CN106415548B - 一种用于产品、材料和制造流程集成设计的计算平台 - Google Patents

一种用于产品、材料和制造流程集成设计的计算平台 Download PDF

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Abstract

通过建模方案就主题区域新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域的方法和系统在模型存储库中填充新主题，作为对应域实体元模型的域实体模型的数据元素。方法从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层，从填充的主题数据元素生成GUI屏幕用于用户交互。此外，方法还将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台。随后，方法从所述映射生成模拟工具适配器以实现所述集成。

Description

一种用于产品、材料和制造流程集成设计的计算平台
技术领域
本发明涉及用于材料与产品集成设计的计算平台领域，具体(但不完全)指用于在计算平台上制造设计和开发材料、制造流程及产品的方法与系统。
整个专利申请中使用的术语定义
本专利申请以下使用的“可扩展性”指扩展计算平台功能，由此可以轻松添加对新材料、产品、流程和模拟模型的支持，无需硬接线到计算平台。
本专利申请以下使用的“建模方案”指域实体元模型与域实体模型之间的关系，以及用于模型数据库的上下文。
本专利申请以下使用的“视图模型”指一个框架，该框架定义构造系统架构或企业架构时使用的一组内聚视图。在本专利申请上下文中，视图指通过接口通信的数据结构实例。
本专利申请以下使用的“全局状态”指一组数据元素，这组元素描述平台上任意给定时间点解决的设计问题的设计元素状态。在本专利申请上下文中，设计元素可以是产品、材料或制造流程。
以上定义是对现有技术表达定义的补充。
背景技术
制造流程包含大量复杂性。这些复杂性包括设置物料清单以及不同材料操作与处理技术。这些复杂性带来物流和工程挑战。其中一些挑战包括保留变化工程设计的记录，不同制造车间之间的信息断开，以及测试和试验产生的成本。随着竞争加剧和客户需求的改变，需要缩短产品设计与开发时间周期。制造商正在寻找节约制造成本同时加速产品寿命期管理周期的方法。
2012年12月5日归档的印度专利申请号3456/MUM/2012披露一种与计算设计和建模有关的方法，本文引用该专利全文。在平台领域，可扩展性视为通过集成架构(如以服务为导向的架构)对组件进行即插即用集成。在此类情况下，通过在平台提供的集成总线注册新组件接口，将新组件集成在平台中。此平台的其他组件利用该接口与新组件交互。但该组件的实施对其他组件仍为黑箱。此类扩展性适合大量同类应用，但对需要以丰富的知识工程和机器学习能力支持材料、产品和制造流程集成设计的平台来说还不够。此类平台应具备无缝增加新材料、产品和制造流程支持的功能。材料、组件和制造流程模型不应为黑箱。这些模型必须对平台其他核心组件可见，这样才能以集成方式处理。知识服务需要在表达知识方面了解本体元素。同样，数据挖掘组件需要能够访问域模型元素以正确解释数据并将结果放在正确上下文中。如果模型是平台的第一类实体，则需要架构。
因此，平台需要限制上述缺点，并将元素(如材料、产品和制造流程设计)与平台的其他现有元素集成。
发明目的
本发明框架的一些目的旨在改善现有技术的一个或多个问题，或者至少提供一种有用替代方式，下面列出这些目的。
本发明的一个目的是提供一种模型驱动的计算平台，用于材料、产品及其制造流程的集成设计，从而加快新工程解决方案的开发。
本发明的一个目的是提供一种模型驱动的计算平台，用于材料、产品及其制造流程的集成设计，从而限制非模型实施技术的相关缺点。
本发明的一个目的是提供一种模型驱动的计算平台，用于材料、产品及其制造流程的集成设计，从而提供增加新材料、产品及制造流程支持的自由度。
可通过配合附图阅读下列说明，获取对本公开的其他目的和优势更为清晰的理解，此类说明及附图并非旨在限定本公开的范围。
发明内容
本发明内容介绍一种模型驱动的计算平台的相关概念，该计算平台用于材料、产品及其制造流程集成设计。本发明内容不指出所述主题内容的基本功能，也不用于确定或限制本发明范围。
在一个具体实施方式中，方法和系统通过建模方案就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台建模。方法在模型存储库中填充新主题，作为对应域实体元模型的域实体模型的数据元素。方法从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层。此外，方法从填充的主题数据元素生成GUI屏幕用于用户交互。此外，方法将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台。为此，方法从映射生成模拟工具适配器以实现集成，从而在计算平台上实现与主题区域的新主题有关的可扩展性。
