精益产品建模的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及用于产品和作为服务的应用的构想、设计、构建以及集成的设备和方法。
【背景技术】
[0002]构思、设计、建模、构建以及集成新产品或作为服务的应用的工艺即使被完美地实现也仍可能是时间密集且成本密集的。例如，设计新的商用喷气式飞行器可能是极度时间密集且昂贵的，这涉及了潜在地数以千计的专家的相互配合。
[0003]然而，在开发和集成新产品或作为服务的应用的不同阶段可能发生不一致。如果这种不一致稍后在开发工艺中被发现，则它们可能迫使致力于该产品或应用的专家追溯到设计阶段以纠正所述不一致。这个问题潜在地可能使产品或应用的最终部署或集成的时间和费用产生非常大的增加。因此，高度期望用于降低检测或防止在产品或应用的开发期间的不一致所花费的时间和金钱成本的设备和方法。
【发明内容】
[0004]说明性实施例提供了用于制造产品或提供作为服务的应用的系统。该系统包括精益产品或服务建模分析与仿真系统。精益产品或服务建模分析与仿真系统包括非瞬态计算机可读存储介质，所述非瞬态计算机可读存储介质用于存储表示产品的多个角度的多个建模对象、识别用于配置产品仿真的那些产品建模对象的特征的多个相应建模对象属性，以及限定那些特征并被反映在产品仿真与分析中的多个相应建模对象属性数据项。针对产品的每个寿命周期阶段来调整(tailor)至少一些建模对象、相应建模对象属性以及多个相应建模属性数据项。至少一些产品知识建模对象被链接在集成产品知识模型中，所述集成产品知识模型反映产品或作为服务的应用的本体特征以及相应运行环境。产品知识模型限定了在多个相应建模对象内的任何特定相应建模对象的授权源。精益产品或服务建模分析与仿真系统进一步包括至少一个处理器，所述处理器被配置为执行多个完全不同的工具以便操纵多个建模对象，多个完全不同的工具中的每个工具包含存储在非瞬态计算机可读存储介质中的至少一个相应元件。多个完全不同的工具的至少一些相应元件被链接到集成产品知识模型中的至少一个相应构想。给定工具的至少一些给定相应元件通过集成产品知识模型链接到不同工具中的相关元件。精益产品或服务建模分析与仿真系统进一步包括至少一个设备，其用于基于由精益产品建模系统创建的产品设计来制造产品或实施作为服务的应用。
[0005]说明性实施例还提供一种用于使用精益产品建模分析与仿真系统来制造产品或实施作为服务的应用的方法。所述方法包括通过操纵至少一个物理输入设备向至少一个非瞬态计算机可读存储介质提供输入。所述输入包括多个建模对象，所述多个建模对象具有多个相应建模对象属性和多个相应对象属性数据项。所述多个建模对象表示产品或作为服务的应用的多个角度。所述多个相应建模对象属性识别用于配置产品仿真的那些产品建模对象的特征。针对产品或作为服务的应用的每个寿命周期阶段来调整多个建模对象、多个相应建模对象属性以及多个相应对象属性数据项中的至少一些。在所述方法中使用的精益产品建模分析与仿真系统还包括本体地限定产品或作为服务的应用的集成产品知识模型，其中至少一些产品知识建模对象被链接到集成产品知识模型。所述集成产品知识模型识别多个建模对象的相应建模对象的相应授权源。所述方法还包括基于由精益产品建模分析与仿真系统生产的产品设计，使用至少一个设备制造产品或实施作为服务的应用。
[0006]说明性实施例还提供一种系统。所述系统包括精益产品建模分析与仿真系统。精益产品建模分析与仿真系统包括用于存储多个建模对象的至少一个非瞬态计算机可读存储介质，所述多个建模对象具有多个相应建模对象属性和多个相应对象属性数据项。多个建模对象表示产品或作为服务的应用的多个角度。多个相应模型对象属性识别用来配置产品仿真的那些产品建模对象的特征。多个相应对象属性数据项限定那些特征并被反映在产品仿真与分析中。针对产品的每个寿命周期阶段调整这些对象、属性以及数据项中的至少一些。至少一些建模对象被链接到集成产品知识模型，所述集成产品知识模型本体地限定产品或作为服务的应用并识别多个建模对象的相应建模对象的相应授权源。所述系统还包括至少一个处理器，所述处理器被配置为执行多个完全不同的工具以便操纵多个建模对象。多个完全不同的工具中的至少一些工具包括存储在非瞬态计算机可读存储介质中的至少一个相应元件。多个完全不同的工具中的至少一些相应元件被链接到集成产品知识模型中的至少一个相应构想。给定工具中的至少一个给定相应元件通过集成产品知识模型被链接到不同工具中的相关元件。所述系统还包括至少一个输入系统，所述输入系统被配置为使用精益产品建模分析与仿真系统接收输入以创建产品或作为服务的应用的设计。所述系统还包括至少一个通信系统，所述通信系统被配置为将至少一个命令传达到至少一个设备，从而使用所述设计来参与制造产品或实施作为服务的应用。
【附图说明】
[0007]在所附的权利要求中记载了被认为是表征了示例性实施例的新颖特征。然而，当结合附图阅读本公开示例性实施例的以下详细描述时，将更好地理解示例性实施例与优选的使用模式、进一步目的及其特性，其中:
[0008]图1示出根据说明性实施例的产品或作为服务的应用的设计和制造的现有技术工艺；
[0009]图2示出根据说明性实施例的使用精益产品建模系统对产品或作为服务的应用进行设计与制造的工艺；
[0010]图3示出根据说明性实施例的在LPM运行环境中执行的精益产品建模；
[0011]图4示出根据说明性实施例的在LPM运行环境中执行的精益产品建模加上图3所示的操作构想的实例的概述；
[0012]图5A、图5B和图5C —起示出根据说明性实施例的产品知识对象模型的示例；
[0013]图6示出根据说明性实施例的多科目(discipline)精益产品模型的示例；
[0014]图7示出根据说明性实施例的多科目精益产品仿真示例；
[0015]图8A和图8B —起示出根据说明性实施例的精益产品知识测试的概述；
[0016]图9示出根据说明性实施例的针对规则而扩展的精益产品知识模型的示例；
[0017]图10示出根据说明性实施例的针对可行性而扩展的精益产品知识模型的示例；
[0018]图11示出根据说明性实施例使用本文所描述的精益产品建模来构思、计划和制造产品或作为服务的应用相对于现有方法的成本降低程度的示例；
[0019]图12示出根据说明性实施例的精益产品建模系统的实施方式的另一个示例；
[0020]图13示出根据说明性实施例的控制在精益产品建模的环境中的构想来源的单个工具的示例；
[0021]图14示出根据说明性实施例的用于制造产品或提供作为服务的应用的系统；
[0022]图15示出根据说明性实施例的用于使用精益产品建模分析与仿真系统来制造产品或实施作为服务的应用的方法；
[0023]图16示出根据说明性实施例的使用精益产品建模的系统；以及
[0024]图17示出根据说明性实施例的数据处理系统。
【具体实施方式】
[0025]说明性实施例提供数个有用的功能。例如，说明性实施例认识并考虑到开发产品或作为服务的应用的工艺在时间、资源和金钱方面可能是昂贵的。说明性实施例认识并考虑到用于开发产品和应用的传统模型可能易于不一致。
[0026]说明性实施例认识并考虑到，在过去，孤立的工程设计模型中的不一致必须被传递到可测试系统中，以便检测所述不一致。此外，单独的系统测试可能仅确认可测试系统与设计模型匹配。因此，在过去，直到进行集成系统测试，最初被引入到设计模型中的许多设计不一致才可能被识别和处理。延迟的缺陷识别和解决方案所带来的影响可能导致在重大开发程序的后期成本以指数型地超支。
[0027]说明性实施例通过提供精益产品建模(LPM)系统和方法来解决这些问题。LPM系统和方法可以将开发程序上的建模对象链接到集成产品知识模型。一些(可能全部的)建模对象可以这样被链接。集成产品知识模型可以是单个知识模型或一组知识模型。以此方式，不会创建或维护不必要的建模对象，并且程序上的建模对象经由产品知识模型查询和超链接是可发现的和可操作的。LPM包括用于产品或应用开发的仿真、分析、测试、运行以及支持阶段的建模对象，所有这些也被链接到集成产品知识模型。LPM可以在开发程序的寿命周期内调适，并且具有从任何寿命周期阶段的知识模型回到先前的寿命周期阶段的可追溯性，所述寿命周期阶段包括开发程序的运行、支持、衍生以及处置阶段。LPM方法展示了用于基于模型的工程(MBE)的协作环境。
