CN110114769A - 语义比较产品配置模型的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
语义比较产品配置模型的系统和方法。一种方法包括：接收(305)第一配置模型(202)和第二配置模型(204)。该方法包括生成(310)第一配置模型(202)的一阶逻辑(FOL)表示(212)和第二配置模型(204)的FOL表示(214)。该方法包括对第一配置模型(202)的FOL表示(212)和第二配置模型(204)的FOL表示(214)执行(315)非等价可满足性的可满足性模理论(SMT)求解。该方法包括当不满足非等价可满足性的SMT求解时，存储(330)第一配置模型(202)与第二配置模型(204)等价的指示。
Description
技术领域
本公开总体涉及用于管理针对产品和其他项目的数据的计算机辅助设计、可视化和制造系统、产品生命周期管理(“PLM”)系统以及类似系统(统称为“产品数据管理”系统或PDM系统)。
背景技术
PDM系统管理PLM和其他数据。PDM系统所管理的模型的复杂性使得不同配置模型的比较无效或不能手动执行和难以自动执行。期望改进的系统。
发明内容
各种公开的实施例包括语义比较产品配置模型的系统和方法。一种方法包括接收第一配置模型和第二配置模型。该方法包括生成第一配置模型的一阶逻辑(FOL)表示和第二配置模型的FOL表示。该方法包括对第一配置模型的FOL表示和第二配置模型的FOL表示执行非等价可满足性的可满足性模理论(SMT)求解。该方法包括：当不满足非等价可满足性的SMT求解时，存储第一配置模型与第二配置模型等价的指示，或者如果不满足SMT求解，则存储等价的指示。
各种实施例包括，当满足等价的SMT求解时，示出第一配置模型与第二配置模型不等价的指示。各种实施例包括，当满足等价的SMT求解时，执行不存在于第二配置模型中的第一配置模型中的变体的SMT求解，并且示出由不存在于第二配置模型中的第一配置模型中的变体的SMT求解所识别的一个变体。根据各种实施例，用于指代唯一地确定第一问题配置的配置选项的向量。根据各种实施例，表示第一配置模型的FOL表示，ψ表示对应的第二配置模型的FOL表示，以及执行等价的可满足性模理论(SMT)求解包括为搜索满足赋值。根据各种实施例，执行变体的SMT求解包括检查的可满足性。
以上内容已经相当宽泛地概述了本公开的特征和技术优点，使得本领域技术人员可以更好地理解以下的具体描述。在下文中将描述形成权利要求主题的本公开的其他特征和优点。本领域技术人员将理解，为了实现本公开的相同目的，他们可以容易地使用所公开的概念和具体实施例作为基础来修改或设计其他结构。本领域技术人员还将认识到，这样的等价结构不会偏离本公开的最广泛形式的精神和范围。
在描述下面的具体实施方式之前，阐述在整个本专利文件中使用的某些词或短语的定义可能是有利的：术语“包含”和“包括”及其衍生词意味着包含但不限于；术语“或”是包容性的，意味着和/或；短语“与……相关联”和“与之相关联”及其衍生词可意味着包含、被包含在……中、与之互连、含有、被含有在……中、连接到……或与……连接、耦合到……或与……耦合、与……可通信、与……合作、交错、并置、接近、被约束到……或受到……约束、具有……属性或诸如此类；以及术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，无论这样的设备是否以硬件、固件、软件或者硬件、固件、软件中的至少两者的某种组合来实现。应注意的是，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中的或分布式的，无论是本地的还是远程的。在整个本专利文件中提供了对某些词和短语的定义，并且本领域普通技术人员将理解的是，这样的定义应用于这样限定的词和短语的之前使用和之后使用的许多(如果不是大多数)实例中。虽然一些术语可包括广泛的各种各样的实施例，但是所附权利要求可将这些术语明确地限制于特定实施例。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现参考以下结合附图所作的描述，其中相同的数字表示相同的对象，其中：
图1图示其中可以实现实施例的数据处理系统的框图；
图2图示本文描述的各种实施例的逻辑元件；以及
图3图示根据公开的实施例的过程的流程图。
具体实施方式
下文讨论的图1至图3以及用于描述本专利文件中的本公开的原理的各种实施例仅举例说明，而不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解的是，本公开的原理可以在任何适当布置的设备中实现。本申请的许多创新教导将参考示例性非限制性实施例来描述。