附图说明
下面借助附图介绍详细说明。在图中，参考号最左侧的数字表示参考号第一次出现的图。所有图纸使用相同数字引用类似特征和模块。
图1是按照本发明一种实施方式的建模方案方块图。
图2是按照本发明一种实施方式的示例模型方块图。
图3是按照本发明一种实施方式的模型驱动的模拟工具接口方法方块图。
图4是按照本发明一种实施方式的模型驱动的GUI屏幕方法方块图。
图5说明按照本发明一种实施方式的实施模型驱动计算系统的网络环境，用于通过建模方案就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域。
图6说明按照本发明一种实施方式的方法，用于通过建模方案就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域。
熟悉现有技术的人员应意识到，此处任何方块图表示体现本主题内容原理的示意系统概念视图。同样，还应意识到，任何流程图、流程表及类似图表表示以计算机可读介质表示并由计算机或处理器相应执行的各种流程，无论是否明确显示此类计算机或处理器。
具体实施方式
处理管理、工程和制造流程复杂性的传统系统具有一些缺点，包括管理产品寿命期以及控制制造工厂范围内制造流程变化需要的时间和资源多。这些缺点促使制造商选择基于计算机的解决方案，此类解决方案有可能大幅度节约成本和加快开发速度。本发明介绍一种可视化产品设计与开发的工程和管理过程的此类平台。
此外，在印度专利申请号3456/MUM/2012引用披露的传统系统中，针对一个特定问题或一类问题得出域实体模型，并在开发时确定。此外，在开发时编写问题特定逻辑。这样，用户范围限制为解决已开发所需逻辑产物并与系统部署捆绑的一类特定问题。此外，用户只能创建或修改这些问题特定的相关设计流程。从这种意义来说，用户限制为使用内建产物，如预定义服务中嵌入的编程逻辑、规则、用户输入屏幕等。执行用户定义的设计流程时，运行时数据存储在建模域实体模型时开发的预定义表中。由于数据结构不具备共性或标准化，无法动态关联不同问题的解决方案。例如，考虑与汽车齿轮和离合器设计有关的两类不同问题。为解决这两类问题，平台开发人员创建齿轮和离合器特定模型及其他产物，创建可执行项。用户可以使用内建产物独立解决特定问题。但用户无法组合这两个解决方案并得出一些共同元素。组合这两个解决方案还需要开发人员再次参与。开发人员需要先了解共性，才能创建处理此类情况的特定解决方案。
本发明的建模方案通过泛型化问题域，解决这些顾虑。问题域通过域实体元模型描述。特定域实体模型是域实体元模型的一个实例。上面示例中的齿轮和离合器建模为预定义元素“组件”的实例，“组件”是域实体元模型的成员。因此，用户可以为特定问题定义域实体模型。
此外，还为用户提供一个开发环境，允许用户按照域实体模型定义特定逻辑。为此，用户不再依赖内建产物解决特定问题。由于域实体元模型提供表示域实体模型(例如齿轮和离合器模型)的公共语言，从而建立两者之间的关系。公共语言对于开发常规工具(如屏幕设计器、模拟工具适配器等)以实现GUI屏幕生成和模拟工具集成功能自动化也起到重要作用。如果没有这些信息，必须为每个域实体模型独立实施屏幕。同样，还必须为每个域实体模型独立实施模拟工具集成。
此外，在用户定义的模型上执行用户定义的逻辑时生成的运行时数据存储在泛型结构中。生成的数据符合用户定义的域实体模型和预定义的域实体实例元模型。由于数据结构为泛型，可以轻松组合两个不同问题的解决方案，并找出两者共性。
本发明涉及一种系统和一种方法，用于通过建模方案就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域。
除非与以下讨论另有明显不同说明，否则应理解为，在本发明中，使用“填充”或“生成”或“集成”或“映射”或“实现”等术语的讨论指计算机系统或类似电子活动检测设备的操作和流程，此类设备操作计算机系统寄存器和内存中表示物理(电子)量的数据，并将数据转换为计算机系统内存或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备中类似表示物理量的其他数据。
系统和方法不限制为此处介绍的特定实施方式。此外，每个系统模块和每个方法可以独立于此处介绍的其他模块和方法运作。每个模块和方法可以与其他模块和其他方法组合使用。
按照一种实施方式，本发明涉及一种系统和一种方法，用于通过建模方案就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域。
