時間：2022-06-28 19:49:29
序論：在您撰寫三維數字化論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
1.1激光掃描建模技術激光掃描建模是利用地面激光掃描儀快速、高精度、無接觸獲取物體表面的三維信息，量測特征點、特征線、特征面，建立立體模型，并加以色彩信息［5］，實現對現實世界的快速模擬。一般來說，使用該技術構建的模型細節豐富，對軟硬件要求較高，經常用于精細模型的創建。
1.2貼圖烘焙技術貼圖烘焙技術是一種模型預處理技術，把光照信息渲染成貼圖的方式，然后將烘焙后的貼圖再貼回到場景中的技術［6］。經處理后的模型含有場景中的光照信息和模型自身的紋理信息，軟件在進行渲染時，不需進行光照計算便可保持模型的顯示效果，大大提高系統運行效率。烘焙一般包含兩種類型：CompeteMap烘焙貼圖和Light－ingMap烘焙貼圖。
1.3地理特征數據庫技術FDB的數據組織采用了標準的三級層次結構，分別為數據源（DataSource），數據集（Data－set），要素類（FeatureClass）三個層級。數據源是當前FDB的一個實例，包括了當前FDB實例的所有數據；數據集是數據源的一個邏輯分組，所有的數據使用同一個模型庫、貼圖庫和相同的坐標參考系；要素類是指在數據集中，負責具體組織管理不同的要素。
1.4CityMakerSDKCityMakerSDK采用標準的COM控件技術，提供了3DGIS應用所需的相機控制、三維漫游交互、空間分析、地形分析、特征要素繪制等功能接口，可滿足不同用戶的開發需要。
2總體技術思路
彬縣大佛寺石窟三維數字化檔案建設是利用CAD建模技術［7］、三維激光掃描技術、虛擬現實技術等手段完成彬縣大佛寺石窟博物館周邊的地理環境、內部各類地物以及各個洞窟的數字化工作，利用CityMaker軟件創建三維地理信息數據庫，借助CityMakerSDK組件進行三維數字化檔案系統研發，形成真實、客觀、準確的三維數字化檔案，為后期的日常管理、文物立體展示奠定技術基礎。包括彬縣大佛寺石窟博物館的三維數字化、數據整合入庫、系統研發。
2.1三維模型的創建彬縣大佛寺石窟三維數字化檔案建設中需要的三維模型數據包括石窟造像三維模型、大佛寺石窟遺址區域地勢模型、大佛寺石窟場景模型。石窟寺中含有較多的佛龕造像，并且大小不一，雕刻細致程度不同，為精確記錄石窟造像三維數據，采用三維激光掃描儀對其進行精細掃描，基于激光掃描建模方法構建石窟造像模型；為確保數據現勢性，采用無人機航空影像數據經加工獲取數字正射影像［8］，將其疊加到高精度的數字高程模型得到大佛寺石窟遺址區域地勢模型；根據三維激光掃描數據提取建筑物、路燈、廣告牌、石凳等場景內地表以上的各類地物立面三維幾何信息，結合基礎地理信息資料，制作大佛寺石窟場景模型。所有數據均是以已有的1∶500地形圖為參考，紋理照片應滿足CityMak－er三維模型制作要求。文物工作者對三維數字化的文物要求，主要有以下幾個方面：幾何精度高；造像神態與實物相符；場景內的各類地物，尤其是標志性建筑，要能表現出深厚的歷史文化氣息。為創建逼真文物三維模型，提升軟件運行效率，需引入貼圖烘焙技術，同時在場景中布置合理的燈光，增強模型的顯示效果。
2.2數據整合及入庫數據制作完成后，需要對數據進行入庫前檢查，檢查的主要內容是模型坐標軸是否置中、單個模型以及紋理文件的大小是否滿足要求、模型及紋理的命名、模型的制作效果、坐標是否統一等。地理特征數據庫技術采用面向對象的數據組織管理方法，能夠真正實現對三維地理特征數據、三維模型和貼圖數據的一體化管理［9］。由于數據來源豐富、種類繁多，因此，在三維數字化檔案建設過程中，采用地理特征數據庫（FDB）技術對各類地理信息數據進行組織管理，真正實現數據的二三維一體化管理（圖1）。最終入庫時用到的模型數據格式為osg，紋理數據格式為dds，矢量數據格式為shp，柵格數據格式為tif。
2.3入庫后數據檢查由于不同的軟件具備不同的渲染方式，因此，同一種數據在不同軟件中的顯示效果不同，為了保證三維模型數據在入庫前后效果的一致，逼真再現石窟寺原貌，需要對模型顯示效果進行對比分析。解決的方法是對建好的模型數據進行烘焙貼圖，批量導出為OSG格式的模型數據，然后在CityMakerBuilder中編輯光照信息，增強立體效果。
3系統設計與實現
3.1系統架構系統采用C／S架構，以三維模型數據和基礎地理信息數據為數據基礎，利用GIS組件提供的GIS應用服務和三維服務研發三維數字化檔案系統，實現三維場景漫游、信息查詢分析、精確量測和三維展示等功能。
3.2系統開發環境系統采用基于GIS組件的二次開發方法，GIS工具平臺采用CityMaker軟件，借助于City－MakerSDK組件進行三維數字化檔案系統開發，可視化開發平臺采用VisualStudio2008，開發語言選用C＃．net。
3.3系統功能彬縣大佛寺石窟三維數字化檔案系統實現對彬縣大佛寺石窟的真三維虛擬展示，為大佛寺石窟的管理和保護工作提供科學的手段，系統功能主要包括用戶管理、三維漫游、空間量測、屬性查詢、信息輸出等［10］。（1）用戶管理功能記錄用戶的基本信息及操作信息，對用戶的權限、帳號、密碼等進行維護記錄。（2）三維漫游功能實現在三維場景中不同方式的漫游，包括洞窟內、洞窟外、步行、飛行及設定特定漫游路線等。同時，可以對洞窟外場景數據和洞窟內模型數據進行全方位、多角度的精細查看。（3）空間量測功能對模型數據的幾何尺寸進行精確量測，包括長度、寬度、高度、投影面積、體積等。（4）屬性查詢功能三維數字化檔案系統中包含了大量的屬性信息，為實現快速查詢，系統中提供了根據不同的屬性字段對三維數據進行快速查詢檢索。（5）信息輸出功能用戶可根據需要，將石窟寺三維模型以圖表形式輸出，方便日后查詢和管理。
4結束語
隨著我國的數字電子技術的深入發展，為了適應動畫市場的需求，在數字電子技術的基礎上加強了三維動畫技術的運用。在三維動畫設計中，主要是靜與動的結合，將動畫生動形象化，運動賦予動畫更多的藝術感染力是動畫設計的本質，而動畫是運動的一個基礎，是運動藝術表現的一種形式。動畫設計的本質就是將畫面以動態的形式表現出來。簡而言之，動畫設計包括兩個方面，動態的畫面以及動與靜相結合的畫面。隨著動畫設計技術的提高，改變了傳統的動畫設計形式，將每一副畫面以動態的形式表現出來，真正意義上賦予畫面動態感和形象感，提高動畫的藝術表現力。隨著三維動畫設計技術的逐漸成熟，數字藝術設計中的動畫設計采用和傳統的動畫設計相同的原理，運用計算機技術和相關的設計技術，實現動畫的設計與制作，在基本原理相同的情況下，加強技術的改革與完善，從本質上提高了動畫設計的表現效果。數字藝術電子技術的利用為動畫設計提供了一個新的發展方向和表現形式，滿足了設計者對動畫的更多的主觀思想的表達，提高了動畫設計的光影、畫面、紋理、運動等各個方面的表達效果，實現動畫設計一個新的飛躍。在三維動畫設計的過程中，運用數字電子技術建立一個真實的三維空間場景，使動畫設計更加的形象化和生動化。在數字電子技術日趨成熟的今天，很多先進的運動原理被引入了三維動畫設計軟件，這些設計者在設計三維動畫時，根本不需要設計每一幀畫面。只需要設計好動畫之間的連接點，滿足動畫的自動轉化，從而形成動態的畫面。這種技術方法有效的提高了設計效率，并且使畫面之間的銜接自然、流暢，形成一個整體動態畫面的感覺。通過三維動畫設計軟件，將靜態的畫面先設計出來，然后運用運動學的理論，設計出關鍵轉折點的畫面，最后從整體的畫面表達出發，達到三維動畫效果。
二、數字藝術設計中三維動畫設計的應用分析
1．廣告三維動畫設計三維動畫設計最主要的一種類型就是廣告三維動畫設計，以商業化廣告為目的，利用多媒體技術，豐富廣告內涵，提高廣告的表現力，從而吸引消費者，引導購物。廣告三維動畫設計具有很強的目的性，時間短，但是所要展示的內容卻要有針對性，能夠吸引人、感染人，實現商業化廣告效果。所以在廣告三維動畫設計中一般為了將廣告內容更加的形象化、生動化、具體化，往往采用多種特效技術，如:粒子效果、濾鏡效果等，將廣告動畫美化，提高廣告動畫的表現力和吸引力，達到引導消費者消費的目的。