在复杂产品(诸如汽车、驱动器或服务器计算机)的配置期间，必须考虑到大量约束，诸如产品组件之间的兼容性要求、营销方面以及组件的物理特性。例如，产品组件发出的热量可能需要相邻组件的不同放置；电磁干扰可能禁止将两个组件彼此相邻放置等。对于复杂的产品，这样的约束集很快变得太复杂而无法手动验证。因此，已经引入了配置模型，其允许对这样的依赖性正式建模。一个这样的产品是西门子产品生命周期管理软件公司(美国德克萨斯州普莱诺市)的软件产品和相关产品。利用手边的这样的模型，可以通过例如定理证明器、逻辑编程语言、可满足性模理论(SMT)或布尔可满足性问题(SAT)求解来自动地完成检查所提出的配置实际上能够产生正确组装的产品。
在今天的实践中，配置模型本身变得越来越复杂，并且捕获了大量的工程IP。因此，许多人致力于创建配置模型；此外，每当发布新版本的基础配置软件时，必须将现有配置模型移植到当前版本。
因此，使用配置模型工作自然会导致模型发散，使得存在可能等价或可能不等价的模型的多个版本。例如，两个用户可能同时编辑模型，导致发散。作为另一个示例，在更新基础配置程序后，用户可能希望验证原始模型和更新过程后获得的模型是等价的。
由于在这样的配置模型中发现的复杂性和抽象级别，因此无法手动进行这样的比较。
公开的实施例包括使用SMT过程自动验证两个配置模型的等价性的系统和方法。
图1图示数据处理系统的框图，其中实施例可以例如实现为PDM系统，该PDM系统特别地由软件或其他进行配置来执行本文所述的过程，并且特别地，实现为本文所述的多个互连和通信系统中的每一个。所描述的数据处理系统包括连接到二级高速缓存/桥104的处理器102，其进而连接到本地系统总线106。本地系统总线106可以是例如外设部件互连(PCI)架构总线。在所描述的示例中，还连接到本地系统总线的是主存储器108和图形适配器110。图形适配器110可以连接到显示器111。
其他外围设备，诸如局域网(LAN)/广域网/无线(例如WiFi)适配器112，也可连接到本地系统总线106。扩展总线接口114将本地系统总线106连接到输入/输出(I/O)总线116。I/O总线116连接到键盘/鼠标适配器118、盘控制器120、以及I/O适配器122。盘控制器120可以连接到存储装置126，存储装置126可以是任何合适的机器可用或机器可读的存储介质，包括但不限于：诸如只读存储器(ROM)或可擦除、电可编程只读存储器(EEPROM)、磁带存储装置的非易失性硬编码型介质，和诸如软盘、硬盘驱动器、和光盘只读存储器(CD-ROM)或数字通用盘(DVD)的用户可记录型介质，以及其他已知的光、电、或磁存储设备。
在所示示例中，还连接到I/O总线116的是音频适配器124，扬声器(未示出)可以连接到音频适配器124以播放声音。键盘/鼠标适配器118为诸如鼠标、跟踪球、跟踪指针、触摸屏等指点设备(未示出)提供连接。
本领域普通技术人员将理解的是，图1中描述的硬件可以针对特定实施方式而变化。例如，也可以另外使用或替代所描述的硬件而使用其他外围设备，诸如光盘驱动器等。所描述的示例仅出于解释的目的而提供，并非表示意味着关于本公开的架构限制。
根据本公开的实施例的数据处理系统包括采用图形用户界面的操作系统。该操作系统允许多个显示窗口在图形用户界面中同时呈现，其中每个显示窗口向不同应用或同一应用的不同实例提供界面。图形用户界面中的光标可以由用户通过指点设备进行操纵。可以改变光标的位置，和/或生成诸如点击鼠标按钮的事件以致动期望的响应。
可在适当修改的情况下采用各种商用操作系统之一，例如位于华盛顿州雷蒙德市的微软公司的产品MicrosoftWindowsTM的一个版本。如所描述的，根据本公开修改或创建操作系统。
LAN/WAN/无线适配器112可以连接到网络130(不是数据处理系统100的一部分)，该网络130可以是本领域技术人员已知的任何公共或私人数据处理系统网络或网络的组合，包括因特网。数据处理系统100可以经由网络130与服务器系统140通信，服务器系统140也不是数据处理系统100的一部分，但可以实现为例如单独的数据处理系统100。
存储装置126可以存储如用于SMT求解器152的程序代码、配置模型154等这样的数据、以及本文所述的其他代码、数据和其他电子信息。
SMT求解器是本领域技术人员已知的，并且使用一阶逻辑(FOL)表达来形成可以由SMT求解器处理的命题逻辑语句。
