CN102496082A - 基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法，包括两部分：1)服务器端处理流程：步骤一：三维数据模型的轻量化，基于复杂产品模型轻量化技术对三维数据模型进行轻量化处理；步骤二：三维数据模型产品项目信息与研制进度关联；步骤三：三维图形多分辨率模型处理；步骤四：所有数据统一编码压缩；2)客户端处理流程：步骤一：请求服务器端数据；步骤二：数据解压缩；步骤三：显示器渲染与显示。本发明方法能够直观的查看飞机研制的进度，监控飞机研制进展情况，对飞机研制中出现的问题进行跟踪和及时的更正，从而进行科学化管理，大大提高飞机研制速度，确保飞机研制质量。

Description

基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法

技术领域

本发明属于大型飞机研制技术领域，具体涉及到一种基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法。

背景技术

可视化(Visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。

复杂产品模型数据轻量化技术基于非几何信息过滤，曲线、曲面简化，通用压缩算法数据压缩等步骤对初始产品模型进行简化。

随着计算机造型技术的发展和应用的深入，计算机图形系统中三维模型的复杂程度不断提高，尤其对于像飞机产品研制这样一项协同化难度大、复杂程度高、信息数据量大的庞大系统工程，对其动态图形图像显示，实时交互反应的要求往往超出了计算机的计算能力，因而在复杂三维模型的显示处理过程中通常采用多分辨率显示技术。从本质上说，多分辨率显示技术就是将需要显示的内容进行预先的处理，并且将结果利用系统资源存储起来。在进行显示操作时，通过利用预先处理的显示模型加快显示的速度。目前三维模型多分辨率模型的生成算法可分为静态生成法和动态生成法两种。静态生成法占用系统资源较多，但其显示效率较高。动态生成法将预处理的一部分运算滞后与显示处理同时进行，其占用的系统资源较少，但其显示效率较差。在使用动态生成法时，如果选择建模方法不当，对显示模型的简化处理所需的运算将超出对原模型进行显示处理的运算，这样不仅不能提高显示效率，甚至可能减慢显示速度因而，在使用多分辨率显示技术时，显示效率与系统资源的使用量是一对矛盾，如何协调两者之间的关系，是使用多分辨率显示技术的关键。

飞机研制过程是一个大型复杂过程，通常需要十年左右时间，涉及数千个组合活动，数十万个参数，如何进行科学管理，实现综合集成和整体优化，如何实现飞机研制进度的可视化，加快飞机研制速度，确保飞机研制质量是亟待解决的问题.为改变过去由专家与企业人员共同对飞机产品研制过程进行定性诊断的传统方法，迫切希望开发出一个飞机研制进度可视化的模块，支持飞机研制全生命周期过程的监控、调节和分析。在整个生命周期中，用直观和定量的方法监控飞机产品研制进度的运行情况，进一步对飞机产品研制过程进行优化和修改，基于可视化技术指导企业进行产品研制，从而加速飞机研制速度，保证飞机研制质量。

到目前为止，可视化技术在监控飞机研制进度当中的应用只限于项目管理中甘特图的应用。甘特图内在思想简单，基本是一条线条图，横轴表示时间，纵轴表示活动(项目)，线条表示在整个期间上计划和实际的活动完成情况。它直观地表明任务计划在什么时候进行，及实际进展与计划要求的对比。管理者由此极为便利地弄清一项任务(项目)还剩下哪些工作要做，并可评估工作进度。

现有技术的缺点在于：

1)甘特图事实上仅仅部分地反映了项目管理的三重约束(时间、成本和范围)，因为它主要关注进程管理(时间)；

2)对飞机产品研制进度的把握不能以图形化的形式显示出来，不能定量的监控飞机产品研制进度的运行情况。

3)项目活动和项目产品不能实现自动关联。

4)不能显示不同分辨率下产品与项目属性及进度等相关信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法，以解决现有技术中存在的问题，解决飞机产品研制进度监控的单一性，以图形化的形式形象化的监控飞机产品研制的进度，一方面方便决策者从总体上把握飞机研制中的项目信息，从而实时掌握项目最新动态，制定出更加合理的项目计划；另一方面，指导设计、工艺、制造人员的生产实践，从而加速飞机研制进度，保证飞机研制质量。

本发明方法是基于浏览器/服务器(Browser/Server)的层次结构模型实现的，其基本架构如图1所示。该模型主要包括的层次分为：数据服务器层、web服务器层和用户浏览器层。数据服务器层的主要功能是存储飞机研制过程中产品、部件等三维数据模型信息以及web服务器层业务逻辑处理过程中产生的中间数据。web服务器层主要负责业务逻辑处理，其中包括三维数据模型的轻量化、三维数据模型与其相关的项目信息及产品研制进度信息的关联、三维数据模型的多分辨率模型处理以及最终数据的编码压缩。用户浏览层主要负责通过http协议从web服务器中获取压缩的数据，并依据一定的协议解压缩数据，在此基础上恢复产品模型的数据结构，最终在图形显示设备中显示出来。

