周 棟 霍 琳 王美慧 毛德耀

(北京航空航天大學(xué) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100191)

虛擬維修技術(shù)研究與應(yīng)用

周 棟 霍 琳 王美慧 毛德耀

(北京航空航天大學(xué) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100191)

針對(duì)虛擬維修在建模與仿真等核心環(huán)節(jié)的研究中存有很大局限的問題,提出了虛擬維修方法體系,探討虛擬維修理論與方法,在此基礎(chǔ)上開展虛擬維修模型與仿真控制方法的深入研究.提出虛擬維修模型即維修任務(wù)網(wǎng)(MTN,Maintenance Task Net),MTN基于Petri網(wǎng)可描述維修過程,可表達(dá)維修過程中資源、活動(dòng)和約束.提出 MTN驅(qū)動(dòng)虛擬仿真的觸發(fā)規(guī)則及建立控制虛擬維修仿真機(jī)制.通過飛機(jī)典型設(shè)備維修案例對(duì)提出的虛擬維修模型和控制機(jī)制進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證,應(yīng)用結(jié)果驗(yàn)證了建模與仿真方法的有效性,為支持維修性工程應(yīng)用提供了可行的技術(shù)途徑.

維修性;虛擬維修;模型;仿真;控制

傳統(tǒng)的維修性設(shè)計(jì)與分析工作中存在著一些問題,許多工作項(xiàng)目需要通過設(shè)計(jì)人員在實(shí)物樣機(jī)或原型機(jī)上模擬真實(shí)產(chǎn)品的維修過程來進(jìn)行.由于這種對(duì)實(shí)物樣機(jī)的需求,導(dǎo)致了工作開展時(shí)間一般比較滯后.同理,維修規(guī)程制訂、維修訓(xùn)練等工作內(nèi)容的開展時(shí)間會(huì)更晚一些,可能要等到產(chǎn)品定型之后或使用階段初期.因此,這種傳統(tǒng)的“串行”設(shè)計(jì)方式不能盡早地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中存在的問題.有些維修相關(guān)的問題甚至要等到產(chǎn)品投入使用之后才暴露出來.這樣,由于此時(shí)設(shè)計(jì)工作已接近尾聲,很難再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn).

虛擬維修技術(shù)改變傳統(tǒng)維修性設(shè)計(jì)依賴實(shí)物樣機(jī)造成周期長、費(fèi)用高、更改困難的缺陷與不足,也滿足產(chǎn)品研制時(shí)間性和經(jīng)濟(jì)性需求.將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入維修性工程領(lǐng)域突破了傳統(tǒng)維修性設(shè)計(jì)在時(shí)空上的局限.虛擬維修技術(shù)可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期,具有數(shù)字樣機(jī)的研制階段就可以將維修性設(shè)計(jì)同產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)并行開展,顯著地提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)“一次成功率”;借助虛擬環(huán)境可開展維修任務(wù)的仿真,維修過程規(guī)劃、維修訓(xùn)練等工作,則將傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì)空間”提升到了“試驗(yàn)空間”,豐富了設(shè)計(jì)手段.虛擬維修仿真的這些特點(diǎn)以及技術(shù)上日漸可行,使得其愈來愈成為維修性工程設(shè)計(jì)中的先進(jìn)技術(shù)手段.

1 虛擬維修概念與內(nèi)涵

1.1 相關(guān)概念分析

對(duì)于虛擬維修目前沒有統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的定義,只是不同學(xué)者從不同角度對(duì)虛擬維修內(nèi)涵進(jìn)行探討,給出定義[1-3].相關(guān)文獻(xiàn)分析可以看出,Kimura給出虛擬維修的定義強(qiáng)調(diào)虛擬維修作為一種計(jì)算機(jī)輔助工具的應(yīng)用方向;軍械工程學(xué)院則著眼于虛擬維修的本質(zhì)內(nèi)容;Lockheed Martin公司對(duì)虛擬維修的定義著重強(qiáng)調(diào)環(huán)境.

