CN102597949B - 计算机辅助设计技术系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过在技术系统设计期间整合各学科的计算机辅助技术系统的设计。本发明的一个目的在于提供一种计算机辅助方法，能简单和有效地将描述技术系统的多个方面的不同类别整合到技术系统的共同工程设计过程中。本发明提供了一种多类别对象的第一结构。多类别对象的类别尤其指不同学科，尤其为机械工程、电气工程和自动化工程。本发明提供一个或多个第二结构，并且每个第二结构均为所述多类别的一个具体类别。第一和第二结构可以通过用户在所述技术系统的设计期间进行改变。当用户在所述第一和第二结构中的一个或多个中进行改变时，本发明的方法在所述第一和第二结构中保持一致性。

Description

计算机辅助设计技术系统的方法

技术领域

本发明涉及一种计算机辅助设计技术系统的方法以及对应的计算机程序产品。

背景技术

在计算机辅助设计技术系统中，不同类别均与技术系统组件的设计相关。下文中，术语技术系统具有广泛的意义，并且涵盖工业装置和技术产品。具体地，技术学科如机械工程、电气工程和软件工程均涉及技术系统的设计过程。技术系统相对于不同学科的结构通常分别处理，从而导致了不同学科中工作的工程师将不同学科的特有结构整合成技术系统的共同设计的高额花费。

存在一些基于多类别对象通过不同类别描述技术系统的技术组件的方法。每个对象代表一个技术组件的数字化表示，并且包括表示引用相应类别诸如上述工程学科的不同方面或面(facet)。然而，目前还不存在通过使用多类别对象描述技术系统设计期间不同学科整合的构思。

发明内容

因此，本发明的一个目的就在于提供一种计算机辅助方法，能容易和有效地将技术系统方面的不同类别整合到技术系统的共同设计过程中。

该目的通过根据权利要求1所述的方法或根据权利要求15所述的计算机程序产品实现。本发明的优选实施例在独立权利要求中限定。

根据本发明的方法，提供多类别对象的第一结构，每个多类别对象描述待设计的技术系统的技术组件并且包括多个面或方面，每个面均为多类别中的一个具体类别并且引用该面对应具体类别中所述技术组件的信息。就本发明的意义而言，一种类别可能通过任意标准进行定义，并且优选引用一门涉及技术系统设计过程的学科。类别规定的学科不限于技术工程学科，而是也可以包括如关于金融方面的学科。然而，类别通常包括以下技术领域中的一个：

-机械工程；

-电气工程；

-自动化工程。

根据本发明的方法，提供一个或多个第二结构，每个第二结构均为所述多个类别中的一个具体类别并且包括该第二结构对应的具体类别的类别特有元素，每个类别特有元素描述所述技术系统的与对应具体类别相关的技术组件，其中描述所述第一结构中技术组件的多类别对象的具体类别的每个面均与描述所述具体类别的第二结构中所述技术组件的所述具体类别的类别特有元素相关，其中所述第一和第二结构在技术系统设计期间可以通过用户进行改变。当用户在所述第一和第二结构中的一个或多个中执行改变时，本发明的方法保持在所述第一和第二结构中的一致性。

本发明的方法使用多类别对象的构思，以便整合技术系统设计过程中的不同类别。为此，要建立类别特有结构的元素和共同多类别对象结构之间的对应关系，并执行在不同结构中保持数据一致性的机制。根据本发明，在不同学科工作的工程师之间的协作非常方便，实现了技术系统的快速和高质量设计。本发明的方法可用于设计各种技术系统，例如用于设计制造产品的车间或机器，其中技术系统的技术组件包括用于制造和/或加工产品的车间单元(plantunit)和/或机器单元(machineunit)，例如，本发明的方法可用于装配线的计算机辅助设计。此外，本发明的方法可以用于设计技术产品，其中技术组件为该产品的子单元。

在本发明的优选实施例中，描述所述第一结构中技术组件的多类别对象的具体类别的面包括所述具体类别的类别特有元素，所述具体类别的类别特有元素描述所述具体类别的第二结构中的所述技术组件。在该实施例中，通过直接在面中整合类别特有元素的信息建立面和对应类别特有元素之间的关系。因此，第二结构和第一结构之间的一致性就以简单的方式得以实施，因为两个结构均在相同的对象上工作。换句话说，第二结构中类别特有元素的变化也影响对应的面，反之亦然，因为该面包括该类别特有元素。

