CN110659750A - 基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于产品设计技术领域，特别涉及一种基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法。包括：步骤一：构建飞机产品物理模型；步骤二：构建飞机产品快速维修数字化环境；步骤三：获取飞机产品快速维修基础信息；步骤四：获取快速维修人员关键数据，根据所述飞机产品物理模型、所述飞机产品快速维修数字化环境、所述飞机产品快速维修基础信息以及所述快速维修人员关键数据，构建快速维修人员植入沉浸式环境；步骤五：进行飞机产品快速维修，并获取快速维修影响因素。本申请可以利用直观、交互的方式，将飞机产品快速维修过程直观的呈现给产品设计人员，给出影响产品快速维修的因素。

Description

基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法

技术领域

本申请属于产品设计技术领域，特别涉及一种基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法。

背景技术

准确确定飞机产品的快速维修设计影响因素，在详细设计阶段，采用系统工程设计流程改进产品，有利于产品后期的制造及使用效率，保证产品使用的可靠性。

在常规的快速维修设计中，产品快速维修设计改进主要以相似产品使用反馈材料等文字资料数据为基础，产品设计人员对信息的理解程度的好坏是决定设计措施是否正确的主要基础，往往存在获取信息效率低，产品维修设计相互关联关系不明朗，字面内容不易理解等问题。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，以解决现有技术中存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，包括：

步骤一：构建飞机产品物理模型；

步骤二：构建飞机产品快速维修数字化环境；

步骤三：获取飞机产品快速维修基础信息；

步骤四：获取快速维修人员关键数据，根据所述飞机产品物理模型、所述飞机产品快速维修数字化环境、所述飞机产品快速维修基础信息以及所述快速维修人员关键数据，构建快速维修人员植入沉浸式环境；

步骤五：进行飞机产品快速维修，并获取快速维修影响因素。

可选地，还包括：

步骤六：根据所述快速维修影响因素重新进行步骤一至步骤五。

可选地，步骤一中，所述构建飞机产品物理模型包括：

获取飞机产品快速维修需求以及飞机产品快速维修功能要求；

根据所述飞机产品快速维修需求以及所述飞机产品快速维修功能要求构建飞机产品物理模型。

可选地，所述飞机产品物理模型中包括：产品的外形、材料、安装方式。

可选地，所述步骤二中，所述构建飞机产品快速维修数字化环境包括：

获取舱区结构三维模型数据，构建快速维修基础数字化环境；

获取周围产品三维模型数据，构建快速维修周围产品数字化环境；

获取附件三维数据，构建快速维修附件数字化环境。

可选地，所述附件包括：所述飞机产品所在空间的电缆、液压管路以及供氧管路。

可选地，步骤三中，所述飞机产品快速维修基础信息包括：产品名称、安装位置、可达性及维护通道、设备安装方式、质量设计特性以及使用维护需求。

可选地，步骤四中，所述获取快速维修人员关键数据，根据所述飞机产品物理模型、所述飞机产品快速维修数字化环境、所述飞机产品快速维修基础信息以及所述快速维修人员关键数据，构建快速维修人员植入沉浸式环境包括：

根据所述飞机产品物理模型、所述飞机产品快速维修数字化环境以及所述飞机产品快速维修基础信息，构建快速维修沉浸式环境；

获取快速维修人员关键数据，将所述快速维修人员关键数据植入所述快速维修沉浸式环境，形成快速维修人员植入沉浸式环境；

将所述快速维修人员关键数据与所述快速维修沉浸式环境相互锁定。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，应用飞机产品数字化技术构建飞机产品维修的虚拟样机环境，实现产品的沉浸式快速维修，可以使设计人员在产品设计的早期，直观了解产品的维修过程，促进系统工程设计效率，实现使用过程飞机产品的快速维修要求。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法流程图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，包括：

步骤一：构建飞机产品物理模型；

步骤二：构建飞机产品快速维修数字化环境；

步骤三：获取飞机产品快速维修基础信息；

步骤四：获取快速维修人员关键数据，根据飞机产品物理模型、飞机产品快速维修数字化环境、飞机产品快速维修基础信息以及快速维修人员关键数据，构建快速维修人员植入沉浸式环境；

步骤五：进行飞机产品快速维修，并获取快速维修影响因素。

还包括，步骤六：根据快速维修影响因素重新进行步骤一至步骤五。

具体的，步骤一：构建飞机产品物理模型包括：

获取飞机产品快速维修需求以及飞机产品快速维修功能要求；

根据飞机产品快速维修需求以及飞机产品快速维修功能要求构建飞机产品物理模型。

本申请的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法中，飞机产品物理模型基于系统工程确定的逻辑设计原则来构建。其中，根据系统工程给出的飞机产品快速维修需求，同时结合确定的飞机产品快速维修功能要求，以逻辑设计方案原则为基础构建飞机产品物理模型方案，通过产品之间的结构关系和相互交联作用划定采用何种飞机产品，组成飞机产品物理构成初步方案，初步确定产品的外形、材料、安装方式等几何特征，形成飞机产品级数字化数据，数据包括准确、完整和规范的产品信息，为后期的系统工程设计迭代协同打下基础。

步骤二中，构建飞机产品快速维修数字化环境包括：

首先，需要构建飞机产品所安装的周边结构环境，构建需要快速维修产品舱区样机。基于所在舱区涉及的舱区结构三维模型数据，进行舱区组合构建，形成快速维修基础数字化环境；

其次，进行产品所在位置涉及快速维修的(可达性考虑)周围产品构建。需要收集相关的周围产品三维模型数据，并与所在舱区进行数据匹配，形成快速维修周围产品数字化环境；

最后，进行产品所在空间电缆、管路等附件构建。收集产品涉及的电缆、液压、供氧等电液关联的管路的附件三维数据，形成快速维修附件数字化环境。

飞机产品快速维修数字化环境的构建主要构造流程为：

1)将三维数据格式的模块，经处理后输入虚拟环境中；

2)进行产品数据识别，融合进虚拟环境中；

3)将产品数据特征进行处理，虚拟适合为配合快速维修的运动状态。

步骤三中，获取飞机产品快速维修基础信息。飞机产品快速维修需要根据产品初步固化的技术状态为基础，整理出飞机产品快速维修基础信息，并为快速维修产品制定出相应的维修信息表，参见表1。此外还可以汇总分析相似产品的使用经验，并给出该快速维修产品在维修拆装过程中可能存在的问题，为后续的沉浸式快速维修提供参考。

表1

步骤四中，产品和人员的沉浸是实现虚拟快速维修、获取系统工程快速维修设计影响因素的关键。获取快速维修人员关键数据，根据飞机产品物理模型、飞机产品快速维修数字化环境、飞机产品快速维修基础信息以及快速维修人员关键数据，构建快速维修人员植入沉浸式环境主要包括三方面的工作：

一是根据飞机产品物理模型、飞机产品快速维修数字化环境以及飞机产品快速维修基础信息，构建快速维修沉浸式环境，需要进行数据导入，空间位置确定及管路接口匹配连接；

二是形成快速维修人员植入沉浸式环境，采用红外定位装置，对人员的关键数据进行采集输入，靠虚拟环境软件进行辨识后植入快速维修沉浸式环境中；

最后，需要在虚拟环境条件下，将快速维修人员关键数据与快速维修沉浸式环境相互锁定，为快速维修过程建立运动模式环境。

虚拟环境条件下，人员的辨识及定位具体流程包括：

1)将三维数据处理后，输入虚拟环境中；

2)进行产品及人员的数据识别，融合进虚拟环境中；

3)将产品及人员的相互运动轨迹进行锁定。

步骤五中，产品快速维修过程实施及快速维修影响因素拾取。

数字化沉浸式环境中，飞机产品快速维修工作重点需确定三面的内容：一是明确快速维修通道是否合理；二是确定相关的快速维修接口；三是明确规定的快速维修方式是否可行，给出快速维修影响因素。

通过操作人员在沉浸式环境中，采用合理的动作，接触及排查所需快速维修产品的通道途径，包括机身口盖、移出路径。然后，在接触到产品后，按规定过程进行设置产品的快速维修，同时判断操作的可实现性，评估快速维修实际效果。最后，根据产品的维护工序及安装方式进行产品虚拟快速维修，判定及获取影响快速维修的因素。

步骤六中，根据快速维修影响因素重新进行步骤一至步骤五。基于系统工程设计的快速维修影响因素设计迭代，根据步骤五获取的飞机产品快速维修影响因素，通过系统工程设计流程反馈到逻辑方案设计，按出现的快速维修影响因素重新考虑飞机逻辑方案中各产品的初选参数和逻辑接口关系等，更新飞机产品结构外形、尺寸等产品信息，完善飞机产品数字化数据，更新飞机产品快速维修样机，重新构建快速维修人员植入沉浸式环境，并进行飞机产品快速维修，直至在步骤五中不再出现影响因素，最终得到飞机产品方案。

本申请的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，基于初步产品数据构建数字化样机的沉浸式环境，飞机产品快速维修的设计人员可以在其中进行产品的虚拟快速维修，获取系统工程设计需要的影响因素，并通过系统工程流程反复迭代进行优化设计。本申请为准确、高效的进行飞机产品的快速维修设计提供了一种新的技术途径，利用飞机产品数字化技术，将原本局限于产品投入使用后才能进行的系统工程测试和验证过程，结合到构建的数字化沉浸式环境中进行，将虚拟技术与系统工程技术有机结合，利用高度逼真、自然的交互环境，使人可以直接对产品虚拟原型进行交互操作，人机协同地进行设计规划，并实时地观察快速维修过程及拾取快速维修影响因素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，包括：

步骤一：构建飞机产品物理模型；

步骤二：构建飞机产品快速维修数字化环境；

步骤三：获取飞机产品快速维修基础信息；

步骤四：获取快速维修人员关键数据，根据所述飞机产品物理模型、所述飞机产品快速维修数字化环境、所述飞机产品快速维修基础信息以及所述快速维修人员关键数据，构建快速维修人员植入沉浸式环境；

步骤五：进行飞机产品快速维修，并获取快速维修影响因素。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，还包括：

步骤六：根据所述快速维修影响因素重新进行步骤一至步骤五。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，步骤一中，所述构建飞机产品物理模型包括：

获取飞机产品快速维修需求以及飞机产品快速维修功能要求；

根据所述飞机产品快速维修需求以及所述飞机产品快速维修功能要求构建飞机产品物理模型。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，所述飞机产品物理模型中包括：产品的外形、材料、安装方式。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，所述步骤二中，所述构建飞机产品快速维修数字化环境包括：

获取舱区结构三维模型数据，构建快速维修基础数字化环境；

获取周围产品三维模型数据，构建快速维修周围产品数字化环境；

获取附件三维数据，构建快速维修附件数字化环境。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，所述附件包括：所述飞机产品所在空间的电缆、液压管路以及供氧管路。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，步骤三中，所述飞机产品快速维修基础信息包括：产品名称、安装位置、可达性及维护通道、设备安装方式、质量设计特性以及使用维护需求。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟维护数据的产品快速维修设计系统工程方法，其特征在于，步骤四中，所述获取快速维修人员关键数据，根据所述飞机产品物理模型、所述飞机产品快速维修数字化环境、所述飞机产品快速维修基础信息以及所述快速维修人员关键数据，构建快速维修人员植入沉浸式环境包括：

根据所述飞机产品物理模型、所述飞机产品快速维修数字化环境以及所述飞机产品快速维修基础信息，构建快速维修沉浸式环境；

获取快速维修人员关键数据，将所述快速维修人员关键数据植入所述快速维修沉浸式环境，形成快速维修人员植入沉浸式环境；

将所述快速维修人员关键数据与所述快速维修沉浸式环境相互锁定。

Images