2．影視三維動畫設計影視三維動畫設計主要是與影視相結合，將影視作品殊的鏡頭和畫面通過三維動畫設計合并成影片需要的特效。隨著影視制作技術和設備不斷提高和完善，人們對影視動畫的要求也越來越高。在影視作品中為了能夠有效的提高特殊鏡頭的感染力，給人以更大的視覺沖擊和巨大的視覺震撼，提高影視作品的藝術性。在影視作品制作中采用三維動畫設計，結合多種多媒體軟件，使影片發揮最大的表現力，以達到特殊的影視效果。利用三維動畫設計，影視動畫的展現將更加的真實，更能夠促動觀眾的情感，為影視作品提供更多的展示平臺，實現影視作品的真實化，給人以更廣闊的視覺享受空間。
3．游戲三維動畫設計游戲本身就是一個絢爛的，跳躍的，豐富的場景和畫面，游戲不同于一般的影視作品，具有真實存在的人，而是一個完全虛擬的平臺。三維動畫設計在游戲的開發設計中起著關鍵性的作用。游戲中的場景、人物、活動等都是通過三維設計制作的。利用三維技術，將游戲中的人物、場景生動形象化，利用環境效果，運動效果等特效，構成一個虛擬卻真實的世界，從而使游戲更加的吸引人，使游戲者在游戲中感受到樂趣。
4．工業三維動畫設計三維設計運用在每一個所需要的行業中都發揮著巨大的作用，在工業設計領域，三維動畫仍然起著十分重要的作用。利用三維動畫技術將工業的設計以立體的、空間的形式表現出來，能夠完整的、真實的模擬工業設計的流程和布局，這樣就能更加簡單的觀察設計中存在的不合理的地方，能夠有效的調整方案規劃設計，使工業設計流程布局更加的合理化和科學化，這樣就有效的減少了工業施工過程中存在的問題，提高了工業的成功率，有效的節約了時間。
5．建筑三維動畫設計建筑三維動畫設計與上述工業三維動畫設計類似，都是利用三維動畫技術，將建筑進行全方位的展示，提高建筑設計的效果。三維動畫設計技術將想象變為現實，以有限的視覺設計效果展示無限的設計空間。在未來建筑設計要求不斷增加的前提下，為了節約建筑成本，減少建筑施工過程中存在的問題，就必須將三維動畫設計具體的應用在建筑設計中，以三維動畫技術展示建筑設計的空間效果圖，使人們能夠更加全面的、立體的感受整個建筑的整體效果，提高建筑價值。
6．機械設計中的三維動畫機械設計中的三維動畫能夠有效的將機械的各個部分以及各個零件的運動關系，通過電腦真實的、客觀的表現出來，使其能夠從整體上把握機械設計，還能較快發現機械在細微之處存在的不足，并加以更正，避免了生產出產品后再進行更正，節省了大量的原料和時間，提高了生產效率。在機械設計中運用的三維動畫，要掌握相關的軟件，電腦系統配置要高，要滿足軟件的運行。在機械設計中的三維動畫的創造是有步驟，分過程進行的，一般而言主要分為三個部分:第一，動畫編導。它是機械設計的一個前期的準備工作。首先，設計人員對產品進行大致的一個三維模擬，將回路中的線路設計成場景，展示產品流程原理。其次，最重要的，單個的裝置可以按照準備好的路徑運行，在電腦上面放大檢測，觀察其運行情況。最后，合理的配置相關的配件，掌握好它們之間的工作原理，使整個流程更加的快速、順暢。動畫編導需要掌握相應的知識和技術，能夠靈活的運用軟件設備，有效的減少機械設計中的錯誤和偏差，提高機械設計的合理性。第二，資料收集。資料收集的途徑有很多種，如:網上查閱、圖書館等。主要收集的都是機械設計相關的內容和設備，如:收集路徑、機械設備，基本流程、三維幾何尺寸等。提高機械設計的效率。第三，建立模型。一般而言建立模型也分為設計水平不高的產品和設計難度系數大的產品。前者建立模型的方法有很多種，并且都簡單易操作。但是對于后者模型的建立就必須貼近原產品，模型建立難度大、時間長。下面主要就設計難度大的產品模型建立提出集中方法:第一種方法:創建實體模型，通過微調相關的比例修改產品尺寸，準確的把握好尺寸大小，抓住關鍵點建立基礎模型。第二種方法:通過函數程序在客戶端應用程序中創建對象，然后再分別創建一些子對象，最后通過這些子對象來完成實體的構建和編輯。編輯完成后再保存結果與原模型進行對比。在創建子對象以及對于實體的構建和編輯都可以通過軟件內部的宏功能輕松的實現。這種方法相對比較省時省力，適合創建一些結構單一、建模步驟較多的零部件。但是如果所需要創建的模型需要很多宏的時候，就比較容易出現差錯。
三、數字藝術設計中三維動畫設計過程
在數字藝術設計中設計三維動畫，第一步要先確定動畫腳本，建立模型;第二步要制定出三維動畫的材質貼圖，設定好光源和攝像機后，加入一些三維動畫的特用效果，進行調試;第三步是輸出三維動畫設計，進行后期合成。數字藝術設計中的三維動畫設計過程和傳統的動畫設計方法有著很大的區別，數字藝術設計中的三維動畫設計主要以數字電子技術為基礎，利用多種設計軟件，實現三維動畫設計的快捷化、科技化發展，極大地改變了我們的工作方式。隨著數字電子技術的快速發展，三維動畫設計在各個領域的作用顯得越來越重要。三維動畫設計主要利用數字電子技術，以多種設計軟件為平臺，讓文字、圖像、音頻等藝術元素進行完美結合，為不同的行業提供或虛擬或真實的三維動畫場景，衍生了數字藝術設計產業。
工程數據的集成是通過業務流程驅動，實現飛機單架次EBOM、PBOM、MBOM、產品數模、工裝數模、AO和仿真驗證結果數據等信息在系統之間的傳遞，其主要實現方式如下所述。（1）EBOM、PBOM、產品數模、工裝數模的集成。從工程數據集成管理平臺導出整機或指定部件單架次的EBOM結構和產品數模及相應工裝信息，數據格式包括zip包、Excel等。導出的EBOM和產品數模將導入數字化裝配工藝設計與管理系統進行使用。（2）MBOM數據的集成。MBOM分為頂層MBOM和底層MBOM。三維數字化裝配工藝設計與管理系統提供頂層MBOM結構導出功能，將三維工藝設計與管理系統完成的頂層MBOM結構文件以XML/Excel格式輸出，并導入工程數據集成管理平臺，在平臺上生成頂層MBOM結構。在工程數據集成管理平臺上對頂層MBOM結構進行管理，當發生更改后在工程數據集成管理平臺的MBOM編輯器中進行維護。底層MBOM結構在AO中的零組件配套表完成審簽后由系統自動解析生成。（3）AO和仿真驗證結果數據的集成。通過三維數字化裝配工藝設計與管理系統和工程數據集成管理平臺的集成，使數字化裝配工藝設計與管理系統新增三維AO輸出功能。把通過工藝設計和仿真驗證后的AO數據以zip包（包含工程數據集成管理平臺現有AO編輯器定義XML格式文件、具有工藝指導性的視圖及Process、SMG、AVI文件等）形式輸出。
2頂層工藝規劃與管理
在三維數字化裝配工藝設計與管理系統中進行頂層工藝規劃與管理的主要工作包括PBOM的構建、頂層MBOM的構建。（1）PBOM的構建。PBOM是在EBOM的基礎上，根據產品的特征和企業的制造能力，對產品的結構進行重組，使之符合企業的生產能力，為生產組織、布局、車間分工提供依據，保證生產的可行性、均衡性和經濟性。飛機裝配頂層工藝規劃過程首先是對產品設計產生的EBOM進行重新組織形成PBOM，主要完成新建工藝組合件和劃分工藝路線。PBOM在繼承EBOM所有屬性（產品結構、三維模型屬性信息、3D鏈接路徑信息）的基礎上，增加了工藝路線、工藝組合件及備注等屬性。首先利用制造資源庫中每個單位所屬的設備了解單位的生產能力，并在三維環境中查看企業生產單元布局，綜合工藝專業類型和制造經濟性構建工藝組合件；然后根據零部件類型，確定裝配流程，結合各車間的業務分工和現有的任務量確定零部件需要流轉的車間，進行工藝路線的劃分。（2）頂層MBOM的構建。頂層MBOM由多層次的裝配單元和AO編號構成。裝配單元是裝配件的總稱，指在飛機裝配過程中，可以獨立組裝達到工程設計尺寸與技術要求，并作為進一步裝配的獨立組件、部件或最終整機的一組構件。頂層MBOM構建的主要任務是根據產品的裝配約束關系進行裝配單元的劃分，采用從大部件劃分到小組件劃分的順序，將產品劃分為若干個裝配單元。裝配單元是工序劃分的基礎。在PBOM的基礎上，利用三維交互方式查看設計模型，分析裝配約束關系，劃分工藝分離面，將產品劃分為幾個大的裝配單元，即大部件劃分；再對大部件進行裝配約束關系分析，在每個裝配單元下確定并建立子裝配單元；劃分子裝配體，完成頂層MBOM的構建。
3三維裝配工藝設計與仿真
