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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine zur Ausführung
des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung zur automatischen Zuordnung
von Datenelementen beim Modellieren eines aus einer Mehrzahl von
Komponenten gebildeten technischen Systems, z. B. einer technischen
Maschine, einer technischen Einrichtung, einer technischen Anlage
(im Weiteren technisches System genannt), anhand von Modellen.
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Modelle von technischen Systemen
erlauben durch Zuordnung von Informationen wie Datenelementen zu
einzelnen Komponenten des technischen Systems eine Strukturierung
der Datenelemente und ermöglichen
den Zugriff auf die Datenelemente über die Auswahl der jeweiligen
Komponente (auch Modellelement genannt). Im allgemeinen wird ein
technische System anhand eines Modells z. B. eines hierarchischen
Komponentenmodells oder eines hierarchischen Funktionsmodells näher beschrieben.
Dabei kann eine Komponente oder ein Modellelement mehrfach vorkommen.
Jeder Komponente ist die zugehörige
Information in Form des Datenelements eindeutig und explizit zugeordnet.
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Zur Modellierung verschiedener, aber
im Wesentlichen gleichartiger technischer Systeme, wie z. B. einer
Werkzeugmaschine, die zum einen mit nur einer Spindel und zum anderen
mit Haupt- und Gegenspindel ausgebildet sein kann, oder z. B. eines Füllstandssensors,
der zum einen als Ultraschallsensor und zum anderen als Schwimmsensor
ausgebildet sein kann, werden separate Modelle erstellt. Mit anderen
Worten: Gibt es zu einem technischen System, z. B. einer Werkzeugmaschine,
mehrere kundenspezifische Maschinenausprägungen, so müssen beim
einfachen Modellansatz zwei unterschiedliche Modelle erstellt und
die Datenelemente in beiden Modellen den Komponenten zugeordnet
werden. Dies führt
zu einem besonders aufwendigen Projektieren derartiger Modelle.
Nach bester Kenntnis der Anmelderin ist eine Lösung für das beschriebene Problem
bisher nicht bekannt geworden. Tatsächlich wird das Problem bisher
schlicht umgangen, indem mehr Projektierungsaufwand in die Erstellung
einzelner, unabhängiger
Modelle investiert wird.
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Der Erfindung liegt folglich die
Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches Verfahren zum automatischen
Zuordnen von Datenelementen beim automatischen Modellieren anzugeben.
Des Weiteren ist eine besonders einfach ausgeführte Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens anzugeben.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich einer zur
Ausführung
des Verfahrens besonders geeigneten Vorrichtung wird die Aufgabe
erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 gelöst.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis
aus, dass sich jedes reale technische System, wie eine Maschine,
eine Einrichtung, eine Anlage, aus einer Vielzahl einzelner Komponenten
in Form von Bauteilen, Aggregaten, Organen, Funktionselementen, Sensoren
und dergleichen zusammensetzt. Jede derartige Komponente ist wiederum
für sich
beschreibbar, indem die jeweilige Komponente anhand von charakteristischen
Informationen oder Datenelemente, wie Abmessungen, Betriebsgrößen, Eigenschaften,
beschrieben wird. Als weitere charakteristische Datenelemente kommen
auch Maße
und Gewichte sowie Funktionen wie z. B. ein Ventilhub oder eine
Leistungsaufnahme eines Motors und auch Zusatzinformationen oder
Referenzen auf Zusatzinformationen wie z. B. Handbücher, Einbauanleitungen, zugehörige Software
usw. in Betracht. Jede Beschreibung einer solchen Komponente anhand
des jeweils zugehörigen
Datenelements oder mehrerer Datenelemente bildet vorzugsweise einen
Datensatz.
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Aus der Gesamtheit aller Komponenten
wird durch Auswahl einiger Komponenten und deren Verschaltung ein
technisches System gebildet. Die Gesamtheit aller Komponenten, welche
nicht nur das betreffende technische System, sondern auch ein anderes
gleichartiges technisches System bilden können, umfasst beispielsweise
sämtliche
Komponenten einer Baureihe oder eines Anbieters technischer Systeme,
die beispielsweise sowohl Komponenten, welche der Anbieter selbst
herstellt oder vertreibt, als auch Komponenten, die mit dem vom
Anbieter hergestellten oder vertriebenen Komponenten gesteuert werden,
aufweisen.
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Aus der Gesamtheit aller Komponenten
wird gegebenenfalls eine Untermenge von Komponenten ausgewählt, die
für ein
konkretes technisches System oder Teilsystem erforderlich sind.