本发明中模型驱动的计算平台在具有处理单元、内存和模型存储库的计算机系统上实施。模型驱动的计算平台可以就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和建模主题区域。主题区域包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型。新主题可以包含主题区域实例，包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型。此外，可以通过建模方案实现模型驱动的计算平台实施。
建模方案可以包含对应每个主题区域的域实体元模型，对应主题区域每个主题的域实体模型，对应主题区域主题实例的域实体实例元模型，以及对应主题区域一个主题实例的域实体实例模型。此外，域实体元模型指定主题区域中实体的泛型结构。实体的泛型结构定义指定任何感兴趣组件需要的结构，例如，组件部件、特征(几何或功能)、要求、约束等。此外，域实体模型指定一个特定域实体作为域实体元模型的实例，例如指定特定组件(如齿轮)模型作为组件元模型的实例。此外，域实体实例元模型指定主题区域实体实例的泛型结构，例如，组件实例元模型定义指定任何感兴趣组件实例(如设计中的特定齿轮)需要的结构。在此方面，实体实例必须符合相应实体规范，因此域实体实例元模型与域实体元模型之间存在规范关系。此外，域实体实例模型指定域实体模型的域实体实例，可以按照域实体实例元模型指定的结构存储。例如，设计中的特定齿轮符合齿轮组件模型。
按照本实施方式，通过建模方案就主题区域新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域的方法在模型存储库中填充新主题，作为对应域实体元模型的域实体模型的数据元素。此外，方法从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层，从填充的主题数据元素生成GUI屏幕用于用户交互。为此，方法将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台。随后，方法从所述映射生成模拟工具适配器以实现所述集成，从而在计算平台上实现与主题区域的新主题有关的可扩展性。
在另一个实施方式中，模型驱动的方法从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层。主题交互层包括一个主题与计算平台的接口。在此方面，主题接口(包括组件、材料、制造流程、现象和模拟工具的实例)提供一个约束，当相应组件实例与组件关联时，只能关键特征值与特征。此外，主题信息交互层包括数据库方案、对象关系映射、事务管理和缓存管理。
在另一个实施方式中，模型驱动的方法从填充的主题数据元素生成GUI屏幕用于用户交互。在此方面，根据视图模型，视图模型与屏幕元素之间的映射，视图模型与平台服务消息之间的映射，以及用于从域实体和平台服务识别屏幕元素的呈现规则集生成GUI屏幕。此外，还可以使用内存中存储的一组呈现规则自动生成GUI屏幕，这组规则在给定全局状态本体元素与服务的情况下识别相应屏幕元素。例如，呈现规则可以指定使用文本框呈现的“参数”对象，在单击按钮时调用服务。因此，使用这些规则可以自动生成视图模型、屏幕元素和相应映射。
例如，对于将加热速率和温度作为回火流程输入并更新全局状态中相应元素的服务，可以自动为该服务生成GUI屏幕。生成的屏幕将创建两个输入文本框用于指定参数，创建一个按钮用于调用服务，视图模型将包含表示这两个参数和服务的元素，视图模型元素将映射到屏幕中的可用输入文本框和按钮，视图模型元素将映射到表示参数的全局状态元素和服务。
在另一个实施方式中，模型驱动的方法将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台，并从以上映射生成模拟工具适配器以实现集成。在此方面，生成的模拟工具适配器从全局状态本体的模型元素读取数据，以用户定义的外部模拟工具格式准备输入。随后，生成的模拟工具适配器读取外部模拟工具生成的数据，在全局状态本体中填充模型元素。
在整个专利申请的说明和权利要求中，“包括”一词及其变化形式如“包含”都意指“包括但不局限于”，例如，不排除其他添加剂、组件、整数或步骤。“典型”意指“示例”，不表示首选或理想实施方式。“如”不具备限制性含义，仅用于举例说明。
对于固件和/或软件实施，可以用模块(例如程序、功能等)实施执行此处介绍功能的方法。可以使用任何以指令为形式的机器可读介质实施此处介绍的方法。例如，软件代码和程序可以存储在内存中，由处理器执行。
在另一个固件和/或软件实施方式中，功能可以在非瞬时性计算机可读介质中存储为一个或多个指令或代码。示例包括用数据结构编码的计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质可以采用制造商商品形式。计算机可读介质包括计算机物理存储介质。存储介质可以是计算机可访问的任何可用介质。此类计算机可读介质包括但不局限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁性存储设备，或者任何其他可用于以指令或数据结构形式存储所需程序代码并可供计算机访问的介质；此处讨论的磁盘或光盘包括光盘(CD)、激光盘、光学盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光盘，磁盘通常磁性复制数据，光盘通常用激光光学复制数据。以上组合也应包括在计算机可读介质范围内。
