CN115943351A - 用于创建或更新数字孪生的方法和系统 - Google Patents
用于创建或更新数字孪生的方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115943351A CN115943351A CN202180046765.7A CN202180046765A CN115943351A CN 115943351 A CN115943351 A CN 115943351A CN 202180046765 A CN202180046765 A CN 202180046765A CN 115943351 A CN115943351 A CN 115943351A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- digital twin
- graph
- federated
- sources
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 68
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 claims description 48
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 21
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 17
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000013499 data model Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 abstract description 16
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013523 data management Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013479 data entry Methods 0.000 description 2
- 238000013075 data extraction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/41885—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by modeling, simulation of the manufacturing system
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/41845—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by system universality, reconfigurability, modularity
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/067—Enterprise or organisation modelling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/10—Office automation; Time management
- G06Q10/103—Workflow collaboration or project management
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/04—Manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Economics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Marketing (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
Abstract
为了创建或更新对物理系统进行建模的数字孪生(DT),来自若干联合数据源(DS)的数据被重复提取和语义注释,其中已经从第一联合数据源提取的数据的语义注释受到来自至少一个其他联合数据源的先前提取和语义注释的数据的影响。语义注释的数据(GBS)可以用于创建或更新数字孪生。这提供了用于从具有异构数据的多个联合数据源丰富数字孪生的模块化且可易于扩展的解决方案。各种实施例可以提供自动导出(EPM)到不同的现有数字孪生系统(例如PlantSight、COMOS或Teamcenter)中。不需要改变原始数据源。该解决方案是可扩展的,以包括具有定制类型的所有种类的数据源。可以单独触发从具有各种数据类型的各种数据源以及从现有的数字孪生中导入数据。数据的提取和语义注释用从先前注释中获得的知识来增强。取决于导入数据的类型,已知信息可以例如用于动态创建标签空间和嵌入。通过这种方式,新数据的处理是在意识到已经在其他数据源中的标识的实体、对象和关系的情况下发生的。因此,不同数据源的处理不会彼此孤立地发生,同时系统保持对新数据源的可模块化扩展。与先前的方法相比,不是创建与已经现有的解决方案不兼容的物理系统的又一独立数字表示,而是用模块化数据管理流水线来增强这些解决方案。
