CN108140171A - 多学科系统中的可视化对象 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于对多学科工程系统60中的相关数据进行可视化的系统和方法。通过来自用户的输入控制基于元模型的多学科系统60的可视化。根据从输入装置65接收到的输入更新可视化单元69上的显示。

Description

多学科系统中的可视化对象

技术领域

本公开内容总体上涉及管理产品和其他物品的数据的工程系统、计算机辅助设计、可视化和制造系统、产品数据管理(PDM)系统、产品生命周期管理(“PLM”)系统以及类似的系统(在本文中统称为系统)。

背景技术

通常，管理大型复杂数据的系统可以从改进中受益。这样的复杂性可以包含数据中的许多互连和依赖关系。

发明内容

各种公开的实施方式包括可以用于复制管理用于多学科的数据的系统中的对象的系统和方法。在一个示例中，提供了一种系统。该系统包括处理器、与处理器相关联的可视化单元以及与处理器相关联的存储单元。存储单元包括用于多学科的数据和元模型。处理器被配置成从存储单元检索数据以及将数据存储在存储单元上，处理输入以控制基于元模型的可视化，并且基于从输入装置接收到的输入来更新可视化单元上的显示。

在另一示例中，提供了一种方法。根据该方法，接收输入以控制基于元模型的多学科系统的可视化；并且根据从输入装置接收到的输入来更新可视化单元上的显示。

前面已经相当广泛地概述了本公开内容的技术特征，以便本领域技术人员可以更好地理解下面的详细描述。将在下文中描述形成权利要求书的主题的本公开内容的附加特征和优点。本领域技术人员将认识到，他们可以容易地使用所公开的概念和具体实施方式作为基础，来修改或设计其他结构以用于实现本公开内容的相同目的。本领域技术人员还将认识到，这样的等同构造不会脱离本公开内容的最宽泛形式的精神和范围。

在进行下面的详细描述之前，阐述在该专利文件中可以使用的某些词或短语的定义可以是有利的。例如，术语“包括”和“包含”及其衍生词表示“包括但不限于”。单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地说明。此外，本文中所使用的术语“和/或(以及/或者)”指代以及包括一个或更多个相关联列出项目的任何可能的组合和全部可能的组合。术语“或(或者)”是包含性的，意思是“和/或(以及/或者)”，除非上下文另外明确说明。术语“与......相关联”和“与此相关联”以及其衍生词可以表示包括、被包括在内、与......互连、包含、被包含在内、连接至或与......连接、耦接至或与......耦接、可与......通信、与......协助、交织(interleave)、并置、邻近、接合至或与……接合、具有、具有......属性等。

此外，诸如“处理器被配置成”执行一个或更多个功能或过程的短语可以表示处理器在操作上被配置成或者可操作地被配置成经由软件、固件和/或有线电路执行功能或过程。例如，被配置成执行功能/过程的处理器可以对应于以下处理器：主动执行软件/固件的处理器，该软件/固件被编程为使得处理器执行该功能/过程；和/或在存储器或存储装置中具有软件/固件的处理器，该软件/固件可用于由处理器执行以执行该功能/过程。还应当注意的是，“被配置成”执行一个或更多个功能或过程的处理器可以对应于被特别制造或者“布线”成执行功能或过程的处理器电路(例如，ASIC或FPGA设计)。

在该专利文件中提供了对某些词和短语的定义，并且本领域的普通技术人员将理解，这样的定义在许多情况下(如果不是大多数情况)适用于这样定义的词和短语的现有使用和未来使用。尽管一些术语可以包括各种各样的实施方式，但是所附权利要求书可以明确地将这些术语限制于特定实施方式。

附图说明

参照附图，其中具有相同附图标记的元件始终表示相同的元件，在附图中：

图1示出了多学科工程系统的总体概述的示例；

图2示出了层级(hierarchy)中的节点之间的关系。

图3示出了节点的学科制品(discipline artifact)。

图4示出了多学科节点。

图5是图3的多学科对象透视图。

图6示出了多学科系统的实施方式。

图7至图18示出了多学科系统中的可视化数据的实施方式。

具体实施方式

现在将参照附图描述与系统和其他数据密集型应用有关的各种技术，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。下面讨论的附图以及用于在该专利文件中描述本公开内容的原理的各种实施方式仅作为说明，并且不应以任何方式解释为限制本公开内容的范围。本领域的技术人员将会理解，本公开内容的原理可以在任何适当布置的设备中实现。应理解，被描述为由某些系统组件执行的功能可以由多个组件执行。类似地，例如，组件可以被配置成执行被描述为由多个组件执行的功能。将参照示例性的非限制性实施方式描述本申请的许多新教导。