Diese Untermenge von Komponenten wird auch als Stück- oder Komponentenliste
bezeichnet, welche ein anwendungsspezifisches und somit reales technisches System
beschreibt. Die Komponentenliste umfasst beispielsweise all diejenigen
Komponenten, wie z. B. eine oder mehrere Steuerungen, Aktoren und
Sensoren zur Steuerung bzw. zur Überwachung
des technischen Systems und des dem technischen System zugrunde
liegenden technischen Prozesses sowie die dem technischen System
selbst zugrunde liegenden Komponenten, wie z. B. Antriebe, Ventile,
Reaktoren usw.
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Zur Modellierung eines technischen
Systems sind darüber
hinaus mehrere Modelle vorgesehen, die zur Beschreibung Datenelemente
umfassen. Dabei wird das technische System selbst und auch die jeweilige
Komponente anhand mindestens eines Modells mittels der Datenelemente
beschrieben. Die Modelle werden vorzugsweise in Stammmodelle und/oder
anwendungsspezifische Modelle unterteilt. Unter Stammmodell wird
insbesondere eine auch als generisches Modell bezeichnete Gattung
eines technischen Systems und/oder einer technischen Komponente
verstanden. Beispielsweise wird als Stammmodell eines technischen
Systems eine "Kraftwerksanlage" definiert, wobei
das Stammmodell „Kraftwerksanlage" wiederum hierarchisch
in weitere Unter-Stammmodelle bis Erreichen eines elementaren Stammmodells
für ein
elementares technisches System unterteilt werden kann. Als elementare
technische Systeme für
das technische System „Kraftwerksanlage" werden beispielsweise
eine „Kohlekraftwerksanlage", eine „Kernkraftwerksanlage", eine „Gas- und
Dampfturbinenanlage" verstanden,
die jeweils für
sich durch ein zugehöriges
elementares Stammmodell beschrieben werden.
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Unter einem Stammmodell einer technischen
Komponente wird beispielsweise eine Maschine oder ein Stellantrieb
verstanden. Das Stammmodell einer „Maschine" kann wiederum Unter-Stammmodelle umfassen wie „Werkzeugmaschine", „Wartungs-
und Reinigungsmaschine",
die bis zum Erreichen eines Stammmodells für eine elementare Komponente
hierarchisch weiter unterteilt werden. Mit anderen Worten: Stammmodelle
oder generische Modelle sind abstrakte Modelle eines technischen
Systems und/oder einer technischen Komponente, die in mehreren Ebenen
hierarchisch aufgebaut sind.
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Ein solches abstraktes Stammmodell
oder generisches Modell ist im Detail dafür vorgesehen, sämtliche
Informationen oder Datenelemente über die zugehörige Komponente
und/oder über
das zugehörige
technische System aufzunehmen.
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Um ferner die abstrakten Komponenten
oder Bauteile (auch Basis- oder Stammkomponenten oder generische
Komponenten genannt) in ihren unterschiedlichen Ausprägungen oder
Eigenschaften beschreiben zu können,
wird den Komponenten zusätzlich
ein Kennzeichnungsmodell (auch Ausprägungsmodell genannt) zugeordnet.
Mittels des Kennzeichnungsmodells wird vorzugsweise die jeweilige
Komponente anhand von charakteristischen Informationen oder Datenelemente,
wie Abmessungen, Funktionen, Betriebsgrößen, Eigenschaften, Gewicht, Funktion
näher beschrieben.
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Vorteilhafterweise werden die Stammmodelle
der Komponenten und/oder des technischen Systems beliebig, beispielsweise
in Abhängigkeit
von Interaktionsmöglichkeiten
zwischen den Komponenten des technischen Systems kombiniert. Solche
Kombinationen von Stammmodellen der Stammkomponenten oder des Stammsystems
werden als Beziehungen bezeichnet.
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Zum Aufbau einer konkreten technischen Komponente
oder eines konkreten technischen Systems sind zweckmäßigerweise
zusätzlich
zu den Stammmodellen anwendungsspezifische Modelle für die konkrete
technische Komponente und/oder das konkrete technische System vorgesehen.
Je nach Art und Aufbau der anwendungsspezifischen Modelle umfasst
beispielsweise ein mögliches
anwendungsspezifisches Modell für
eine Komponente oder ein System die Anzahl der zur Realisierung
der Komponente bzw. des Systems erforderlichen Bauteile z. B. in
Form einer Stückliste.
Daneben kann als weiteres anwendungsspezifisches Modell der Lieferungsumfang
der konkreten technischen Komponente und/oder des technischen Systems
in Form einer Lieferliste (auch Installations-Stückliste genannt) definiert
werden.
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Mit anderen Worten: Zur Modellierung
einer konkreten technischen Komponente und/oder eines konkreten
technischen Systems anhand mehrerer Komponenten werden mehrere Modelle,
die in gleich-, höher-
und/oder niedrigwertigen Ebenen zueinander in Beziehung stehen,
verwendet.