Description
数字孪生(digital twin)是物理系统的数字表示。它用于记录、理解和预测其物理对应物的性能特性。数字孪生可以用于所有生命周期阶段,从设计、工程、生产、运营、服务、维护,到生命周期的结束,捕获对象特性。从生产数字孪生,到性能和产品数字孪生,可以贯穿行业找到它们。
为给定的物理系统创建数字孪生通常与长期的过程相关联,该过程严重依赖于对所讨论的物理系统的深入了解。基本上,关于物理系统的每个特性和所有可用信息都需要复制到数字环境中并在其中重新创建。尤其是在复杂的物理系统(例如生产系统)的情况下,数字孪生的创建是耗费时间和资源的任务。
创建过程由关于所考虑的物理系统的可用的数据来驱动。在(几乎)所有现实世界的应用中,该数据是异构的、联合的(conjoint),并且来自缺乏明确定义的语义的历史发展的筒仓(silos)。
例如,在生产系统中,可用的数据源包括工程数据(例如,3D模型、装备列表、标签列表)以及运行时数据、会计信息、定制规范和行业标准。
对于设施或建筑物,可用数据可以解决(address)多达七个维度,包括技术图纸、随时间推移而增强的3D模型、成本文档、环境和可持续性分析以及生命周期设施管理信息。
联合数据是与同一个物理或抽象实体相关的两个或更多个数据实例。当从不同来源导入数据时,联合数据尤其常见。例如,当从物理资产的3D模型导入数据以及从SAP导入关于该资产的相应数据时,可能在SAP数据中找到关于该资产的会计相关信息,并在3D模型中找到关于该相同资产的结构信息。
迄今为止,为了创建数字孪生的目的而将数据导入到数字孪生平台中主要是通过人类驱动的数据输入来完成的。存在通过解决特定数据源格式的导入问题来支持该过程的工具。然而,尽管存在这样的工具,但是导入和整合工作仍然很大程度上留给了人工。
本发明的目的是提供现有技术的替代方案。
根据用于创建或更新数字孪生的方法,多个联合数据源正在提供关于物理系统的数据,其中几个或所有的联合数据源包含与物理系统的第一实体相关的数据实例。该方法包括以下步骤:由至少一个处理器从联合数据源中的至少一个重复地提取数据并对数据进行语义注释,其中已经从第一联合数据源提取的数据的语义注释受到先前从至少一个其他联合数据源提取并语义注释的数据影响,以及由处理器或另一处理器将语义注释的数据导出到数字孪生系统中,以便基于语义注释的数据创建或更新数字孪生,其中数字孪生是物理系统的数字表示。
用于创建或更新数字孪生的系统,包括接口,其能够从提供关于物理系统的数据的多个联合数据源接收数据,其中几个或所有联合数据源包含与物理系统的第一实体相关的数据实例。该系统还包括:处理模块,其被配置用于由至少一个处理器从联合数据源中的至少一个重复地提取数据并对数据进行语义注释,其中已经从第一联合数据源提取的数据的语义注释受到先前从至少一个其他联合数据源提取并语义注释的数据影响,以及至少一个导出模块,其被配置用于由处理器或另一处理器将语义注释的数据导出到数字孪生系统中,以便基于语义注释的数据创建或更新数字孪生,其中数字孪生是物理系统的数字表示。
“创建或更新”应指创建和/或更新(逻辑或,包含性的),换句话说,创建、更新或创建和更新。更新应指纠正和/或丰富。
以下优点和解释不一定是独立权利要求的目的的结果。而是,它们可能是仅适用于某些实施例或变型的优点和解释。
用语义注释来丰富来自联合数据源的提取的数据。如果联合数据源本身不包含语义注释,则这尤其有用。
该方法和系统,或者它们的实施例中的至少一些,描述了用于从具有异构数据的多个联合数据源创建和/或丰富数字孪生的模块化且可易于扩展的解决方案。各种实施例可以提供将异构数据类型自动导出到不同的现有数字孪生系统(例如PlantSight、COMOS或Teamcenter)中。不需要改变原始数据源。避免了数据丢失。该方法和系统可扩展以包括具有定制类型的所有种类的数据源。可以单独触发从具有各种数据类型的各种数据源导入数据。
该方法和系统利用从先前注释中获得的知识来增强数据的提取和语义注释。取决于导入数据的类型,已知信息可以例如用于动态创建标签空间和嵌入。通过这种方式,新数据的处理是在意识到已经在其他数据源中的标识的实体、对象和关系的情况下发生的。因此,不同数据源的处理不会彼此孤立地发生,同时系统保持对新数据源的可模块化扩展。
此外,支出并不随着数字孪生的初始创建而结束,而是它们继续它的维护。当物理系统的特性改变时,数字孪生需要相应地更新,并且需要导入新数据来这样做。此外,先前未被考虑的数据源可能需要被合并以丰富现有的数字孪生系统。尽管有用于存储、查看和修改数字孪生的大量的数字孪生平台和系统,但是这些平台依赖于人工数据输入。该方法和系统,或者它们的实施例中的至少一些,允许以自动化的方式解决所描述的挑战。
尽管已经存在与数字孪生相关的许多软件解决方案,但是将客户数据输入到这些系统中的过程通常并不流畅(streamline)。该方法和系统的各种实施例直接适合于现有的解决方案,同时用用于导入和维护数据的自动化和可重复使用的设置来增强这些解决方案。它们允许将在不同软件或硬件系统上维护的孤立的数字组件连接成一个连贯的数字孪生。因此,该方法和系统的至少一些实施例降低了数字孪生创建过程中的成本和工作量并使业务更具可扩展性。
与其他方法相比,语义注释只是数字孪生创建过程中的中间步骤。这样,该方法和系统不会创建与已经现有的解决方案不兼容的物理系统的又一独立数字表示,而是用模块化数据管理流水线(pipeline)来增强这些解决方案。