诸如工程数据的许多形式的数据可能非常复杂。在需要来自多个学科的人员的项目中，例如可以通过学科将数据分开。

图1示出了多学科工程系统10的示例。在图1中所示的示例中，工程系统10指的是工厂中的生产线，并且具有来自诸如电气工程16a、机械工程16b、自动化工程16c和工厂设计16d的多个学科16的用户12a至12d。诸如电气工程师12a、机械工程师12b、自动化工程师12c和工厂设计者12d的用户可以访问存储在多学科工程系统10中的数据14a至14d。每个学科包括具有与该学科16相关的信息的数据14a至14d。因此，不同学科16的用户12a至12d各自具有特定于相应的学科的工程的不同视角。

数据14a至14d可以与和工程有关的物理装置、行为、条件或任何数据有关。相关数据可以在不同视图内表示，其中数据具有基于相应学科的不同表示。数据的组织可以基于学科而不同。数据的组织被结构化，以提供环境(context)、关系并且使得在需要数据时能够快速找到正确的数据。

例如，可以使用层级结构，其中学科可以具有其数据的一个或更多个层级结构。图2示出了在节点20a至20e内组织的数据的层级结构。层级中的每个节点20a至20e可以包括能够描述复杂工程方面的大量数据14。例如，三维计算机辅助设计(CAD)模型、二维计划、复杂的数据表。特定学科16中的节点在下文中被称为学科特定面或学科制品。节点可以表示较小的实体，诸如表(sheet)上的符号或PLC程序中的变量。

当另外的节点被分层级地布置在父节点下面时，该节点是父(parent)，也称为父节点。在没有任何中间节点的情况下被布置在父之下的节点是子(child)，并且也被称为子节点。子节点也可以是父节点。因此，从祖父(grandfather)的角度来看形成祖父、父和孙子关系，其中父节点介入在祖父节点与孙子节点之间。为了简化，无论在具有任何介入节点还是在不具有任何介入节点的情况下被包含作为子的全部节点在下文中被视为子节点。类似地，在具有任何介入节点或不具有任何介入节点的情况下包括子的全部节点在下文中被视为父节点。

关于图2中的说明，节点20a是节点20b至20e的父。子节点20b、20c和20e在没有任何介入节点的情况下被父节点20a包括，而子节点20d在具有介入节点20c的情况下被父节点20a包括。此外节点20d是节点20c的子。

图3示出了不同的学科16a至16c及其各自的学科制品30、32、34。根据图示，数据的组织对每个学科16而言不同；学科16a包括第一层级结构36a中的学科制品30a和第二层级结构36b中的学科制品30b至30g；学科16b包括第一层级结构36c中的学科制品32e至32f以及第二层级结构36d中的学科制品32a至32d和32g；并且学科16c包括单个层级结构36e中的学科制品30a至30e。

学科之间的连接因素在于：学科中的数据的某些节点与另外的学科的数据组织中的一个或更多个节点对应。该对应通过共同语言、元模型来描述，其由学科使用以用于层级组织以及用于组合节点以形成多学科对象(MDO)。图4示出了具有节点不同学科16及其各自的学科制品的MDO40。

图5示出了图3的MDO透视图。每个MDO 40包括学科制品30、32、34。根据该图示，方向线指示学科制品30、32、34之间的关联，由此提供如图3中所示的层级关系。因此，学科制品30a不与另外的学科制品相关联以形成层级结构36a。学科制品30b至30g形成层级结构36b，其中学科制品30b与学科制品30c和学科制品32e相关联。学科制品30c与学科制品30d相关联，并且学科制品30e与学科制品30f相关联，而学科制品30f与学科制品32g相关联。学科制品32e至32f形成层级结构36c，其中学科制品32e与学科制品32f相关联。层级结构36d由学科制品30a至30d和30g形成，其中学科制品30a与学科制品30g和30b相关联，学科制品30g与学科制品30d相关联并且学科制品30b与学科制品30c相关联。学科制品34a至34g形成层级结构36e，其中学科制品34d与学科制品34c、34a、34g和34f相关联。学科制品34g与学科制品34b相关联，然后学科制品34b与学科制品34e相关联。