本发明一种基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法，其流程图如图2所示，具体解决方案如下步骤：

1)服务器端处理流程

步骤一：三维数据模型的轻量化

在PLM(Product Lifecycle Management，产品生命周期管理)系统中，以产品模型数据为基础的产品信息贯穿于产品全生命周期的各个环节。由于网络传输带宽的限制，复杂的产品模型数据给各种CAX(CAD--计算机辅助设计、CAPP--计算机辅助工艺过程管理、CAM--计算机辅助制造、CAQ--计算机辅助质量管理统称为CAX，即计算机辅助技术)系统工具之间的数据交换及网络传输带来沉重的负担，导致分布式网络环境下产品协同开发效率降低。因此，首先基于复杂产品模型轻量化技术对三维数据模型进行轻量化处理。三维数据模型的轻量化处理流程如图3所示。

步骤二：三维数据模型产品项目信息与研制进度关联

经过步骤一的轻量化处理，可以得到比较简化的三维数据模型，这些数据已经可以方便的在网络上进行传输，为了能够在客户端查看到与三维数据模型相关的项目信息以及产品研制进度信息，就需要将这些信息关联到轻量化之后的三维数据模型当中。

步骤三：三维图形多分辨率模型处理

为了进一步克服网络传输瓶颈，考虑到三维图形多分辨率模型在图形简化、多细节层次技术等方面的优良性能和对渐进传输的潜在支持，接下来对三维模型进行三维图形多分辨率模型处理。在现有技术上，主要有两种基本的三维图形多分辨率模型，即基于小波的多分辨率模型和基于累进网格的多分辨率模型。在本专利中，考虑到网络传输速度的限制和大型飞机研制过程中三维模型的复杂程度，我们采用了基于小波的多分辨率模型。

步骤四：所有数据统一编码压缩

经过以上三步的处理三维数据模型已经得到了简化，关联了项目信息以及产品研制进度信息，并且进行了三维图形多分辨率模型处理。将经过以上处理的所有数据进行统一的编码压缩，将最终的压缩数据作为服务器端与客户端的交换数据。

2)客户端处理流程

客户端是构建在大型飞机研制支撑平台之上，主要处理以下事务：通过http协议请求服务器端生成的数据，并按照一定的协议对服务器端的数据进行解压缩，然后在显示器终端进行渲染，并最终显示出来。具体步骤如下所示：

步骤一：请求服务器端数据

客户端通过http协议访问在服务器端生成的数据。

步骤二：数据解压缩

通过步骤一获得服务器端的数据，并根据双方的协议对所得数据进行解压缩。

步骤三：显示器渲染与显示

在步骤二解压缩数据的基础上，利用客户端显示设备对所得数据进行解析、渲染并最终显示出来。

本发明是一种基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法，本发明的有益效果是：通过对复杂产品数据模型进行轻量化处理，并将项目信息与产品研制进度与产品数据模型进行关联，将可视化技术应用到飞机产品研制中，能够直观的查看飞机研制的进度，监控飞机研制进展情况，对飞机研制中出现的问题进行跟踪和及时的更正，从而进行科学化管理，大大提高飞机研制速度，确保飞机研制质量。

附图说明：

图1所示为基于B/S的层次结构模型；

图2所示为可视化监控飞机产品研制流程图；

图3所示为三维数据模型轻量化流程图；

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。

1)服务器端处理流程

步骤一：三维数据模型的轻量化

在PLM系统中，以产品模型数据为基础的产品信息贯穿于产品全生命周期的各个环节。由于网络传输带宽的限制，复杂的产品模型数据给各种CAX系统工具之间的数据交换及网络传输带来沉重的负担，导致分布式网络环境下产品协同开发效率降低。因此，首先基于复杂产品模型轻量化技术对三维数据模型进行轻量化处理。

针对不同的业务需求，三维数据模型的轻量化方法有很多种，本专利从注重效率方面着手，主要采用以下方式来实现，其流程图如图3所示，：

1.首先过滤模型的非几何信息，在网络传输带宽有限的情况下，大型飞机协同化研制平台更加关注的是复杂产品模型的几何信息，故可以将模型的非几何信息剔除掉；

2.其次对模型中复杂曲线曲面进行简化，对于复杂的零件结构来说，其三维模型中过渡曲面较多，输出的产品模型文件往往很大，因此几何模型的轻量化可以通过曲线曲面简化得到进一步改善。