在该方法和系统的实施例中,每个联合数据源以其自己的特定数据格式提供数据。特别地,联合数据源中的至少一个提供传感器测量值。
例如,数据源可以提供P&ID信息、Excel文件、系统日志文件、传感器测量值和3D模型。
在该方法和系统的实施例中,物理系统是建筑物或工业设施,特别是自动化系统。
在该方法和系统的实施例中,先前的语义注释用于创建标签空间和/或嵌入,所述标签空间和/或嵌入用于数据的提取和语义注释。
在该方法和系统的实施例中,语义注释的数据被存储在知识数据库中。
知识库可以用于整合数据并表示它们的当前状态。
在该方法和系统的实施例中,语义注释的数据被集成到基于图形的结构中。知识数据库是存储基于图形的结构的图形数据库。
基于图形的结构用作公共图形表示,所有提取和语义注释的数据被转换和统一到该公共图形表示中。它将从描述物理系统的联合数据源提取的所有数据集成到整合的和连贯的表示中。
基于图形的结构是动态的,因为图形可以随着节点和边的创建和消除而不断改变。此外,数据的基于图形的结构是可易于查询的,因为使用图形搜索和内容过滤高效地进行信息检索。变化也是可追踪的,因为对图形的更新可以被追踪,并且因此,任何过去的状态被重新创建。此外,图形是可扩展的,从而根据用例的需要,支持尽可能多的节点的类型、它们的内容和它们的关系。
基于图形的结构的灵活性和可扩展性允许通过添加用于语义注释数据的模块来进行模块化扩展,所述数据是从具有新数据格式的附加联合数据源提取的,包括语义描述较差的源数据,例如用于建筑物、生产装备和工厂的源数据。
数据的语义注释提供了从联合数据源到基于图形的结构的映射。基于图形的结构本身可以在数字孪生创建、丰富和维护中提供透明性。
在该方法和系统的实施例中,使用本体(ontology)来表达基于图形的结构GBS下(underlying)的数据模型。
使用本体来表达基于图形的结构背后的数据模型具有这样的优点:本体可以被定制到数字孪生的领域,例如用于离散制造系统的ISA95本体。
该方法和系统的实施例包括以下附加步骤:由处理器或另一处理器从至少一个数字孪生导入数据并将导入的数据与语义注释的数据合并。
允许从任何数字孪生系统导入数据利用了这些模型中可能已经存在的信息。这对于将语义注释的数据导出到相同或另一个数字孪生系统中的步骤也是有帮助的:与现有工具相比,通过将来自数字孪生的导入数据与语义注释的数据合并,可以利用数字孪生的现有状态和从其他数据源的导入中得到的洞察。
优选地,用于导入的现有数字孪生与语义注释的数据将被导出到其的数字孪生具有相同的数据格式,例如COMOS。
除了还对初始数字孪生的创建是可行的之外,通过考虑已经可用的信息,所描述的系统还解决了现有数字孪生的丰富问题。
该方法和系统的实施例包括以下附加步骤:由处理器或另一处理器从至少一个数字孪生导入数据并将导入的数据集成到基于图形的结构中。
基于图形的结构有利地用于集成数字孪生系统中已经存在的数据,并且因此使其可用于支持从联合数据源提取数据和对数据进行语义注释。
在其中数字孪生已经就位(in place)用于物理系统(例如以传统数字孪生的形式)的所有情况下,将其数据导入到基于图形的结构利用了数字孪生中已经可用的数据。此外,该步骤可以有利地用于初始化基于图形的结构。
这样,基于图形的结构提供了接口,用于将集成数据导出到数字孪生中,同时还利用相同或其他外部系统中已经存在的信息。
根据该方法和系统的实施例,导入的步骤包括以下步骤:由数字孪生系统特定提取器将来自至少一个数字孪生的数据导出为表格数据,由映射器使用数字孪生系统特定映射将表格数据映射到中间的基于图形的结构,以及由集成模块使用本体将中间的基于图形的结构集成到基于图形的结构中。
在该方法和系统的实施例中,提取数据并对数据进行语义注释的步骤由处理模块执行。每个处理模块包含特定于联合数据源之一的数据源特定提取器。
处理模块具有明确定义的接口。因此,为不同的并且甚至是定制的数据源设计新的处理模块并考虑个体处理需求,这是可能的。
如果没有现有的数字孪生可用或适合于导入数据,则可以通过迭代地触发导入第一数据的各个处理模块,自下而上地(bottom up)启动流水线。在稍后的阶段,导出模块可以导出数据,以便创建或更新数字孪生。
根据该方法和系统的实施例,提取和语义注释的步骤包括以下步骤:由数据源特定提取器接收基于图形的结构的当前状态,由数据源特定提取器从联合数据源之一提取数据并输出表格数据,以及通过映射器使用提供语义注释的数据源特定映射将表格数据映射到中间的基于图形的结构。
数据源特定提取器在意识到基于图形的结构GBS中已经集成的数据的情况下处理联合数据源中的新数据。
为了支持集成模块的操作,每个处理模块用语义注释来丰富从联合数据源提取的数据。联合数据源本身不包含语义注释。语义注释由数据源特定映射提供,数据源特定映射可以预先手动创建。然后,映射器在数据源特定映射的帮助下自动分配语义注释,从而产生中间的基于图形的结构。
该方法和系统的实施例包括以下附加步骤:由集成模块使用本体将中间的基于图形的结构集成到基于图形的结构中。
集成模块将中间的基于图形的结构匹配并合并到统一的图形中。
在该方法和系统的实施例中,集成的步骤包括:实体解析步骤,通过计算相同类型的实体之间的成对相似性,标识中间的基于图形的结构中的潜在重复实体,以及合并步骤,通过组合它们的三元组并解析重复实体的名称,将中间的基于图形的结构合并到基于图形的结构中。