三維裝配工藝設計與仿真主要包括底層MBOM構建、裝配順序規劃、工裝關聯以及裝配路徑規劃，并對工藝設計結果進行仿真和優化，將工藝設計結果形成的工藝數據（XML/Excel格式）和仿真文件等發送到工程數據集成管理平臺進行統一管理。（1）裝配工藝設計。利用數字化裝配工藝設計與管理系統的三維可視化環境，針對具體裝配單元包含的工序中零組件之間的裝配約束關系，進行裝配順序調整，并對裝配順序規劃的結果進行爆炸圖仿真，及時發現不正確或不合理的工藝過程，進而進行裝配順序調整和優化，圖2為某部件的裝配工藝設計實例。然后以裝配單元為基礎建立AO件，并根據工位數量建立多個AO，定義AO代號和名稱，確定AO對應裝配單元在裝配過程中所需要的裝配工序，完善裝配工序的基本信息，形成裝配工藝，并關聯各個裝配工序的配套零組件、實現的裝配約束、配套裝配資源等信息。（2）裝配工藝優化。飛機零部件尺寸大，精度要求高，裝配過程需要協調的部位多，返工困難，為了避免在裝配過程中因重點部位的誤差疊加而導致裝配精度問題的出現，需要在裝配工藝準備階段對裝配精度進行預測，并對導致裝配精度超差的工藝過程進行優化。直接影響產品裝配精度的主要因素包括零件加工誤差和產品裝配工藝，現有飛機裝配精度保證一般是通過測量和協調實現，不能在產品裝配生產前實現對產品精度的控制。在MBD技術和數字化裝配技術日趨成熟的情況下，為了縮短飛機研制周期，需要將精度控制技術融入裝配工藝準備過程，實現基于精度控制的飛機裝配工藝優化，確保裝配工藝的可靠性。在裝配工藝正式前，對產品進行整體裝配精度預測（見圖3），提前評估各關鍵特性的工藝能力。由于整體裝配精度預測是在零件還未加工的情況下進行的，所以用位置公差（將尺寸公差轉化為參考某基準的位置公差）作為輸入?；诋a品精度MBD模型，利用多維方向偏差搜索算法得出偏差傳遞路徑，用蒙特卡洛算法將輸入的位置公差轉化為相應的偏差值（偏差值呈正態分布），利用上述的偏差值、傳遞路徑、敏感度等信息來預測關鍵特性是否超差。在裝配精度預測的基礎上，通過分析預測結果，確定并優化導致精度超差的工藝因素，最終滿足整體裝配精度要求。如果預測出關鍵特性出現超差的情況，可以結合全要素的偏差貢獻度分析和實際生產能力評估，確定工藝優化方案。如果該方案需要改變裝配順序、定位基準等工藝內容，則需要再進行裝配工藝仿真。通過裝配工藝仿真后的工藝優化方案為有效方案。為了避免飛機裝配生產線生產瓶頸的出現，在裝配工藝設計與仿真階段，通過工序生產力平衡仿真，可以提前預測生產瓶頸和影響因素。通過對裝配工序進行優化，可以在飛機裝配生產前實現裝配工序生產力平衡。對每個工序進行生產時間估算，評估每條工序任務鏈的生產時間，并進行生產力平衡，防止因部分工序任務鏈過長或過短導致生產瓶頸的出現，從而避免生產延誤或等待的情況發生。
4三維裝配工藝指令的生成與管理
裝配工藝指令（AO）是用于規定生產管理單元的完整工藝流程和流程各環節的控制要求及記載生產過程中質量數據的工藝文件。在工程數據集成管理平臺中，可獲取完整的AO信息以及工藝模板，并自動創建AO。當AO完成審簽流程后，系統將自動提取AO中的零組件配套表，將其關聯到頂層MBOM結構中形成底層MBOM結構。（1）裝配工藝文件編制。每個AO對應一道工序，將工藝組件關聯至AO。在AO節點下創建工步，并添加工步屬性和描述信息。將工藝組件中的零組件劃分至工步，并根據要求將標準件和資源劃分至工步。（2）三維工藝信息標注。根據三維信息標注規則，將工藝信息標注在三維仿真動畫中，形成具有指導意義的工藝仿真文件。這些工藝信息描述關鍵的裝配尺寸與公差范圍、工裝和精度要求等生產必需的工藝約束信息，以及在裝配動畫中無法表達的指導信息。三維工藝信息標注的主要方式包括：顏色、可見性、文本、局部放大等。（3）工藝指令。通過數字化裝配工藝設計與管理系統生成AO數據包（Process、SMG、AVI、圖片、XML格式的工藝文件等），將AO數據包傳到工程數據集成管理平臺，利用工程數據集成管理平臺的AO編輯器將XML格式的工藝文件生成為AO文件，其余數據作為附件關聯到AO，AO實例如圖4所示。
5裝配工藝知識管理
飛機裝配工藝準備所涉及的專業范圍廣，包含的信息量大，是一種經驗性非常強的知識密集型工作。在裝配工藝準備過程中，為了實現裝配工藝知識的共享和重用，提高設計質量，縮短準備周期和避免設計資源的浪費，需要對裝配工藝知識進行建模并構建知識庫。飛機裝配工藝知識是指在飛機裝配工藝準備和實際裝配生產過程中形成的，能夠用于指導飛機裝配工藝規劃與仿真的抽象的數據表達。作為飛機三維工藝設計與管理系統的基礎數據庫，裝配工藝知識庫主要是存儲和管理裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源。首先構建3個庫的分類結構，定義相應的屬性，再將裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源等分別放入對應的分類中。將裝配工藝實例劃分為典型工藝、典型工序和典型工步，并存入裝配工藝實例庫。典型工藝模版庫存儲已結構化、參數化的針對典型工藝特點的工藝知識，例如，根據工藝特點不同，將產品分為框類、壁板組件類、地板組件類、管路類和鍛件類等，并按照不同類型的裝配流程構建裝配工藝模板，用于固化裝配過程、組織典型裝配模板數據。將飛機制造企業的生產資源以裝配環境模型、虛擬人體模型、設備模型、工裝模型、工具模型等形式進行三維建模，并賦予相應的參數信息，形成飛機制造資源知識。
6結束語
隨著CAD/CAM/CAE以及計算機信息和網絡技術的發展，歐美各航空制造大國均已全面采用三維數字化設計和制造技術，全面采用三維數字化產品定義和仿真技術，從根本上改變了傳統的飛機設計與制造方式，大幅度地提高了飛機設計制造技術水平。波音公司在波音777飛機的研制過程中，由于全面采用了該項新技術，使研制周期縮短50%，出錯返工率減少75%，成本降低25%，其研制過程是數字化設計制造技術在飛機研制中應用的重大突破。近幾年在美國波音787、F-35、歐洲A400M及A350的研制中，數字化設計及裝配技術有了更為深入的應用[1]。近幾年，國家加強了對航空業的扶持力度，我國的航空制造業迎來了高速發展時期。當前一些新型號的研制已全面采用了基于MBD的全三維產品設計，飛機產品設計已全面實現三維無紙化設計，取得了產品從二維模擬量到全三維數字量的革命性突破，也為進一步實施數字化制造打好了堅實的基礎。目前零件制造部門使用MBD數據已較為順利，大大減少了因工人對圖紙理解偏差導致的質量問題；然而裝配工藝設計部門依然按照傳統方式進行裝配工藝的規劃和設計，導致三維數字化的產品數據在裝配工藝設計階段出現斷層，使得三維數字化的產品設計數據無法準確順利地往下一級流動，需要大量的人員手工參與，數據的準確性、連續性被破壞，裝配指令（即AO）的編制完全采用文字或者插入少量圖片的方式進行表達，工人現場使用時還需參照大量設計技術文件以及各類工藝性文件，可讀性和操作性極差，一線操作者意見很大，普遍存在師傅干什么徒弟干什么的情況，無法起到指導現場操作的作用。因此裝配工藝設計部門需要適應全三維數字化設計的新形勢，采用基于MBD的三維數字化裝配工藝設計系統進行裝配工藝的設計和規劃，利用設計部門在VPM協同設計系統中設計并發放的產品三維數模，通過數據接口將產品數據導入裝配工藝設計系統中，并將產品三維數模的路徑關聯到每個零件上，在三維可視環境下進行產品的裝配工藝規劃及工藝設計，直觀地反映裝配狀態，最后生成現場使用的三維可視化裝配指令指導現場生產。
2基于MBD的三維數字化裝配工藝的設計過程