3.经过非几何信息过滤、曲线曲面简化处理，原始产品模型得到大大简化，但是对于CAD几何表达模型，其拓扑连接关系比较复杂，顶点位置关系的连贯性难以预估，对简化后的数据进行拓扑、几何数据重构可以很好的解决以上问题。

步骤二：三维数据模型产品项目信息与研制进度关联

经过轻量化处理，可以得到比较简化的三维数据模型，这些数据已经可以方便的在网络上进行传输，为了能够在客户端查看到与三维数据模型相关的项目信息以及产品研制进度信息，就需要将这些信息关联到轻量化之后的三维数据模型当中。具体关联可通过以下方式来实现：

1.通过三维数据模型的信息在PDM系统中查询与三维数据模型相关的项目信息以及产品研制进度信息；

2.在数据库中建立三维模型与项目信息以及产品研制进度之间对于关系的关联表。

与之对应，本发明中分别设计了表示三维模型与项目信息之间关系的关联表和表示三维模型与产品研制进度之间关系的关联表，这两类关联表的详细信息如下所示：

1.三维模型与项目信息关联表，其中包含所有三维模型的唯一标识信息，如表1所示。当设计人员提交完成三维模型的设计时，会在这张表中添加一条信息，从而记录与三维模型相关的所有项目信息。当在客户端查看三维模型时，可通过三维模型的标识查询这张表以获得所有的项目信息，并活动窗口的形式显示出来。

表1 三维模型与项目信息关联表

2.三维模型与产品研制进度关联表，其中包含所有三维模型的唯一标识信息，如表2所示。当项目计划开始实施以后，各个子任务也就有序的开始实施，为了记录与产品研制进度相关的各个子任务的进度，将其与三位模型进行关联。当在客户端查看三维模型时，可通过三维模型的标识查询这张表以获得所有的产品研制进度信息，并活动窗口的形式显示出来。

表2 三维模型与产品研制进度关联表

三维模型编号	产品名称	完成情况	......
				A0001	飞机起落架	30％
A0002	飞机起落架	70％
				B0001	飞机尾翼	50％
B0002	飞机尾翼	...
				...	...

步骤三：三维图形多分辨率模型处理

为了进一步克服网络传输瓶颈，考虑到三维图形多分辨率模型在图形简化、多细节层次技术等方面的优良性能和对渐进传输的潜在支持，接下来对三维模型进行三维图形多分辨率模型处理。在现有技术上，主要有两种基本的三维图形多分辨率模型，即基于小波的多分辨率模型和基于累进网格的多分辨率模型。

步骤四：所有数据统一编码压缩

经过以上三步的处理三维数据模型已经得到了简化，关联了项目信息以及产品研制进度信息，并且进行了三维图形多分辨率模型处理。将经过以上处理的所有数据进行统一的编码压缩，将最终的压缩数据作为服务器端与客户端的交换数据。

2)客户端处理流程

客户端是构建在大型飞机研制支撑平台之上，主要处理以下事务：通过http协议请求服务器端生成的数据，并按照一定的协议对服务器端的数据进行解压缩，然后在显示器终端进行渲染，并最终显示出来。具体步骤如下所示：

步骤一：请求服务器端数据

客户端通过http协议访问在服务器端生成的数据。

步骤二：数据解压缩

通过步骤1)获得服务器端的数据，并根据双方的协议对所得数据进行解压缩。

步骤三：显示器渲染与显示

在步骤2)解压缩数据的基础上，利用客户端显示设备对所得数据进行解析、渲染并最终显示出来。

Claims (1)

1.一种基于可视化技术的飞机产品研制进度监控方法，具体包括如下两部分：

1)服务器端处理流程，具体步骤如下：

步骤一：三维数据模型的轻量化，基于复杂产品模型轻量化技术对三维数据模型进行轻量化处理；

步骤二：三维数据模型产品项目信息与研制进度关联

将与三维数据模型相关的项目信息以及产品研制进度信息关联到轻量化之后的三维数据模型当中；

步骤三：三维图形多分辨率模型处理

采用基于小波的多分辨率模型来对三维模型进行三维图形多分辨率模型处理；

步骤四：所有数据统一编码压缩

将经过以上处理的所有数据进行统一的编码压缩，将最终的压缩数据作为服务器端与客户端的交换数据；

2)客户端处理流程，具体步骤如下：

步骤一：请求服务器端数据

客户端通过http协议访问在服务器端生成的数据；

步骤二：数据解压缩

通过步骤一获得服务器端的数据，并根据双方的协议对所得数据进行解压缩；

步骤三：显示器渲染与显示

在步骤二解压缩数据的基础上，利用客户端显示设备对所得数据进行解析、渲染并最终显示出来。

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