计算机可读存储介质其上存储有可由计算机系统的一个或多个处理器执行的指令,其中指令的执行使得计算机系统执行该方法。
该计算机程序由计算机系统的一个或多个处理器执行,并执行该方法。
当结合附图阅读时,根据下面的详细描述最好地理解本发明的前述和其他方面。为了说明本发明的目的,在附图中示出了目前优选的实施例,然而,要理解,本发明不限于所公开的具体手段。附图中包括的是以下图:
图1示出了由几个模块组成的实施例,所述模块包括处理模块PM、导入模块IPM和集成模块ITM,
图2更详细地示出了图1中描绘的处理模块PM之一,
图3示出了已经针对生产系统的细节定制的实施例,
图4更详细地示出了图1中描绘的导入模块IPM,以及
图5更详细地示出了图1中描绘的集成模块ITM。
在下面的描述中,将描述本发明及其实施例的各方面。然而,本领域技术人员将理解,实施例可以仅用其一些或所有方面来实施。出于解释的目的,阐述了具体的数字和配置,以便提供透彻的理解。然而,对于本领域技术人员也将清楚的是,可以在没有这些具体细节的情况下实施所述实施例。
虽然附图示出了由模块组成的系统的实施例,但是相同的附图也可以被解读为用于执行该方法的实施例的流程图。每个模块可以在硬件中实现,或者作为软件中的函数或算法来实现。换句话说,模块也可以被视为方法的实施例的执行步骤。
图1示出了由几个模块组成的实施例,所述模块与基于图形的结构GBS(基于图形的表示)交互,从而将信息馈送到基于图形的结构GBS中,并在需要时从基于图形的结构GBS中将其拉出(pull out)。基于图形的结构GBS被存储在图形数据库(例如BlazeGraph、Neptune或GraphDB)中,并使用资源描述框架(RDF)建模。相应的本体可以以任何本体语言(例如OWL或RDF模式(schema))来描述。
图1提供了不同模块及其关系的可视化概要。图1也用作可以如何执行该方法的示例。将在图2、4和5的上下文中描述图1中所示的模块的功能和实现细节。
图1中所示的实施例的目的是要创建和/或更新一个或多个数字孪生,例如图1中所示的数字孪生DT。数字孪生DT可以被存储在数字孪生系统中,并由数字孪生系统提供,所述数字孪生系统例如COMOS或PlantSight。作为替代方案,几个数字孪生或数字孪生系统可以被连接到系统。
数字孪生DT或几个数字孪生中的每个是同一物理系统、特别是诸如自动化系统或建筑物的工业设施的数字表示。物理系统包括多个资产。
N是处理模块PM的数量,每个处理模块处理存储在相应数据源DS中的数据。例如,第一处理模型PM_1正在处理存储在第一数据源DS_1中的PDF文件。第二处理模型PM_2正在处理存储在第二数据源DS_2中的Excel文件。倒数第二处理模块正在处理存储在倒数第二个数据源DS_N-1中的图像数据。最后,最后的处理模块PM_N正在处理存储在最后的数据源DS_N中的3D模型。
处理模块PM正在从数据源DS提取数据。数据源DS正在提供关于物理系统的联合数据。换句话说,数据源DS中的至少两个包含与物理系统的第一实体相关的数据实例,即与物理系统的同一个抽象或物理实体相关的数据实例。提取的数据还包括传感器测量值,例如从存储在倒数第二个数据源DS_N-1中的图像数据提取的数据。
导入模块IPM能够从数字孪生DT导入数据。
同样,导出模块EPM能够将基于图形的结构GBS的当前状态导出到数字孪生DT中。以该方式,可以创建或更新数字孪生DT。导出模块EPM的实现特定于用于存储和维护数字孪生DT的目标系统。
集成模块ITM在本体OT的帮助下将处理模块PM的结果以及由导入模块IPM导入的数据集成到基于图形的结构GBS中。这样,集成模块ITM不仅将由处理模块提取的数据而且还将由导入模块IPM导入的数据合并到基于图形的结构GBS中。
根据用例的先决条件,图1中所示的实施例允许两种初始化的模式。
如果数字孪生DT例如以传统数字孪生的形式已经就位以用于物理系统,那么作为第一步,可以触发导入模块IPM。以该方式,基于图形的结构从数字孪生DT中已经可用的数据初始化。
如果没有现有的数字孪生可用或适合于导入数据,则可以通过迭代地触发将第一数据导入到基于图形的结构GBS中的各个处理模块PM,自下而上地启动流水线。在稍后的阶段,导出模块可以导出数据,以便创建或更新数字孪生DT。
所有的这些模块可以并行或以任何次序工作,并且特别是重复工作。
图2更详细地示出了图1中描绘的处理模块PM。图2中描述的处理模块PM,其是能够从各种数据源(例如PDF文件、图像或3D模型)提取和处理数据的可扩展数量的各个处理模块的第一个实例。每个处理模块输出所输入数据的中间的基于图形的结构(基于图形的表示)。
更具体地,并且关于图2,处理模块PM在数据源特定提取器DSSE的帮助下从数据源DS提取数据。数据源特定提取器DSSE接收来自数据源DS的数据以及基于图形的结构GBS的当前状态,并以表格形式输出数据。数据源特定提取器DSSE在意识到基于图形的结构GBS中已经集成的数据的情况下处理数据源DS中的新数据。根据提取的数据类型,这种意识以不同的方式实现:
例如,当处理包含在数据源DS中的图像数据时,基于图形的结构GBS中的已经标识的实体和关系被用于动态地构建对象识别标签空间。在另一个示例中,当处理自然语言数据时,例如在PDF文件中,基于图形的结构GBS中的已经标识的实体和关系被用于构建词和句子嵌入。
映射器MP从数据源特定提取器DSSE接收数据的表格表示。使用数据源特定映射DSSM,映射器MP将数据映射到中间的基于图形的结构IGBS。