在本发明的另一实施例中，描述所述第一结构中技术组件的多类别对象的具体类别的面链接到所述具体类别的类别特有元素，所述具体类别的类别特有元素描述所述具体类别的第二结构中的所述技术组件。在该实施例中，面和类别特有元素均为单独的对象。

在本发明的另一实施例中，通过使用从所述多类别对象到所述类别特有元素的引用和/或相反的引用，尤其通过使用用于多类别对象和用于所述类别特有元素的唯一标识符，描述所述第一结构中技术组件的多类别对象的面被分配给所述具体类别的类别特有元素，所述具体类别的类别特有元素描述所述具体类别的第二结构中的所述技术组件。此类引用或唯一标识符的使用提供了一种检查不同结构之间一致性的简单机制。

在本发明的另一优选实施例中，所述第一和第二结构中的一致性通过同步用户执行的所述第一和第二结构中的一个或多个中的以及其他第一和第二结构中的改变进行保持。该同步可以在执行改变后立即(directly)实施。然而，该一致性也可以通过以常规时间间隔同步的改变来实现，或者通过预定事件触发或用户手动触发。为了实施有效的同步机制，同步步骤包括将用户所述第一和第二结构中的一个或多个进行的改变通知其他第一和第二结构的步骤。

在本发明的又一实施例中，第一结构为实例结构，其中多类别对象为实例。那些实例尤其指表示库中典型或模板被实例化的实例。然而，如果找不到适当的典型或模板，实例也可以表示虚设物(dummy)。而且，实例优选包括用户调整的参数。然而，实例也可以是包括用户无法调整的预定参数的黑盒。

在本发明的再一实施例中，一个或多个第二结构也可以是实例结构，其中类别特有元素为实例。与前述实施例类似，实例优选为库中典型或模板被实例化的实例。然而，如果库中没有适当的典型或模板，实例也可以是虚设物(dummy)。此外，实例优选为包括用户调整的参数。然而，实例也可以指包括用户无法调整的预设参数的黑盒。

第一和第二结构可以通过用于技术系统设计的不同类别特有的软件工具提供。然而，第一和第二结构也可以通过用于所有结构的软件工具提供。

在本发明的再一优选实施例中，至少一个第一和第二结构可以在一个或多个用户界面如基于对应的CAD程序可视化显示和进行改变。这使得能对技术系统进行容易地类别特有设计。具体地，第一和第二结构可在共同的单一用户界面上可视化显示和改变。可选地，对于第一和第二结构的每一个而言，可以提供用于可视化显示和改变各结构的单独的用户界面。

除了以上方法之外，本发明也涉及可以直接下载到数字计算机内存中的计算机程序产品，包括计算机程序产品序在计算机上运行时用于执行本发明方法的软件代码部分。

附图说明

现在参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出了说明根据本发明实施例的不同结构并行使用的示意图；以及

图2示出了说明根据本发明一个实施例的不同学科工具之间的联系的示意图。

具体实施方式

图1说明了示出用于设计技术系统的计算机程序中实施不同结构的示意图。技术系统可指制造产品的车间如装配线。技术系统通过多个作为技术系统部分的技术组件进行描述，诸如机器人、传送带、电机或技术系统中的任何其他部分。这些技术组件通常由在不同学科中工作的工程师进行设计。尤其是，通常一个学科表示技术组件的机械设计，另一个学科表示技术组件的电气设计，以及再一个学科表示技术组件的软件自动化。然而，学科也可以表示非技术领域，诸如金融设计等。通常，技术系统的设计通过各个学科的工程师单独进行。根据下文所述的本发明，实现了不同学科的整合，从而致力于相同技术系统中不同学科工程师的有效协作。

下文中，本发明的方法描述基于在比对应的技术学科水平更高的工程设计水平描述技术系统组件的所谓机电一体化对象的使用。根据图1，技术系统的基本结构基于机电一体化对象实例结构M进行说明。该结构通常由技术系统设计的协作的人员设计。该结构通常使用软件工具设计，并且在图1的实例中包括三个机电一体化对象MO’、MO1、MO2，每个目标均指技术系统的一个技术组件。结构M表示，机电一体化结构MO’代表的技术组件包括机电一体化对象MO1和MO2代表的两个子组件。实例结构中的机电一体化对象为对应模板或典型的实例，对应模板和实例为库的一个部分。用户可以从库中提取对应的典型，以便在实例结构M中进行实例化。因此，库中的模板或典型在设计机电一体化对象实例结构时可以多次使用。