基于MBD的三維數字化裝配工藝設計不僅僅是指編制三維裝配指令，而是貫穿飛機設計的整個過程，在整個過程中不同階段有不同的側重點。這個過程主要包含以下三個階段：第一階段：工藝系統接收產品初步設計數據，分析產品結構特點，與設計人員協商初步確定工藝分離面并制定初步的裝配方案，然后在三維仿真軟件內進行裝配方案可行性的初步分析，制定總體裝配方案，分析可能的裝配難點和重點。第二階段：工藝系統接收產品較高成熟度的MBD設計數據，在三維仿真軟件內對重點部位（必要時對全部）結構件、管路、自動化裝配設備等進行裝配過程和人機功效的詳細仿真分析，發現并解決產品、工裝以及工藝方面的問題并給出解決方案，如圖1～圖3所示；這個階段的工藝工作主要包括：裝配順序的創建和優化；裝配路徑設計和優化；裝配工藝過程仿真模擬、人機功效模擬、自動化定位及制孔設備等的工作仿真。利用三維數字化仿真軟件對產品的組件或部件進行裝配過程規劃，確定組件或部件內零組件的裝配順序；按照工廠現有裝配條件和裝配單元工作內容，進行裝配路徑的仿真和優化；最后在數字化裝配仿真系統中進行零組件或自動化設備的裝配過程及人機功效的仿真模擬，分析裝配工藝過程的可操作性和合理性，發現并解決數字化產品模型裝配過程中所遇到的產品、工裝以及工藝設計中的各類問題，同時也可以進行工具等的選型工作[2]。第三階段：接收設計部門的最終三維MBD設計數據，創建頂層MBOM以及PBOM等工藝數據，在數字化工藝設計系統中進行裝配工藝的詳細規劃和細節設計以及資源庫的創建，在三維可視化的環境下進行零組件以及標準件的劃分，在全三維的環境下對裝配指令進行工步級的細節編輯，最終生成現場使用的三維可視化工藝指令。
3三維數字化裝配工藝設計系統的架構和工作模式
3.1三維數字化裝配工藝設計系統的架構
本文所述的裝配工藝設計系統是基于達索公司的DELMIA軟件平臺進行開發的三維數字化裝配工藝設計系統，DELMIA軟件平臺分DPE和DPM兩個工作環境，DPE側重數據管理和工藝規劃，DPM則提供一個三維可視化的環境便于產品數據的劃分和裝配仿真等工作。由于DELMIA只是提供了一個平臺且目前MBD設計標準不統一，故需要在原有基礎上進行客戶化定制和開發，本系開發了多種輔助工藝設計工具以便工藝設計人員只需極少的文字輸入即可完成工藝設計，所有關鍵數據均直接繼承自產品MBD數模，保證了工藝信息的完整和準確；此系統中最為復雜難度最大是MBD數模中標準件的處理和劃分，由于大型飛機標準件數量都在數十萬甚至上百萬件以上，采用實體建模將會產生天量的數據，因此目前飛機標準件設計大都采用點線等元素進行簡化表達，無法使用DELMIA中標準功能進行標準件的工藝規劃，因此系統開發了一套專門處理標準件模型的工具，本系統也是國內目前唯一實現了對以點線表達的標準件識別和劃分的系統，如圖9所示。本系統依托VPM協同設計平臺提供MBD產品數據，在DELMIA中完成PBOM的創建、頂層MBOM的劃分、三維裝配指令的設計并向協同平臺提供底層MBOM以及三維裝配指令等數據，由系統平臺進行管理和發放。三維數字化裝配工藝設計系統的流程及架構如圖4所示，整個三維數字化裝配工藝設計系統始終保持設計數據的一致性，保證數據的準確性及完整性，同時本系統可給生產管控系統（MES）以及ERP系統設置數據接口[3]。
3.2三維數字化裝配工藝設計系統的工作流程
三維數字化裝配工藝設計系統主要由需要工藝管理部門和各車間工藝設計部門使用和管理，工藝管理部門和各車間工藝設計部門必須緊密協同才能順利開展三維數字化裝配工藝設計，同時工藝管理部門需要給予車間一級足夠的權限，畢竟車間一級工藝人員對產品設計特點有更深入的了解。工藝管理部門主要負責三維裝配設計系統數據的頂層設計，其利用DELMIA中的DPE環境下的數據接口進行EBOM導入，通過對EBOM的重組增加工藝組件和路線定義等形成PBOM；在PBOM的基礎上構建頂層MBOM；根據各廠際分工要求進行大部件級的頂層工藝組件的劃分，如圖5所示。各車間工藝技術主管接收工藝管理部門下發的數據，進行各車間內部工藝面的進一步劃分并將之分派給具體每個工藝員；工藝員接收工藝主管分發的具體某個裝配單元的數據，進行本裝配單元裝配工藝的層次劃分以及具體工步的分解，在DPM三維可視化的環境中中進行零組件及標準件的劃分，然后在DPE環境下進一步進行裝配可視化修飾等細節編輯，但對于裝配工藝所需飛機裝配技術條件、材料、工藝規范文件等全部采用專門開發的工藝設計工具進行創建以保證編制數據的準確和完整。最后直接在DPE中輸出結構化和標準化的三維裝配指令并提交審批，經過審批的裝配指令發送到協同平臺進行統一進行發放及管理，以上過程見下圖6～圖14所示。三維裝配指令審批發送到系統平臺后由工藝管理部門統一管理，不屬于裝配工藝設計的范疇，本文不再贅述。
4基于MBD的三維數字化裝配工藝設計的優勢及要求
4.1基于MBD的三維數字化裝配工藝設計的優勢
1）采用基于MBD的三維數字化裝配工藝設計，徹底解決了制約裝配工藝設計過程中涉及的數據準確性、完整性的問題，整個裝配工藝的設計完全基于設計的MBD數模，保證了與設計數據的一致性；2）工藝人員在三維可視化的環境下進行裝配工藝的規劃、仿真和設計，使得裝配工藝設計更加直觀更有操作性，通過裝配路徑仿真、人機功效仿真以及自動化設備工作仿真等可提前發現存在的設計、工裝及工藝規劃包含的問題并提前予以解決，大幅減少現場實際生產時的各類問題，提高生產效率并大幅降低生產成本；三維可視化裝配指令設計系統使工藝人員完全從枯燥的文字編輯以及事后數據校對中解放出來，工藝人員只需關注裝配工藝的可行性和合理性，無需花大量精力進行數據準確性和完整性的檢查；3）在三維數字化裝配工藝設計系統中輸出的三維裝配指令徹底顛覆了傳統文字化的裝配指令，工人只需在系統輸出的三維可視化裝配指令中進行簡單操作即可，無需查找大量的圖紙、設計技術文件以及其他工藝性文件，做到了可見即所得、所得即所需的效果，同時工人還可在裝配指令的三維視圖中對輕量化的設計數模進行各類尺寸的直觀測量，便于工人現場操作的進一步了解；4）三維數字化裝配工藝設計系統可輸出裝配部門準確完整的底層MBOM，有利于ERP以及MES系統的實施和管理；5）三維數字化裝配工藝設計系統可以與裝配知識庫系統緊密集成，使得公司積累的知識在裝配工藝設計時順利地的共享和調用；6）工藝管理部門可利用DELMIA軟件平臺中DPE模塊對整個裝配數據進行有效的管理，保證下游數據的完整性和準確性，利于工藝設計部門編制完整準確的裝配指令。
4.2基于MBD的三維數字化裝配工藝設計的要求
1）基于MBD的三維數字化裝配工藝設計要求有準確、完整及規范的且嚴格執行的MBD數模，產品設計數據是所有下游數據的源頭，設計數據是否準確、完整及規范是決定三維裝配工藝設計系統是否順暢和準確最關鍵的要素。因此產品設計部門必須要有科學合理的與制造部門協商過的MBD設計標準和規范且必須嚴格執行，否則必定會導致整個下游其他系統的數據的混亂和實施困難[4]。2）工程制造部門也須有嚴格的與設計部門MBD設計標準和規范相協調的各類工藝規范且必須嚴格執行，用以支撐三維數字化裝配工藝設計。本文所述的裝配工藝設計系統在開發過程中發現產品設計標準很大程度上體現的是傳統二維設計模式的思想，不能很好的適應當前基于MBD的三維數字化設計要求，而且設計人員沒有嚴格執行現有標準化要求，特別是以點線表達的標準件模型存在大量的格式錯誤等不規范設計，導致系統開發比較緩慢，僅為了解決標準件數模處理和劃分就占了近三分之一的時間。因此產品設計應開發專用的標準化設計工具和數據庫用以支撐基于MBD的產品設計，同時需要借助專業化的軟件工具對MBD產品數據進行標準化等項目的批量檢查，最大限度地減少因人為因素導致的產品數據錯誤。3）工藝設計人員必須具備相當的工程經驗，熟練理解并掌握三維數字化裝配工藝設計系統所涉及的理念和軟件使用要求，三維數字化裝配工藝設計系統對工程技術人員來說只是工具，它本身無法識別工藝設計和規劃的合理性和可行性，這些都必須由工藝設計人員依靠經驗和知識確定。
5結束語
關鍵詞：三 三年 禮 中庸 中和
全面考察《論語》中的數字“三”，首先映入眼簾的，大概要算是“三年”這個特殊的數量詞了——縱觀一部《論語》，它在其中竟先、后曾出現過14次；而與此形成強烈反差的是，其他以“數字（數詞）+年（量詞）”為結構的數量詞，則僅僅只有所謂“數年”、“百年”和“七年”三個。這到底是怎么回事？“三年”，若單純從海德格爾之所謂“存在與時間”這一理念上看，它很長么或者說很短么？為什么偏偏只是三年而不是一年、兩年或者多年？抑或是它足夠長或足夠短——增一分太長，減一分太短？或者，它不長不短、恰如其分，無過不及、恰到好處？其中的問題，恐怕不會有那么簡單。