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Je nach Art und Aufbau sowie Hierarchiestruktur
kann das eine Komponente oder ein technisches System repräsentierendes
Datenelement direkt in der jeweiligen Ebene dem jeweils betreffenden Modell – Stammmodell
und/oder anwendungsspezifisches Modell – zugeordnet und entsprechend
hinterlegt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform für eine einfache
und schnelle Modellierung ist das Datenelement im Hinblick auf die
Ausnutzung des zur Verfügung
stehenden Speicherplatzes, aber auch zugunsten eines schnellen Auffindens
demjenigen Modell zugeordnet, das in der Hierarchie in einer höheren, insbeson dere
in der höchsten
Ebene oder in einer niedrigen, insbesondere in der niedrigsten Ebene steht.
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Beim Modellieren des technischen
Systems anhand der Beziehungen zwischen den verschiedenen Modellen
wird das Datenelement eines Modells einer höheren Ebene automatisch einem
mit diesem Modell in Beziehung stehenden anderen Modell einer gleich-
und/oder niedrigwertigen Ebene zugeordnet oder umgekehrt. Das heißt, jedes
Datenelement wird vorteilhafterweise nur einem einzigen Modell zugeordnet.
Je nach Art der Modellierung kann dabei das jeweilige Datenelement
nur einem einzigen Stammmodell aller Stammmodelle und einem einzigen
anwendungsspezifischen Modell aller anwendungsspezifischen Modelle
oder übergreifend über alle
Modelle einem einzigen Modell – einem
Stammmodell oder einem anwendungsspezifischen Modell – zugeordnet sein.
Hierdurch ist sichergestellt, dass das Datenelement nur einmal hinterlegt
wird, so dass Änderungen oder
Aktualisierungen von Eigenschaften des Datenelements einfach und
sicher und für
alle betreffenden Modelle nur einmal auszuführen sind.
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Mit anderen Worten: Ein konkretes
technisches System wird anhand von mehreren Stammmodellen oder generischen
Modelle, insbesondere Stammmodellen von Komponenten wie generischen Bauteilen,
generischen Baugruppen und/oder Kombinationen von generischen Bauteilen
und Baugruppen, die miteinander in gleich-, höher- und/oder niedrigwertigen
Ebenen in Beziehung gesetzt werden, modelliert.
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Über
die Beziehungen werden Zuordnungen von Datenelementen, wie Informationen
oder Merkmale von Modellelementen wie den Komponenten, vorteilhafterweise
referenziert oder vererbt. Der Ansatz ist grundsätzlich anwendbar für unterschiedliche Modelltypen;
vorliegend ist ein hierarchisches Modell in Art einer Baumstruktur
beschrieben. Alternativ kann als Modelltyp auch ein Netzmodell oder
ein anderer Modelltyp verwendet wer den. In den Modellen sind Modellelemente
als Komponenten wie Bauteile, Baugruppen usw. ausgebildet.
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Bevorzugt wird eine konkrete elementare Beziehung,
insbesondere eine strukturelle Beziehung zwischen einem der Stammmodelle
und einem der anwendungsspezifischen Modelle ausgehend vom betreffenden
anwendungsspezifischen Modell erzeugt und diesen zugeordnet. Alternativ
oder zusätzlich
wird zwischen mindestens zwei Stammmodellen eine abstrakte Beziehung
erzeugt und diesen zugeordnet. Je nach Art der Modellierung wird
vorteilhafterweise in einem weiteren Schritt nach Zuordnung der
Beziehung zu den betreffenden Modellen, insbesondere zu deren Systemen
und/oder Komponenten anhand einer Mehrzahl von Modellen, insbesondere
von Stammmodellen und/oder anwendungsspezifischen Modellen einer
oder mehrerer Komponenten und deren Beziehungen automatisch mindestens
ein weiteres Stammmodell und/oder ein weiteres anwendungsspezifisches
Modell einer weiteren Komponente und/oder eines technischen Systems erzeugt.
Alternativ kann anhand von lediglich Stammmodellen einer oder mehrerer
Komponenten ein Stammmodell eines technischen System erzeugt werden.