结构M的每个机电一体化对象均包括所谓的表示为技术学科形式的不同类别的面或方面。在图1中，机电一体化对象显示为大的阴影线圈，这些目标对应的面表示为通过线条连接到大圈。具体地，机电一体化对象MO’包括面A’和B’，机电一体化对象MO1包括A1和B1，机电一体化对象MO2包括面A2和B2。结构M中的机电一体化对象可以包括更多的面。这通过对应的包括三个点的圈进行示意性表示。

除了机电一体化对象实例结构M外，计算机程序执行的本发明的方法使得学科特有结构的并行使用成为可能。图1示出了代表第一学科的学科特有的结构A和代表第二学科的学科特有结构B。面A’、A1和A2均表示第一学科，如机械工程，并且面B’、B1和B2均表示第二学科，如电气工程。每个面均表示对应学科的数据，并且每个机电一体化对象对包括用于每个学科的面。

学科特有结构A和B基于对应的类别特有元素表示技术系统的学科特有设计。那些元素在图1中表示为椭圆，并且具有与结构M的面一致的参考号。具体地，结构A包括学科特有元素A’，A1和A2，并且包括三个点的两个椭圆示意性表示其他元素。类似的，学科特有结构B包括学科特有元素B’、B1和B2，并且包括三个点的两个椭圆示意性表示其他元素。

对应学科的工程师平行地工作于学科特有结构A和B。然而，每个学科特有的结构均与共同机电一体化对象实例结构M相关。例如，结构M中的机电一体化对象的面与对应的学科特有元素相关，为对应的机电一体化对象提供学科特有信息。每个结构A和B中的学科特有元素和结构M中的对应面之间的关系均通过引用标号C表示的虚线双箭头进行表示。

存在不同方式将学科特有元素与面进行相关联。在本发明的一个实施例中，面已经包括对应的学科特有元素。例如，面和学科特有元素均指相同的对象。因此，具体结构中的工程师直接使用机电一体化对象的面。在本发明的另一个实施例中，学科特有结构中的学科特有元素指单独的元素，其链接到机电一体化实例结构M中的各面。对应的链接可以在结构M中例示机电一体化对象期间建立。换句话说，用于每个学科的学科特有元素通过库中的机电一体化对象的对应典型或模板储存，并且通过该机电一体化对象进行例示。可选地，该链接可手动建立或基于自动规则建立。

如前所述，不同的工程师通常在不同的结构A、B和M中设计技术组件。根据本发明的方法，当工程师进行改变时，不同结构之间保持了一致性。如果学科特有元素整合在机电一体化实例结构的对应面中，学科特有结构和机电一体化对象实例结构之间的一致性自动保持，因为是在相同的对象中进行操控。不同结构之间的一致性也可以通过自动同步机制保持。因为此类机制，所述结构之一中的元素或面中进行的改变自动在其他结构中对应的元素或面中执行。该同步可在一个结构中的改变之后立即执行。然而，该同步也可以以固定时间间隔执行或在具体的同步点或事件时执行。该同步可基于一个改变通知机制，该机制将一个结构中进行的改变通知到其他的结构。

图2示出了说明一个保持不同工程设计学科结构之间一致性的机制的实施例的示意图。图2示出了基于不同学科特有结构的三个用户界面UI1，UI2和UI3。具体地，用户界面UI1表示机械工程，用户界面UI2表示电气工程，用户界面UI3表示自动化工程。图2示出了一种情况，其中以用于装配线的机器人形式的技术组件在不同的学科中进行设计，从UI1到UI3的每个用户界面均显示了机器人的不同技术视图。具体地，用户界面UI1是机器人机械布局R1的视图。该界面示出带有运动性能的机器人的3D模型。在用户界面UI2示出的是机器人的电气布局R2，该用户界面包括单线图中机器人的连接。用户界面UI3提供了包括控制机器人的软件组成部分的软件控制器视图R3。所有的用户界面均指相同的机器人，但是提供了关于机器人的不同的学科特有视图。每个用户界面基于的学科特有结构均连接到图1已经描述的普通机电一体化对象实例结构。