子曰：“父在，觀其志；父沒，觀其行。三年無改于父之道，可謂孝矣”[2]；而在另一處，孔子又重復和強調了這句話：“三年無改于父之道，可謂孝矣”[3]——這里之所謂的“三年”，若按清代學者汪中的意見，“三年者，言其久也”[4]；然而，其中的問題卻是，為什么“言其久也”就一定是“三年”？為什么不可以是五年、十年或三十年——要知道，《論語》中并不乏五、十、三十這樣的數字，而且這些個數字豈非較“三年”都更為久遠？由此看來，這里之所謂的“三年”，似乎并非什么“言其久也”的問題——依本文之見，其理解的關鍵胥在于，所謂 “三年”，乃是《論語》中的一個十分特殊的數量詞，而非僅僅只意味著“三”這樣一個單純的數字；同時，似亦在于，這里之所謂“三年”，為其所指稱著的，乃是所謂“三年無改于父之道”中的一個“道”字。換句話說，“三年無改”的，必是所謂“父之道”也——也就是說，“父之道”本是要求“無改”的而且這個“無改”還必須是“三年”——這一點，在孔子看來，是定不可疑、十分嚴格的，似乎沒有半點兒商量的余地。并且在他看來，有且只有這樣，才可以謂之曰“孝”、稱之為“孝”——而這一點，又正與其當年“適周問禮”之時，乃師老子送給他的那一句“為人子者毋以有己”[5]的話完全一致——其意思則是說，“為人子者”既然身為人子，那自然就要“行無專制，事無由己”[6]，就要“父在，觀其志；父沒，觀其行”了。但其中的問題卻依然是，為什么是“三年”？這無疑已涉及到原始儒家之所謂“孝道”、涉及到其所謂“居喪之禮”[7]以及涉及到孔子本人在與其弟子宰予之如下一段對話里所談到的那個儒學中著名的“三年之喪”理論：
宰我問：“三年之喪，期已久矣！君子三年不為禮，禮必壞；三年不為樂，樂必崩。舊谷既沒，新谷既升，鉆燧改火，期可已矣?！弊釉唬骸笆撤虻?，衣夫錦，于女安乎？”曰：“安?！薄芭矂t為之！夫君子之居喪，食旨不甘，聞樂不樂，居處不安，故不為也。今女安，則為之！”宰我出。子曰：“予之不仁也！子生三年，然后免于父母之懷。夫三年之喪，天下之通喪也。予也，有三年之愛于其父母乎？”[8]
在弟子宰予（子我）看來，子女要為死去的父母服喪守孝這當然沒有問題，但這一守就要三年，是不是太長了呢？而且若君子三年不為禮的話，則禮必壞；若三年不為樂，則樂必崩。換句話說，“三年之喪”，勢必將導致“禮壞樂崩”矣。舊谷業已用盡、新谷亦已登場，甚至那些用來取火的木頭更已被更換過了一遍。人生一世，草木一秋。至于守孝服喪之事，大概有一年左右的時間就可以了吧，何必非得要三年呢？而在孔子看來，如果父母死去還不到三年，你就吃那稻米飯、穿那錦緞衣，難道你會心安么？對此，宰予似乎不以為然，于是便一言以蔽之地回答道：“安”。這無疑激怒和惹惱了孔子：如果覺得心安，那么你就那樣去做吧！一般來說，君子在服喪期間都會感到食不甘味、夜不能寐，聞樂不樂、居處不安，而且他們也都不會那樣去做的。但現在的你卻感到心安，那你干脆就那樣做好了！非僅如此，甚至在宰予剛走出門去，孔子便破口大罵起來：這個宰予真不是人??！在他看來，兒女們出生后要經過三年時間，才可能脫離開父母的懷抱；但反過來，為父母服喪三年，又有何不可？況且，“夫三年之喪”，乃是“天下之通喪也”，并不是他自己這一家一派的什么別出心裁，領異標新。這個宰予啊，難道你不曾享有過父母對你的那份“三年之愛”么？由此看來，孔子的確是真生氣了。
與此同時，當弟子子張向孔子請教《尚書》中之所謂“高宗諒陰，三年不言”（即殷高宗守孝，三年不問于政事）這句話到底是什么意思時，孔子曾不假思索地回答他說：“何必高宗，古之人皆然。君薨，百官總己以聽于冢宰，三年。”[9]為什么僅僅只是高宗，其實古時候的人也都是這樣做的。國君死了，繼之者從此便三年不問于政事而文武百官則聽命于宰相。由此可見，所謂“三年之喪”確實并不是孔子本人及所創立的儒家學派的什么獨樹一幟、獨出心裁，或者獨斷專行，而是中華民族古已有之的一種有源有流、源遠流長的基本倫理精神和重要道德傳統；或者說，它是一種“禮”，即所謂“喪禮”或者“居喪之禮”，亦即古之所謂“吉禮”、“兇禮”、“軍禮”、“賓禮”、“嘉禮”（即“五禮”）中的“兇禮”。
既然“三年之喪”是一種“禮”，那么它自然就要涉及到祭祀；而當是時也，正是一個所謂“國之大事，在祀與戎”[10]的時代——其中的這個“祀”/“祭祀”，又是當時社會正常生活中最重要的事情，其次才是“戎”，才是征戰攻伐的問題。據《史記》載，“孔子為兒嬉戲，常陳俎豆，設禮容?！盵11]也就是說，孔子小時候經常做的就是這個，長大后所學及所從事著的也是這個；甚至其整個一生，即其所謂“吾十有五而志于學，三十而立，四十而不惑，五十而知天命，六十而耳順，七十而從心所欲，不逾矩”[12]，似亦不過如此，概莫能外。對此，即使孔子本人后來也并不回避。當衛靈公問他“軍陳行列之法”時，孔子曾十分明確地回答說：“俎豆之事則嘗聞之，軍旅之事未之學也?！盵13]——這大概并不是其什么謙虛或客套的問題。因此若從這個角度上說，“儒家者流”蓋源于祭祀，似亦未為不可。同時，眾所周知，孔子本人一向是主張“述而不作，信而好古”[14]、“祖述堯舜，文武”[15]的——也就是說，所謂“三年之喪”，作為一種“禮”，同樣只是他的一個“發現”而非“發明”；當然，更不是他的什么天縱其智、突發奇想了。
《論語》中曾載有這樣一段生活場景。子貢欲去告朔之餼羊。子曰：“賜也，爾愛其羊，我愛其禮?！盵16]弟子子貢（端木賜）欲將每月初一祭祀祖廟用的那只活羊棄之不用。孔子在得知此事之后，對他說道，端木賜呀，你愛惜的是那只羊，而我愛的卻是那其中的“禮”啊。一只羊，對于一場一月一度的例行祭祀而言，不過只是一個“儀”、一種形式罷了，而“禮”則是其中最重要也最關鍵的東西——是其中的內容。辯證唯物主義告訴我們，沒有形式的內容與沒有內容的形式，同樣是不可想象的。因而孔子在此，才要明確表示，他既“愛其禮”，又“愛其羊”——既在意其中的內容（禮），又在意其中的形式（羊/儀）。與此同時，盡管祭祀中包含著“形式/儀”與“內容/禮”這兩個部分，而且盡管前者十分重要，但其根本用意，卻在于“禮”。正如孔子所言“爾愛其羊，我愛其禮”；并且，也許正惟如此，女叔齊才明確對此作出嚴格的區分：“是儀也，不可謂禮”。也就是說，孔子之所以如此重視所謂“三年之喪”，那是因為它是“禮”而非“儀”；換句話說，也正是因為“三年之喪”乃是“禮”，孔子才會如此重視和強調著它、十分固執地堅守著它，從而也才會在此極其明確而公開地表示說：“我愛其禮”。
孔子的確是十分“愛禮”的，而且當弟子“顏淵問仁”并“請問其目”之時，他還曾作如是說：“非禮勿視，非禮勿聽，非禮勿言，非禮勿動”[17]。但問題是，他又何以要如此“愛禮”呢？而且《禮記禮器》中不是說“禮時為大，順次之，體次之，宜次之，稱次之。堯授舜、舜授禹、湯放桀、武王伐紂，時也”么——要知道，這個“禮”原本就是一個與時俱進、變動為居的變量而非常量。既如此，那么宰予要變“三年之喪”、子貢欲去告朔之餼羊又有何不可？問題的答案大概并不在于“禮時為大”本身而在于“禮”的本質與核心；而孔子之所以如此愛“禮”，也并不在于那個時代的某一具體、特定的“禮”本身，而是在于其本身所固有的共同的本質與核心——這一點，在我們深入考察“禮”的時候，當須臾不可忘記。
那么什么是禮的本質與核心呢？《禮記》中有云“中正無邪，禮之質也”[18]，“行修言道，禮之質也”[19]——由此可見，禮的本質與核心就在于一個“中”字——不偏不倚、中正無邪的“中”，不多不少、恰如其分的“中”或者不長不短、恰到好處的“中”以及“過猶不及”[20]、無過不及的“中”。而其本身，則不過只是一個表面上的東西而已，正如《荀子天論》之所云：“禮者，表也?！贝送?，龐樸先生在其所著《儒家辯證法研究》一書之中，則更說得明白：“禮就是中的化身?！币簿褪钦f，禮的價值與意義并不僅僅在于它是“禮”本身，而是在于它的本質與核心是“中”；或者說，是“中道”、“中庸”與“中和”。老子嘗有言曰“三生萬物”，而《中庸》則亦有云“致中和，天地位焉，萬物育焉”；換句話說，只有“三”，或只有“中和”，才能使“生萬物”，才能使“萬物育焉”——其中，“三”與“中和”，在這兩句不同的話里，卻處于同一邏輯位置；而且在結果上，也是等效的——即“生萬物”，或“萬物育”。在此，也許我們還可以更干脆說，“中和”就是“三”，而“三”也就是“中和”——這應當說是基本符合邏輯的。
那么，何以才能“致中和”而使“天地位焉，萬物育焉”？一言以蔽之曰：“中庸”。這一點，正有如《逸周書度訓》之所謂：“和非中不立?！倍湟馑?，則不過是說，“和”若不是“中”、離開了“中”的話，則勢必將“立”不起來的；換句話說，若沒有“中”，則所謂“和”是無法實現的。由此看來，欲至于“和”，必當首先致力于“中”。
然而，在“中”與“和”或“中庸”與“中和”之間，到底又有什么分別呢？在朱熹看來，“變和言庸者”，“以性情言之則曰中和，以德行言之則曰中庸是也。然中庸之中，實兼中和之義”[21]——按照他的意見，“中庸”這一理念，是完全可以包蘊和涵攝著“中和”的；而在《中庸》看來，“中也者，天下之大本也；和也者，天下之達道也”——也就是說，在“中”與“和”之間還是有所不同的。對此，朱熹是這樣解釋的：“大本者，天命之性，天下之理皆由此出，道之體也；達道者，循性之謂，天下古今之所共由，道之用也”[22]——其意思是說，“中”乃是“道之體也”而且“天下之理皆由此出”；而“和”，則不過只是“道之用也”，同時又是“天下古今之所共由”。由此亦可見，所謂“和”者，無疑乃是“中”之為“用”也，是“用中”——連續不停地“用中”、持續不斷地“用中”；或者可以更直接地說，它就是所謂“中庸”。
此外，還是要屬董仲舒說過的這樣一句話來得切中肯綮、最為到位：“中者，天下之所終始也；而和者，天地之所生成也。夫德莫大于和，而道莫正于中?！盵23]在這段話中，董子竟將“中”與“和”，分別提升到了“天下”、“天地”這樣一個登峰造極、無以復加的高度，可以說是說到家了。那么什么是“中”？董子在此說得甚為明白：“中者，天下之所終始也”；至于什么是“和”？董子則同樣亦交待得十分清楚：“和者，天地之所生成也”。于是乎，所謂“中”與“和”，便由此而最終被提升到了一個最終極的本體論的高度；于是乎，在此，董子則更將“中”與“和”分別與所謂“道”與“德”二者有機結合、完美統一在一起。并且認為，“夫德莫大于和，而道莫正于中”；換言之，所謂“和”，就是“德”而且是其中最“大”的“德”；而所謂“中”，也就是“道”而且是其中最“正”的“道”——他的這一說法，應當說是極為精辟的。至此，何以“致中和”這個問題，便完全可以概而言之曰“中庸”——其實，這也正是先秦儒學本身所固有的本質、核心及其“致廣大”、“極高明”的關鍵之所在[24]。
同時，這個“三”又是如何來的呢？老子說，“道生一，一生二，二生三”；而且，他又說，“人法地，地法天，天法道，道法自然”[25]。也就是說，這個“三”乃是由“自然”/“道”這個“一”，一分為二，派生出諸如天地、乾坤、君臣、父母、夫婦、男女、神明、陰陽、剛柔、冷熱、燥濕、盈缺、內外、上下、遠近、高低、強弱……等等等等、諸如此類所有的兩兩既相對立、又相反對的“二”，然后再由這個“二”，合二為一，化生出“三”，進而化生出煌煌宇宙間所有一切、萬事萬物。同時，孔子亦云：“吾有知乎哉？無知也。有鄙夫問于我，空空如也，我叩其兩端而竭焉”[26]。在孔子看來，他本人是“無知”的，只不過是叩兩執中、執兩用中、處處守中、時時用中或者說是“允執厥中”而已。按照老子的意見是“二生三”，而“兩”、“貳”或“二”，從來都是孔子等原始儒家的重要數理概念。這正如唐代學者李觀之所言，“二為儒之臂”[27]；甚至可以說，無“二”便無儒——而且即使說有，那恐怕也只能是一個缺失雙臂的“儒”、維納斯雕像式的“儒”——但不知這樣的“儒”，是不是也會像那尊絕無僅有的曠世極品那樣卓而不群、艷而不妖，靜謐而又美麗？須知，即使斷臂的維納斯也是唯一的，儒家者流亦然。
由此可見，不必說“三年”這個極具特殊意味的數量詞，即使是“三”這個單純的數詞，便足已叫人語說不盡了——據本文統計，它在一部《論語》之中，舉凡18篇、60見，竟占有了其中所有數字份額（189）的近32%，堪稱其中出現次數最高的一個——據此以觀，這無疑乃是中國古典文獻學中的一個極為罕見的文本現象，而且也應當說是中國古代文學史上的一個十分引人注目的話語問題。也許正因為“中和”與“三”此二者間存在著上述那種極為特殊的邏輯關系吧，于是乎，在《論語》中，孔子和他的弟子們才總是要將帶有“中和”之意的話語數字化為“三”；于是乎，我們才總是要一不小心就會在那里碰到這個俯拾即是的太多的數字——當然這并不奇怪，誰教孔子曾是那位主張“三生萬物”的老子的弟子呢？至于其上述有關于“三年之喪”的一番入情入理的解釋，尤其充滿了一種十分濃郁的人世、人間、人生、人心、人道、人情和人性之味道——正所謂人同此心、人同此理，而且在這個意義上，一部孔學的確還可以稱之為“人學”。
至于孔子之所謂“三年學，不至于谷，不易得也”[28]一句話的字面意思是說，到我這里來付了學費[29]、學習了三年卻不想去當官的人，恐怕是不容易找到的；而其潛臺詞、話外音或言外之意則不過是說，為政治哲人孔子所創立的私學本是一所政治家學園。既如此，入了孔門、學習了三年還不想去做官，則所來何為呢？此外，縱觀《論語》，尤其是其中弟子們“千萬次地問”，又哪一句不關乎于政治？難怪乎宋宰相趙普當著太宗皇帝的面兒竟會如此底氣十足：“臣有《論語》一部，以半部佐太祖定天下，以半部佐陛下致太平”。至于孔子另外一句“茍有用我者，期月而已可也，三年有成”[30]——不知他這么說到底有何把握和勝算，但有一點卻可以肯定，至少其絕非虛言。至于在孔子與其弟子子路、曾晰、冉有、公西華之間那段經典對話中流露出的兩個“比及三年”[31]，尤其充分地展示了孔門弟子偉大的政治理想和遠大的政治抱負；而且即使是這樣的理想和抱負，在他們那里，同樣有著與乃師一樣的自信，只需假以時日，“比及三年”，僅此而已，毋須再多——不多不少、不長不短，就是“三年”，既十分明確（definition）而又十分確定（determination），甚至是毋庸置疑、不容置辯；或者說，是定不可疑的。
為什么是“三年”？這在一部《論語》之中，的確是語說不盡的；但在其中，它無疑又是一個確數或定數——不多不少、不長不短，十分干脆，只是“三年”。盡管其中還有如子曰“加我數年，五十以學易，可以無大過矣”[32]之所謂“數年”、子曰“善人為邦百年，亦可以勝殘去殺矣。誠哉！是言也” [33]之所謂“百年”以及子曰“善人教民七年，亦可以即戎矣”[34]之所謂“七年”這樣三個有關于“年”的數量詞，但從內涵和包蘊著這些數量詞的整個語句上看，則無一不明顯帶有著一種假想、猜測或推斷的語氣；究其實，則不過是他的一種對未來的想象，既不明確（indefinition）、也不確定（indetermination），似乎是指向彼岸（the other shore）的——然而，終其一生，孔子似乎卻又很少去作這種無謂的想象；而且即使曾有過，他也總是會有意通過一種時間上的特別暗示或者意向——通過一種既不明確又不確定的象征性的長時段概念，明確而又確定地告訴他的弟子：此時此刻的他，其實正在想象。那么，在此，在這種語氣之下的“數年”、“百年”和“七年”這樣的時段，大概便可以援引前面清人汪中的話說，“言其久也”吧？誰知道呢——這一點，至少在孔子那里，并不確知；而且總的來說，對“三年”以外的那些屬于未來的事情，他似乎已不再知道些什么。盡管當弟子子張詢問起“十世可知也”時，孔子回答說：“殷因于夏禮，所損益，可知也；周因于殷禮，所損益，可知也。其或繼周者，雖百世可知也。”[35]——但眾所周知，這里子張之所問及孔子之所答的，乃是歷史而非未來。而且依本文之見，甚至在孔子那里，未來或者明天的事情，似乎還是難以逆料、不可捉摸的，甚至大有一種只管耕耘、不計收獲之意。如季路問事鬼神。子曰：“未能事人，焉能事鬼？”敢問死。曰：“未知生，焉知死？”[36]——相對于“鬼”和“死”而言，“人”與“生”，無疑乃是更生動、更具體也更“此在”（being）的東西——其言外之意，在本文看來，則不過是說，從我做起、從現在做起，最重要的，首先是做好自己眼前的事情、手頭上的事情；或者可以一言以蔽之曰：活著，然后才是如何活或怎樣活、不活（死）以及“鬼”的問題；若直接用孔子的話說，那就是：先“事人”后“事鬼”，先“知生”后“知死”——“人”之“未能事”，“焉能事鬼”；“生”且不可“知”，“焉知”乎“死”？于是乎，我們注意到，在《論語》之中，有弟子曾通過追憶，明確而簡短地記下了這樣一行清晰可辨的文字：“子不語：怪，力，亂，神。”[37]