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Die bezüglich der Vorrichtung zum automatischen
Zuordnen von Datenelementen beim Modellieren gestellte Aufgabe wird
gelöst,
indem ein erster modellbezogener Speicher zur Hinterlegung der Modelle
und ein zweiter datenbezogener Speicher zur Hinterlegung der Datenelementen
vorgesehen sind, wobei den im ersten Speicher hinterlegten Modellen jeweils
mindestens eine Beziehung zugeordnet ist, anhand derer das jeweilige
im zweiten datenbezogenen Speicher hinterlegte Datenelement einem
Modell einer höherwertigen
Ebene zugeordnet ist, wobei anhand einer vorgebbaren Beziehung das
betreffende Datenelement eines Modells einer höherwertigen Ebene automatisch
einem mit diesem Modell in Beziehung stehenden Modell einer gleich-
und/oder niedrigwertigen Ebene zuordbar ist. Vorteilhafterweise
ist mindestens ein Programmcodemittel zur Erzeugung und Hinterlegung
der jeweiligen Beziehung zwischen mindestens zwei Modellen vorgesehen. Des
Weiteren ist bevorzugt ein Programmcodemittel zur Referenzierung
und Hinterlegung des die Beziehung repräsentierenden Datenelements
vorgesehen. Als Programmcodemittel dient beispielsweise in einer
Datenbank die Verknüpfung
von entsprechenden Datenfeldern. Für eine strukturierte Hinterlegung
der Daten und Modelle ist der erste modellbezogene Speicher unterteilt
in einen Speicher für
Stammmodelle und einen Speicher für anwendungsspezifische Modelle.
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Der Vorteil der Erfindung besteht
insbesondere darin, dass der Erstellungsaufwand zur Modellierung
eines aus mehreren Komponenten gebildeten technischen Systems deutlich
reduziert wird. Sollen für
mehrere konkrete Maschinen einer oder auch unterschiedlicher Baureihen
Dokumente und/oder Informationen zusammengestellt als Datenelemente
einer Stückliste
zugeordnet werden, so muss dieser Vorgang nicht für jede einzelne
Maschine oder jede einzelne Komponente vollständig durchgeführt werden.
Durch die Modellhierarchie und die Zuordnung des Datenelements an
das höchste
oder niedrigste Modell mit Referenzierung auf die weiteren dieses Datenelement
benötigenden
Modelle können
viele Zuordnungen automatisch generiert werden, da Informationen
verallgemeinert werden und über
Beziehungen zwischen den Modellen wieder konkreten Komponenten zuordbar
sind.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung mehrerer Modelle zur Modellierung eines
aus mehreren Komponenten gebildeten technischen Systems,
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2 und 3 eine schematische Darstellung der
Verwendung von Modellen in einem Diagnosesystem für ein technisches
System.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung mehrerer Modelle M zur Modellierung
eines aus mehreren Komponenten K gebildeten technischen Systems
S, z. B. einer technischen Maschine oder einer technischen Anlage.
Als Komponenten K umfasst das technische System S in nicht näher dargestellter Art
und Weise Bauteile, Baugruppen, Einrichtungen, Sensoren, Aggregate,
Antriebe, etc. oder Kombinationen aus diesen.
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Zur Modellierung des technischen
Systems S, z. B. einer Maschine, sind mehrere Modelle M vorgesehen.
Die Modelle M sind unterteilt in Stammmodelle MS (auch generische
Modelle genannt), die wiederum unterteilt sind in komponentenbezogene Stammmodelle
MS(KA) und maschinen- oder systembezogene Stammmodelle MS(SA) (im
Weiteren kurz abstrakte Stammmodelle MS(K), MS(SA) genannt), und
in anwendungsspezifische Modelle MA, die wiederum unterteilt sind
in komponentenbezogene anwendungsspezifische Modelle MA(KR) und
maschinen- oder systembezogene anwendungsspezifische Modelle MA(SR)
(im Weiteren kurz konkrete Modelle MA(K), MA(SR) genannt).
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Bei der Komponente K eines komponentenbezogenen
Stammmodells MS(KA) handelt es sich um Basiskomponenten oder generische
Komponenten, die aus Basisbauteilen und/oder Basisbaugruppen bzw.
generischen Bauteilen oder generischen Baugruppen gebildet sind.
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In 1 ist
beispielhaft eine generische, auch abstrakt genannte Komponente
KA (gekennzeichnet durch den mit „1" bezeichneten Kreis) zur Repräsentation
einer Spindel dargestellt, die der Einfachheit halber ebenfalls
als „Spindel" bezeichnet ist. Die
abstrakte Komponente KA umfasst selbst wieder einzelne generische
Bauteile und/oder generische Baugruppen, z. B. einen „Spindelantrieb" (kurz mit „Spi-Antrieb" bezeichnet) und
ein „Spindellager" (kurz mit „Spi-Lager" bezeichnet).
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Jede abstrakte Komponente KA wird
darüber hinaus
hinsichtlich ihrer jeweiligen Eigenschaften, Kenngrößen, Abmessungen,
Funktionen, etc. anhand eines zugehörigen Kennzeichnungsmodells MK(K),
auch Ausprägung
genannt, näher
beschrieben (siehe den mit „2" gekennzeichneten
Kreis). In 1 wird die
als „Spindel" ausgeführte abstrakte Komponente
KA in ihren Ausprägungen
anhand der zugehörigen
Kennzeichnungsmodelle MK(K) als „Hauptspindel" (kurz mit „Hauptspl." bezeichnet) und als „Gegenspindel" (kurz mit „Gegenspl." bezeichnet) näher beschrieben.