应注意，说明仅解释本主题内容的原理。因此应理解为，熟悉现有技术的人员将能够设计各种配置，此类配置虽然未在此处明确说明，但体现本主题内容的原理，包括在其精神和范围内。此外，此处引用的所有示例主要仅用于教学用途，帮助读者了解发明原理和发明人提出的概念以进一步发展现有技术，所有示例应解释为不限制于此类具体引用的示例和条件。此外，此处引用发明原理、方面和具体实施方式以及具体示例的所有说明包括其等价形式。
图1、2、3和4详细说明用于材料、制造流程和产品集成设计的模型驱动计算平台的实施方法。
图1是本发明建模方案100的方块图。建模方案用数字100进一步表示。方案的主要组件包括域实体元模型102、域实体模型104、域实体实例元模型106和域实体实例模型108。实例模型和实例元模型分别由112元模型和模型指定。实体模型和实体实例模型分别是114实体元模型和实体实例元模型的实例。本发明提供一种模型驱动的工程功能，可显著加快平台上的新工程解决方案开发。发明提供一种建模基础设施，可以通过模型的方式指定解决方案的很大部分。
如图1所示，本发明的域模型沿主题区域组织，如材料、组件、流程(制造与检测)、现象、模拟模型等。这些主题区域的域模型按照图1所示方案组织。域实体元模型102指定主题区域中实体的泛型结构。例如，组件元模型定义指定任何感兴趣组件(如组件部件、特征(几何、功能)、要求、约束等)需要的结构。域实体模型104将特定域实体的模型定义为域实体元模型102的实例(例如将特定组件的模型(如齿轮)定义为组件元模型的实例)。域实体实例元模型106指定主题区域中实体实例的泛型结构。(例如组件实例元模型定义指定任何感兴趣组件实例(类似设计中的特定齿轮)需要的结构)。实体实例必须符合相应实体规范，因此域实体实例元模型106与域实体元模型102之间存在规范关系。域实体模型104中指定的域实体实例模型108以域实体实例元模型106指定的结构存储。例如，设计中的特定齿轮符合齿轮组件模型。
组件元模型指定两个实体，一个具有一个或多个关联特征实体的组件实体。组件实例元模型指定组件实例具有一个或多个特征值，并指定一个组件实例必须具有一个关联组件，一个特征值必须具有一个关联特征；一个关于只有相应组件实例与组件关联时可以关联特征值与特征的约束。组件“齿轮”的示例模型视为组件元模型实例的示例。
图.2表示主题区域“组件”一小部分的建模方案实现。图2下半部分的模型显示如何使用这些元模型实例化特定组件“齿轮”。实例化齿轮方案的四个主要方块包括组件元模型方块 216，组件实例元模型方块218，齿轮模型方块220以及回火流程实例方块222。首先创建齿轮模型作为组件元模型实例；其中，创建组件实体“齿轮”作为元实体“组件”的实例，创建特征实体“齿轮节径”和“齿数”作为元实体“特征”的实例并与“齿轮”关联。创建齿轮模型后，设置任意数量的齿轮实例。
此外，图2有效即显示一个示例实例。该实例对特征“齿轮节径”和“齿数”分别具有特征值“10”和“20”(为简便忽略单位)。主题区域解释器编码相应实体和实体示例元模型的语义。编码语义后，为建立对新组件、材料、制造流程的支持，填充相应元模型的合适实例。
此外，除了填充模型，建立新工程解决方案还包括其他工作，如建立适配器以集成任何需要的新模拟工具，建立用户交互需要的GUI屏幕(404)，同时利用必要知识和知识服务执行设计流程和填充存储库。
如300所示，生成使用模型驱动技术的模拟工具适配器。每个模拟工具具有自己的数据视图。将工具特定数据视图映射到可以提供这些数据视图所需信息的域实体和域示例模型，如图3所示。例如，要模拟齿轮组件回火过程中的导热现象，将模拟工具输入和输出规范映射到回火流程模型、导热现象模型、齿轮组件模型(尤其是几何部件)、材料模型等的必要元素。从这些映射规范自动生成工具特定适配器。适配器从全局状态的指定模型元素读取数据，并以模拟工具需要的格式准备输入。模拟工具完成指定后，读取工具生成的输出，并填充全局状态的指定模型元素。
此外，生成用户交互需要的使用模型驱动技术的GUI屏幕。屏幕从全局状态的模型元素获取数据，填充全局状态的模型元素。屏幕的数据视图使用屏幕特定视图模型编码。屏幕元素映射到视图模型元素。屏幕与视图模型之间双向同步。视图模型变化时，屏幕更新，只要用户指定屏幕控件的一些值，视图模型就更新。屏幕与全局状态的交互通过PREMAP平台服务执行。视图模型元素映射到服务和服务消息。使用全局状态本体元素定义服务消息。这意味着视图模型还映射到全局状态本体元素。服务输入消息从映射的视图模型元素构造。更新视图模型以响应输出消息。