元模型提供了模型的模型。元模型提供了用于对多学科工程系统建模的规则、约束关联和其他数据等方面。对于多学科系统，元模型可能非常复杂。至少在复杂性方面，对于系统的用户而言系统可能非常难以理解。此外，元模型旨在用于计算机解释而不容易被用户解释。例如，元模型可以包括对计算机有用的信息或数据库，例如地址、链接和关系关联。

下面在各种实施方式中描述了关于多学科系统的各个方面的元模型的视觉解释，这在此之后被称为可视化。相比于与系统中的一个特定学科有关的多学科系统的正常用户交互，可视化提供了多学科之间的数据的图形表示。

元模型中的信息用于提供可以包含用于多学科系统的任何数据的图形表示。例如，图形表示可以包括节点、节点之间的边(edge)、与节点相关联的数据。

尽管使用诸如复选框和标记的特定图形用户接口(GUI)来描述可视化，但是本领域技术人员将理解这仅仅用于说明。可以使用诸如下拉菜单、图标或单选按钮的任何其他图形用户接口。此外，可以使用除GUI以外的接口，例如命令行。接口使用户能够控制要被显示的项目。

参照图6，示出了多学科系统60。系统60包括与服务器66相关联的计算机62。计算机62与服务器66之间的通信可以经由能够传送数据的网络61来进行。例如，诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)的由区域限定的网络，或者诸如私人网络、个人网络或虚拟网络的各种其他网络。根据需要，可以将关于学科的数据和/或元模型经由网络61传送给计算机62。例如，在接收到输入之后改变可视化。

服务器66包括被配置成执行多学科系统的功能的处理器67和用于存储元模型601和学科的数据的存储单元68。

诸如TV、监视器、投影仪或任何其他合适的装置的、用于向计算机62的用户显示数据的可视化单元69与计算机62相关联。诸如键盘、触感屏幕、鼠标、触摸屏、语音识别的输入装置65与计算机62相关联，以允许用户与用户接口600交互。计算机62包括存储单元64和处理器63，处理器63被配置成检索关于元模型601的数据。处理器63还被配置成执行存储在计算机62中的程序代码。计算机62经由输入装置65和用户接口600接收来自用户的输入。输入控制显示，使得元模型601中的信息的可视化根据输入而改变。此外，用于可视化的数据和/或元模型的解释可以由计算机62、服务器66来处理或者可以被分布在装置之间。

图7至图18示出了多学科系统中的数据可视化的实施方式。元模型中的数据用于创建可视化。在图7的图示中,节点被显示在多学科系统的可视化单元69上。

节点的标识符72a被显示。根据该示例，标识符是节点或学科制品的文本名称。

可以提供标记70以描绘节点的状态。节点可以被关闭或被打开。当处于关闭状态时，不显示多学科对象的组成部分。相比之下，当处于打开状态时，至少显示多学科对象的组成部分。

根据实施方式，标记包括“+”或“-”符号，其中“+”表示节点处于关闭状态并且可获得关于该节点的更多信息。相比之下，“-”符号表示节点处于打开状态。图7的所示实施方式中的节点120处于关闭状态。

可以提供指示符74a以指示节点与多学科系统或特定学科(学科制品)之间的关系。在图示中，指示符74a是文本“多学科”,其指示所显示的指示符72a与整个多学科系统有关而不是用于学科制品。

通过输入装置65，用户可以控制可视化的方面。例如，可以经由输入装置65对节点的状态进行改变。在该情况下，状态可以从关闭改变为打开。

参照图8，图7中的节点120的实施方式被示出处于打开状态。在该示例中，节点与被显示的若干学科有关。由指示符74b至74d指示的“学科1”、“学科2”和“学科3”表示针对相应的学科制品72b-72d的学科。例如，学科制品72b可以与机械工程学科74b有关，学科制品74c可以与自动化工程学科74c有关，并且学科制品72c可以与电气工程学科74d有关。

学科的父和/或子关系可以在视觉上表示。该表示可以经由与节点或学科制品172a有关的标记的位置来进行。参照图9，示出了父关系和子关系两者。可以提供标记170、270以指示父和/或子关系。类似于上面针对标记70的描述，标记170、270可以示出打开或关闭状态。在父/子关系的标记的情况下，在关闭状态下不示出关系，而在打开状态下示出关系。在图9中，两个标记170、270指示关闭状态。

根据图9的实施方式，位于学科制品172b左侧的标记170指示父与该学科制品有关。这使得学科制品172b是父的子，该父由于标记170指示的收回状态(collapsed state)而未被显示。位于学科制品172c右侧的标记270指示学科制品172c是父。学科制品172c的子由于标记270所示的收回状态而未被显示。