Diese beiden generischen Unter- oder Teilkomponenten – Hauptspindel
und Gegenspindel – basieren
auf der zugrunde liegenden generischen oder abstrakten Komponente
KA – der
Spindel – und
unterscheiden sich teilweise in den zugehörigen Datenelementen D.
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Die Gesamtheit aller generischen
oder abstrakten Komponenten KA und somit deren Stammmodelle MS(KA)
und deren Kennzeichnungsmodelle MK(K) bilden eine Datenbasis, die
im Folgenden, da sie generische Komponenten KA wie Bauteiltypen und
Baugruppentypen umfasst, als Stammkomponentenbasis bezeichnet wird.
Die Stammkomponentenbasis ist in nicht näher dargestellter Art und Weise als
ein erster modellbezogener Speicher Sm ausgeführt. In dem ersten modellbezogenen
Speicher Sm sind darüber
hinaus vorzugsweise die anwendungsspezifischen Modelle MA(KR) und
MA(SR) hinterlegt. Alternativ kann der erste modellbezogene Speicher Sm
unterteilt sein in einen nicht näher
dargestellten Speicher für
die Stammmodelle MS(KA), MS(SA) und einen nicht näher dargestellten
Speicher für
die anwendungsspezifischen Modelle MA(SR), MA(KR).
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Hinsichtlich weiterer Komponenten
KR, KA sind die Möglichkeiten
der zu repräsentierenden
Informationen vielfältig.
Dabei lassen sich einzelne, gleichartige oder ähnliche Komponenten KR, KA gruppenweise
zusammenfassen. So ist eine Zusammenfassung z. B. sämtlicher
Motoren und sämtlicher Ventile
in einer jeweils entsprechenden Gruppe möglich und sinnvoll. Für sämtliche
Komponenten KR, KA einer Gruppe ist dann ein entspre chender generischer
oder abstrakter Komponententyp vorgesehen, der z. B. in Bezug auf
die Motoren in Form der Datenelemente D Informationen zu Leistungsdaten,
Drehzahlen und dergleichen und in Bezug auf die Ventile Informationen
zum Ventilhub umfasst.
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Diese spezialisierten abstrakten
Komponententypen basieren auf der zugrunde liegenden, allgemeinen
abstrakten Komponente KA, z. B. dem generischen Bauteil, das nur
zur Aufnahme von Informationen im Hinblick auf eine Klartextbezeichnung
der jeweiligen Komponente KA vorgesehen ist. Insofern ergibt sich
eine hierarchische Beziehung innerhalb der abstrakten Komponententypen
und Komponenten KA, die im Bereich der Programmierung, z. B. bei
der so genannten objektorientierten Programmierung, als „Vererbung" bezeichnet wird.
Die Bezeichnung Vererbung wird im Folgenden wie im Bereich der Programmierung
verwendet und anhand eines Programmcodemittels derart erzeugt, dass
das zugrunde liegende allgemeine generische Bauteil oder die abstrakte
Komponente KA sämtliche
Informationen an davon abgeleitete spezielle weitere abstrakte Komponenten
KA oder an konkrete Komponenten KR weitergibt („vererbt"). So ist entlang einer „Vererbungslinie" eine immer weitergehende
Spezialisierung generischer Bauteile möglich. Schließlich ergibt sich
auf diese Weise eine umfassende Kollektion generischer Bauteile,
mit denen eine Modellierung auch komplexer technischer Systeme SA,
SR möglich
ist.
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Im Detail wird dabei anhand der komponentenbezogenen
Stammmodelle MS(KA) und/oder ggf. anhand der komponentenbezogenen
Kennzeichnungsmodelle MK(K) ein systembezogenes Stammmodell MS(SA)
(auch Systemmodell genannt) automatisch erzeugt (gekennzeichnet
durch den mit „3" bezeichneten Kreis).
Mit anderen Worten: In Art eines Baukasten mit vorkonfigurierten,
aber veränderlichen,
erweiterbaren und ergänzbaren
generischen oder abstrakten Komponenten KA wird das systembezogene
Stammmodell MS(SA) des technischen Systems S, z. B. für eine generischen
Maschine erstellt. Das systembezogene Stammmodell MS(SA) umfasst
nur generische und somit abstrakte Komponenten KA, die in der Stammkomponentenbasis
enthalten sind.
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Zusätzlich zur Auswahl der abstrakten
Komponenten KA aus der Stammkomponentenbasis umfasst das systembezogene
Stammmodell MS(SA) oder System- oder Basismodell Verknüpfungen
V zwischen einzelnen generischen oder abstrakten Komponenten KA
(Bauteiltyp oder Baugruppentyp), beispielsweise um die Funktionalität der zu
modellierenden Maschine oder des abstrakten Systems SA abzubilden.
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Zusätzlich zu den Stammmodellen
MS(S), MS(KA) werden anwendungsspezifische Modelle MA(SR) eines
technischen realen Systems SR automatisch erzeugt, die wiederum
auf einer vorgegebenen Anzahl von anwendungsspezifischen Modellen MA(KR)
von realen oder konkreten Komponenten KR beruhen (gekennzeichnet
durch den mit „4" bezeichneten Kreis).
In der 1 wird das systembezogene konkrete
Modell MA(SR) für
eine „generelle
Maschine" als technisches
System S gezeigt. Eine solche „generelle
Maschine" ist allerdings
in der Praxis nicht realisierbar, weil sie z. B. sämtliche
Varianten einer oder mehrerer konkreter Komponenten KR, die in einer
konkreten Maschine zum Einsatz kommen können, umfasst.
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Durch ein weiteres komponentenbezogenes anwendungsspezifisches
Modell MA(KR) des technischen Systems S wird eine tatsächliche,
konkrete Ausführungsform
der zu modellierenden „generellen Maschine" näher beschrieben.
Das komponentenbezogene konkrete Modell MA(KR) beschreibt in anderen
Worten eine „konkrete
Maschine" (gekennzeichnet
durch den mit „5" bezeichneten Kreis)
und stellt somit eine Untermenge der „generellen Maschine" und somit des systembezogenen
konkreten Modells MA(SR) dar. Insbesondere wird mittels des komponentenbezogenen
konkreten Modells MA(KR) eine ausgelieferte, konkrete Maschine beispielsweise
in Form von Stücklisten
näher beschrieben.
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Die Modelle M, d. h. die Stammmodelle MS(S),
MS(K), die Kennzeichnungsmodelle MK(K) und/oder die anwendungsspezifischen
Modelle MA(S), MA(K), stehen in gleich-, höher- und niedrigwertigen Ebenen
in Beziehungen B zueinander (gekennzeichnet durch die mit „6", „7", „8", „9" bezeichneten Kreise).
Zwischen den einzelnen Modellen M existieren unterschiedliche Beziehungen
B die der Zuordnung von Datenelementen D, wie Funktionen, Merkmalen,
Eigenschaften, Abmessungen und/oder Informationen, innerhalb des
abstrakten Systems SA und/oder des konkreten Systems SR und auf
den unterschiedlichen Ebenen dienen.
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Die abstrakten Komponenten KA der „generischen
Maschine", also
des abstrakten Systems SA, basieren auf den generischen Bauteilen
oder generischen Baugruppen der Stammkomponentenbasis. Die zugrunde
liegende Beziehung B (mit „6" bezeichnet) zwischen
der abstrakten Komponente KA des komponentenbezogenen Stammmodells
MS(KA) und der abstrakten Komponente KA des systembezogenen Stammmodells
MS(SA) wird als Ausprägungsbeziehung
derart bezeichnet, dass die abstrakten Komponente KA des Systems
S „Ausprägung von" der abstrakten Komponente
KA des Stamms ist. Ebenso basieren die konkreten Komponenten KR der
generellen Maschine, also des konkreten Modells MA(SR), auf abstrakten
Komponenten KA der generischen Maschine, also des systembezogenen Stammmodells
MS(SA). Die zugrunde liegende Beziehung B (mit „7" bezeichnet) wird als Realisierungsbeziehung
derart bezeichnet, dass die Komponente KR des realen Systems SR
eine „Realisierung
von" der abstrakten
Komponente KA des abstrakten Systems SA , der „generischen Maschine", ist.
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Mit anderen Worten: Mittels der Beziehungen
B kann eine generische, abstrakte Komponente KA oder eine Stammkomponente
Basis für
ein oder mehrere reale oder konkrete Komponenten KR sein, wobei
jede dieser realen Komponenten KR eine Instanz der generischen abstrakten
Komponente KA ist.
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Die Beziehungen B zwischen der konkreten „generellen
Maschine", dem konkreten
Modell MA(SR) und dem zugehörigen
konkreten System SR, und der konkreten Komponente KR, also dem konkreten
Modell MA(KR), ergibt sich dadurch, dass die Komponentenelemente
der konkreten Komponente KR eine Untermenge der Elemente der „generellen
Maschine" – des konkreten
Systems SR – darstellen.
Die Beziehung B (gekennzeichnet durch einen mit „8" bezeichneten Kreis) zeigt also an,
welche konkreten Komponenten KR oder Elemente in der „generellen
Maschine" – dem konkreten
System SR – vorhanden
oder nicht vorhanden sind.