同样,另外的处理模块产生第二中间的基于图形的结构IGBS_2和第三中间的基于图形的结构IGBS_3。所有中间的基于图形的结构被馈送到从图1中已知的集成模块ITM中,该集成模块将中间的基于图形的结构合并和集成到基于图形的结构GBS中,如将关于图5更详细描述的那样。
为了支持集成模块ITM的操作,处理模块PM用语义注释丰富从数据源DS提取的数据。数据源DS本身不包含语义注释。语义注释由数据源特定映射DSSM提供,其可以预先手动创建。映射器MP然后在数据源特定映射DSSM的帮助下自动分配语义注释,从而产生中间的基于图形的结构IGBS。
图3示出了已经针对生产系统的具体情况而定制的系统的实施例。第一个数字孪生DT_1是生产系统的数字表示,并且存储在COMOS中。第二个数字孪生DT_1也是生产系统的数字表示,并且存储在PlantSight中。尽管图3中未描绘,但是两个导出模块允许将数据从基于图形的结构GBS导出到每个数字孪生DT_1、DT_2。两个导入模块允许从数字孪生DT_1、DT_2导入数据,并将它们馈送到集成模块ITM,该集成模块使用本体OT,特别是ISA 88/95。
集成模块接收中间的基于图形的结构IGBS。第一中间的基于图形的结构IGBS_1由第一处理模块PM_1创建,第一处理模块PM_1处理存储在第一数据源DS_1中的P&ID信息。第二中间的基于图形的结构IGBS_2由第二处理模块PM_2创建,第二处理模块PM_2处理包含存储在第二数据源DS_2中的装备列表的Excel文件。第三中间的基于图形的结构IGBS_3由第三处理模块PM_3创建,第三处理模块PM_3处理存储在第三数据源DS_3中的系统日志文件。第四中间的基于图形的结构IGBS_4由第四处理模块PM_4创建,第四处理模块PM_4处理由第四数据源DS_4提供的传感器测量值。第五中间的基于图形的结构IGBS_5由第五处理模块PM_5创建,第五处理模块PM_5处理存储在第五数据源DS_5中的3D模型。
图3中的箭头以相当一般的方式描述了信息流。图1提供了信息流的更详细和准确的描绘。
图4更详细地示出了图1中描绘的导入模块IPM。导入模块IPM通过将信息从数字孪生系统导出为表格形式并将其映射到基于图形的结构GBS中,使来自存储在现有数字孪生系统中的数字孪生DT的信息可用。更具体地,数字孪生系统特定提取器DTSE接收数字孪生的数据,并且需要特定于所使用的数字孪生系统来实现。例如,在COMOS的情况下,可以使用由COMOS提供的ExportDB功能导出数据。如果存在具有相关信息的多个数字孪生系统,则每个系统都由单独的导入模块IPM寻址。
映射器MP从数字孪生系统特定提取器DTSE接收数据的表格表示,并使用数字孪生系统特定映射DTSM,以便将表格表示映射到中间的基于图形的结构IGBS。集成模块ITM使用本体OT将中间的基于图形的结构IGBS集成到基于图形的结构GBS中。
图5更详细地示出了图1中所描绘的集成模块ITM。集成模块ITM将两个或更多个中间的基于图形的结构IGBS_1、IGBS_2合并到基于图形的结构GBS中,从而统一了该结构。集成模块ITM由数据准备步骤DP、实体解析步骤ER和合并步骤MG组成。这些步骤顺序地应用于输入结构。在数据准备步骤DP期间,尤其通过将所有字符串转换成大写或小写并去除空白,输入数据被规格化。对于已知的数据类型,通过在基于图形的结构GBS中查找输入数据来执行数据清理。接下来,执行实体解析步骤ER,以便标识输入数据中的潜在重复实体。这是通过计算相同类型的实体之间的成对相似性来完成的。相似性计算尤其可以使用图形卷积神经网络或手工制作的距离测量来实现。此外,阈值用于确定两个实体是否相同。在合并步骤MG中,所有图形表示(以其当前处理的形式的中间的基于图形的结构)通过组合它们的三元组并解析在先前步骤中发现的重复条目的名称被合并成一个表示。本体OT用于实体解析步骤ER中以及用于合并步骤MG中。集成模块ITM将基于图形的结构GBS输出为一个统一的基于图形的表示。
所描述的模块可以使用合适的算法、数据模型和编程语言在软件中实现,或者在硬件中实现。
该方法可以由诸如微控制器或微处理器之类的处理器、由专用集成电路(ASIC)、由任何种类的计算机(包括诸如平板计算机、智能电话或膝上型计算机之类的移动计算设备)或者由控制室或云中的一个或多个服务器来执行。例如,计算机系统的处理器、控制器或集成电路和/或另一个处理器可以被配置成实现本文中描述的动作。
上述方法可以经由计算机程序产品来实现,该计算机程序产品包括一个或多个计算机可读存储介质,其上存储有可由计算系统的一个或多个处理器执行的指令。指令的执行使得计算系统执行与上述方法的动作相对应的操作。
用于实现本文中描述的过程或方法的指令可以在非暂时性计算机可读存储介质或存储器(诸如高速缓存、缓冲器、RAM、闪存、可移动介质、硬盘驱动器或其他计算机可读存储介质)上提供。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性和非易失性存储介质。可以响应于存储在计算机可读存储介质中或其上的一个或多个指令集来执行图中所图示或本文中所述的功能、动作或任务。功能、动作或任务可以独立于特定类型的指令集、存储介质、处理器或处理策略,并且可以由单独或组合地操作的软件、硬件、集成电路、固件、微代码以及诸如此类来执行。同样,处理策略可以包括多处理、多任务、并行处理以及诸如此类。