在图10中，图9的两个标记170、270指示打开状态，并且显示父子关系。学科制品172b的父1002以标记170中所示的打开状态显示。另外，学科制品174c的子1004以标记270中所示的打开状态显示。还可以显示父节点和/或子节点的组成部分。

图11至图18示出了使用输送机作为多学科系统中的节点的示例的各种实施方式。根据不同的学科，输送机在物理特性、行为、条件等方面具有不同的属性。机械学科可以包括关于例如马达的驱动输送机所需的机械装置的信息。继而，马达可以被视为与若干学科有关。例如，组成马达的机械部件可以与机械学科有关，电气组件和行为与电气学科有关，并且行为和条件与自动化视角有关。此外，马达可以包括马达起动器，其作为马达的一部分可以与电气学科和机械学科有关。

标记1170a处于关闭状态并且指示节点1140是子。标记1170b也处于关闭状态并且指示节点1140包含学科制品。提供复选框1104来控制显示，选择一个或更多个学科以显示关于节点的数据，例如机械、电气和自动化。可以提供接口来放大或缩小显示。例如，可以提供滑块1106以调节显示的尺寸，其中沿一个方向滑动会放大显示，而沿相反的方向滑动会缩小显示。除了可视化之外，节点和边可以在显示内移动。节点和边的位置和对准可以根据优化算法自动发生。

图12示出了用户经由输入装置选择机械学科之后的节点1140的展开。指示符1172a指示节点的名称是输送机。指示符1174a指示节点与多学科系统之间的关系。指示符1172b指示用于如指示符1174b中所示的机械学科的输送机学科制品。标记1170c和1170b指示父/子关系。

图13中示出了用于机械学科的输送机制品1072b的展开。标记1170d处于打开状态，并且相应地显示节点1340，节点1340是与输送机制品1072b有关的子。节点1340是用于输送机的马达。指示符1372a、1372b、1374a、1374b与指示符1172a、1172b、1174a、1174b的类似之处在于：其指示名称/学科制品以及与系统或学科的关系。

在图14中，选择多个学科进行显示。作为示例，选择机械学科、电气学科和自动化学科。因此，当前显示的节点1140、1340被扩展。图14示出了马达在包括机械学科、电气学科和自动化学科的多个学科中被表示。可以从节点1140、1340访问特定于学科的数据。例如，接口1400可以允许用户选择以打开学科特定数据。

根据图14，输送机未被表示在电气学科和自动化学科中。参照图15，可以提供接口1500以添加节点的表示。例如，可以添加输送机的电气和/或自动化表示。此外，可以从显示中删除表示。这样会自动删除与删除的节点或学科制品相关联的任何子或父。相比之下，数据可以被突出显示使得用户可以看到预计要被删除的数据。如图16中所示，当用户控制改变要被添加或删除的显示数据时可以显示其他影响。图16以可视化的方式示出了对其他数据的改变影响分析。在工程师准备对他的工程进行改变但是由于数据连接和依赖关系的复杂性而不确定在提交改变时哪些数据将受到影响的情况下，这会很有用。因此，工程师可以预览哪些学科以及这些学科中的哪些数据将受到影响。由虚线所示的框覆层(boxoverlay)用作可视化可以如何表示的示例。

在多学科系统中，数据在整个项目中发生了改变。出于历史的目的可以保留数据的快照。这些快照被称为修订或版本，并且在项目演进期间所做的版本的列表被称为修订历史。可以如图17中所示的那样提供修订历史。修订历史示出了其中修改了与节点和/或学科制品有关的数据的版本。版本可以通过文本、数字标识等来标识。版本可以包含基线。基线是特定修订，其表示工程的可用状态，例如产品发布。关于图17，初始版本可以被认为是基线。版本1.0(发布)可以被视为进一步版本的基线。版本0.2和版本0.5将是临时版本。

接口1704可以用于选择以显示可用修订1700。显示的可用修订1700可以是允许用户确定哪个版本将被可视化的另一接口。这对于查看产品演进期间所做的历史改变会很有用。此外，这可以允许用户重新创建版本。

参照图18，示出了对来自库的数据的重新使用的可视化。工程师通常会建立可以在项目中多次使用的可重用数据的库以节省时间。例如，在机场行李处理系统中，可能存在大约10000个输送机，其中许多输送机共享共同的工程方法。因此，工程师将在他的库中准备(在该情况下多学科)工程模板，并且在项目环境中使用它例如1000次。

