三維可視化技術(shù)在車用發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

閆玉，陳有兵，劉棟，白克勤，劉浩

（濰柴動(dòng)力股份有限公司，山東濰坊261061）

1 引言

車用發(fā)動(dòng)機(jī)種類繁多，不同的產(chǎn)品系列、不同排放、不同用途及用戶的特殊性要求導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的外觀種類多達(dá)上千種，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的售后維修人員來說是極大的挑戰(zhàn)，極易造成維修過程錯(cuò)誤或者維修工時(shí)的增加，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)維修成本的增加。因此，如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)售后維修水平，提高維修效率及準(zhǔn)確性必定成為企業(yè)要解決的問題之一。

2 導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)維修成本增加的因素

導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)維修成本增加的因素包括：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)外觀多樣；（2）發(fā)動(dòng)機(jī)維修信息的獲取效率低且有效性低；（3）發(fā)動(dòng)機(jī)維修工人的熟練程度。因此，基于以上原因，發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)急需一種可以將發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及維修工藝過程以清晰、準(zhǔn)確的方式傳遞給售后維修人員的技術(shù)手段。維修人員可以掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，獲取相關(guān)的故障維修資料等信息，提升維修效率及準(zhǔn)確性[1]。

3 三維可視化技術(shù)及優(yōu)點(diǎn)

三維可視化技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)維修行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)為：（1）信息傳遞速度快、更簡(jiǎn)潔。用圖、表或三維模型來傳遞較為復(fù)雜且煩瑣的發(fā)動(dòng)機(jī)維修過程的數(shù)據(jù)信息，可確保信息接收者能正確理解信息之間的關(guān)系，且信息傳遞準(zhǔn)確性高。（2）信息接收深刻、不用多次返工。圖形化后的數(shù)據(jù)更為容易理解及有趣，在發(fā)動(dòng)機(jī)維修者的受培訓(xùn)過程中更容易記住，提高培訓(xùn)的效果。（3）信息的可交互性。由于三維可視化維修過程由三維模型、仿真動(dòng)畫、聲音、技術(shù)插圖、文字等多種形式組成[2]，故區(qū)別于傳統(tǒng)的文檔信息的單方向信息傳遞，信息接收者可根據(jù)自己的需求變換視圖方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)其裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆解。

4 三維可視化技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料中的應(yīng)用研究

4.1 三維可視化技術(shù)應(yīng)用過程

三維可視化技術(shù)應(yīng)用整體流程如圖1所示。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)工程師對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)的三維模型信息上傳至企業(yè)內(nèi)部的信息共享平臺(tái)，此三維模型為已經(jīng)過簽審后的最終模型。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)售后服務(wù)資料編制工程師從共享平臺(tái)中下載此三維模型，對(duì)其進(jìn)行輕量化處理，處理后的模型導(dǎo)入三維拆裝動(dòng)畫制作軟件中。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)維修模塊的每個(gè)工步制作與其相對(duì)應(yīng)的拆裝動(dòng)畫模塊，內(nèi)容包含拆裝步驟、工裝操作過程及關(guān)鍵工藝描述。（3）發(fā)動(dòng)機(jī)售后服務(wù)資料編制工程師將每個(gè)拆裝動(dòng)畫嵌入相對(duì)應(yīng)的XML模塊文檔中，通過服務(wù)資料發(fā)布系統(tǒng)發(fā)布為HTML網(wǎng)頁版或手機(jī)版，售后維修人員可在線預(yù)覽或打印、下載。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)維修過程三維可視化處理流程

4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料中的三維可視化關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 三維模型數(shù)據(jù)完整性

三維可視化過程對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件相互之間裝配關(guān)系進(jìn)行描述的同時(shí)，還可以展示關(guān)鍵工序所需要的工裝、裝配的關(guān)鍵操作工藝[3]。三維模型數(shù)據(jù)的完整性確定了三維可視化的制作效果及信息傳遞的完整性，這就要求研發(fā)工程師輸出的產(chǎn)品模型與產(chǎn)品明細(xì)一一對(duì)應(yīng)，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)的性能關(guān)鍵件及配置關(guān)鍵件。

4.2.2 三維可視化模塊匹配的文檔描述精確性

三維可視化模塊完成后，作為單獨(dú)的元素插入到與之對(duì)應(yīng)的拆裝文檔模塊中，維修資料編制工程師需對(duì)三維可視化模塊進(jìn)行文字說明，文檔的精準(zhǔn)描述能更有效的傳遞維修信息。

4.2.3 三維可視化模塊的信息更新傳遞性

發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品三維模型發(fā)生更改后，售后服務(wù)資料工程師能及時(shí)獲取更改信息，用更改后的三維模型完成三維拆裝動(dòng)畫模塊的制作，并替換XML文檔中的模塊，更新發(fā)布文檔內(nèi)容。

4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料中的三維可視化技術(shù)應(yīng)用

該可視化技術(shù)基于Windchill 10.1管理系統(tǒng)、Creo parametric產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件及Creo Illustrate2.0三維動(dòng)畫制作軟件，發(fā)布平臺(tái)為企業(yè)開發(fā)的售后維修查詢平臺(tái)。工作流程如圖2所示。

1）發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)工程師將產(chǎn)品研發(fā)過程中所生成的三維模型（.ASM）上傳至Windchill系統(tǒng)中進(jìn)行管理，并經(jīng)過審核后模型定型。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料三維可視化工作流程圖

2）售后服務(wù)資料工程師將.ASM格式的三維模型用Creo Parametric2.0轉(zhuǎn)化為.PVZ格式的，并保存至Windchill系統(tǒng)的售后服務(wù)資料管理庫中。此過程可將源數(shù)據(jù)模型壓縮至約1/10，且數(shù)據(jù)信息不丟失。

3）將Creo illustrator軟件與Windchill系統(tǒng)進(jìn)行集成。Creo illustrator為專業(yè)的3D技術(shù)插圖制作軟件，資料編制工程師用此軟件打開輕量化后的三維模型，使用動(dòng)畫制作工具制作拆裝動(dòng)畫，可用文字形式描述拆裝工藝特殊要點(diǎn)，且后期可添加相應(yīng)的語音信息。完成后保存.pvz格式的數(shù)據(jù)至Windchill系統(tǒng)中，且編號(hào)唯一。

4）打開與此三維拆裝動(dòng)畫相對(duì)應(yīng)的XML模塊文檔，將.PVZ的動(dòng)畫模塊插入到相應(yīng)的拆裝工步中，且文檔內(nèi)容需與動(dòng)畫中的信息描述完全一致。三維動(dòng)畫模塊隨XML文檔同步進(jìn)行發(fā)放。

5)通過發(fā)布引擎在企業(yè)對(duì)外發(fā)布平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，用戶可點(diǎn)擊動(dòng)畫播放對(duì)拆裝過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，另外，也可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的組件進(jìn)行手動(dòng)分解了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)交互式的學(xué)習(xí)過程。

5 結(jié)語

三維可視化技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)維修中的應(yīng)用可以縮短企業(yè)的產(chǎn)品培訓(xùn)過程，提高維修的準(zhǔn)確性及維修效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料的展示逐步為維修人員所接受，手機(jī)端的發(fā)布更是方便、快捷。

本技術(shù)還需深入考慮一些問題，如解決網(wǎng)頁及手機(jī)客戶端窗口自適用的問題；手機(jī)端預(yù)覽所使用的流量最小與三維動(dòng)畫清晰度最佳匹配的問題；三維拆裝動(dòng)畫制作標(biāo)準(zhǔn)以及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最佳展示方式等，以達(dá)到客戶感受最佳的目的。