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DELMIA系统在航空维修中的应用研究 作者：西北工业大学 吴杰 维修性对于 HYPERLINK /cat_1020016.html \t _blank 飞机整体效能而言至关重要，其品质的优良直接影响到飞机的全寿命周期。军用飞机上，维修性决定了飞机的出勤率，保持了战争的主动性；民用飞机上，维修性直接影响 HYPERLINK /cat_1020016.html \t _blank 航空公司的效益。目前，我国的飞机维修还处于基于物理样机和全尺寸模型的水平上。培训学习主要通过对维修指导手册的学习和经验指导来开展, 这样就导致了较长的维修周期和较高的维修成本。此外，在飞机维修过程中，还存在维修操作不当、工作空间狭小、工人维修姿势不科学及作业强度大等诸多难以回避的问题。美国空军战斗司令部（ACC）事故调查显示[1]：由航空维修差错造成的航空事故案例占85%，世界上20%~30%的空中停车、80%的坠机事故、 80%的偏离跑道事故、 50%的航班延误和50% 的航班取消均与航空维修差错有关。其中人为差错占了航空维修差错中的80%。降低人为因素在航空维修中的影响，对进一步提高飞机的维修性有重要意义。随着计算机图形学和运动仿真学的迅速发展，虚拟现实技术得到了很大进步。在基于桌面式虚拟现实的基础上，利用三维建模技术，对飞机维修过程中涉及到的维修对象、工具、设备、维修工人和维修厂房等建立模型之后，集成到虚拟的维修环境中，对飞机部件的维修过程在计算机上进行仿真，提前发现维修过程中的不合理操作，然后结合人机工效原理对维修过程进行修改和优化。DELMIA系统作为数字化工厂的代表，其强大的3D设计功能保证了飞机虚拟维修的可行性和可靠性。本课题结合某型飞机起落架作动筒装置的检修过程，探讨DELMIA系统在飞机部件维修中的应用方法，总结开展飞机虚拟维修的优势和在后续工作需要进一步解决的问题。DELMIA 系统简介DELMIA(Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application,数字企业精益制造交互式应用) 是法国达索系统公司的产品。DELMIA分为3个部分[2] ：分别为DELMIA E 5 (DPE)、 DELMIAV5 (DPM)、DELMIA D5(QUEST)。这3个相对独立的部分可以通过PPR( Process,Product, Resource)Hub 连接到一起，从设计到产品输出形成一套完整的流程，如图1 所示。 飞机部件虚拟维修流程以实际维修过程为基础，应用DELMIA系统对维修过程进行模拟，其流程如图2所示。 虚拟维修过程涉及到的主要技术包括虚拟建模技术、虚拟过程仿真技术和基于虚拟维修仿真的维修性分析评价技术。其中虚拟建模技术主要包括人体建模、各种设备及工具等的三维数字模型的建立，一般通过 HYPERLINK /cat_1310001.html \t _blank CAD软件实现。虚拟过程仿真技术包括产品拆卸仿真技术、产品故障模拟技术和检测仿真技术[3]。分析评价技术的目的是对产品就维修问题进行全方位的分析、评价、预测之后形成反馈，对维修过程进行再优化处理，使维修过程科学、人性化。1 构建虚拟环境根据虚拟现实系统中用户参与虚拟现实的沉浸程度不同，一般分为沉浸式虚拟环境和非沉浸式虚拟环境[3，4]。沉浸式虚拟环境是把参与者的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，以提供一个全新的、虚拟的感觉空间。非沉浸式虚拟环境一般由维修对象、工具设备、工厂车间及工人模型等构成，可根据实际条件配置各种接口以加强沉浸度和真实感，如数据手套、头盔显示器等。对于以飞机为对象的维修作业，需要在计算机上建立飞机整体及维修部件、维修工人、操作工具、设备和工厂模型，要求维修部件模型可以反映真实部件的质量、材质及部件之间的装配关系，人体模型可以代表不同比例人群的身体特征，工厂模型则需合理地反映工厂的布局。在DELMIA里，使用机械设计子模块建立飞机部件及整机、工具设备的模型；通过人机工程模块建立维修工人模型，根据需要选择分别适合5%、50%和95%比例的人体模型；通过工厂布局模块建立工厂车间的模型。在完成建模后，将所有维修作业涉及到的对象装配到一个集成的虚拟维修环境中。2 设计维修工序在集成虚拟维修环境后，对维修事件进行分析，以便制定维修工序，确定工艺分离面。任何一个维修事件都是由若干维修单元构成，每个维修单元则是由若干维修操作动作合成[5]，将操作动作进一步分解后，即得到运动的最基本的单元——动素。任何动作单元都可以由不同的动素进行合成，如图3所示。 根据维修单元的不同划分工艺面，即不同的维修单元。维修单元可以根据实际情况分别进行并行维修和传统的流线式维修。不同维修单元的维修