已经参考本发明的实施例和示例详细描述了本发明。然而,在由权利要求所涵盖的本发明的精神和范围内,可以进行变化和修改。作为替代表达的短语“A、B和C中的至少一个”可以规定可以使用A、B和C中的一个或多个。
Claims (17)
1.一种用于创建或更新数字孪生的方法,
-所述数字孪生具有提供关于物理系统的数据的多个(N个)联合数据源(DS_1,…,DS_N),其中几个或所有联合数据源(DS_1,…,DS_N)包含与物理系统的第一实体相关的数据实例,
所述方法包括以下步骤:
-由至少一个处理器从联合数据源(DS_1,…,DS_N)中的至少一个重复地提取数据并对数据进行语义注释,其中已经从第一联合数据源(DS_1,…,DS_N)提取的数据的语义注释受到先前从至少一个其他联合数据源(DS_1,…,DS_N)提取并语义注释的数据影响,以及
-由处理器或另一处理器将语义注释的数据导出到数字孪生系统中,以便基于语义注释的数据创建或更新数字孪生(DT),其中数字孪生(DT)是物理系统的数字表示。
2.根据权利要求1所述的方法,
-其中每个联合数据源(DS_1,…,DS_N)以其自己的特定数据格式提供数据,并且
-其中特别是联合数据源(DS_1,…,DS_N)中的至少一个正在提供传感器测量值。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
-其中,物理系统是建筑物或工业设施,特别是自动化系统。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
-其中,所述先前的语义注释用于创建标签空间和/或嵌入,所述标签空间和/或嵌入用于数据的提取和语义注释。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
-其中,语义注释的数据被存储在知识数据库中。
6.根据权利要求5所述的方法,
-其中,所述语义注释的数据被集成到基于图形的结构(GBS)中,并且
-其中,所述知识数据库是存储基于图形的结构(GBS)的图形数据库。
7.根据权利要求6所述的方法,
-其中,使用本体来表达基于图形的结构(GBS)下的数据模型。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
其具有以下附加步骤:
-由处理器或另一处理器从至少一个数字孪生中导入数据并将导入的数据与语义注释的数据合并。
9.根据权利要求6或7所述的方法,
其具有以下附加步骤:
-由处理器或另一处理器从至少一个数字孪生(DT)导入数据并将导入的数据集成到基于图形的结构(GBS)中。
10.根据权利要求9所述的方法,
其中导入的步骤包括以下步骤:
-由数字孪生系统特定提取器(DTSE)将来自至少一个数字孪生(DT)的数据导出为表格数据,
-由映射器(MP)使用数字孪生系统特定映射(DTSM)将表格数据映射到中间的基于图形的结构(IGBS),以及
-由集成模块(ITM)使用本体(OT)将中间的基于图形的结构(IGBS)集成到基于图形的结构(GBS)中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
-其中,提取数据并对数据进行语义注释的步骤由处理模块(PM_1,…,PM_N)执行,并且
-其中,每个处理模块(PM_1,…,PM_N)包含特定于联合数据源(DS_1,…,DS_N)之一的数据源特定提取器(DSSE)。
12.根据权利要求11所述的方法,
其中,提取和语义注释的步骤包括以下步骤:
-由数据源特定提取器(DSSE)接收基于图形的结构(GBS)的当前状态,
-由数据源特定提取器(DSSE)从联合数据源(DS_1,…,DS_N)之一提取数据并输出表格数据,以及
-通过映射器(MP)使用提供语义注释的数据源特定映射(DSSM)将表格数据映射到中间的基于图形的结构(IGBS_1,…,IGBS_N)。
13.根据权利要求12所述的方法,
其具有以下附加步骤:
-通过集成模块(ITM)使用本体(OT)将中间的基于图形的结构(IGBS_1,…,IGBS_N)集成到基于图形的结构(GBS)中。
14.根据权利要求13所述的方法,
其中,集成的步骤包括:
-实体解析步骤(ER),通过计算相同类型的实体之间的成对相似性,标识中间的基于图形的结构(IGBS_1,…,IGBS_N)中的潜在重复实体,以及
-合并步骤(MG),通过组合它们的三元组并解析重复实体的名称,将中间的基于图形的结构(IGBS_1,…,IGBS_N)合并到基于图形的结构(GBS)中。
15.一种用于创建或更新数字孪生(DT)的系统,包括:
-接口,其能够从提供关于物理系统的数据的多个(N个)联合数据源(DS_1,…,DS_N)接收数据,其中几个或所有联合数据源(DS_1,…,DS_N)包含与物理系统的第一实体相关的数据实例,
-处理模块(PM_1,…,PM_N),其被配置用于由至少一个处理器从联合数据源(DS_1,…,DS_N)中的至少一个重复地提取数据并对数据进行语义注释,其中已经从第一联合数据源(DS_1,…,DS_N)提取的数据的语义注释受到先前从至少一个其他联合数据源(DS_1,…,DS_N)提取并语义注释的数据影响,以及
-至少一个导出模块(EPM),其被配置用于由处理器或另一处理器将语义注释的数据导出到数字孪生系统中,以便基于语义注释的数据创建或更新数字孪生(DT),其中数字孪生(DT)是物理系统的数字表示。
16.计算机可读存储介质,其上存储有:
-可由计算机系统的一个或多个处理器执行的指令,其中指令的执行使得计算机系统执行根据权利要求1至14中的一项所述的方法。
17.计算机程序,
-其由计算机系统的一个或多个处理器执行,并且执行根据权利要求1至14中的一项所述的方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP20183100.5A EP3933516A1 (en) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | Method and system for creating or updating a digital twin |
EP20183100.5 | 2020-06-30 | ||
PCT/EP2021/066978 WO2022002694A1 (en) | 2020-06-30 | 2021-06-22 | Method and system for creating or updating a digital twin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115943351A true CN115943351A (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=71451972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180046765.7A Pending CN115943351A (zh) | 2020-06-30 | 2021-06-22 | 用于创建或更新数字孪生的方法和系统 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230315073A1 (zh) |
EP (2) | EP3933516A1 (zh) |
CN (1) | CN115943351A (zh) |
WO (1) | WO2022002694A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115171510A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-10-11 | 北京工商大学 | 基于工业互联网标识解析的大米供应链数字孪生教学用具 |
FR3137193A1 (fr) * | 2022-06-24 | 2023-12-29 | Orange | Système de gestion de jumeaux numériques, procédé de gestion associé |
WO2024043874A1 (en) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Siemens Corporation | Automated model based guided digital twin synchronization |
WO2024118092A1 (en) * | 2022-11-28 | 2024-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Automated creation of digital twins using graph-based industrial data |
CN115933672B (zh) * | 2022-12-19 | 2023-08-29 | 广东鉴面智能科技有限公司 | 一种无人卸料小车综合管理系统 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10962945B2 (en) * | 2017-09-27 | 2021-03-30 | Johnson Controls Technology Company | Building management system with integration of data into smart entities |
US20190138662A1 (en) * | 2017-11-07 | 2019-05-09 | General Electric Company | Programmatic behaviors of a contextual digital twin |
EP3709227B1 (en) * | 2019-03-11 | 2021-12-29 | ABB Schweiz AG | System and method for interoperable communication of an automation system component with multiple information sources |
-
2020
- 2020-06-30 EP EP20183100.5A patent/EP3933516A1/en not_active Withdrawn
-
2021
- 2021-06-22 EP EP21739577.1A patent/EP4150413A1/en active Pending
- 2021-06-22 US US18/013,020 patent/US20230315073A1/en active Pending