[0028]如上所述，模型可以是物理的也可以是数字的。物理模型可以是实体模型(mockups)、原型和其他物理的事物。在物理模型的情况下，物理模型可以使用“物联网”技术无缝地安装到环境中(诸如你的冰箱具有网页并可以发布里面所放置物品的细节的情况)。类似地，原型可以具有发布配置细节和评估的“网页”。
[0029]就技术效果或影响其他技术的改进而言，LPM通过避免不一致以及为工程师和其他领域专家的主机潜在地提供协作平台来直接并具体地提高开发和制造物理产品和现实世界应用服务二者的速度。此外，LPM直接并具体地减少物理产品和现实世界应用服务的开发和制造的成本。更进一步，LPM可以通过提供集成知识模型和避免在产品开发期间的不一致来提高计算机运行或执行作为开发程序的一部分的软件工具的速度。
[0030]例如，LPM(即精益产品模型)可以是整个工程工作的中央组织知识库。因为这样的产品知识模型可以基于针对产品而专门创建的本体，当计算机执行使用该产品知识模型的软件工具时，其速度可以被提高。这种加速的示例来自使用超链接以指向潜在地非常大的且广泛分布的数据集，所述数据集可以经由超链接远程地查询，而不是发送大量数据以用于局部分析。超链接作为指针的这种用法类似于软件代码如何使用软件指针指向数据在存储器中所存储的位置，这可以比将数据复制到规定的存储器位置显著更快地变化。另外，通过相同的方式，不一致更可能地被避免，从而提高制造物理产品的速度，同时降低开发和制造物理产品的成本。
[0031]另外，由于底层本体基于现实(reality)，因此可以通过物联网链路将LPM链接到静态模型中的对象、动态虚拟仿真或者甚至活的物理对象，从而提供用于在产品的整个使用期限内进行无缝且连续的测试、诊断以及分析的环境(包括产品制造、运行和支持系统)。LPM还可以通过将运行系统知识与预期产品知识相比较来识别运行系统中的不一致，诸如，由于系统退化或故障或不正确的系统设置而导致的不一致。
[0032]说明性实施例预想到其他优点。因此，如上所述的概述并不必然限制要求保护的发明。
[0033]图1示出根据说明性实施例的产品或作为服务的应用的设计和制造的现有技术工艺。工艺100可以作为纯粹的计算机工艺来实施，或者可以涉及计算机以及物理原型产品系统或组件或全尺度物理产品的使用，其中所述计算机可以是大范围分布式的，所述物理原型产品系统或组件或全尺度物理产品也可以是大范围分布式的。
[0034]开发物理产品或作为服务的应用或其他开发程序的工艺100可以通过构思产品102开始，并且随后建模产品102。产品102仅涉及下列各项之一:物理产品、实现有形结果的有形工艺，或者涉及技术效果是有形的机器或物理变换的计算机实现的软件(或非瞬态计算机可读存储介质)。构思和建模产品102可以包括多个用户，所述多个用户可能与在潜在的多个位置处的多台计算机上的多个工具一起工作。这种工艺可以包括创意和思维模型的交换，并且可以包括数字模型或物理模型的使用。
[0035]当设计产品102时，多种不一致可能出现在构想和建模这种工艺期间。可能在产品的构想中出现不一致。可能出现通信不一致。此外，可能在开发工艺期间出现模型的不同方面的未暴露的共享属性。可能存在其他的不一致。
[0036]在构想和建模产品102期间，从历史上来说，大约百分之二十的这些不一致是在产品开发的这一早期阶段被识别的。因此，通常在产品102的制作和集成之后根据回顾可确定，在此早期阶段引入了约80%的不一致。如果它们被及早地识别，则消除此类早期的不一致相对于在以后的开发工艺中消除所述不一致将具有较低的时间和金钱成本因子。在有些情况下，时间和成本差异可以是几个数量级，因此提早识别不一致被认为是非常期望的。
[0037]考虑建造房子的简单示例。不一致可能出现在房子的蓝图中。建造开始前消除该不一致可以是便宜的且方便的。在房子装修后(其中地毯和干墙(dr