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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenverarbeitungsverfahren
sowie auf ein rechnerbasiertes Datenverarbeitungssystem zur Verwendung
bei der Bereitstellung einer Prozedur zum Erzeugen eines Produktes.
Das Verfahren und System sind nützliche
Werkzeuge bei der Entwicklung und/oder Optimierung von Prozeduren,
insbesondere, jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich, für Auslegungs-,
Entwicklungs- und Herstellungsprozeduren, um ein Produkt auf einen
Markt zu bringen.
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Damit
ein Unternehmen im Wettbewerb erfolgreich ist, muss es nicht nur
das Produkt bereitstellen, das der Markt verlangt, sondern auch
die Prozeduren optimieren, durch welche das Produkt auf den Markt
gebracht wird. Diese Prozeduren, bei denen es sich z.B. um Auslegungs-,
Entwicklungs- und Herstellungsprozeduren handelt, können dargestellt
werden als eine Reihe von Aktivitäten, die an oder in Bezug auf
das Produkt und/oder seine Komponenten durchgeführt werden, und die Sequenz,
in welcher diese Aktivitäten
angeordnet sind, wobei die Ausgabe von einer Aktivität eine Eingabe
an eine oder mehrere nachfolgende Aktivitäten erzeugt.
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Der
Prozess zur Optimierung dieser Prozeduren umfasst im Allgemeinen
das Verbessern der Sequenz der die Prozedur bildenden Aktivitäten und/oder
das Abwandeln, Ersetzen, Hinzufügen
oder Streichen von Aktivitäten
der Prozedur. Typischerweise sind die möglichen Änderungen an einer Prozedur
zahlreich. Einige Änderungen
verbessern die Prozedur, während
andere für
die Prozedur schädlich
sind. Es können
auch Anforderungen an die Prozedur gestellt werden, die zueinander
in Konflikt ste hen, wie z.B. eine Anforderung zum Minimieren von
Kosten und einer anderen zum Verbessern der Qualität, wobei
es in diesem Fall vorkommen kann, dass Alternativen zu der bestehenden
Prozedur bezüglich
der einen Anforderung vorteilhaft sind, während sie bezüglich der
anderen Anforderung schädlich
sind.
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Es
ist eine Anzahl unterschiedlicher Arten von Werkzeugen bekannt zur
Verwendung bei der Entwicklung und ingenieurmäßigen Überarbeitung von Prozeduren.
Es gibt Werkzeuge, die eine einheitliche Art zum Abbilden der die
Prozedur und ihre Sequenz bildenden Aktivitäten bereitstellt. Andere bieten
einen methodischen Rahmen, um das Denken des Benutzers zu lenken.
Es ist auch bekannt, ein rechnergestütztes Handbuch bereitzustellen,
wie es in der WO 94/19742 beschrieben ist. Das Handbuch enthält dort
eine Bibliothek von Prozeduren, die verwendet werden können, um
dem Benutzer eine mögliche
Betriebssequenz oder noch üblicher
eine Reihe alternativer Betriebssequenzen darzubieten, wovon eine
ausgewählt
und bei Bedarf abgewandelt werden kann.
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Das
Dokument D1, Hidde A.R. et al: "An
AI based manufacturing design rule checker and path optimizer for
PCB production preparation and manufacturing" offenbart ein Verfahren zur Auslegungsregel-Überprüfung in
Kombination mit einer Pfadoptimierung des Montageprozesses für gedruckte
Leiterplatten.
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Das
Dokument D2,
US 5103421 (Ward
et al) offenbart einen digital programmierten Rechner, der als Eingabe
eine Schemadarstellung eines mechanischen Systems und eine Spezifikation
des Gesamtsystems einschließlich
der Nutzen- und Kostenfunktionen nimmt und als Ausgabe Katalognummern
von einer vorab definierten Gruppe für die optimale Auswahl von
Arbeitskomponenten zur Durchführung
der Auslegung bereitstellt.
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Das
Dokument D3, T. Takala: "Intelligence
beyond expert systems: A physiological model with applications in
design" offenbart
ein lernendes und kreatives Expertensystem, das auf einem in der
Physiologie entwickelten Gehirnmodell beruht.
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Die
bekannten Abbildungswerkzeuge ermöglichen eine strukturierte
Beschreibung von Prozeduren und sind nützlich für das Erfassen von Information über bestehende
Prozeduren und zum Beschreiben neuer oder ingenieurmäßig überarbeiteter
Prozeduren, wenn diese schon entwickelt wurden, doch bieten sie
keine Unterstützung
bei dem eigentlichen Entwicklungsprozess. Sie neigen auch dazu,
den Benutzer zu ermutigen, eine bestehende Beschreibung der aktuellen
Prozedur als Ausgangspunkt für
die Entwicklungsarbeit heranzuziehen, und wirken so jeglicher Erwägung radikaler Änderungen
entgegen. Die methodischen Werkzeuge, die darauf abzielen, den Benutzer
zur Erwägung
alternativer Ansätze
anzuregen, haben andererseits die Schwäche, dass sie keine ausführliche
Informationen der verfügbaren
Prozeduren in einer leicht abrufbaren Art bereitstellen und somit
in der Regel zeitmäßig ineffizient
und kostspielig sind. Die erwähnten
rechnergestützten
Handbücher
können
ausführliche
Beschreibungen bestehender Prozeduren in einfach zugänglicher Weise
erfassen und klassifizieren, doch bieten sie wenig Unterstützung beim
Erwägen
radikal unterschiedlicher Prozeduren.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, sich mit einigen der Unzulänglichkeiten
der weiter oben erwähnten
bekannten Werkzeuge auseinanderzusetzen, indem sie ein Datenverarbeitungsverfahren
und ein rechnerbasiertes Datenverarbeitungssystem zur Verwendung
bei der Bereitstellung einer Prozedur zum Erzeugen eines Produktes
bereitstellt.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Datenverarbeitungsverfahren
gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Es
ist auch möglich,
die Reihe von Regeln zu verwenden, um zusätzlich zu erhalten:
- (iii) eine Herleitung von (a) und (b) für ein Ausmaß des Aufwandes,
um jede Aktivität
auszuführen;
und
- (iv) ein Integration der Ergebnisse von (iii) für individuelle
Aktivitäten,
um ein Ausmaß des
erforderlichen Gesamtaufwandes herzuleiten.
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Die
in der spezifischen Produktinformation enthaltenen Zwänge bzw.
Randbedingungen können
typischerweise Anforderungen enthalten, wie z.B. gewünschte Stufen
der Effizienz oder Leistungsfähigkeit,
spezifische Abmessungstoleranzen eines physikalischen Produktes,
akzeptable Gefahrenstufen und/oder eine maximale Dauer für die Durchführung der
Prozedur für
das Produkt. Es kann davon ausgegangen werden, dass dies die Wahl
der Prozedur und die Art ihrer Leistungsfähigkeit in zahlreichen Fällen beeinflusst.
Die Ausführung
der Regeln leitet daher auch vorzugsweise eine Vorhersage her für die Fähigkeit,
dass die Prozedur die eingestellten Zwänge bzw. Randbedingungen erfüllt.
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Das
Verwenden generischer Produkt- und Prozess-Beschreibungen als Basis
zum Entwickeln von Prozeduren für
ein spezifisches Produkt hilft dabei, die inhärenten Zwänge bzw. Randbedingungen der
bekannten Abbildungswerkzeuge und Rechner-Handbücher zu vermeiden, die notwendigerweise
spezifische Produkt- und Prozedur-Beschreibungen als ihre Ausgangspunkte
verwenden. Es erleichtert somit radikale Abkehrungen von bestehenden
spezifischen Prozeduren für
ein spezifisches Produkt. So kann es z.B. vorkommen, dass die spezifischen
Prozeduren, von denen die generischen Beschreibungen von Verarbeitungselementen
hergeleitet wurden, sich auf Produkte beziehen, die in zahlreicher
Hinsicht recht unterschiedlich von dem spezifischen Produkt sind,
für welches
die neue Prozedur entwickelt wird, obwohl Vorurteile im Stand der Technik
jegliche Verknüpfung
derartiger spezifischer Prozeduren mit dem Produkt hemmen würden.
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Das
Verfahren der Erfindung ist vorteilhaft in der Lage, eine ausführliche
Prozedur-Beschreibung bereitzustellen, von der andere Ergebnisse
hergeleitet werden können,
z.B. zur Verwendung mit Prozess-Veranschaulichungswerkzeugen und
Arbeitsfluss-Planungswerkzeugen.
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Die
generischen Beschreibungen von Verarbeitungselementen können von
bestehenden Prozeduren für
spezifische Produkte hergeleitet werden. So können z.B. spezifische Aktivitäten derselben
allgemeinen Klasse (z.B. Analyse-Aktivitäten, Definitions-Aktivitäten, etc.)
für eine
Anzahl unterschiedlicher Prozeduren analysiert werden, die bei einer
Anzahl unterschiedlicher Produkte verwendet werden, um auf ihnen
eine generische Beschreibung dieser Aktivitäts-Klasse als Verarbeitungselement
zu extrahieren.
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Die
Datenbank enthält
typischerweise generische Beschreibungen von Verarbeitungselementen
für eine
Vielzahl unterschiedlicher Aktivitäts-Klassen (Analyse, Definition,
etc.). Die Vielzahl unterschiedlicher Aktivitätsklassen kann sich auf unterschiedlichen
Abstraktionsstufen befinden. Das heisst, einige Elemente können allgemein
verwendbar für
viele unterschiedliche Prozedur-Klassen (Auslegung, Herstellung,
etc.) und/oder Produktklassen (mechanisch, elektronisch, etc.) sein,
während
andere eine begrenztere Verwendung haben können.
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In
einem anderen Fall, insbesondere bei Auslegungs- und Entwicklungs-Prozeduren,
jedoch auch einigen Herstellungsprozeduren, enthält die Sequenz aus den die
Prozedur bildenden Aktivitäten
iterative Aktivitäten,
bei denen Iterationen einer Aktivität oder Gruppe von Aktivitäten notwendig
sein können,
um zu einer gültigen
Ausgabe zu gelangen. So könnte
man z.B. bei einer Auslegungs-Prozedur einen Komponententeil eines
Produktes definieren und die Leistungsfähigkeit dieser Komponente in
Bezug auf Zwänge
bzw. Randbedingungen im Zusammenhang mit dem Produkt analysieren
(z.B. Lebensdauer, Gewicht, Kosten, etc.), diese Aktivitäten mehrmals
wiederholen, bevor man zu einer Komponenten-Auslegung gelangt, welche
zu allen Zwängen
bzw. Randbedingungen am besten passt. Vorzugsweise ist die Funktionsweise
bzw. die Ausführung der
Regeln dann in der Lage, eine statistische Vorhersage des iterativen
Aufwands abzuwägen.
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Die
Daten, welche generische Beschreibungen von Verarbeitungselementen
und Fähigkeiten
in Bezug auf die Prozedur definieren, können in Form von Prozess-Aktivitäten, Aktivitäts-Sequenzen und zugeordneten
Prozess-Fähigkeiten
vorliegen, wobei mindestens eine der generischen Prozess-Beschreibungen
eine iterative Gruppe von Prozess-Aktivitäten enthält.
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Das
Betätigen
des digitalen Verarbeitungsmittels in Übereinstimmung mit den Regeln
kann für
die spezifische Produktinformation aus den Daten (a) und (b) eine
gültige
Kombination der spezifischen Produktinformation und eine generische
Prozessbeschreibung als Prozedur zum Erzeugen des Produktes herleiten.
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Die
gültige
Kombination kann auf einer generischen Beschreibung von Verarbeitungselementen
und Fähigkeiten
in Bezug auf die Prozedur einschließlich einer Beschreibung der
mindestens einen iterativen Gruppe von Aktivitäten beruhen, und der Betrieb
des digitalen Verarbeitungsmittels leitet auch auf der Grundlage
der Produkt-Zwänge
bzw. Produkt-Randbedingungen und der Prozess-Fähigkeiten für die Aktivitäten der iterativen
Gruppe eine Vorhersage der Anzahl benötigter Iterationen oder eine
Vorhersage des Ausgangs für eine
gegebene Anzahl von Iterationen her.
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Die
Daten, welche die Prozessfähigkeiten
definieren, können
z.B. die Form von Nachschlagetabellen und/oder statistischen Funktionen
haben, wodurch Beziehungen zwischen Produkteigenschaften und einer vorhergesagten
Anzahl von Iterationen definiert werden. In dem Schritt des Bereitstellens
spezifischer Produktinformation können die weiter zu verarbeitenden
Daten Information enthalten, die Wahrscheinlichkeitsbereiche eines
oder mehrerer Parameter des Produktes definiert.
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Das
digitale Verarbeitungsmittel kann in Übereinstimmung mit den Regeln
betrieben werden, um einen spezifischen Wert für den oder jeden der definierten
Produktparameter-Bereiche auszuwählen.
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Mit
diesem Verfahren ist es möglich,
eine vollständige
Beschreibung einer Prozedur für
das Produkt selbst dann zu entwickeln, wenn es eine anfängliche
Ungewissheit in der Definition des Produktes gibt, wie es z.B. bei
einer Auslegungs-Prozedur
der Fall sein kann.
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Wahlweise
führt das
Verarbeitungsmittel den obigen Betrieb mehrmals durch und wählt jedes
Mal einen Wert des oder jedes der Produktparameter aus, um eine
Vielzahl alternativer mög licher
Prozeduren zu entwickeln. Vorteilhafterweise können die Regeln das Verarbeitungsmittel
steuern, um diese Vielzahl von Vorgängen bzw. Operationen in der
Art einer "Monte-Carlo"-Simulation durchzuführen, um
die wahrscheinlichsten Prozeduren des besten Falles und des schlechtesten
Falles bezüglich
der Produkt-Randbedingungen herzuleiten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch rechnerbasierte Datenverarbeitungssysteme
bereit, die in Übereinstimmung
mit einem oder mehreren der oben definierten Gesichtspunkte betrieben
werden können.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt stellt die Erfindung daher ein rechnerbasiertes
Datenverarbeitungssystem bereit zu Verwendung bei der Bereitstellung
einer Prozedur zum Erzeugen eines Produktes, wobei das System aufweist:
- (1) eine Speichereinheit mit einer darin gespeicherten
Datenbank, welche Daten aufweist, die folgendes definieren:
(a)
eine oder mehrere generische Produktbeschreibungen von physikalischen
Produkten und für
funktionale Elemente und zugeordnete Eigenschaften;
(b) generische
Beschreibungen von Verarbeitungselementen und Fähigkeiten bezüglich der
Prozedur; und
(c) eine Reihe von Regeln, die sich auf (a) und
(b) beziehen;
- (2) eine digitale Verarbeitungseinheit, welche aufweist: ein
erstes Verarbeitungsmittel zum Ausführen der gespeicherten Regeln,
um für
spezifische Produktinformation, die in Form der generischen Produktbeschreibung
gegeben ist, aus den gespeicherten Daten herzuleiten:
(i) eine
Auswahl gültiger
Kombinationen von (a) und (b) als industrielle Aktivitäten; und
(ii)
eine Anordnung der Aktivitäten
von (i) der Reihe nach; und
ein zweites Verarbeitungsmittel
zum Speichern der abgeleiteten Auswahl und Anordnung in der Speichereinheit
als Ausgabedatei;
dadurch gekennzeichnet, dass die zum Herleiten
der Anordnung der industriellen Aktivitäten verwendeten Regeln als
eine oder mehrere Prozessgleichungen ausgedrückt werden, wobei die oder
jede Gleichung eine Sequenz generischer Verarbeitungselemente als
einen generischen Prozess definiert.
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Es
werden nun bevorzugte Merkmale und Beispiele von Datenverarbeitungssystemen
und ihren Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung weiter unten anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben,
wobei:
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1 eine
schematische Darstellung eines Datenverarbeitungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
vereinfachter Produkt-Aufgliederungsbaum für einen Flugzeugmotor ist;
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3 ein
Auszug aus einem generischen Produkt-Beschreibungsbaum ist;
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4a, 4b und 4c jeweils eine generische "Analyse"-Aktivität und zwei oder mehrere spezifische
Beispiele davon zeigen;
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5a, 5b und 5c jeweils eine generische "Definition"-Aktivität und zwei weitere spezifische
Beispiele davon zeigen;
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6 ein
Auszug aus einem ersten generischen Aktivitätsbaum ist;
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7 einen
ersten generischen Prozess veranschaulicht;
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8 ein
Auszug aus einem zweiten generischen Aktivitätsbaum ist;
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9 bis 13 und 15 bis 17 Nachschlagetabellen
darstellen, die bei der Erzeugung einer spezifischen Prozedur verwendet
werden;
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14 eine
erste spezifische Prozedur darstellt, die von dem ersten generischen
Prozess hergeleitet wird;
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18 eine
beispielhafte Ausgabe aus dem Datenverarbeitungssystem für die erste
spezifische Prozedur ist;
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19 ein
weiterer Auszug aus dem zweiten generischen Aktivitätsbaum ist;
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20 einen
zweiten generischen Prozess darstellt;
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21 eine
zweite spezifische Prozedur darstellt, die von dem zweiten generischen
Prozess hergeleitet wird;
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22 eine
Matrix darstellt, welche Aktivitäten
des zweiten generischen Prozesses mit Komponenten eines spezifischen
Produktes in Beziehung setzt;
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23 einen
dritten generischen Prozess darstellt;
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24 eine
dritte spezifische Prozedur darstellt, die von dem dritten generischen
Prozess hergeleitet wird;
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25 eine
beispielhafte Ausgabe aus dem Datenverarbeitungssystem für den dritten
spezifischen Prozess ist;
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26 eine
Nachschlagetabelle darstellt, die bei der Erzeugung einer Prozedur
für ein
Produkt verwendet wird, bei dem es eine Ungewissheit in einem Produktparameter
gibt; und
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27 eine
Prozedur zur Markteinführung
eines Flugzeugmotors darstellt.
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1 zeigt
die Hauptkomponenten eines rechnerbasierten Datenverarbeitungssystems
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das verwendet werden kann, um industrielle
Prozeduren für Produkte
zu erhalten. Eine Prozedur wird erzeugt durch Kombinieren spezifischer
Produktinformation, die eine Beschreibung des Produktes ergibt,
für welches
die Prozedur benötigt
wird, und zugeordneter Zwänge
bzw. Randbedingungen, wobei eine Beschreibung eines generischen
Prozesses von einer generischen Informations-Datenbank ausgewählt wird.
Jeder generische Prozess wird aus eine Anzahl von Prozess-Aktivitäten mit einer
definierten Sequenz gebildet.
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Die
Erzeugung oder Synthese der spezifischen Prozedur wird in Übereinstimmung
mit Regeln durchgeführt,
die sich auf den generischen Prozess und auf eine generische Produktbeschreibung
beziehen oder auf Beschreibungen beziehen, mit denen das betreffende
spezifische Produkt in Beziehung steht. Die Re geln und generischen
Produktbeschreibungen bilden einen Teil der generischen Informations-Datenbank,
die einen strukturierten Rahmen bildet, innerhalb dessen all diese
Information als digitale Daten gespeichert ist. Sobald die Prozedur
erzeugt ist, wird sie in einem Format gespeichert, das durch andere
Anwendungen, wie z.B. Microsoft Project verwendet werden kann, um
die Prozedur einem Benutzer anzuzeigen und/oder die Prozedur zu
simulieren und zu prüfen.
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Die
spezifische Produktinformation umfasst eine Anzahl von Elementen.
Es gibt Daten, welche das spezifische Produkt mit einer oder mehreren
generischen Produktbeschreibungen in Beziehung setzen. Wenn z.B.
ein Blatt für
einen axialen Kompressor das spezifische Produkt ist, kann es als
ein dynamisches, speziell drehbares mechanisches Produkt beschrieben
werden. In der spezifischen Produktinformation sind auch Daten enthalten,
die einen oder mehrere erforderliche Standards oder Zwänge für das Produkt
definieren. Diese Standards/Zwänge
können
z.B. ein maximales Gewicht, eine minimale Lebensdauer, maximale
Kosten, etc. sein. Andere Produktparameter, wie z.B. Größe, etc.,
können
in der Produktinformation enthalten sein, falls sie für die entwickelte
Prozedur relevant sind. Wo eine Prozedur für mehrere Komponenten eines
Produktes benötigt
wird, enthält
die Information zusätzlich
Daten, die eine hierarchische Aufschlüsselung des Produktes in die
Komponenten definieren, wie dies in 2 als ein
vereinfachtes Beispiel für
ein Flugzeugmotor-Turbinenblatt dargestellt ist.
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Die
generischen Produktbeschreibungen werden vorzugsweise in der Datenbank
in Form eines hierarchischen Baums oder einer Taxonomie gespeichert
und werden als physikalische und/oder funktionelle Elemente definiert. 3 zeigt
einen Auszug aus einem solchen Baum. Jede generische Produktbeschreibung hat
eine oder mehrere signifikante Eigenschaften, die mit ihr in Beziehung
stehen und als wichtig betrachtet werden, mittels derer die spezifischen
Produktzwänge
bzw. Randbedingungen ausgedrückt
werden können. Nimmt
man das oben erwähnte
Beispiel, rotierende mechanische Produkte, so handelt es sich bei
den signifikanten Eigenschaften unter anderem um Vibrationsbelastungen,
Bruchbelastungen, etc.
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Betrachten
wir nun die Komponenten des generischen Prozesses ausführlicher
und beginnen wir mit den Aktivitäten.
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Die
Aktivitäten
können
jeweils einen oder mehrere generische Prozesse aufweisen und haben
ihrerseits eine generische Natur. Das heisst, sie können auf
eine Vielzahl unterschiedlicher Prozeduren anwendbar sein, wie z.B.
für unterschiedliche
Arten von Handlungen (z.B. Herstellung, Auslegung, Marketing, etc.) und/oder
Prozeduren bezüglich
unterschiedlicher Technologiegebiete (z.B. elektrisch, mechanisch,
chemisch, etc.). Jede Aktivität
hat ein einzigartiges Etikett, wodurch sie identifizierbar ist,
und hat ihr zugeordnet eine Beschreibung der Aktivität und wahlweise
andere Datenposten, wie z.B. Beschreibungen einer oder mehrerer Eingaben/Ausgaben
in die/aus der Aktivität
und/oder für
die Aktivität
relevante Eigenschaften. wo es möglich ist,
liegen diese zugeordneten Datenposten vorzugsweise in einer generischen
Form vor, wie dies in den folgenden Beispielen dargestellt ist,
die unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben werden.
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Die
in 4a dargestellte generische Aktivität ist "Analyse", und ihre zugeordnete
Beschreiung ist "Analysiere
Gegenstand auf Attribut".
Die Eingaben für
die Aktivität
werden beschrieben als "Gegenstand", "Zwang" und "Umgebung", und die Ausgabe
als "Analyse-Ergebnis". 4b und 4c zeigen zwei weitere spezifische Beispiele
dieser generischen Aktivi tät,
die sich auf die Auslegung einer rotierenden Komponente und die
Herstellung einer elektronischen Komponente beziehen. Das zu analysierende "Attribut" wird basierend auf dem "Zwang" und der "Gegenstand"-Klasse bestimmt.
In dem zweiten Fall wird die Aktivität beschrieben als "Prüfe...", wobei ein Prüfschritt
ein Beispiel einer Analyse im breiteren, generischen Sinn ist.
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5a zeigt ein anderes Beispiel einer generischen
Aktivität.
In diesem Fall ist die Aktivität "Definieren". Wie bei dem Analyse-Beispiel
zeigen die beiden spezifischen Beispiele der "Definieren"-Aktivität, 5b und 5c, die Anwendbarkeit der generischen Aktivität auf unterschiedliche
spezifische Fälle,
wie hier die mechanische Herstellung und Software-Auslegung.
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Die
Datenbank für
generische Information enthält
eine Vielzahl von Aktivitäten,
die vorzugsweise in Form der Aktivitäten breitester Anwendbarkeit
klassifiziert sind. So kann es z.B. eine "Analyse"-Klasse von Aktivitäten geben, welche die in 4a bis 4c dargestellten
Aktivitäten
enthalten. Dies kann als hierarchischer Baum oder Taxonomie von
Aktivitäten
dargestellt werden, wovon ein Beispiel in 6 für einen
Auszug aus einer "Analyse"-Klasse gezeigt ist.
Die "Analyse"-Aktivität auf hoher Ebene kann als
wirklich generisch betrachtet werden, in dem Sinn, dass sie alle
Aktivitäten
in der Klasse beschreibt. Die Aktivitäten weiter unten im Baum haben
unterschiedliche Stufen der Spezifizität z.B. für spezielle Produktklassen
(mechanisch, elektrisch, etc.) und/oder Prozedurklassen (Auslegung,
Herstellung, etc.). Die unteren Aktivitätsstufen erben die Datenposten (Eingabe/Ausgabe-Beschreibungen, Produkteigenschaften,
etc.), die mit der Aktivität
in Beziehung stehen, von der sie abhängen. Im Eignungsfalle können diese
Datenposten dann in Anlehnung an die Spezifizität der Aktivität spezifischer
gemacht werden. Diese Klassifikation ergibt eine strukturierte Art
der Speicherung zusätzlicher
Aktivitäten
und Referenzierung der gespeicherten Aktivitäten.
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Jeder
generische Prozess kann innerhalb seines Rahmens Aktivitäten von
einer beliebigen Anzahl Stufen innerhalb der Aktivitäts-Klassen
enthalten. Je höher
die Stufe der den generischen Prozess bildenden Aktivitäten ist,
desto breiter ist die Anwendbarkeit dieses Prozesses.
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Die
andere Hauptkomponente jedes generischen Prozesses ist die Sequenz
der Aktivitäten.
Dies kann in Form einer Prozessgleichung ausgedrückt werden, bei der es sich
z.B. einfach um eine Liste der relevanten Aktivitäts-Etiketten
der Reihe nach handeln kann. Die Gleichung kann auch verwendet werden,
um kompliziertere Sequenzen zu definieren, die z.B. parallele Aktivitäten und/oder
Iterationen einer Aktivität
oder einer Gruppe von Aktivitäten
enthalten. Diese Gleichungen werden vorzugsweise ebenfalls in einer
strukturierten Weise gespeichert, wie z.B. als klassifizierte Hierarchie
oder Taxonomie.
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Jede
Aktivität
oder Gruppe von Aktivitäten
kann auch ihnen zugeordnete Daten haben, welche die Verarbeitungs-Fähigkeiten, das heisst die Leistungsgrenze
der Aktivität
oder Gruppe definieren. Diese Daten werden verwendet, um Ergebnisse
herzuleiten, wie z.B. die Dauer der Aktivität und/oder die Anzahl der Iterationen der
Aktivität,
die notwendig sind, um definierte Standards für den betreffenden Gegenstand
zu erfüllen.
Typischerweise sind diese Fähigkeits-Daten spezifisch
für spezielle
Aktivitäten
auf einer ziemlich niedrigen Stufe in der relevanten Aktivitätsklasse,
da dieselbe höherstufige
Beschreibung unkorrelierte Aktivitäten enthalten kann. Darüber hinaus
kann die Fähigkeit
sogar in nerhalb einer spezifischen Aktivität schwanken. So kann z.B. die
Fähigkeit
der Finite-Elemente-Analyse bei einer Organisation gegenüber derjenigen
einer anderen Organisation überlegen
sein, weil sie z.B. fortschrittlichere Software oder Hardware besitzt.
Um dies für
eine spezielle Aktivität
zu berücksichtigen,
bevorzugt man es, eine Reihe von Fähigkeits-Daten bezüglich unterschiedlicher Fähigkeitsstufen
in der Aktivität
vorzuschreiben.
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Die
eigentlichen Fähigkeitsdaten
können
als spezifische Werte ausgedrückt
werden, z.B. 2 Wochen, 6 Iterationen, etc., oder sie können alternativ
als statistische Funktionen ausgedrückt werden, wie z.B. in Form eines
Mittelwertes und einer Standardabweichung. Im letzteren Falle kann
für ein
spezielles Beispiel das Datenverarbeitungssystem eingerichtet werden,
um spezifische Werte für
die Dauer und/oder Anzahl von Iterationen in Übereinstimmung mit dem statistischen
Ausdruck herzuleiten.
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Für zahlreiche
Aktivitäten
hängt die
Verarbeitungs-Fähigkeit
auch von speziellen Eigenschaften des Produktes ab, die typischerweise
Eigenschaften enthalten, welche die Komplexität des Produktes sowie gewünschte oder
erforderliche Leistungs-Standards
oder -Zwänge
beschreiben. Insbesondere wenn man die Dauer einer Aktivität betrachtet,
kann die Komplexität
eines Produktes eine wichtige Eigenschaft sein. Die gleiche Herstellungs-
oder Prüfaktivität ist üblicherweise
länger,
wenn das Produkt komplexer ist. Andererseits ist der iterative Aufwand
mit größerer Wahrscheinlichkeit
davon abhängig,
wie nahe man an den bekannten Leistungsgrenzen (Verarbeitungsfähigkeit)
einer speziellen Aktivität
im Hinblick auf spezielle Produkteigenschaften des betreffenden
spezifischen Produktes arbeitet, das heisst die Produktzwänge und
-Standards, die in dem spezifischen Fall anwendbar sind.
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Betrachtet
man z.B. die Auslegung eines Turbinenblattes, so kann es relativ
einfach sein, einen Entwurf zu erzeugen, der in der Lage ist, eine
Turbinen-Einlasstemperatur von weniger als 1.700°C zu ertragen, jedoch beachtlich
schwieriger, wenn die gewünscht
Einlasstemperatur größer als
1.800°C
ist. Im letzteren Falle ist es wahrscheinlich, dass ein größerer iterativer
Aufwand notwendig ist.
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Daher
werden die Daten der Verarbeitungs-Fähigkeit für jede Aktivität vorzugsweise
auf der Grundlage relevanter Eigenschaften des betreffenden Produktes
zugeordnet. Sie können
in der Form von Dauer- und/oder Iterationsdaten ausgedrückt werden.
Derartige Daten der Produkt-Komplexität und/oder Strenge bzw. Härte der
Standards können
in normalisierter Form klassifiziert werden, z.B. leicht, mittelschwer
oder schwer zu erzielen.
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Wenn
ein spezifisches Beispiel der Aktivität hergeleitet wird, kann der
betrachtete spezielle Gegenstand einer speziellen Klasse von Produkt-Komplexität und/oder
Strenge der Zwänge
zugeordnet werden, die in Bezug auf den relevanten Stand der Technik
bewertet werden. Diese Klassen werden dann verwendet, um die anwendbaren
Fähigkeitsdaten
für die
Aktivität
zu identifizieren.
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Nimmt
man das Beispiel des Kompressors einer Gasturbine, kann die Komplexität des Gehäuses mittels
der Anzahl von Merkmalen des Gehäuses
definiert werden, wobei die Komplexitäts-Klasse auf der Grundlage
der Anzahl von Merkmalen zugeordnet wird. Bei einer Turbine kann
ein Standard/ein Zwang, der für
die Verarbeitungs-Fähigkeit
einer Aktivität
relevant ist, die Turbinen-Eintrittstemperatur sein. So wird z.B.
die Klasse der Strenge bzw. Härte
darauf basierend zugeordnet wie nahe der gewünschte Wert an vorhandenen
Grenzen im Stand der Technik für
diesen Standard/diesen Zwang ist.
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Die
von der Produkteigenschaft abhängende
Verarbeitungsfähigkeit
einer Aktivität
einschließlich
der empfundenen Komplexität
eines Produktes kann sehr wohl vom Zustand der technologischen Entwicklung oder
anderen derartigen Faktoren innerhalb einer speziellen Organisation
abhängen.
Was von einer Firma als "schwieriges" Produkt betrachtet
wird, kann für
eine andere eine lediglich "mittlere" Komplexität/Härte bedeuten.
Daher ist es vorzugsweise möglich,
produktabhängige
Fähigkeit/Komplexität-Daten
aufzunehmen, die umgebungsspezifisch sind (z.B. spezifisch für eine spezielle
Organisation oder einen Industriebereich) sowie spezifisch für ein Produkt
oder eine Klasse von Komplexität/Härte sind.
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Zweckmäßigerweise
stellt die Datenbank für
generische Information eine strukturierte Umgebung bereit, in der
alle dieser produktspezifischen Fähigkeitsdaten gespeichert werden
können,
wie z.B. eine Anzahl von Dateien, die Nachschlagetabellen oder Raster
darstellen. Alternativ kann der Benutzer des Systems dem betrachteten
spezifischen Gegenstand einen speziellen normierten Wert zuweisen.
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Die
Regeln, die zum Steuern der Erzeugung spezifischer Prozeduren verwendet
werden, das heisst die Kombinationen ausgewählter generischer Prozesse
mit spezifischer Produktinformation, können ebenfalls einen Teil der
Datenbank für
generische Information bilden. Ähnlich
wie die Prozessfähigkeits-Daten können diese
Regeln Dateien enthalten, die eine Reihe von Nachschlagetabellen
oder Rastern darstellen, die so funktionieren, dass sie spezifische
Produkte speziellen generischen Produktbeschreibungen zuordnen,
und auf der Grundlage hiervon Zeiger bzw. Hinweismittel auf Tabellen/Raster
für spezielle
Prozessfähigkeits-Daten
für die Aktivitäten des
ausgewählten
generischen Prozesses oder der Prozesse bereitstellen. Die Regeln
funktionieren auch so, dass sie spezialisiertere Beschreibungen
der Aktivitäten
des ausgewählten
generischen Prozesses herleiten. Dies kann erzielt werden durch
Verwenden der zugeordneten generischen Produktbeschreibung, z.B.
als Zeiger für
niedrigerstufige Versionen der Aktivität in der relevanten Aktivitätsklasse
und/oder als Schlüssel
für weitere
Daten-Tabellen oder Daten-Raster, die für diese Klasse von Produkt
geeignete Beschreibungen bereitstellen.