英國大文豪莎士比亞（Shakespeare）最著名的經典中的那個最著名的角色哈姆萊特，曾作如是說：“活還是不活，這是一個問題?！贝酥^也。對人而言，這的確是一個問題；但這一問題，似乎卻不僅屬于哈姆萊特（毋寧說莎士比亞）、屬于蘇格拉底[38]，而且還屬于中國的孔子（Chinese Confucians）。
“活還是不活”，為其所根本揭示的乃是人之成為人、成為其所是的最基本的囚徒困境與二難選擇——正如魯迅先生的那篇奇文《死火》中所深刻展露出的“是凍滅還是燒完”這個進亦憂退亦憂的生命本原現象，對人而言，真是太難了。而且其難就難在：任何人——不管他是誰，也不管他是男是女、是老是少，他都必須在“活還是不活”或者“是凍滅還是燒完”間作出一種選擇，二者必居其一；除此以外，他們便不再有其他任何第三條道路可走了——而這豈不是太難了么？好在自古以來，這種困境與選擇，便僅僅屬于哲學，僅僅只是屬于哲人的問題；而且古今中外，也僅僅只有像蘇格拉底、莎士比亞、孔子和魯迅這樣的詩性哲人，才會將這樣的問題納入到自己的哲學視閾，才會去思考這樣的問題，從而也才會明確提出“三年之喪”、“三年之愛”等等等等……諸如此類根本牽絆著個體生命的重大問題——不管怎么說，哲學總歸是一門個人性的學問。而人則既是個體的生命，同時又是群體的生命——但在哲學的諸多分類當中，只有“政治哲學”，才關涉于后者——既關涉于人的個體生命，又關涉于人的群體生命。而蘇格拉底、莎士比亞和孔子，究其實，也正是這樣的政治哲人。他們的“哲學”不僅為自己，而且也為別人，乃至于為整個人類這一共同的群體。既如此，我們大概可以理解，為什么孔夫子當年面對弟子宰予的一番質疑，竟會如此的大動肝火、大發雷霆，甚至于破口大罵了。但其中的問題是，為什么同為弟子，質疑問難的宰予偏偏要遭此責罵，而那位欲訴諸行動、“欲去告朔之餼羊”的子貢卻可以得到那般禮遇？可別忘了，子貢其人，乃是孔門中的“受業身通之徒”，“言語異能之士”[39]——聰明得很。也許正惟如此，那位“學而不厭”、“誨人不倦”[40]以及“因材施教”的孔老夫子，當是時也，才不能不考慮：自己多少得給這位弟子留點兒面子吧？
然而孔子如此待人卻是不平等的、不公平的，或至少說是存在著一定過失的。對此，即使他本人，后來也曾公開承認說，“吾以言取人，失之宰予；以貌取人，失之子羽。”[41]——這大概就是“圣人”，一位敢于面對和坦陳自我過失的圣人。當然，這其中也有宰予個人方面的問題：“宰予之辭，雅而文也，仲尼幾而取之，與處久而智不充其辯”[42]。盡管孔子之辭也有“雅而文”的時候，但那也只是在他頌習《詩》《書》、演繹禮儀之時；至于平時，大概是不常用的[43]。因而對宰予“雅而文”之辭，他自然要“幾而取之”了。而“與處久而智不充其辯”一句話，則告訴我們，宰予這個人之所以說起話來“雅而文”，很可能是因為他還有點兒食古不化、不知而言[44]的毛病——若如此，則長此以往，便很可能會給乃師留下一種學藝不精、無所取用的印象；既如此，則孔子自然也便不會喜歡同其論辯了。但事實卻又證明，“以言取人，失之宰予”——在這一點上，孔子顯然是搞錯了。也許正惟如此，《論語》中的孔子才要作如是說：“君子欲訥于言，而敏于行”[45]、“巧言令色，鮮矣仁”[46]的吧？如此看來，盡管宰予一度曾遭遇過乃師孔子對他的不公平對待，但是他最終還是得到了老人家的刮目相看。而這正應了一句俗語，“路遙知馬力，日久常人心”。既如此，又怎見得這對宰予/孔子不是一件好事？
總之，“為什么是三年”這個問題，在某種程度上說，似乎與“活還是不活”以及“是凍滅還是燒完”的問題，是同質的；而且從根本上說，它也是雖“有根”，但卻又“無解”的。正如莊子之所謂“天下有大戒二：其一，命也；其一，義也。子之愛親，命也，不可解于心；臣之事君，義也，無適而非君也。無所逃于天地之間，是之謂大戒?！盵47]——在此，莊子竟將“子之愛親”稱為“不可解于心”的“命也”、將“臣之事君”視作“無適而非君也”的“義也”并視之為“生（于）天地之間”、“處于天地之間”[48]、亦“無所逃于天地之間”的人的兩條“大戒”，可謂看透了人之成為人、成為其所是的那種相對于完美、全面和永久的不完美性、欠缺性和偶在性。于是乎，一種最黑暗、最冷酷也最恐怖的絕望感便油然而生。然而從另一個角度上說，絕望不也證成著一種最深切的體認和感悟？有鑒于此，或許可以用佛家的話說，絕望原是一種本己或屬人的（personal）“大徹大悟”。而且這種“絕望/大徹大悟”并不是什么自怨自艾、自暴自棄，當然也不是什么“知其不可為而不為”（周作人先生語）。它是一個覺醒的開頭、一個得救的開始，是一種俯視或鳥瞰（而非仰視或平視）的目光，更是一種“知其不可為而為之”的反抗絕望、積極進取的人生態度——“海到天邊天作岸，山登絕頂我為峰”；“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”。
至此，“活還是不活”、“是凍滅還是燒完”——或者說是“坐以待斃”還是“垂死掙扎”？已不再成為囚徒困境和二難選擇。一句話：只管耕耘，不計收獲，生如夏花之爛漫，死如秋夜之靜美——這是因為，一顆生命的價值，并不在于其最終結果而是在于它曾經活過、曾經燒過或曾經掙扎過，甚至就在于它曾經活過、燒過或掙扎過的那短短的一瞬?；蛟S在此我們還可以進一步或退一步地用哲學的話說，它既“一分為二”過，又“合二為一”過——而這大概也就是老子之所謂“二生三”的“三”或者說是“三生萬物”的“三”以及孔子之所謂“三年之愛”、“三年之喪”的“三”吧？
其實，出世入世，總歸一世；或出或入，理固已然。儒道同源，密不可分。而中國傳統文化原本就是以儒、道兩家的思想為主流的。因而斷不可蔽于一端、流于一曲，不可顧此而失彼；否則，很可能如莊子之所謂“不幸不見天地之純，古人之大體”甚至還可能將導致“道術將為天下裂”[49]矣。若如此，則豈不悲夫！這個世界并非什么“沒有真理，只有解釋”，但“惟有明白真理的人才最會看出真理的類似”，就像古人說的，“觀其所以微見其意者，皆圣賢相與警戒之義”[50]。否則，大概就要算作是“庸俗”——而有關于“庸俗”，古希臘人卻有這樣一個叫做“apeirokalia”的絕妙詞匯，并以之來“形容缺乏對美好事物的經歷”[51]。
按照《漢書》作者班固的意見，“《論語》者，孔子應答弟子、時人，及弟子相與言而接聞于夫子之語也。當時弟子各有所記。夫子既卒，門人相與輯而論纂，故謂之《論語》。”[52]也就是說，所謂“《論語》者”，本是一部對話集或問答錄。因此只有通過子夏之所謂“博學而篤志，切問而近思，仁在其中矣”[53]一句話中的“博學”、“篤志”、“切問”與“近思”，通過細讀、玩味、體認和感悟，并且通過設身處地地切實進入到當時的對話語境和話語情境之中，才能得其道德宏旨與微言大義。否則，很可能不是五花八門、不著邊際，便是語焉不詳，不知所云。子張有曰：“執德不弘，信道不篤，焉能為有？焉能為亡？”[54]——他的這番話，應當說是對的。
注 釋：
[1]《老子四十二章》。
[2][46]《論語學而》。
[3][43]《論語里仁》。
[4]《論語正義學而第一》，
[5][11][13]《史記孔子世家》。
[6]《韓詩外傳》卷七。
[7]有關于此，《禮記曲禮（上、下）》之中，多有記述，十分龐雜，而且其中更多的卻又是女叔齊之所謂“是儀也，不可謂禮”（《左傳昭公五年》）。因與本文無涉，故茲不贅述。
[8][45]《論語陽貨》。
[9]《論語憲問》。
[10]《左傳成公十三年》。
[12][35]《論語為政》。
[14][32][37][40]《論語述而》。
[15]《中庸》。
[16]《論語八佾》。
[17]《論語顏淵》。
[18]《禮記樂記》。
[19]《禮記曲禮上》。
[20][31][36]《論語先進》。
[21][22]《中庸章句》。
[23]《春秋繁露循天之道》。
[24]參見米繼軍，《“和合學”辨正——與張立文先生商榷》，《學術前沿》（香港）2005（7）。
[25]《老子三十五章》。
[26]《論語子罕》。
[27]李觀，《通儒道說》，《全唐文》卷五百三十五，中華書局1983年影印本。
[28]《論語泰伯》。
[29]據《論語述而》中之所謂“自行束修（即十條干肉）以上，吾未嘗無誨焉?！?/p>
[30][33][34]《論語子路》。
[38]據說蘇格拉底臨終之前嘗作如是說，“我去死而你們去活，到底誰會更好，只有天知道”。