- 2021-06-22 WO PCT/EP2021/066978 patent/WO2022002694A1/en unknown
- 2021-06-22 CN CN202180046765.7A patent/CN115943351A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4150413A1 (en) | 2023-03-22 |
WO2022002694A1 (en) | 2022-01-06 |
US20230315073A1 (en) | 2023-10-05 |
EP3933516A1 (en) | 2022-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230315073A1 (en) | Method and system for creating or updating a digital twin | |
Fokkens et al. | NAF and GAF: Linking linguistic annotations | |
US20120054147A1 (en) | System and method for extract, transform, and load workflow generation | |
US20110307440A1 (en) | Method for the fully modifiable framework distribution of data in a data warehouse taking account of the preliminary etymological separation of said data | |
CN103631601A (zh) | 一种代码生成方法和装置 | |
WO2019172849A1 (en) | Method and system for generating a structured knowledge data for a text | |
US20130198117A1 (en) | Systems and methods for semantic data integration | |
CN113139033B (zh) | 文本处理方法、装置、设备及存储介质 | |
US10387493B2 (en) | Methods for converting an XML artifact into a topic map instance and devices thereof | |
Tomingas et al. | Data integration patterns for data warehouse automation | |
Thanos | The future of digital scholarship | |
Molhanec | Deriving relational normalisation from conceptual normalisation | |
Rajput et al. | Semi-automatic approach for ontology enrichment using umls | |
CN114328965A (zh) | 知识图谱更新方法、装置及计算机设备 | |
CN114741077A (zh) | 基于字段粒度的页面效果预览方法、装置、设备及介质 | |
Wischenbart et al. | Automatic data transformation: Breaching the walled gardens of social network platforms | |
JPWO2018100700A1 (ja) | データ変換装置とデータ変換方法 | |
Criado et al. | Enabling the reuse of stored model transformations through annotations | |
CN114648121A (zh) | 一种数据处理方法、装置、电子设备和存储介质 | |
Obraczka et al. | Big Data Integration for Industry 4.0 | |
Hamri et al. | Building an Ontology for the Metamodel ISO/IEC24744 using MDA Process | |
Rauber et al. | Repeatability and Re-usability in Scientific Processes: Process Context, Data Identification and Verification. | |
Ivkovic et al. | Using formal concept analysis to establish model dependencies | |
CN111651139B (zh) | 一种oml对rucm的表示方法 | |
Guskov et al. | The Knowledge Base for Automating the Architecting of Software Systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |