的傳遞，其主要實現(xiàn)方式如下所述。（1）EBOM、PBOM、產品數(shù)模、工裝數(shù)模的集成。從工程數(shù)據(jù)集成管理平臺導出整機或指定部件單架次的EBOM結構和產品數(shù)模及相應工裝信息，數(shù)據(jù)格式包括zip包、Excel等。導出的EBOM和產品數(shù)模將導入數(shù)字化裝配工藝設計與管理系統(tǒng)進行使用。（2）MBOM數(shù)據(jù)的集成。MBOM分為頂層MBOM和底層MBOM。三維數(shù)字化裝配工藝設計與管理系統(tǒng)提供頂層MBOM結構導出功能，將三維工藝設計與管理系統(tǒng)完成的頂層MBOM結構文件以XML/Excel格式輸出，并導入工程數(shù)據(jù)集成管理平臺，在平臺上生成頂層MBOM結構。在工程數(shù)據(jù)集成管理平臺上對頂層MBOM結構進行管理，當發(fā)生更改后在工程數(shù)據(jù)集成管理平臺的MBOM編輯器中進行維護。底層MBOM結構在AO中的零組件配套表完成審簽后由系統(tǒng)自動解析生成。（3）AO和仿真驗證結果數(shù)據(jù)的集成。通過三維數(shù)字化裝配工藝設計與管理系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)集成管理平臺的集成，使數(shù)字化裝配工藝設計與管理系統(tǒng)新增三維AO輸出功能。把通過工藝設計和仿真驗證后的AO數(shù)據(jù)以zip包（包含工程數(shù)據(jù)集成管理平臺現(xiàn)有AO編輯器定義XML格式文件、具有工藝指導性的視圖及Process、SMG、AVI文件等）形式輸出。
2頂層工藝規(guī)劃與管理
在三維數(shù)字化裝配工藝設計與管理系統(tǒng)中進行頂層工藝規(guī)劃與管理的主要工作包括PBOM的構建、頂層MBOM的構建。（1）PBOM的構建。PBOM是在EBOM的基礎上，根據(jù)產品的特征和企業(yè)的制造能力，對產品的結構進行重組，使之符合企業(yè)的生產能力，為生產組織、布局、車間分工提供依據(jù)，保證生產的可行性、均衡性和經(jīng)濟性。飛機裝配頂層工藝規(guī)劃過程首先是對產品設計產生的EBOM進行重新組織形成PBOM，主要完成新建工藝組合件和劃分工藝路線。PBOM在繼承EBOM所有屬性（產品結構、三維模型屬性信息、3D鏈接路徑信息）的基礎上，增加了工藝路線、工藝組合件及備注等屬性。首先利用制造資源庫中每個單位所屬的設備了解單位的生產能力，并在三維環(huán)境中查看企業(yè)生產單元布局，綜合工藝專業(yè)類型和制造經(jīng)濟性構建工藝組合件；然后根據(jù)零部件類型，確定裝配流程，結合各車間的業(yè)務分工和現(xiàn)有的任務量確定零部件需要流轉的車間，進行工藝路線的劃分。（2）頂層MBOM的構建。頂層MBOM由多層次的裝配單元和AO編號構成。裝配單元是裝配件的總稱，指在飛機裝配過程中，可以獨立組裝達到工程設計尺寸與技術要求，并作為進一步裝配的獨立組件、部件或最終整機的一組構件。頂層MBOM構建的主要任務是根據(jù)產品的裝配約束關系進行裝配單元的劃分，采用從大部件劃分到小組件劃分的順序，將產品劃分為若干個裝配單元。裝配單元是工序劃分的基礎。在PBOM的基礎上，利用三維交互方式查看設計模型，分析裝配約束關系，劃分工藝分離面，將產品劃分為幾個大的裝配單元，即大部件劃分；再對大部件進行裝配約束關系分析，在每個裝配單元下確定并建立子裝配單元；劃分子裝配體，完成頂層MBOM的構建。
3三維裝配工藝設計與仿真
三維裝配工藝設計與仿真主要包括底層MBOM構建、裝配順序規(guī)劃、工裝關聯(lián)以及裝配路徑規(guī)劃，并對工藝設計結果進行仿真和優(yōu)化，將工藝設計結果形成的工藝數(shù)據(jù)（XML/Excel格式）和仿真文件等發(fā)送到工程數(shù)據(jù)集成管理平臺進行統(tǒng)一管理。（1）裝配工藝設計。利用數(shù)字化裝配工藝設計與管理系統(tǒng)的三維可視化環(huán)境，針對具體裝配單元包含的工序中零組件之間的裝配約束關系，進行裝配順序調整，并對裝配順序規(guī)劃的結果進行爆炸圖仿真，及時發(fā)現(xiàn)不正確或不合理的工藝過程，進而進行裝配順序調整和優(yōu)化，圖2為某部件的裝配工藝設計實例。然后以裝配單元為基礎建立AO件，并根據(jù)工位數(shù)量建立多個AO，定義AO代號和名稱，確定AO對應裝配單元在裝配過程中所需要的裝配工序，完善裝配工序的基本信息，形成裝配工藝，并關聯(lián)各個裝配工序的配套零組件、實現(xiàn)的裝配約束、配套裝配資源等信息。（2）裝配工藝優(yōu)化。飛機零部件尺寸大，精度要求高，裝配過程需要協(xié)調的部位多，返工困難，為了避免在裝配過程中因重點部位的誤差疊加而導致裝配精度問題的出現(xiàn)，需要在裝配工藝準備階段對裝配精度進行預測，并對導致裝配精度超差的工藝過程進行優(yōu)化。直接影響產品裝配精度的主要因素包括零件加工誤差和產品裝配工藝，現(xiàn)有飛機裝配精度保證一般是通過測量和協(xié)調實現(xiàn)，不能在產品裝配生產前實現(xiàn)對產品精度的控制。在MBD技術和數(shù)字化裝配技術日趨成熟的情況下，為了縮短飛機研制周期，需要將精度控制技術融入裝配工藝準備過程，實現(xiàn)基于精度控制的飛機裝配工藝優(yōu)化，確保裝配工藝的可靠性。在裝配工藝正式前，對產品進行整體裝配精度預測（見圖3），提前評估各關鍵特性的工藝能力。由于整體裝配精度預測是在零件還未加工的情況下進行的，所以用位置公差（將尺寸公差轉化為參考某基準的位置公差）作為輸入?；诋a品精度MBD模型，利用多維方向偏差搜索算法得出偏差傳遞路徑，用蒙特卡洛算法將輸入的位置公差轉化為相應的偏差值（偏差值呈正態(tài)分布），利用上述的偏差值、傳遞路徑、敏感度等信息來預測關鍵特性是否超差。在裝配精度預測的基礎上，通過分析預測結果，確定并優(yōu)化導致精度超差的工藝因素，最終滿足整體裝配精度要求。如果預測出關鍵特性出現(xiàn)超差的情況，可以結合全要素的偏差貢獻度分析和實際生產能力評估，確定工藝優(yōu)化方案。如果該方案需要改變裝配順序、定位基準等工藝內容，則需要再進行裝配工藝仿真。通過裝配工藝仿真后的工藝優(yōu)化方案為有效方案。為了避免飛機裝配生產線生產瓶頸的出現(xiàn)，在裝配工藝設計與仿真階段，通過工序生產力平衡仿真，可以提前預測生產瓶頸和影響因素。通過對裝配工序進行優(yōu)化，可以在飛機裝配生產前實現(xiàn)裝配工序生產力平衡。對每個工序進行生產時間估算，評估每條工序任務鏈的生產時間，并進行生產力平衡，防止因部分工序任務鏈過長或過短導致生產瓶頸的出現(xiàn)，從而避免生產延誤或等待的情況發(fā)生。
4三維裝配工藝指令的生成與管理
裝配工藝指令（AO）是用于規(guī)定生產管理單元的完整工藝流程和流程各環(huán)節(jié)的控制要求及記載生產過程中質量數(shù)據(jù)的工藝文件。在工程數(shù)據(jù)集成管理平臺中，可獲取完整的AO信息以及工藝模板，并自動創(chuàng)建AO。當AO完成審簽流程后，系統(tǒng)將自動提取AO中的零組件配套表，將其關聯(lián)到頂層MBOM結構中形成底層MBOM結構。（1）裝配工藝文件編制。每個AO對應一道工序，將工藝組件關聯(lián)至AO。在AO節(jié)點下創(chuàng)建工步，并添加工步屬性和描述信息。將工藝組件中的零組件劃分至工步，并根據(jù)要求將標準件和資源劃分至工步。（2）三維工藝信息標注。根據(jù)三維信息標注規(guī)則，將工藝信息標注在三維仿真動畫中，形成具有指導意義的工藝仿真文件。這些工藝信息描述關鍵的裝配尺寸與公差范圍、工裝和精度要求等生產必需的工藝約束信息，以及在裝配動畫中無法表達的指導信息。三維工藝信息標注的主要方式包括：顏色、可見性、文本、局部放大等。（3）工藝指令。通過數(shù)字化裝配工藝設計與管理系統(tǒng)生成AO數(shù)據(jù)包（Process、SMG、AVI、圖片、XML格式的工藝文件等），將AO數(shù)據(jù)包傳到工程數(shù)據(jù)集成管理平臺，利用工程數(shù)據(jù)集成管理平臺的AO編輯器將XML格式的工藝文件生成為AO文件，其余數(shù)據(jù)作為附件關聯(lián)到AO，AO實例如圖4所示。
5裝配工藝知識管理
飛機裝配工藝準備所涉及的專業(yè)范圍廣，包含的信息量大，是一種經(jīng)驗性非常強的知識密集型工作。在裝配工藝準備過程中，為了實現(xiàn)裝配工藝知識的共享和重用，提高設計質量，縮短準備周期和避免設計資源的浪費，需要對裝配工藝知識進行建模并構建知識庫。飛機裝配工藝知識是指在飛機裝配工藝準備和實際裝配生產過程中形成的，能夠用于指導飛機裝配工藝規(guī)劃與仿真的抽象的數(shù)據(jù)表達。作為飛機三維工藝設計與管理系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)庫，裝配工藝知識庫主要是存儲和管理裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源。首先構建3個庫的分類結構，定義相應的屬性，再將裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源等分別放入對應的分類中。將裝配工藝實例劃分為典型工藝、典型工序和典型工步，并存入裝配工藝實例庫。典型工藝模版庫存儲已結構化、參數(shù)化的針對典型工藝特點的工藝知識，例如，根據(jù)工藝特點不同，將產品分為框類、壁板組件類、地板組件類、管路類和鍛件類等，并按照不同類型的裝配流程構建裝配工藝模板，用于固化裝配過程、組織典型裝配模板數(shù)據(jù)。將飛機制造企業(yè)的生產資源以裝配環(huán)境模型、虛擬人體模型、設備模型、工裝模型、工具模型等形式進行三維建模，并賦予相應的參數(shù)信息，形成飛機制造資源知識。
6結束語