總結(jié)上述虛擬維修相關(guān)概念研究,對(duì)虛擬維修與虛擬樣機(jī)、虛擬制造及虛擬裝配相比較,可以看出,虛擬樣機(jī)是虛擬維修、虛擬制造和虛擬裝配開展虛擬仿真的數(shù)字化模型基礎(chǔ),沒有了虛擬樣機(jī)就無從開展這三項(xiàng)工作.虛擬維修與虛擬裝配、虛擬制造相比較,在涉及分析內(nèi)容上有差別.虛擬裝配解決的是進(jìn)行或者輔助進(jìn)行產(chǎn)品裝配相關(guān)的工程決策,解決的是裝配過程尺寸、公差等問題;虛擬維修過程包含產(chǎn)品裝配過程,但側(cè)重點(diǎn)在產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)及維修過程規(guī)劃,虛擬維修解決的是加入維修人員后涉及的可達(dá)、可視、操作空間、人素等維修性定性問題和維修時(shí)間等維修性定量問題以及維修過程規(guī)劃等分析;虛擬制造面向的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造階段的制造領(lǐng)域問題,其內(nèi)涵很豐富,包含虛擬裝配的研究內(nèi)容;虛擬維修面向的是產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)分析和使用維修問題,維修過程中的主體是人,所以與虛擬制造相比,虛擬維修更加強(qiáng)調(diào)人機(jī)工效學(xué),維修人素要求也是維修性設(shè)計(jì)的一個(gè)準(zhǔn)則,這一點(diǎn)上虛擬維修更多的是從人機(jī)功效學(xué)領(lǐng)域去考慮.

1.2 定義及內(nèi)涵

目前,國內(nèi)外學(xué)者們對(duì)虛擬維修的研究和應(yīng)用多集中于針對(duì)具體維修操作仿真,如對(duì)拆卸、裝配、維修動(dòng)作庫、人員行為等方面進(jìn)行虛擬仿真研究,取得了很多成果.但是缺乏從宏觀層次對(duì)產(chǎn)品的維修性設(shè)計(jì)進(jìn)行全過程、全系統(tǒng)的研究,缺乏從微觀層次對(duì)產(chǎn)品虛擬維修過程的仿真調(diào)度與控制研究.如果在這些分散研究成果基礎(chǔ)上,將宏觀研究與微觀研究很好結(jié)合起來,將使虛擬維修在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和維修性設(shè)計(jì)中發(fā)揮積極作用,并促進(jìn)其理論的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用.因此,本文提出的虛擬維修定義如下:

虛擬維修是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)物理世界形象、直觀的表達(dá)能力,在計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中,進(jìn)行維修工程和維修性工程活動(dòng).通過對(duì)產(chǎn)品壽命周期中的維修性設(shè)計(jì)活動(dòng)和維修過程進(jìn)行統(tǒng)一建模,實(shí)時(shí)、并行地模擬出產(chǎn)品未來維修的全過程,突出對(duì)維修仿真過程的調(diào)度、控制、決策能力及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響,預(yù)測(cè)產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)特性并優(yōu)化產(chǎn)品維修方案,支持全過程、全系統(tǒng)的維修性設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、資源規(guī)劃和維修規(guī)劃決策.

從提出的虛擬維修定義可以看出,該定義著重于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段或使用階段如何通過虛擬化方式來促進(jìn)產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)和分析工作.它是以“虛擬仿真”為手段,以預(yù)測(cè)產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)特性,進(jìn)而獲得產(chǎn)品“最優(yōu)”維修性特性為設(shè)計(jì)目標(biāo)的一種方法.虛擬維修其內(nèi)涵具有并行化、虛擬化、預(yù)測(cè)化和優(yōu)化等特點(diǎn).

1)并行化.并行化是指虛擬維修解決了兩個(gè)方面的并行.一是產(chǎn)品壽命周期中維修性工程活動(dòng)的并行,在早期設(shè)計(jì)階段采用虛擬維修方式就能考慮后續(xù)使用維護(hù)階段的需求;二是維修性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)及其它質(zhì)量特性的并行設(shè)計(jì).

2)虛擬化.虛擬化是指虛擬維修設(shè)計(jì)過程是三維的[4]、交互的,甚至是沉浸的[5].

