精益產(chǎn)品建模的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及用于產(chǎn)品和作為服務(wù)的應(yīng)用的構(gòu)想、設(shè)計(jì)、構(gòu)建以及集成的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]構(gòu)思、設(shè)計(jì)、建模、構(gòu)建以及集成新產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的工藝即使被完美地實(shí)現(xiàn)也仍可能是時(shí)間密集且成本密集的。例如，設(shè)計(jì)新的商用噴氣式飛行器可能是極度時(shí)間密集且昂貴的，這涉及了潛在地?cái)?shù)以千計(jì)的專家的相互配合。
[0003]然而，在開(kāi)發(fā)和集成新產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的不同階段可能發(fā)生不一致。如果這種不一致稍后在開(kāi)發(fā)工藝中被發(fā)現(xiàn)，則它們可能迫使致力于該產(chǎn)品或應(yīng)用的專家追溯到設(shè)計(jì)階段以糾正所述不一致。這個(gè)問(wèn)題潛在地可能使產(chǎn)品或應(yīng)用的最終部署或集成的時(shí)間和費(fèi)用產(chǎn)生非常大的增加。因此，高度期望用于降低檢測(cè)或防止在產(chǎn)品或應(yīng)用的開(kāi)發(fā)期間的不一致所花費(fèi)的時(shí)間和金錢(qián)成本的設(shè)備和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]說(shuō)明性實(shí)施例提供了用于制造產(chǎn)品或提供作為服務(wù)的應(yīng)用的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括精益產(chǎn)品或服務(wù)建模分析與仿真系統(tǒng)。精益產(chǎn)品或服務(wù)建模分析與仿真系統(tǒng)包括非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)表示產(chǎn)品的多個(gè)角度的多個(gè)建模對(duì)象、識(shí)別用于配置產(chǎn)品仿真的那些產(chǎn)品建模對(duì)象的特征的多個(gè)相應(yīng)建模對(duì)象屬性，以及限定那些特征并被反映在產(chǎn)品仿真與分析中的多個(gè)相應(yīng)建模對(duì)象屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)。針對(duì)產(chǎn)品的每個(gè)壽命周期階段來(lái)調(diào)整(tailor)至少一些建模對(duì)象、相應(yīng)建模對(duì)象屬性以及多個(gè)相應(yīng)建模屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)。至少一些產(chǎn)品知識(shí)建模對(duì)象被鏈接在集成產(chǎn)品知識(shí)模型中，所述集成產(chǎn)品知識(shí)模型反映產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的本體特征以及相應(yīng)運(yùn)行環(huán)境。產(chǎn)品知識(shí)模型限定了在多個(gè)相應(yīng)建模對(duì)象內(nèi)的任何特定相應(yīng)建模對(duì)象的授權(quán)源。精益產(chǎn)品或服務(wù)建模分析與仿真系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)處理器，所述處理器被配置為執(zhí)行多個(gè)完全不同的工具以便操縱多個(gè)建模對(duì)象，多個(gè)完全不同的工具中的每個(gè)工具包含存儲(chǔ)在非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的至少一個(gè)相應(yīng)元件。多個(gè)完全不同的工具的至少一些相應(yīng)元件被鏈接到集成產(chǎn)品知識(shí)模型中的至少一個(gè)相應(yīng)構(gòu)想。給定工具的至少一些給定相應(yīng)元件通過(guò)集成產(chǎn)品知識(shí)模型鏈接到不同工具中的相關(guān)元件。精益產(chǎn)品或服務(wù)建模分析與仿真系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)設(shè)備，其用于基于由精益產(chǎn)品建模系統(tǒng)創(chuàng)建的產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)制造產(chǎn)品或?qū)嵤┳鳛榉?wù)的應(yīng)用。
[0005]說(shuō)明性實(shí)施例還提供一種用于使用精益產(chǎn)品建模分析與仿真系統(tǒng)來(lái)制造產(chǎn)品或?qū)嵤┳鳛榉?wù)的應(yīng)用的方法。所述方法包括通過(guò)操縱至少一個(gè)物理輸入設(shè)備向至少一個(gè)非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)提供輸入。所述輸入包括多個(gè)建模對(duì)象，所述多個(gè)建模對(duì)象具有多個(gè)相應(yīng)建模對(duì)象屬性和多個(gè)相應(yīng)對(duì)象屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)。所述多個(gè)建模對(duì)象表示產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的多個(gè)角度。所述多個(gè)相應(yīng)建模對(duì)象屬性識(shí)別用于配置產(chǎn)品仿真的那些產(chǎn)品建模對(duì)象的特征。針對(duì)產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的每個(gè)壽命周期階段來(lái)調(diào)整多個(gè)建模對(duì)象、多個(gè)相應(yīng)建模對(duì)象屬性以及多個(gè)相應(yīng)對(duì)象屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)中的至少一些。在所述方法中使用的精益產(chǎn)品建模分析與仿真系統(tǒng)還包括本體地限定產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的集成產(chǎn)品知識(shí)模型，其中至少一些產(chǎn)品知識(shí)建模對(duì)象被鏈接到集成產(chǎn)品知識(shí)模型。所述集成產(chǎn)品知識(shí)模型識(shí)別多個(gè)建模對(duì)象的相應(yīng)建模對(duì)象的相應(yīng)授權(quán)源。所述方法還包括基于由精益產(chǎn)品建模分析與仿真系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使用至少一個(gè)設(shè)備制造產(chǎn)品或?qū)嵤┳鳛榉?wù)的應(yīng)用。
[0006]說(shuō)明性實(shí)施例還提供一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括精益產(chǎn)品建模分析與仿真系統(tǒng)。精益產(chǎn)品建模分析與仿真系統(tǒng)包括用于存儲(chǔ)多個(gè)建模對(duì)象的至少一個(gè)非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述多個(gè)建模對(duì)象具有多個(gè)相應(yīng)建模對(duì)象屬性和多個(gè)相應(yīng)對(duì)象屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)。多個(gè)建模對(duì)象表示產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的多個(gè)角度。多個(gè)相應(yīng)模型對(duì)象屬性識(shí)別用來(lái)配置產(chǎn)品仿真的那些產(chǎn)品建模對(duì)象的特征。多個(gè)相應(yīng)對(duì)象屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)限定那些特征并被反映在產(chǎn)品仿真與分析中。針對(duì)產(chǎn)品的每個(gè)壽命周期階段調(diào)整這些對(duì)象、屬性以及數(shù)據(jù)項(xiàng)中的至少一些。至少一些建模對(duì)象被鏈接到集成產(chǎn)品知識(shí)模型，所述集成產(chǎn)品知識(shí)模型本體地限定產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用并識(shí)別多個(gè)建模對(duì)象的相應(yīng)建模對(duì)象的相應(yīng)授權(quán)源。所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)處理器，所述處理器被配置為執(zhí)行多個(gè)完全不同的工具以便操縱多個(gè)建模對(duì)象。多個(gè)完全不同的工具中的至少一些工具包括存儲(chǔ)在非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的至少一個(gè)相應(yīng)元件。多個(gè)完全不同的工具中的至少一些相應(yīng)元件被鏈接到集成產(chǎn)品知識(shí)模型中的至少一個(gè)相應(yīng)構(gòu)想。給定工具中的至少一個(gè)給定相應(yīng)元件通過(guò)集成產(chǎn)品知識(shí)模型被鏈接到不同工具中的相關(guān)元件。所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)輸入系統(tǒng)，所述輸入系統(tǒng)被配置為使用精益產(chǎn)品建模分析與仿真系統(tǒng)接收輸入以創(chuàng)建產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的設(shè)計(jì)。所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)通信系統(tǒng)，所述通信系統(tǒng)被配置為將至少一個(gè)命令傳達(dá)到至少一個(gè)設(shè)備，從而使用所述設(shè)計(jì)來(lái)參與制造產(chǎn)品或?qū)嵤┳鳛榉?wù)的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0007]在所附的權(quán)利要求中記載了被認(rèn)為是表征了示例性實(shí)施例的新穎特征。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀本公開(kāi)示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解示例性實(shí)施例與優(yōu)選的使用模式、進(jìn)一步目的及其特性，其中:
[0008]圖1示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的設(shè)計(jì)和制造的現(xiàn)有技術(shù)工藝；
[0009]圖2示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的使用精益產(chǎn)品建模系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造的工藝；
[0010]圖3示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的在LPM運(yùn)行環(huán)境中執(zhí)行的精益產(chǎn)品建模；
[0011]圖4示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的在LPM運(yùn)行環(huán)境中執(zhí)行的精益產(chǎn)品建模加上圖3所示的操作構(gòu)想的實(shí)例的概述；
[0012]圖5A、圖5B和圖5C —起示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的產(chǎn)品知識(shí)對(duì)象模型的示例；
[0013]圖6示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的多科目(discipline)精益產(chǎn)品模型的示例；
[0014]圖7示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的多科目精益產(chǎn)品仿真示例；
[0015]圖8A和圖8B —起示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的精益產(chǎn)品知識(shí)測(cè)試的概述；
[0016]圖9示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的針對(duì)規(guī)則而擴(kuò)展的精益產(chǎn)品知識(shí)模型的示例；
[0017]圖10示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的針對(duì)可行性而擴(kuò)展的精益產(chǎn)品知識(shí)模型的示例；
[0018]圖11示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例使用本文所描述的精益產(chǎn)品建模來(lái)構(gòu)思、計(jì)劃和制造產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用相對(duì)于現(xiàn)有方法的成本降低程度的示例；
[0019]圖12示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的精益產(chǎn)品建模系統(tǒng)的實(shí)施方式的另一個(gè)示例；
[0020]圖13示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的控制在精益產(chǎn)品建模的環(huán)境中的構(gòu)想來(lái)源的單個(gè)工具的示例；
[0021]圖14示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的用于制造產(chǎn)品或提供作為服務(wù)的應(yīng)用的系統(tǒng)；
[0022]圖15示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的用于使用精益產(chǎn)品建模分析與仿真系統(tǒng)來(lái)制造產(chǎn)品或?qū)嵤┳鳛榉?wù)的應(yīng)用的方法；
[0023]圖16示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的使用精益產(chǎn)品建模的系統(tǒng)；以及
[0024]圖17示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]說(shuō)明性實(shí)施例提供數(shù)個(gè)有用的功能。例如，說(shuō)明性實(shí)施例認(rèn)識(shí)并考慮到開(kāi)發(fā)產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的工藝在時(shí)間、資源和金錢(qián)方面可能是昂貴的。說(shuō)明性實(shí)施例認(rèn)識(shí)并考慮到用于開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和應(yīng)用的傳統(tǒng)模型可能易于不一致。
[0026]說(shuō)明性實(shí)施例認(rèn)識(shí)并考慮到，在過(guò)去，孤立的工程設(shè)計(jì)模型中的不一致必須被傳遞到可測(cè)試系統(tǒng)中，以便檢測(cè)所述不一致。此外，單獨(dú)的系統(tǒng)測(cè)試可能僅確認(rèn)可測(cè)試系統(tǒng)與設(shè)計(jì)模型匹配。因此，在過(guò)去，直到進(jìn)行集成系統(tǒng)測(cè)試，最初被引入到設(shè)計(jì)模型中的許多設(shè)計(jì)不一致才可能被識(shí)別和處理。延遲的缺陷識(shí)別和解決方案所帶來(lái)的影響可能導(dǎo)致在重大開(kāi)發(fā)程序的后期成本以指數(shù)型地超支。
[0027]說(shuō)明性實(shí)施例通過(guò)提供精益產(chǎn)品建模(LPM)系統(tǒng)和方法來(lái)解決這些問(wèn)題。LPM系統(tǒng)和方法可以將開(kāi)發(fā)程序上的建模對(duì)象鏈接到集成產(chǎn)品知識(shí)模型。一些(可能全部的)建模對(duì)象可以這樣被鏈接。集成產(chǎn)品知識(shí)模型可以是單個(gè)知識(shí)模型或一組知識(shí)模型。以此方式，不會(huì)創(chuàng)建或維護(hù)不必要的建模對(duì)象，并且程序上的建模對(duì)象經(jīng)由產(chǎn)品知識(shí)模型查詢和超鏈接是可發(fā)現(xiàn)的和可操作的。LPM包括用于產(chǎn)品或應(yīng)用開(kāi)發(fā)的仿真、分析、測(cè)試、運(yùn)行以及支持階段的建模對(duì)象，所有這些也被鏈接到集成產(chǎn)品知識(shí)模型。LPM可以在開(kāi)發(fā)程序的壽命周期內(nèi)調(diào)適，并且具有從任何壽命周期階段的知識(shí)模型回到先前的壽命周期階段的可追溯性，所述壽命周期階段包括開(kāi)發(fā)程序的運(yùn)行、支持、衍生以及處置階段。LPM方法展示了用于基于模型的工程(MBE)的協(xié)作環(huán)境。
[0028]如上所述，模型可以是物理的也可以是數(shù)字的。物理模型可以是實(shí)體模型(mockups)、原型和其他物理的事物。在物理模型的情況下，物理模型可以使用“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)無(wú)縫地安裝到環(huán)境中(諸如你的冰箱具有網(wǎng)頁(yè)并可以發(fā)布里面所放置物品的細(xì)節(jié)的情況)。類似地，原型可以具有發(fā)布配置細(xì)節(jié)和評(píng)估的“網(wǎng)頁(yè)”。
[0029]就技術(shù)效果或影響其他技術(shù)的改進(jìn)而言，LPM通過(guò)避免不一致以及為工程師和其他領(lǐng)域?qū)＜业闹鳈C(jī)潛在地提供協(xié)作平臺(tái)來(lái)直接并具體地提高開(kāi)發(fā)和制造物理產(chǎn)品和現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用服務(wù)二者的速度。此外，LPM直接并具體地減少物理產(chǎn)品和現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用服務(wù)的開(kāi)發(fā)和制造的成本。更進(jìn)一步，LPM可以通過(guò)提供集成知識(shí)模型和避免在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期間的不一致來(lái)提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行或執(zhí)行作為開(kāi)發(fā)程序的一部分的軟件工具的速度。
[0030]例如，LPM(即精益產(chǎn)品模型)可以是整個(gè)工程工作的中央組織知識(shí)庫(kù)。因?yàn)檫@樣的產(chǎn)品知識(shí)模型可以基于針對(duì)產(chǎn)品而專門(mén)創(chuàng)建的本體，當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行使用該產(chǎn)品知識(shí)模型的軟件工具時(shí)，其速度可以被提高。這種加速的示例來(lái)自使用超鏈接以指向潛在地非常大的且廣泛分布的數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集可以經(jīng)由超鏈接遠(yuǎn)程地查詢，而不是發(fā)送大量數(shù)據(jù)以用于局部分析。超鏈接作為指針的這種用法類似于軟件代碼如何使用軟件指針指向數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的位置，這可以比將數(shù)據(jù)復(fù)制到規(guī)定的存儲(chǔ)器位置顯著更快地變化。另外，通過(guò)相同的方式，不一致更可能地被避免，從而提高制造物理產(chǎn)品的速度，同時(shí)降低開(kāi)發(fā)和制造物理產(chǎn)品的成本。
[0031]另外，由于底層本體基于現(xiàn)實(shí)(reality)，因此可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)鏈路將LPM鏈接到靜態(tài)模型中的對(duì)象、動(dòng)態(tài)虛擬仿真或者甚至活的物理對(duì)象，從而提供用于在產(chǎn)品的整個(gè)使用期限內(nèi)進(jìn)行無(wú)縫且連續(xù)的測(cè)試、診斷以及分析的環(huán)境(包括產(chǎn)品制造、運(yùn)行和支持系統(tǒng))。LPM還可以通過(guò)將運(yùn)行系統(tǒng)知識(shí)與預(yù)期產(chǎn)品知識(shí)相比較來(lái)識(shí)別運(yùn)行系統(tǒng)中的不一致，諸如，由于系統(tǒng)退化或故障或不正確的系統(tǒng)設(shè)置而導(dǎo)致的不一致。
[0032]說(shuō)明性實(shí)施例預(yù)想到其他優(yōu)點(diǎn)。因此，如上所述的概述并不必然限制要求保護(hù)的發(fā)明。
[0033]圖1示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用的設(shè)計(jì)和制造的現(xiàn)有技術(shù)工藝。工藝100可以作為純粹的計(jì)算機(jī)工藝來(lái)實(shí)施，或者可以涉及計(jì)算機(jī)以及物理原型產(chǎn)品系統(tǒng)或組件或全尺度物理產(chǎn)品的使用，其中所述計(jì)算機(jī)可以是大范圍分布式的，所述物理原型產(chǎn)品系統(tǒng)或組件或全尺度物理產(chǎn)品也可以是大范圍分布式的。
[0034]開(kāi)發(fā)物理產(chǎn)品或作為服務(wù)的應(yīng)用或其他開(kāi)發(fā)程序的工藝100可以通過(guò)構(gòu)思產(chǎn)品102開(kāi)始，并且隨后建模產(chǎn)品102。產(chǎn)品102僅涉及下列各項(xiàng)之一:物理產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)有形結(jié)果的有形工藝，或者涉及技術(shù)效果是有形的機(jī)器或物理變換的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的軟件(或非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))。構(gòu)思和建模產(chǎn)品102可以包括多個(gè)用戶，所述多個(gè)用戶可能與在潛在的多個(gè)位置處的多臺(tái)計(jì)算機(jī)上的多個(gè)工具一起工作。這種工藝可以包括創(chuàng)意和思維模型的交換，并且可以包括數(shù)字模型或物理模型的使用。
[0035]當(dāng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品102時(shí)，多種不一致可能出現(xiàn)在構(gòu)想和建模這種工藝期間?？赡茉诋a(chǎn)品的構(gòu)想中出現(xiàn)不一致。可能出現(xiàn)通信不一致。此外，可能在開(kāi)發(fā)工藝期間出現(xiàn)模型的不同方面的未暴露的共享屬性?？赡艽嬖谄渌牟灰恢?。
[0036]在構(gòu)想和建模產(chǎn)品102期間，從歷史上來(lái)說(shuō)，大約百分之二十的這些不一致是在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的這一早期階段被識(shí)別的。因此，通常在產(chǎn)品102的制作和集成之后根據(jù)回顧可確定，在此早期階段引入了約80%的不一致。如果它們被及早地識(shí)別，則消除此類早期的不一致相對(duì)于在以后的開(kāi)發(fā)工藝中消除所述不一致將具有較低的時(shí)間和金錢(qián)成本因子。在有些情況下，時(shí)間和成本差異可以是幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此提早識(shí)別不一致被認(rèn)為是非常期望的。
[0037]考慮建造房子的簡(jiǎn)單示例。不一致可能出現(xiàn)在房子的藍(lán)圖中。建造開(kāi)始前消除該不一致可以是便宜的且方便的。在房子裝修后(其中地毯和干墻(dr