根据公开的实施例，待比较的配置模型(模型A和模型B)的约束和结构通过两组FOL公式进行形式化。下文所使用的具体示例是非限制性的；本领域的技术人员将认识到的是，可以使用等价表达或不同符号来代表相同的操作。
图2图示本文描述的各种实施例的逻辑元件。该图示出第一模型，模型A202，和第二模型，模型B 204。
源自模型A的约束结合表示为以及源自模型B的约束结合表示为ψ。系统可以构造公式和ψ，使得的任何模型代表模型A，且ψ的任何模型代表模型B，以FOL表示。
这些在图2中示出为模型A 202的FOL 212和模型B 204的FOL 214。
系统使用来指代唯一地确定配置的配置选项的向量。
然后，和指代由和ψ符号编码的有效产品的集合。
该公式允许对发散问题进行完全符号处理，并且系统可以自动构造公式和ψ。
然后，系统可以分析集合之间的发散的若干方面。
模型A和模型B的等价性：当且仅当它们的符号编码和ψ是等价的，即如果公式是有效的，则两个配置模型没有发散。该系统使用传统的定理证明器，诸如商用SMT求解器，自动化该证明步骤。注意，由等价地表达。
SMT求解器搜索公式的满足赋值，即两个模型公式不等价的任何解。如果SMT求解器找到满足赋值则它构成了产品配置，该产品配置在其中一个基础配置模型中是有效的，但在另一个基础配置模型中不是有效的。这被图示为等价的SMT求解222。
否则，SMT求解器返回UNSAT(不可满足)；因此，不存在证明两个模型之间的差异的配置。由于SMT求解器执行的搜索是详尽的，因此没有这样的证据证明了这两个输入模型的等价性。
模型A中有效的一些配置在模型B中无效：此过程检查公式的可满足性。如果SMT求解过程找到了该公式的满足赋值，则它对应于模型A的配置，但在模型B中不是有效的。这被图示为配置在一个模型中有效而在另一个中无效232。
利用这条信息，可以找出模型A和模型B之间存在差异的原因。为此，系统设置cex来指代通过检查的可满足性所获得的满足赋值。由于ψ对应于模型B的一阶逻辑编码，因此可以将ψ分解为模型约束的等价结合，其每一个由激活liti标记。
系统由此获得公式使用该公式，SMT求解器检测模型B中产品损失cex的原因。对于激活文字liti,...,litk下的公式cex∧Ψ的可满足性查询通过构造为负，即该公式是不可满足的。然后，提取激活文字liti,...,litk的不可满足的核心表示模型B中的那些约束，这些约束导致了由赋值cex正式描述的产品损失。通过迭代地查看不是ψ的解空间的一部分的每个变体，可以找到这两个模型之间的所有差异。
使用初始公式的第二子公式重复该过程，允许系统从相反的方向，也通过迭代地查看不是的解空间的一部分的ψ的每个变体，来确定是否存在问题。
以下是如本文公开的系统执行的过程的示例性伪代码：
图3描述了根据公开的实施例的过程的流程图，该过程可以例如由PLM或PDM系统(以下通常称为“系统”)执行。
系统接收第一配置模型和第二配置模型(305)。这些配置模型将对于等价进行验证，并且可以是表示包括多个变体的物理产品的产品配置模型。如果它们是不同的，则可以识别差异。本文使用的“接收”可以包括从存储装置加载、从另一设备或过程接收、经由与用户的交互而接收、以及其他方式接收。
系统生成第一配置模型的一阶逻辑(FOL)表示和对应的第二配置模型的FOL表示(310)。请注意，虽然该示例性过程被绘制成检查每个模型的单个配置，但该过程可以并且通常将针对模型中的多个或所有配置来执行。在该上下文中“对应的”是指相应模型中的配置，所述配置代表应该相同的产品配置。
系统对第一配置模型的FOL表示和第二配置模型的FOL表示执行可满足性的SMT求解(315)，其可以使用SMT求解器来执行。在特定的实施例中，系统试图满足第一配置和第二配置不相同的命题(“非等价可满足性”)。当然，本领域的技术人员认识到可以测试相反的命题。
如果不满足(UNSAT)可满足性的SMT求解，则第一种配置与第二种配置相同，并且系统存储或报告等价的指示(335)。
如果满足(SAT)非等价可满足性的SMT求解，则第一配置与第二配置不同。系统可以存储或报告非等价的指示。系统对不存在于第二配置中的第一配置中的变体执行SMT求解(320)。
系统对不存在于第一配置中的第二配置中的变体执行SMT求解(325)。
系统存储不存在于第二配置模型中的第一配置模型中的识别变体和不存在于第一配置模型中的第二配置模型中的识别变体(差异)(330)。
本文所述的一个显著的有利过程是分层数据模型的直接可比性，这些分层数据模型源自不同的元模型，或者当然源自相同的元模型。使用本文公开的技术，可以证明例如两个不同工程工具的迁移数据或相同工程工具的不同版本的迁移数据的相等性。这节省了昂贵的试错迁移比较，或者更糟的是，在后期生产阶段中检测数据模型不一致。