3)預(yù)測(cè)化.預(yù)測(cè)化也稱可檢驗(yàn)化,是指基于虛擬維修,在產(chǎn)品被制造出之前,可以對(duì)產(chǎn)品的可達(dá)性、可視性、可裝配性、故障檢測(cè)[6]和維修過程進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢驗(yàn),及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷和錯(cuò)誤.

4)優(yōu)化.優(yōu)化是指采用虛擬維修方式,基于虛擬維修建模、仿真調(diào)度策略和綜合分析并通過虛擬仿真對(duì)多種維修性設(shè)計(jì)方案、多種設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析比較,從中選出最優(yōu)方案或參數(shù).

1.3 方法體系

在以上探討虛擬維修定義與內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,結(jié)合目前出現(xiàn)的虛擬維修新概念、新模式和新思想,提出了虛擬維修方法體系,如圖 1所示.

圖1 虛擬維修方法體系

這是一個(gè)開放式架構(gòu)體系.裝備研制系統(tǒng)的維修過程是個(gè)復(fù)雜的問題,解決這類問題,基于系統(tǒng)工程方法、開展綜合集成是一種有效和可行的解決方案.各方法將在后續(xù)章節(jié)論述.

2 虛擬維修并行設(shè)計(jì)過程

如何在設(shè)計(jì)階段使產(chǎn)品維修性和產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)并行開展,進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)一直是維修性工程領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一,虛擬維修因其可在設(shè)計(jì)階段基于產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)、通過形象直觀的維修過程演示進(jìn)行維修性設(shè)計(jì)分析,因此為解決上述問題提供了一個(gè)有效的方式和手段,本文結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般過程建立虛擬維修綜合設(shè)計(jì)過程,并與維修性設(shè)計(jì)過程進(jìn)行關(guān)聯(lián).

如圖 2所示,在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段,進(jìn)行產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)及零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)[7],建立產(chǎn)品 CAD(Computer Aided Design)數(shù)據(jù)的同時(shí)就可并行開展虛擬維修方案設(shè)計(jì),將上述相關(guān) CAD數(shù)據(jù)及信息導(dǎo)入到虛擬環(huán)境中可進(jìn)行虛擬維修總體布局、空間設(shè)計(jì)、LRU(Line Replaceable Unit)規(guī)劃和初步建立虛擬維修模型進(jìn)行維修規(guī)劃.

隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的深入,產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)和零部件、產(chǎn)品 CAD以及產(chǎn)品工藝和工裝設(shè)計(jì)信息的豐富,依據(jù)產(chǎn)品 CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來的虛擬樣機(jī)和CAPP(Computer-Aided Process Planning)數(shù)據(jù)可進(jìn)行虛擬維修過程建模,基于虛擬維修模型進(jìn)行仿真調(diào)度和控制,優(yōu)化維修規(guī)劃方案和維修保障資源.同時(shí)在虛擬環(huán)境中可進(jìn)行產(chǎn)品可達(dá)性、可視性及可操作性等維修性設(shè)計(jì)因素檢驗(yàn),進(jìn)行產(chǎn)品維修性核查,基于虛擬仿真過程進(jìn)行維修時(shí)間預(yù)計(jì).虛擬維修的優(yōu)勢(shì)還在于當(dāng)發(fā)現(xiàn)維修性設(shè)計(jì)問題后可迅速反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門,對(duì)修改后的數(shù)據(jù)和信息重新建立虛擬維修模型,通過虛擬維修仿真調(diào)度與控制進(jìn)行維修性分配、預(yù)計(jì)、維修性核查和維修保障資源分析.此過程往往不是一次可以完成的,要進(jìn)行多次迭代、逐次逼近最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案.而當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)使用階段,隨著生產(chǎn)制造信息和用戶反饋信息的加入,可快速依賴虛擬維修模型和仿真過程的調(diào)度與控制進(jìn)行維修性設(shè)計(jì)驗(yàn)證,優(yōu)化維修性設(shè)計(jì)方案.因此,虛擬維修綜合設(shè)計(jì)過程可有效使產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)與性能設(shè)計(jì)并行展開,互相反饋,相互作用.