图4说明服务、全局状态本体、视图模型和屏幕之间的关系400。从这些模型自动生成 GUI屏幕实施。模型的HTML和JavaScript代码。生成用于表示屏幕元素的HTML和用于编码视图模型的JavaScript。视图模型的JavaScript代码调用PREMAP平台服务，平台服务通过 REST(REpresentational State Transfer)服务结构公开。平台和屏幕之间传输的所有数据采用 JSON(JavaScript Object Notation)格式编码。
此外，还可以使用一组呈现规则自动生成GUI屏幕，这组规则在给定全局状态本体元素与服务的情况下识别相应屏幕元素。例如，规则指定应使用文本框呈现“参数”对象，在单击按钮时应调用服务。使用这些规则可以自动生成视图模型、屏幕元素和相应映射。
例如，对于将加热速率和温度作为回火流程输入并更新全局状态中相应元素的服务，可以自动为该服务生成GUI屏幕。生成的屏幕将创建两个输入文本框用于指定参数，创建一个按钮用于调用服务，视图模型将包含表示这两个参数和服务的元素，视图模型元素将映射到屏幕中的可用输入文本框和按钮，视图模型元素将映射到表示参数的全局状态元素和服务。
图5说明一种实施模型驱动计算系统502的网络500，用于通过建模方案就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域。模型驱动计算系统502可以实施为多种通信设备，如台式机、笔记本电脑、工作站、大型机、服务器等。此处介绍的模型驱动计算系统502还可以在各种网络设备(包括路由器、桥接器、服务器、计算设备、存储设备等)组成的任何网络环境中实施。
在一个实施方式中，模型驱动计算系统502通过网络506与一个或多个计算设备504-1、 504-2…504-N(以下统称为设备504)和一个模型存储库508连接。设备504可以实施为(但不局限于)手持设备、笔记本电脑或其他移动计算机、平板电脑、手机、个人数字助理(PDA)、智能手机等。设备504可以位于模型驱动计算系统502附近区域，或者与模型驱动计算系统 502不同的地理位置。此外，设备504本身可以位于彼此附近区域，或者各自位于不同地理位置。
网络506可以是无线或有线网络或者二者组合。网络506可以是彼此互连并充当单个大型网络(如互联网或内联网)的多个网络的集合。网络506可以实施为不同网络类型中的一种，如内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网等。网络506可以是专用网络或共享网络，表示使用各种协议(如Hypertext Transfer Protocol(HTTP)、TransmissionControl Protocol/Internet Protocol(TCP/IP)等)彼此通信的不同类型网络的联合。
模型存储库508可以实施为(但不局限于)企业数据库、远程数据库、本地数据库等。模型存储库508可以位于模型驱动计算系统502和设备504附近区域，或者与模型驱动计算系统502和设备504不同的地理位置。此外，模型存储库508本身可以位于彼此附近区域，或者各自位于不同地理位置。此外，模型存储库508可以在设备504内或者模型驱动计算系统502内实施，模型存储库508可以实施为单个数据库。
在一个实施方式中，模型驱动计算系统502包括处理器512。处理器512可以实施为一个或多个微处理器、微机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或任何根据运算指令操作信号的设备。除了其他功能，处理器配置还配置为获取和执行内存中存储的计算机可读指令。
可以使用专用硬件以及能够执行相应软件关联软件的硬件，提供图中显示的各种元素的功能，包括标为“处理器”的任何功能块。如果通过处理器提供，可以通过一个专用处理器，一个共享处理器，或复数个单独处理器(其中部分共享)提供功能。此外，“处理器”一词的明确使用不应解释为仅指能够执行软件的硬件，还隐含包括(但不局限于)数字信号处理器 (DSP)硬件、网络处理器、应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读内存(ROM)、随机存取内存(RAM)、非易失性存储。还包括其他传统和/或定制硬件。
模型驱动计算系统502还包括接口510。接口510包括允许模型驱动计算系统502与网络实体506交互或彼此交互的各种软件和硬件接口。接口510促进多种网络和协议类型内的多种通信，包括有线网络，如LAN、电缆等，以及无线网络，如WLAN、手机、卫星网络等。
模型驱动计算系统502还包括内存514。内存514连接处理器512。内存514可以包括现有技术已知的任何计算机可读介质，包括易失性内存，如静态随机存取内存(SRAM)和动态随机存取内存(DRAM)，和/或非易失性内存，如只读内存(ROM)、可擦除可编程ROM、闪存、硬盘、光盘和磁带。
此外，模型驱动计算系统502还包括模块516和数据518。模块516连接处理器512，包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，用于执行具体任务或实施具体抽象数据类型。模块516还可以实施为信号处理器、状态机、逻辑电路和/或任何其他根据运算指令操作信号的设备或组件。此外，模块516可以通过硬件，处理单元/处理器执行的指令，或二者组合实施。在本主题内容的另一个方面中，模块516可以是机器可读指令(软件)，由处理器/处理单元执行以执行任何所述功能。
在一个实施方式中，模块516包括一个域建模模块520、一个主题实施模块522、一个 GUI建模模块524、一个工具集成模块526和其他模块528。其他模块528包括补充模型驱动计算系统502执行应用或功能的程序或代码指令。此外，数据518包括全局状态数据530、建模数据532和其他数据534。其他数据534可以作为存储库，存储因执行模块516中一个或多个模块而处理、接收或生成的数据。虽然数据518显示为模型驱动计算系统502的内部，但应理解，数据518可以驻留在与模型驱动计算系统502连接的外部存储库中。
在一个实施方式中，实施模型驱动计算系统502，就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和建模主题区域。主题区域包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型。新主题可以包含主题区域实例，包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型。此外，模型驱动计算系统502可以通过建模方案100在计算平台上实施。
模型驱动计算系统502包括域建模模块520，通过填充域实体元模型102的域实体模型 104对应的数据元素，在模型存储库508中定义新主题。此外，模型驱动计算系统502还包括主题实施模块522，从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层。此外，模型驱动计算系统502还包括GUI建模模块524，根据所述内存中存储的呈现规则，从填充的主题数据元素生成GUI屏幕供用户交互。模型驱动计算系统502还包括工具集成模块526，通过将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台，并从上述映射生成模拟工具适配器以实现集成，从而在计算平台上实现主题区域中新主题的可扩展性。
根据本实施方式，模型驱动计算系统502可以通过建模方案100在计算平台上实施，建模方案包含对应每个主题区域的域实体元模型102，对应主题区域每个主题的域实体模型 104，对应主题区域主题实例的域实体实例元模型106，以及对应主题区域一个主题实例的域实体实例模型108。此外，域实体元模型102配置为指定主题区域中实体的泛型结构。实体的泛型结构定义指定任何感兴趣组件需要的结构，例如，组件部件、特征(几何或功能)、要求、约束等。此外，域实体模型104指定一个特定域实体作为域实体元模型102的实例，例如指定特定组件(如齿轮)模型作为组件元模型的实例。此外，域实体实例元模型106配置为指定主题区域实体实例的泛型结构，例如，组件实例元模型定义指定任何感兴趣组件实例 (如设计中的特定齿轮)需要的结构。在此方面，实体实例必须符合相应实体规范，因此域实体实例元模型与域实体元模型之间存在规范关系。此外，域实体实例模型108配置为指定域实体模型104的域实体实例，可以按照域实体实例元模型106指定的结构存储。例如，设计中的特定齿轮符合齿轮组件模型。
在另一个实施方式中，主题实施模块522还配置为通过主题集成层包含主题与计算平台的接口。在此方面，主题接口(包括组件、材料、制造流程、现象和模拟工具的实例)提供一个约束，当相应组件实例与组件关联时，只能关键特征值与特征。此外，主题实施模块522 还配置为通过主题信息交互层包含数据库方案、对象关系映射、事务管理和缓存管理。
在另一个实施方式中，GUI建模模块524还配置为根据视图模型，视图模型与屏幕元素之间的映射，视图模型与平台服务消息之间的映射，以及用于从域实体和平台服务识别屏幕元素的呈现规则集生成GUI屏幕。在此方面，根据视图模型，视图模型与屏幕元素之间的映射，视图模型与平台服务消息之间的映射，以及用于从域实体和平台服务识别屏幕元素的呈现规则集生成GUI屏幕。此外，GUI建模模块524还配置为使用内存514中存储的一组呈现规则自动生成GUI屏幕，这组规则在给定全局状态本体元素与服务的情况下识别相应屏幕元素。例如，呈现规则可以指定使用文本框呈现的“参数”对象，在单击按钮时调用服务。因此，使用这些规则可以自动生成视图模型、屏幕元素和相应映射。
在另一个实施方式中，工具集成模块526还配置为从全局状态本体的模型元素读取数据，并通过生成的模拟工具适配器在所述外部模拟工具上以用户确定的格式准备输入，从而集成外部模拟工具与计算平台。
在另一个实施方式中，工具集成模块526还配置为通过读取所述外部模拟工具生成的输出，集成所述外部模拟工具与计算平台，并通过生成的模拟工具适配器在全局状态本体中填充模型元素。
图6说明按照本主题内容一种实施方式的一种方法600，用于在处理器和模型存储库组成的计算机上，通过建模方案就主题区域的新主题实施计算设计可扩展性和在计算平台上建模主题区域。方法600可以在计算机可执行指令普通上下文中说明。通常，计算机可执行指令包括例程、程序、对象、组件、数据结构、程序、模块、功能，用于执行具体功能或实施具体抽象数据类型。方法600还可以在分布式计算环境中实行，功能由通过通信网络连接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，计算机可执行指令可以位于本地和远程计算机存储介质中，包括内存存储设备。
方法600的描述顺序不解释为限制，可以以任何顺序组合任意数量的所述方法块来实施方法600或替代方法。或者，可以从方法600删除单独块而不会背离此处介绍主题内容的精神和范围。此外，方法600可以在任何合适硬件、软件、固件或以上组合中实施。在一个示例中，方法600在计算系统中实施，如模型驱动计算系统602。
参考方法600的方块602，在模型存储库中填充新主题，作为对应域实体元模型的域实体模型的数据元素。在一个实施方式中，域建模模块配置为通过填充域实体元模型的域实体模型对应的数据元素，在模型存储库中定义新主题。
在方块604中，从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层。在一个实施方式中，主题实施模块配置为从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层。
在方块606中，从填充的主题数据元素生成GUI屏幕用于用户交互。在一个实施方式中， GUI建模模块配置为根据所述内存中存储的呈现规则，从填充的主题数据元素生成GUI屏幕供用户交互。
在方块608中，将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台。在一个实施方式中，工具集成模块配置为将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台。
在方块610中，从所述映射生成模拟工具适配器以实现所述集成。在一个实施方式中，工具集成模块还配置为从所述映射生成模拟工具适配器以实现所述集成，从而在计算平台上实现与主题区域的新主题有关的可扩展性。
虽然已经以结构特征和/或方法特定语言介绍了为组件制造选择材料、材料结构、合适几何和流程的实施，但应理解，附加的权利要求不一定限制为所述的特定特征或方法。这些特定特征和方法作为使用智能仪表数据确定人为活动的典型实施披露。
技术优势
本发明提供的技术优势如下：
一种模型驱动的计算平台，用于材料、制造流程和产品的集成设计，可加快新工程解决方案的开发。
一种模型驱动的计算平台，用于材料、制造流程和产品的集成设计，可限制非模型实施技术的相关缺点。
一种模型驱动的计算平台，用于材料、制造流程和产品的集成设计，可提供增加新材料、产品及制造流程支持的自由度。
上述具体实施方式的描述将充分披露本发明中实施方式的一般性，在没有脱离一般概念的前提下，其他人可以很容易地运用现有知识修改和/或调整此类具体实施方式的各种应用。因此，这些调整和修改应被确定为包含在与所披露的实施方式相当的含义和范围内。因此，虽然文中的具体实施方式描述的是首选具体实施方式，熟知本领域的技术人员认识到在所描述的具体实施方式的精神与范围内，可以对文中的具体实施方式进行修改。

Claims (16)

1.一种在主题区域的新主题的计算平台上实施主题区域的计算设计和建模的可扩展性的方法，所述方法包括：
通过建模方案实施所述主题区域的可扩展性，其中所述主题区域包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型，并且所述新主题包含主题区域实例，所述主题区域包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型，其中所述建模方案包含对应每个主题区域的域实体元模型、对应主题区域中每个主题的域实体模型，对应主题区域主题实例的域实体实例元模型，以及对应主题区域一个主题实例的域实体实例模型，其中所述方法还包括：
通过处理器在模型存储库中填充新主题，作为对应域实体元模型的域实体模型的数据元素；
通过处理器从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层；
通过处理器从填充的主题数据元素生成GUI屏幕用于用户交互；
通过处理器将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台；
通过处理器从所述映射生成模拟工具适配器以实现所述集成，从而在计算平台上实现与主题区域的新主题有关的可扩展性。
2.如权利要求1所述的方法，其中域实体元模型指定主题区域中实体的泛型结构，以及所述域实体模型指定一特定域实体作为域实体元模型的实例，其中所述实体的泛型结构定义用于指定任何感兴趣组件所需要的结构，包括：i)部件、ii)一个或多个包含几何特征或功能特征的特征、iii)一个或多个要求、iv)与所述组件相关联的一个或多个约束。
3.如权利要求1所述的方法，其中域实体实例元模型指定主题区域中实体实例的泛型结构，以及所述域实体实例模型指定所述域实体元模型的域实体实例，其中实体实例符合相应实体规范，从而建立在域实体实例元模型与域实体元模型之间的关系。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述域实体元模型提供表示域实体模型的公共语言，从而建立在域实体元模型和域实体模型之间的关系。
5.如权利要求1所述的方法，其中主题集成层包括主题与计算平台的一个接口，其中主题接口包括组件、材料、制造流程、现象和模拟工具的实例，主题信息交互层包括数据库方案、对象关系映射、事务管理和缓存管理。
6.如权利要求1所述的方法，其中根据视图模型，视图模型与屏幕元素之间的映射，视图模型与平台服务消息之间的映射，以及用于从域实体和平台服务识别屏幕元素的呈现规则集生成GUI屏幕。
7.如权利要求1所述的方法，其中生成的模拟工具适配器从全局状态本体的模型元素读取数据，以用户定义的所述外部模拟工具格式准备输入。
8.如权利要求1所述的方法，其中生成的模拟工具适配器读取所述外部模拟工具生成的数据，在全局状态本体中填充模型元素。
9.一种用于在主题区域的新主题的计算平台上实施主题区域的计算设计和建模的可扩展性的系统，该系统包括：
一个处理器；
模型存储库；
一个与处理器连接的内存，其中所述处理器执行存储在内存中的多个模块，其中所述多个模块通过建模方案实施主题区域的可扩展性，其中所述主题区域包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型，并且所述新主题包含主题区域实例，所述主题区域包括组件、材料、制造流程、现象和模拟模型，其中所述建模方案包含对应每个主题区域的域实体元模型、对应主题区域中每个主题的域实体模型，对应主题区域主题实例的域实体实例元模型，以及对应主题区域一个主题实例的域实体实例模型，其中所述多个模块包括：
一个与处理器连接的域建模模块，域建模模块配置为：
通过填充对应域实体元模型的域实体模型的数据元素，在模型存储库中定义新主题；
一个与处理器连接的主题实施模块，主题实施模块配置为：
从填充的主题数据元素生成一个主题集成层和一个主题信息交互层；
一个与处理器连接的GUI建模模块，GUI建模模块配置为：
根据所述内存中存储的呈现规则，从填充的主题数据元素生成GUI屏幕供用户交互；
一个与处理器连接的工具集成模块，工具集成模块配置为：
将用户确定的外部模拟工具参数映射到主题数据元素，集成用户确定的外部模拟工具与计算平台；
从所述映射生成模拟工具适配器以实现所述集成，从而在计算平台上实现与主题区域的新主题有关的可扩展性。
10.如权利要求9所述的系统，其中域实体实例元模型配置为指定主题区域中实体实例的泛型结构，并且所述域实体实例模型配置为指定所述域实体模型的域实体实例，其中所述域实体实例必须符合相应实体规范。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述域实体实例元模型指定主题区域中实体实例的泛型结构，并且所述域实体实例模型指定所述域实体模型的域实体实例，其中所述域实体实例必须符合相应实体规范，从而建立在域实体实例元模型和域实体元模型之间的关系。
12.如权利要求9所述的系统，其中主题集成层包括主题与计算平台的一个接口，其中主题接口包括组件、材料、制造流程、现象和模拟工具的实例，主题信息交互层包括数据库方案、对象关系映射、事务管理和缓存管理。
13.如权利要求9所述的系统，其中主题信息交互层包括数据库方案、对象关系映射、事务管理和缓存管理。
14.如权利要求9所述的系统，其中GUI建模模块还配置为根据视图模型，视图模型与屏幕元素之间的映射，视图模型与平台服务消息之间的映射，以及用于从域实体和平台服务识别屏幕元素的呈现规则集生成GUI屏幕。
15.如权利要求9所述的系统，其中工具集成模块还配置为从全局状态本体的模型元素读取数据，并通过生成的模拟工具适配器在所述外部模拟工具上以用户确定的格式准备输入，从而集成所述外部模拟工具与计算平台。
16.如权利要求9所述的系统，其中工具集成模块还配置为通过读取所述外部模拟工具生成的输出，集成所述外部模拟工具与计算平台，并通过生成的模拟工具适配器在全局状态本体中填充模型元素。
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