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Anhand der in Beziehung B zueinander
stehenden Modellen M (einschließlich
der spezifischen Modelle MS(KA), MS(SA), MK(K), MA(SR), MA(KR)) wird
das Datenelement D eines Modells M, z. B. ein komponentenbezogenes
Stammmodell MS(KA), einer höheren
Ebene automatisch einem mit diesem Modell M in Beziehung stehenden
anderen Modell M, z. B. ein systembezogenes Stammmodell MS(SA), einer
gleich- und/oder niedrigwertigen Ebene zugeordnet oder umgekehrt.
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Zur Hinterlegung der Modelle M ist
der erste modellbezogene Speicher Sm vorgesehen. Die Datenelemente
D sind in Abhängigkeit
vom Aufbau und der Struktur in einem zweiten datenbezogenen Speicher
Sd hinterlegt. Der zweite datenbezogene Speicher Sd kann separat
ausgebildet sein. Alternativ können
die Datenelemente D in dem jeweils zugehörigen ersten modellbezogenen
Speicher Sm hinterlegt sein. Die verschiedenartigen Datenelemente
D sind durch gleiche graphische Symbole dargestellt. Die Datenelemente
D, d. h. deren Datensätze,
umfassen jeweils Informationen, also insbesondere Nutzinformationen
und Metadaten, zu einzelnen technischen abstrakten und konkreten
Komponenten KA bzw. KR. Die in den Datenelementen D enthaltenen
Informationen werden über
eine zugehörige
Beziehung B1 anhand eines Programmcodemittels zum einen dem Modell
M mit der höchstwertigen
oder niedrigstwertigen Ebene zugeordnet. Zum anderen wird das betreffende
Datenelement D den anderen dieses Datenelement D ebenfalls betreffenden
Modellen M anhand einer weiteren Beziehung B2 automatisch zugeordnet
und somit referenziert. Das heißt,
je nach Ebenenanordnung erfolgt die Zuordnung der Datenelemente
D anhand der Beziehungen B ausgehend von einer Anfangsebene absteigend oder
aufsteigend. Das Datenelement D wird dabei bevorzugt einer Komponente
KA oder KR des jeweiligen Modells M zugeordnet.
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Mit anderen Worten: Informationen,
z. B. Dokumentationen zu einem Bauteil oder Merkmale, z. B. Merkmalsbeschreibungen
für ein
Diagnosesystem, welche Inhalt der Datenelemente D sind, werden nun nicht
mehr der konkreten Komponente KR oder Maschine als Datenelement
D zugeordnet, sondern werden entweder dem übergeordneten konkreten System
SR (= „generelle
Maschine") oder
sogar, wenn die Information verallgemeinerbar ist, einer abstrakten
Komponenten KA (= „generische
Komponente") oder
einem abstrakten technischen System SA (= „generische Maschine") zugeordnet. Über einen
Generatorlauf kann nun ein Modell M für die konkrete Maschine oder
Komponente KR mit den zugeordneten Datenelementen D dadurch gewonnen
werden, dass bei jeder Komponente KR, KA überprüft wird, ob eine Beziehung
B zu einem Element in einem anderen Modell MS(KA), MS(SA), MA(SR),
MA(KR) höherer
oder niedriger Abstraktionsebene existiert. Ist dies der Fall wird
das der jeweiligen Beziehung B zugrunde liegende Datenelement D
des betreffenden Modells M mit MS (KA) , MS (SA) , MA(SR) , MA(KR) für das andere
Modell M, z. B. für
eine konkrete Komponente KR in eine Stückliste, übernommen .
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In den 2 und 3 wird beispielhaft beschrieben,
wie der erfindungsgemäße Ansatz
mit generischen Modellen genutzt werden kann, um ein Regelwerk im
Zusammenhang mit einem Diagnosesystem für technische Systeme S am Beispiel
einer Werkzeugmaschine aus einem allgemein gültigen Regelwerk für eine konkrete
Maschine abzuleiten. Für
nähere
Details zu einer „iterativen
rechnergestützten
Diagnose" wird auf
die gleichnamige für
den gleichen Anmelder der vorliegenden Erfindung einge reichten Patentanmeldung
vom ##.##.2000 (Aktenzeichen ### ## ### (Anmeldeaktenzeichen der 2002
14792]) verwiesen.
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In 2 besteht
das Regelwerk im Kern aus einer Anzahl von Diagnosen 11 für ein technisches System
S. Jede Diagnose 11 ist mit einer Anzahl von Datenelementen
D in Form von Merkmalen 12 bzw. Symptomen 13 verknüpft. Diagnosen 11 und
Merkmale 12 sind Systemelementen 14, z. B. Komponenten
KR, KA des technischen Systems S, zugeordnet. Die Diagnosen 11 können anhand
der Komponenten KA, KR und somit anhand von generischen Bauteilen oder
generischen Baugruppen als generisches System S dargestellt werden.
Auf diese Weise entsteht mit einer Stammdatenbasis, die in diesem
Anwendungsfall als Diagnosendatenbasis bezeichnet wird, ein allgemeingültiges Regelwerk,
das in ein installationsspezifisches Regelwerk transformiert werden kann.
Dabei werden die Beziehungen B zwischen dem technischen System S,
also eine Repräsentation
einer Diagnose 11, und einer konkreten oder abstrakten
Komponente KR bzw. KA, insbesondere einem Systemelement 14,
zur Modellierung eines abstrakten Stammmodells MS(SA) oder eines
konkreten Modells MR(SR), also dem Äquivalent der „generischen
Maschine" bzw. der „generellen
Maschine" entsprechend,
zur automatischen Zuordnung der Datenelemente D, d. h. der Merkmale 12 und
Symptome 13, verwendet. Die Merkmale 12 und Symptome 13 werden
entsprechend angeordnet, d. h. im sich ergebenden Baum „vererbt" oder „umgehängt".
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Im Beispiel gemäß 3 ist ein Diagnose-Regelwerk zur automatischen
Zuordnung der Datenelemente D dargestellt. Dabei wird das Merkmal M1
als Datenelement D verwendet. Eine der Diagnosen 11 ist
einer abstrakten Komponente KA oder Stammkomponente – dem generischen
Bauteil „Spindel" – zugeordnet. Durch eine Beziehung
B1 wird der abstrakten Komponente KA als Datenelement D die Diagnose 11 zugeordnet,
anhand derer eine weitere Beziehung B2 (auch mit einem mit „1" bezeichneten Kreis
gekennzeichnet) zwischen dem komponentenbezogenen Stammmodell MS(KA)
und dem systembezogenen Stammmodell MS(SA) aufgebaut wird. Hierdurch
ergibt sich zwischen der Diagnose 11 als Datensatz der
abstrakten Komponente KA – der „generischen
Komponente" – eine Zuordnung
zum abstrakten technischen System SA, in welche die abstrakte Komponente
KA als „Hauptspindel" verwendet wird.
Mittels der Beziehung B2 wird daher das Datenelement D der abstrakten
Komponenten KA automatisch dem abstrakten systembezogenen Stammmodell
MS(SA) zugeordnet.
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Eine weitere Beziehung B3 (in 3 mit einem mit „2" bezeichneten Kreis
gekennzeichnet) zeigt an, dass die „Hauptspindel" – die abstrakte Komponente
KA – durch
ein konkretes Bauteil oder durch eine konkrete Komponente KR mit
einer textuellen Bezeichnung „GM4711.0815" als Datenelement D
realisiert ist. Diese konkrete Komponente KR ist auch in der „konkreten
Maschine" oder dem
konkreten System SR vorhanden. Dadurch kann die Diagnose 11 der
konkreten Komponente KR mit der Bezeichnung „GM4711.0815" der Installationsstückliste anhand
einer zugehörigen
Beziehung B4 zugeordnet werden.
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Bei diesen Transformationen kann
es auch vorkommen, dass einzelne Diagnosen 11 als Äquivalente
der Merkmale M1 bis M3 gelöscht
werden, weil konkrete Komponenten KR in der „konkreten Maschine" oder dem konkreten
System SR nicht vorhanden sind (z. B. durch fehlende Optionen).
Ein Beispiel hierfür
ist das Merkmal M3. Eine diesbezügliche
Beziehung (in 3 mit „3" bezeichnet) zeigt
an, dass das Bauteil oder die Komponente KR, dem das Merkmal M3
zugeordnet ist, in der „konkreten
Maschine" oder dem
konkreten System SR nicht vorkommt. Das Merkmal M3 wird daher deaktiviert,
dies ist durch die gestrichelte Linie dargestellt. Alternativ kann
das Merkmal M3 gelöscht
werden.
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Zusammenfassend wird die Erfindung
kurz wie folgt dargestellt:
Ein technisches System wird durch
mehrere abstrakte und konkrete Modelle beschrieben, die miteinander
in Beziehung gesetzt werden. aber diese Beziehungen „vererben" sich Zuordnungen
von Informationen/Merkmalen zu Modellelementen. Der Ansatz ist grundsätzlich anwendbar
für unterschiedliche
Maschinenmodelltypen, wird aber beschrieben für hierarchische Komponentenmodelle.
In diesen Modellen sind Modellelemente als Bauteile, Baugruppen
usw. bezeichnet.