圖2 虛擬維修并行設(shè)計(jì)過程

3 虛擬維修模型與控制機(jī)制

維修任務(wù)的執(zhí)行需要多個(gè)工序,包括檢測(cè)、裝配與拆卸等.整個(gè)的維修任務(wù),是由這些工序所組成的一個(gè)“過程”,每個(gè)工序可視為過程中的“組成活動(dòng)”.另一方面,考慮到每個(gè)工序的具體實(shí)現(xiàn),也同樣是由一步步的組成動(dòng)作連貫執(zhí)行的.所以,無論從相對(duì)抽象的維修任務(wù)描述來看,還是考慮底層的維修動(dòng)作仿真,都具有“過程性”這一特征[1].

當(dāng)前比較廣泛應(yīng)用的過程建模方法包括IDEF3、UML、PERT圖以及 Petri網(wǎng)等[3-6].這些技術(shù)相對(duì)于場(chǎng)景仿真的具體實(shí)現(xiàn)而言,比較適用于描述高層的、相對(duì)抽象的過程信息.但是,目前還缺乏將抽象的維修任務(wù)描述與底層維修活動(dòng)仿真相結(jié)合的研究.基于上述的問題,本文研究開發(fā)了維修任務(wù)(MTN,Maintenance Task Net),MTN基于 Petri網(wǎng),采用圖形化建模,能夠描述高層的抽象維修任務(wù),同時(shí)也能驅(qū)動(dòng)控制虛擬場(chǎng)景進(jìn)行仿真.

3.1 MTN建模設(shè)計(jì)

狀態(tài)、維修活動(dòng)以及約束條件(弧)是維修仿真模型中的核心內(nèi)容,本節(jié)將分別從這三個(gè)方面討論 MTN的具體表達(dá).MTN基于圖形化的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行構(gòu)建,如圖 3所示.

圖3 MTN圖形化建模

1)狀態(tài).對(duì)維修任務(wù)中涉及的資源、對(duì)象進(jìn)行了描述;采用一些運(yùn)行標(biāo)識(shí)(如是否資源可以利用、開始、正常結(jié)束、異常結(jié)束等狀態(tài)).目前考慮的屬性有名稱、人員、工具、設(shè)備和運(yùn)行標(biāo)志.可根據(jù)需要不斷擴(kuò)充.

從作為資源的角度來看,狀態(tài)具有兩種基本態(tài) :“空閑”態(tài)與“忙”態(tài).因此 ,可以通過判斷在狀態(tài)中有無對(duì)應(yīng)的“空閑”或“忙”標(biāo)志(token)來判斷資源的可用或不可用,如圖 4a所示.

也可以采用建立全局的“資源”庫的方法來描述資源問題如圖 4b所示,若此狀態(tài)中存在所需要的標(biāo)志,則表示相應(yīng)的資源可用;若此狀態(tài)中沒有該標(biāo)志,則表明沒有所需的資源,相應(yīng)的維修工作無法開展.一般來說,圖 4b方法的模型簡(jiǎn)單一些,但在刻畫行為的細(xì)節(jié)程度上不如圖 4a方法.因此,可以根據(jù)具體的研究問題需要進(jìn)行方法選擇.

2)活動(dòng).表示維修任務(wù)中要進(jìn)行的操作行為.具體說,活動(dòng)所需要的工具、人員均能夠從狀態(tài)中獲得,則活動(dòng)處于可觸發(fā)狀態(tài).活動(dòng)所需資源的具體信息,一般通過指向活動(dòng)的約束條件標(biāo)明.

在研究維修過程內(nèi)容時(shí),時(shí)間是必須要考慮的參數(shù),許多維修性、保障性分析設(shè)計(jì)的定量指標(biāo)都是用時(shí)間值來描述的,如平均修復(fù)時(shí)間(MTTR,Mean Time To Repair)、后勤延誤時(shí)間等.在研究維修問題時(shí),MTN的活動(dòng)表示一項(xiàng)維修操作,此時(shí)要求活動(dòng)具有表達(dá)持續(xù)時(shí)間的能力.而狀態(tài)在有些情況下會(huì)“消耗”時(shí)間,例如“等待”狀態(tài).這種情況既可認(rèn)為是活動(dòng)觸發(fā)條件不滿足而產(chǎn)生的維持等待時(shí)間,也可以看作是維修中某種狀態(tài)的明確要求持續(xù)時(shí)間.