有助于不同数据模型可比性的一个显著的技术特征是将每个数据模型转换为一阶逻辑。一阶逻辑使系统能够构建用于证明相等性、不等性的等式，并在没有给出相等性时示出反例。使用可满足性模理论求解器能够快速地计算这些等式。
当然，本领域技术人员将认识到的是，除非操作顺序明确指出或要求，否则上述过程中的某些步骤可以省略、同时执行或顺序执行、或以不同的顺序执行。
本领域技术人员将认识到的是，为简洁和清楚起见，本文未阐述或描述适于与本公开一起使用的所有数据处理系统的完整结构和操作。相反，仅阐述和描述了本公开所独特的或理解本公开所必需的那部分数据处理系统。数据处理系统100的其余结构和操作可符合本领域已知的任意各种当前实现和实践。
重要的是注意，虽然本公开包括在全功能系统的上下文中的描述，但本领域技术人员将理解的是，本公开的至少部分机制能够以任意各种形式的机器可用、计算机可用或计算机可读介质内所包含的指令的形式分布，并且不论用来实际进行分布的特定类型的指令或信号承载介质或存储介质如何，本公开同样适用。机器可用/可读或计算机可用/可读介质的示例包括：诸如只读存储器(ROM)或可擦除、电可编程只读存储器(EEPROM)的非易失性硬编码型介质，以及诸如软盘、硬盘驱动器、和光盘只读存储器(CD-ROM)或数字通用盘(DVD)的用户可记录型介质。
虽然已经详细描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以以最宽泛的形式对本文公开的特定示例进行各种改变、替换、变化和改进。
本申请中的说明书中的任何描述均不应被理解为暗示任何特定元件、步骤、动作或功能是必须被包括在如下权利要求范围内的必要要素：专利主题的范围仅由允许的权利要求来限定。此外，除非确切的词语“用于……装置”后面跟着现在分词，否则这些权利要求都不旨在使用手段加功能的权利要求结构。
Claims (8)
1.一种由数据处理系统执行的方法，包括：
接收(305)第一配置模型(202)和第二配置模型(204)；
生成(310)所述第一配置模型(202)的一阶逻辑(FOL)表示(212)和所述第二配置模型(204)的FOL表示(214)；
对所述第一配置模型(202)的所述FOL表示(212)和所述第二配置模型(204)的所述FOL表示(214)执行(315)非等价可满足性的可满足性模理论(SMT)求解；以及
当不满足所述可满足性的SMT求解时，存储(330)所述第一配置模型(202)与所述第二配置模型(204)等价的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当满足所述非等价可满足性的SMT求解时，存储(335)所述第一配置模型(202)与所述第二配置模型(204)不等价的指示。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当满足非等价可满足性的所述SMT求解时，执行不存在于所述第二配置模型(204)中的所述第一配置模型(202)中的变体的SMT求解(320)，并且存储由不存在于所述第二配置模型(204)中的所述第一配置模型(202)中的变体的所述SMT求解所识别的变体(330)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于指代唯一地确定所述第一配置模型(202)的配置选项的向量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表示所述第一配置模型(202)的所述FOL表示(212)，
ψ表示所述第二配置模型(204)的所述FOL表示(214)，并且
执行非等价可满足性的可满足性模理论(SMT)求解包括为或搜索满足赋值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表示所述第一配置模型(202)的所述FOL表示(212)，
ψ表示所述第二配置模型(204)的所述FOL表示(214)，并且
执行变体的SMT求解包括检查和的可满足性。
7.一种数据处理系统，至少具有处理器和可访问的存储器，所述数据处理系统被配置以执行如权利要求1-6任一项中的过程。
8.一种非暂时性机器可读介质，编码有可执行指令，所述可执行指令在被执行时使数据处理系统执行如权利要求1-6任一项中的过程。
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