现在，图18中的可视化允许从项目中的输送机实例追溯到库中的源模板。这对于查明是否使用模板创建对象、哪个版本的库模板被使用或者何时需要对模板进行改变而言可以很有用。

尽管使用标记中的符号“+”和“-”来描述实施方式，但是本领域技术人员将认识到，可以使用多种表示来指示打开和关闭状态。例如，标记的打开和关闭状态可以通过其他符号、通过与处于关闭状态的隐藏关系的数目对应的数字表示、通过文本或通过颜色来表示。

虽然标识符在上面被描述为文本，但是可以使用其他标识符。例如，图标、阴影或颜色。

描述的实施方式使用位于左侧或右侧的标记的位置来指示父或子关系。本领域技术人员将认识到描述的位置可以颠倒。此外，其他指示符可以用于提供父和/或子关系。例如，颜色、文本或图标。

虽然上面的描述是关于输送机的使用的，但是特定节点和学科的使用仅仅是示例并且不是限制性的。

尽管已经详细描述了本公开内容的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，可以在不脱离本公开内容的最宽泛形式的精神和范围的情况下，做出在本文中公开的各种改变、替换、变型和改进。

本公开内容中的任何描述均不应被解读为暗示任何特定的元素、步骤或功能是必须包含在权利要求范围内的必要元素。此外，这些权利要求中的任何均不意图援引35USC§112第六段，除非确切的词语“用于......的装置”后面跟随分词。

Claims (20)

1.一种系统10，包括：

处理器12；

与所述处理器相关联的可视化单元69；以及

与所述处理器12相关联的存储单元14，16，所述存储单元14，16包括用于多个学科的数据和元模型，

所述处理器12被配置成：从所述存储单元14，16检索数据以及将数据存储在所述存储单元14，16；处理输入以控制基于所述元模型的可视化；并且基于从输入装置65接收到的输入来更新所述可视化单元上的显示。

2.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述显示包括多个节点20，120，1140，1340以及所述节点20，120，1140，1340之间的边，每个所述节点被表示在多个学科中。

3.根据前述权利要求所述的系统，

其中，基于接收到的输入，所述可视化预测对所述多个学科的影响以模拟改变。

4.根据前述权利要求所述的系统，

其中，通过由输入装置65接收到的输入来控制要被显示的学科。

5.根据权利要求2至4所述的系统，

其中，经由所述输入来展开针对所述多个节点20，120，1140，1340中之一的信息。

6.根据权利要求2至4所述的系统，

其中，经由所述输入来收回针对所述多个节点20，120，1140，1340中之一的信息。

7.根据前述权利要求所述的系统，

其中，所述显示包括节点20，120，1140，1340的组成部分。

8.根据前述权利要求所述的系统，

其中，所述显示包括不同学科的节点20，120，1140，1340之间的父和/或子关系。

9.根据前述权利要求所述的系统，

其中，所述显示包括修订历史。

10.一种方法，包括：

接收输入以控制基于元模型的多学科系统的可视化；以及

根据从输入装置65接收到的输入来更新所述可视化单元69上的显示。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中，所述显示包括多个节点20，120，1140，1340以及所述节点20，120，1140，1340之间的边，每个所述节点被表示在多个学科中。

12.根据权利要求10至11所述的方法，

其中，基于接收到的输入，所述可视化预测对所述多个学科的影响以模拟改变。

13.根据权利要求10至12所述的方法，

其中，经由所述输入来控制要被显示的学科。

14.根据权利要求11至13所述的方法，

其中，经由所述输入来展开针对所述多个节点20，120，1140，1340中之一的信息。

15.根据权利要求11至13所述的方法，

其中，经由所述输入来收回针对所述多个节点20，120，1140，1340中之一的信息。

16.根据权利要求10至15所述的系统，

其中，所述显示包括节点20，120，1140，1340的组成部分。

17.根据权利要求10至16所述的系统，

其中，所述显示包括不同学科的节点20，120，1140，1340之间的父和/或子关系。

18.根据权利要求10至17所述的系统，

其中，所述显示包括修订历史。

19.根据权利要求10所述的系统，包括

接收输入以删除学科制品；

从所述显示移除所述学科制品；以及

自动从所述显示移除所述学科制品的所有父和子关系。

20.根据权利要求10所述的系统，包括

接收输入以将学科制品添加到节点20，120，1140，1340。