圖4 資源描述

因此,為了便于建模與分析,本文對(duì) MTN引入時(shí)鐘與時(shí)間屬性的概念.對(duì)于時(shí)鐘,作如下約定:①網(wǎng)絡(luò)模型的整個(gè)過程執(zhí)行有一個(gè)全局時(shí)鐘監(jiān)控.②全局時(shí)鐘的起始時(shí)刻對(duì)應(yīng)著第一個(gè)活動(dòng)可觸發(fā)的時(shí)刻.③全局時(shí)鐘的結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)著最后一個(gè)活動(dòng)的結(jié)束時(shí)刻.

同時(shí),在維修工作描述中,活動(dòng)與狀態(tài)都可能與時(shí)間相關(guān),因此本文采用“混合”方式,即同時(shí)對(duì)狀態(tài)與活動(dòng)關(guān)聯(lián)時(shí)間屬性.

3)約束條件.表示維修活動(dòng)與資源間的約束關(guān)系.某項(xiàng)維修操作是否可以執(zhí)行,不但受維修保障資源制約,而且還與維修工作自身的特點(diǎn)密切相關(guān).例如,拆卸某 LRU時(shí),必須要等到所有與該LRU相連接的電纜被斷開后才能執(zhí)行.這種關(guān)系可表示如圖 5a所示.

圖5a中說明,即使維修保障資源滿足要求,維修操作 a也必須要等待維修操作 b完成之后方可執(zhí)行.這種約束,可以看作是一種維修操作之間的時(shí)序約束.此外,還存在另一種時(shí)間約束,例如,在涂完膠水后,必須等待膠水凝固后方可進(jìn)行下一步操作,如圖 5b所示的情況.

總之,對(duì)于這些約束,均可以通過建立狀態(tài)與活動(dòng)的指入弧與指出弧以及配置相應(yīng)的標(biāo)識(shí)來進(jìn)行描述.

圖5 約束條件建模

3.2 MTN控制機(jī)制

MTN驅(qū)動(dòng)虛擬場(chǎng)景顯示系統(tǒng)進(jìn)行維修任務(wù)過程仿真中核心的部分是 MTN的觸發(fā)規(guī)則,規(guī)則概述如下:仿真的開始總是由狀態(tài)指向活動(dòng).對(duì)活動(dòng)來說,只要滿足其所有指入弧的條件,則活動(dòng)激活,調(diào)用其行為函數(shù),觀測(cè)行為函數(shù)的返回值,決定是否活動(dòng)結(jié)束.如果條件判定活動(dòng)結(jié)束,則活動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)改變,完成一次活動(dòng)觸發(fā),同時(shí)狀態(tài)屬性值從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài),開始新的活動(dòng)觸發(fā)判斷.當(dāng)循環(huán)中再無活動(dòng)可觸發(fā),仿真結(jié)束!其觸發(fā)流程如圖 6所示.

圖6 MTN觸發(fā)流程

4 虛擬維修技術(shù)應(yīng)用

應(yīng)用實(shí)例為某型號(hào)飛機(jī)飛參記錄儀拆卸任務(wù)作為維修任務(wù)仿真過程.根據(jù)維修資源、維修工具、維修人員和維修工序利用 MTN描述上述維修任務(wù).MTN建模如圖 7所示.

圖7 利用 MTN建立的維修任務(wù)網(wǎng)絡(luò)圖

在使用 MTN驅(qū)動(dòng)虛擬環(huán)境 Jack開始進(jìn)行虛擬仿真前,首先要導(dǎo)入虛擬場(chǎng)景包括虛擬人、虛擬樣機(jī)和各種設(shè)備等.同時(shí)啟動(dòng) Jack端的底層監(jiān)聽服務(wù),等待 MTN發(fā)出的連接信號(hào),當(dāng) MTN與 Jack建立了通訊連接關(guān)系后,Jack端收到仿真指令就開始進(jìn)行虛擬仿真.如圖 8a所示,當(dāng)活動(dòng)顏色為綠色時(shí),表示活動(dòng)處于運(yùn)行態(tài).在虛擬仿真過程中要進(jìn)行分析評(píng)價(jià)時(shí),就需要對(duì)仿真過程進(jìn)行控制管理,例如通過 MTN暫停當(dāng)前仿真場(chǎng)景,回到虛擬場(chǎng)景中仔細(xì)觀察,同時(shí)可以借助一些分析處理工具做準(zhǔn)確的測(cè)量或計(jì)算,最后評(píng)價(jià)人員給出合理的評(píng)價(jià),如圖 8b所示,當(dāng)活動(dòng)顏色為深色時(shí),表示活動(dòng)處于暫停態(tài).

圖8 MTN驅(qū)動(dòng)控制 Jack虛擬環(huán)境進(jìn)行維修過程仿真

本實(shí)例通過對(duì)某型號(hào)飛機(jī)飛參記錄儀拆卸過程進(jìn)行虛擬仿真,很好地驗(yàn)證 MTN的設(shè)計(jì),包括:MTN建模,MTN驅(qū)動(dòng)虛擬仿真以及 MTN控制仿真過程.該實(shí)例證實(shí)了 MTN良好的應(yīng)用效果.

5 結(jié)束語

虛擬維修產(chǎn)生自虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與維修性工程專業(yè)領(lǐng)域的緊密結(jié)合,目前已成為一種先進(jìn)的維修性設(shè)計(jì)與分析技術(shù).虛擬維修著重于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段或使用階段如何通過虛擬化方式來促進(jìn)產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)和分析工作.它是以“虛擬仿真”為手段,以預(yù)測(cè)產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)特性,進(jìn)而獲得產(chǎn)品“最優(yōu)”維修性特性為設(shè)計(jì)目標(biāo)的一種方法.虛擬維修具有并行化、虛擬化、預(yù)測(cè)化和優(yōu)化等特點(diǎn),作為一種可操作的并行工程技術(shù),虛擬維修綜合設(shè)計(jì)過程可有效使產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)與性能設(shè)計(jì)并行展開,互相反饋,相互作用.結(jié)合維修性工程應(yīng)用實(shí)際,基于過程模型的建模方法,建立了維修任務(wù)仿真管理模型 MTN.MTN一方面可以描述表達(dá)上層的維修任務(wù)方案,另一方面可以驅(qū)動(dòng)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行維修仿真和控制.論文也從實(shí)際運(yùn)行角度出發(fā),采用網(wǎng)絡(luò)傳輸方式建立 MTN、虛擬場(chǎng)景顯示系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫之間連接方式,形成一個(gè)完整的系統(tǒng),并通過案例應(yīng)用有效驗(yàn)證了虛擬維修技術(shù)方法的可行性和有效性.

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(編 輯 :婁 嘉)

Research and application of virtual maintenance technology

Zhou Dong Huo Lin Wang Meihui Mao Deyao

(State Key Laboratory of Virtual Reality Technology and Systems,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China)

The theory of virtual maintenance is not fully studied and researches are deficiency in the field of virtual maintenance modeling and simulation.The methodology architecture of virtual maintenance were discussed and built,and virtual maintenance model and simulation control method were studied.The model of virtual maintenance called maintenance task net(MTN)was presented,and MTN based on Petri net can describe maintenance process and the factors including state,action and condition.In addition,the fire rules and the control mechanism of virtual maintenance simulation which is driven by MTN were presented.A case study of the line replaceable unit(LRU)repair of an aircraft was conducted,and the result confirms the validation and feasibility of all the studies,which can become a new technique means for maintainability engineering.

maintainability;virtual maintenance;model;simulation;control

TB 114.3

A

1001-5965(2011)02-0231-06

2009-12-24

周 棟(1977-),男,陜西咸陽人,講師,zhoudong@buaa.edu.cn.