为了确保图2中所示的不同学科之间的一致性，用于机器人的唯一标识符ID用于所有不同学科和机械电子目标实例结构中。例如，机械电子目标实例结构中的机器人机电一体化对象通过图2中用户界面基于的学科特有结构中的对应学科特有元素一致的标识符进行标识。所有学科中机器人的相同唯一标识符ID的使用显示在图2中，通过对应的双箭头AR，将标识符ID与每个用户界面UI1、UI2和UI3连接起来。基于该唯一标识符，一个学科中的机器人的技术设计的改变可以在对应的机电一体化对象和其他学科中进行标识。因此，可以在学科特有结构和机电一体化对象实例结构中建立同步。

本发明的方法通过参与技术系统设计的对应工具执行。为此，一个全方面的工具可用于设计不同学科中的技术系统。该工具管理所有不同的结构，并确保结构之间的一致性。但是，每个学科可以使用不同的工具。在这种情况下，提供至少一种能处理与其他结构相关的共同的机电一体化对象实例结构(instancestructure)的工具。此外，在工具之间提供同步机制，以确保一致性。

上述发明具有几个优点。具体地，在更高水平的工程设计中使用机电一体化对象能在用于技术系统设计的单一过程中整合不同学科，这实现了技术系统的更佳质量和更快设计。根据本发明的方法，可以使用现有的学科特有结构，并且将其连接到机电一体化对象结构。因此，可以按步进行到完全机电一体化整合的转变。

Claims (14)

1.一种计算机辅助设计技术系统的方法，包括的步骤有：

-通过链接多个多类别对象来提供多类别对象的第一结构以获得共用的机电一体化对象实例结构，每个多类别对象均描述技术系统的技术组件并且包括多个面，每个面均为与多个类别不同的具体类别并且引用关于所述面的对应具体类别中所述技术组件的信息；

-提供与所述第一结构分离的一个或多个第二结构，每个第二结构均为与所述多个类别不同的具体类别并且包括所述第二结构对应具体类别的类别特有元素，每个类别特有元素描述所述技术系统的与对应具体类别相关的技术组件，

其中描述所述第一结构中技术组件的多类别对象的具体类别的每个面均与描述所述具体类别的第二结构中的所述技术组件的所述具体类别的类别特有元素相关联，其中，每个所述第二结构分别通过所述多个面连接至所述共用的机电一体化对象实例结构，

其中所述共用的机电一体化对象实例结构和所述第二结构在所述技术系统设计期间可以通过用户进行改变；

-当用户在所述共用的机电一体化对象实例结构或者所述第二结构中执行改变时，通过所述关联保持所述共用的机电一体化对象实例结构和所述第二结构的一致性，其中，描述所述第一结构中技术组件的多类别对象的具体类别的面包括所述具体类别的类别特有元素，所述具体类别的类别特有元素描述所述具体类别的第二结构中的所述技术组件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多类别包括一个或多个以下领域：

-机械工程；

-电气工程；

-自动化工程。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述技术系统表示用于制造产品的装置或机械，其中所述技术系统的技术组件包括用于制造和/或加工该产品的车间单元和/或机器单元。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述技术系统表示一种产品，其中所述技术组件为所述产品的子单元。

5.根据权利要求1所述的方法，其中描述所述第一结构中技术组件的多类别对象的具体类别的面链接到所述具体类别的类别特有元素，所述具体类别的类别特有元素描述所述具体类别的第二结构中的所述技术组件。

6.根据权利要求1所述的方法，其中通过使用从所述多类别对象到所述类别特有元素的引用和/或相反的引用，尤其通过使用用于所述多类别对象和用于所述类别特有元素的唯一标识符，描述所述第一结构中的技术组件的多类别对象的具体类别的面分配给所述具体类别的类别特有元素，所述具体类别的类别特有元素描述所述具体类别的第二结构中的所述技术组件。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二结构中的一致性通过同步由用户执行的在所述第一和第二结构中的一个或者多个中的与其他第一和第二结构中的改变来保持。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述同步在改变执行后立即或固定的时间间隔内执行，或者通过预定事件触发或者用户手动触发。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述同步包括将用户在一个或多个所述第一和第二结构中执行的改变通知给其他第一和第二结构的步骤。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一结构为包括多类别对象实例的实例结构。

11.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个第二结构为包括类别特有元素实例的实例结构。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二结构通过用于设计技术系统的不同类别特有的软件工具提供。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二结构通过用于所有结构的软件工具提供。

14.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个所述第一和第二结构可以在用户界面上可视化和改变。