[39][41]《史記仲尼弟子列傳》。
[42]《韓非子顯學》。
[43]據《論語述而》，“子所雅言，《詩》、《書》、執禮，皆雅言也?！?/p>
[44]《韓非子初見秦》，“臣聞不知而言不智”。此句正可解釋其中“智不充其辯”一語。
[47]《莊子人間世》。
[48]《莊子知北游》。
[49]《莊子天下》。
[50]蘇軾，《留侯論》。
[51][美]列奧施特勞斯（Leo Strauss）著，一行譯，《什么是自由教育（What Is Liberal Education）》，《古典傳統與自由教育》，華夏出版社，2005：8。
論文語種：中文
您的研究方向：管理
是否有數據處理要求：否
您的國家：北京
您的學校背景：北京理工大學
要求字數：6000 (開題報告)
論文用途：碩士畢業論文
是否需要盲審(博士或碩士生有這個需要)：否
補充要求和說明：先要一個開題報告! 正式畢業論文的要求 學校還沒通知 開題報告要求 見 附件 題目方向是 三維制造工藝 對機加企業(車間) 的影響 或 數字化制造 對機加企業(車間)的影響 (最好是針對航天制造企業)
北京理工大學研究生院工程碩士學位論文開題報告：基于三維模型的工藝對技術對航天制造企業生產效率的影響
一、學位論文選題的目的和意義
1.1 選題背景
進入21世紀,數字化設計制造技術在國際航空制造業新產品研制中發展迅猛,傳統的以模擬量傳遞為基礎的設計制造手段，已經逐漸被以數字量傳遞為基礎的數字化手段所代替,通過全面采用數字化產品定義、數字化預裝配、產品數據管理、并行工程和虛擬制造技術,極大縮短了機型研制周期、提高了產品質量。
二、本選題研究領域歷史、現狀、發展趨勢分析
三、研究方案
四、研究計劃進度表
五、經費預算
六、參考文獻
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關鍵詞：建模，裝配仿真，干涉檢查
1 引言虛擬制造是實際制造工程在計算機上的映射，船舶建造仿真要求采用三維的模型來代替實際的制造工程，將在車間、船臺（塢）的工作在虛擬的環境下先運行一遍，從分段裝配、舾裝配合、動力學性能、流體力學性能等多方面進行系統的分析，從而得出船舶建造的邏輯順序與合理性，并為建造過程的優化準備好數據基礎。
2 船舶建造數字建模及裝配仿真要求船舶的建造是一個復雜的系統工程，現代造船技術以中間產品為導向，采用成組技術和計算機集成制造技術，有層次的對整個建造工程實施分解，在不同的階段，對三維建模有不同的要求。在以進行船舶建造作業計劃編制為目的，同時滿足生產設計需要的情況下，對船舶數字化建模和裝配仿真技術的要求是[1,2]：（1）提供編制計劃所需要的產品特征信息，包括產品的幾何特征、物理特征、工程結構特征等。在實際建造前根據數學基礎與圖形學映射關系確定各個零件的配合情況；（2）對產品進行干涉檢查，確定整個裝配方案的可行性，在虛擬環境下消除產品的設計缺陷；（3）通過裝配仿真，給出產品的裝配信息與約束信息，確定生產計劃所需要的裝配邏輯順序；（4）以虛擬制造技術為基礎，通過仿真，構建裝配工藝路線，實現可行的裝配工藝規劃；（5）進行裝配工藝仿真后處理，給出適合生產實際的三維模型與工藝文件。
3 數字化三維模型的建立這里使用的是CATIA V5 軟件進行建模裝配仿真與干涉檢查。CATIA V5 是IBM 和達索系統公司共同推出的CAD/CAE/CAM 軟件，該軟件能夠在windows和Unix 等平臺上運行，具有較強的三維造型功能，還有較強的運動仿真功能模塊。
3.1 造船工程分解與任務包的確定
進行三維數字化建模，不能單純的為了建模而建模，如果只是將船舶按其二維圖紙做成三維物體，則失去了建模的意義。以生產計劃編制為目標的數字化建模通過船舶工程分解，來分清整個工藝過程，確立任務包，在此基礎之上，為后面的裝配仿真打下信息基礎。
船舶生產的過程實際上是制造零部件，即所謂的“中間產品”。免費論文。這些中間產品經過幾個制造級的逐漸變大變復雜，終而形成一艘船，即最終產品。免費論文。因此從中間產品的角度來分解船舶的建造任務是理想的方案，這就是產品導向型分解。產品導向型工程分解的原理是：任何系統結構都是層次分明有序可循的，通過層層分解可以通過圖表的形式揭示其有序結構。
產品導向型工程分解用于造船時，首先按照任務本質的不同將造船全過程分為船體建造、舾裝和涂裝三大類，每一大類又分為加工和裝配兩種作業。例如，將船體建造分為零件加工、零件裝配、部件裝配、小分段裝配、分段裝配、大分段裝配和船體合攏7 個制造級。
3.2 分段模擬建模
（1）船體外板的建模
本文是在具有船殼曲面型值表的基礎上進行船殼曲面的三維建模。由于型值表中的數據有間隔，在生成型線后，還進一步對其進行了光順。在具體建模過程中環境的設置如下：以X 正方向為船艏方向，Y 正方向為船右舷方向，Z 正方向為船高方向。只需XZ 平面一邊建立一半船殼曲面，另一邊映射即可。在生成所有曲面之后，如果還有局部的地方出現棱角，還可以充分利用CATIA 中的曲面修改功能，對于有棱角的地方可以把帶有棱角線兩邊的曲面連接（Join）成一大塊，然后在棱角線兩邊分別用兩個參考面把這塊大面截斷（Split）成兩塊面，去掉中間有棱角線的曲面。再由這兩塊Split面通過Blent（or Fill）命令連接起來，Blend（or Fill）命令中有保證曲面光順連接的選項，可以保證曲面的光順連接。對于凹凸不平的小塊曲面也可以用這種方法來修改。
（2）零件的建模
零件的建模，其目的是為了在以后的裝配仿真和生產計劃編制中提供必要的信息。其應具備下列基本策略：
（a）特征設計與特征提取的綜合利用。特征是產品建模的強有力支持。建模時應將特征設計與特征提取結合起來，充分利用現有的CAD 系統所提供的特征造型功能，盡量從有關內部數據庫直接提取，同時要充分的利用人機交互共功能，通過交互輸入定義。
（b）面向對象的建模方式。面向對象的建模方式，具有先粗后精，由抽象到具體的特點，符合產品設計時的自然思維習慣，應在建模中得到充分應用。
（c）模型的層次化組織。免費論文。在建模過程中，應該具有大局觀，不能只盯著一個構件，而是應該考慮整體的層次性，在經過詳細科學的分解以后，分層有計劃的建模。
模型不僅要處理設計系統的輸入信息，還應能處理設計工程中的中間信息和結果信息，因此模型的信息應隨著設計過程的推進而逐步豐富和完善。
4 裝配仿真與干涉檢查船舶裝配仿真與干涉檢查是在虛擬的環境下確定船舶的作業邏輯順序，提供生產工藝數據資料，檢驗工藝與設計的可行性。它是船舶虛擬制造和生產作業計劃的至關重要的一環，是進行生產規劃的基礎。裝配仿真包括了零件裝配、部件裝配和分段裝配三個制造級的任務包。在進行裝配仿真的過程中，應該按照工藝順序依次進行虛擬，其作用如下：(1) 擬定裝配方案，優化裝配結構。從設計和制造工藝出發，在各種約束中尋求裝配的合理性與最優性；(2) 改進裝配性能，降低裝配成本。船舶裝配所涉及的零件種類繁多，數量巨大，裝配仿真的任務首先要確保產品的裝配到位，然后要求裝配能夠比較容易實現，盡量降低成本；(3) 產品可制造性的基礎。由于目前詳細設計一般還是二維的，必須在虛擬三維環境下檢查產品的可行性；(4) 為計劃提供必要的信息數據。
4.1 裝配仿真
裝配仿真的覆蓋范圍很廣泛，這里具體來說包括裝配順序、裝配路徑和裝配工藝三個方面的內容，其中裝配順序與裝配路徑是最為核心內容。
4.2 干涉檢查
船體分段有很多組件構成，肉眼很難發現可能的干涉情況，利用CATIA 所提供的干涉檢查函數，可以自動的檢查所有的干涉情況。下面通過實例來說明。
在構件中有一工字梁與角鋼交叉，要進行干涉檢查，看兩者是否有接觸而不能裝配，應用Compute Clash 命令，將兩個零件同時選中，即可分析這兩個零件的干涉情況。當對話框Result 出現Clash 表示兩個組件發生了干涉，出現Contact 則表示選定的兩個組件相接觸，如果No interference 則表示沒有干涉。
5 結語本文以編制生產計劃為目的，研究了基于虛擬制造下的三維數字化建模的方法。在CATIA 環境下，研究了怎樣通過對工藝合理性分析結合裝配分析，虛擬干涉檢查、產品裝配、生產工藝仿真，最后得到適合生產計劃編制的數字化模型。