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Die
Funktionsweise des Systems wird nun erklärt. Zuerst werden einer oder
mehrere generische Prozesse ausgewählt, auf denen eine entsprechende
oder mehrere spezifische Prozeduren für das Produkt beruhen sollen.
Diese Auswahl kann durch den Benutzer des Systems getroffen werden,
oder das System kann alternativ Regeln enthalten, um diese Auswahl
automatisch zu steuern. Eine Art und Weise, wie diese automatische
Auswahl funktionieren kann, ist die folgende. Der Synthetisierer
wählt zu
Beginn aus den in der Datenbank gespeicherten generischen Prozessen
potentiell geeignete aus, und zwar auf der Grundlage einer generischen
Produktbeschreibung oder Produktbeschreibungen, der bzw. denen das
spezifische Produkt zugeordnet ist. Auf der Grundlage der Daten,
welche die gewünschten
Produktstandards und/oder Zwänge,
wie Produkteigenschaften und die Prozessfähigkeiten definieren, eliminiert
der Synthetisierer dann aus den ausgewählten generischen Prozessen
diejenigen, die nicht in der Lage sind, ein die Zwänge bzw.
Randbedingungen erfüllendes
Produkt zu erzeugen. Die verbleibenden ausgewählten generischen Prozesse
können
dann verwendet werden, um die spezifische Prozedur oder alternative
Prozeduren zu erzeugen, welche die eingestellten Zwänge bzw.
Randbedingungen erfüllen.
Wenn keiner der generischen Prozesse in der Lage ist, die Zwänge zu erfüllen, können die
Regeln den Synthetisierer steuern, um diejenigen generischen Prozesse
auszuwählen,
welche einer Erfüllung
der Zwänge
am ehesten entsprechen.
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Nachdem
ein oder mehrere generische Prozesse ausgewählt worden sind, kombiniert
der Synthetisierer dann diesen/diese mit anderen Daten, die den
Aktivitäten
des Prozesses zugeordnet sind, Daten, die auf der Basis der zugeordneten
generischen Produktbeschreibung(en) hergeleitet sind, und der spezifischen
Produktinformation, um eine oder mehrere entsprechende spezifische
Prozeduren zu erhalten. Wenn mehr als eine Prozedur erzeugt wird,
kann es möglich
sein, dass man das System das Optimum aussuchen lässt z.B. auf
der Grundlage einer Priorisierung der spezifischen Produkt-Standards/-Zwänge, das
heisst, wenn die Kosten wichtiger sind, kann die am wenigsten kostspielige
Prozedur als Optimum ausgewählt
werden. Zusätzlich oder
alternativ zum Erzeugen der spezifischen Prozedur kann auf der Grundlage
der Daten, die sich auf die spezifischen Produkt-Standards oder
-Zwänge,
die Produkteigenschaften und die Prozessfähigkeiten beziehen, ein Maß des benötigten Gesamtaufwands
hergeleitet werden, um die Prozedur zu vervollständigen. Dies kann z.B. ein
Maß der
gesamten benötigten
Mannstunden sein.
-
Dort
wo ein ausgewählter
generischer Prozess eine iterative Gruppe von Aktivitäten enthält, erfordert die
Bestimmung des Aufwands, dass der Synthetisierer eine Anzahl von
Iterationen um diese Gruppe von Aktivitäten herum herleitet, so dass
der Gesamtaufwand für
den iterativen Prozess berechnet werden kann. In einigen Fällen wird
die Anzahl der Iterationen in dem generischen Prozess festgelegt,
oder sie wird alternativ durch den Benutzer eingestellt. In anderen
Fällen
ist jedoch die Anzahl der Iterationen von der Fähigkeit eines Prozesses abhängig, ein
Produkt bereitzustellen, das gewissen Standards oder Zwängen gehorcht.
Somit können
die iterativen Schleifen der generischen Prozesse ihnen zugeordnete
Datenposten haben, die Anpassungs-Kriterien und/oder Austritts-Kriterien
darstellen.
-
Das
Anpassungs-Kriterium bezieht sich auf eine oder mehrere der Produkteigenschaften,
wobei der Synthetisierer eine Gruppe von Regeln benutzt, und es
werden die spezifischen Werte dieser Eigenschaften, die als spezifische
Produkt-Standards oder -Zwänge
gegeben sind, und die den iterativen Aktivitäten zugeordneten Fähigkeiten
(z.B. als statistische Funktionen dargestellt) verwendet, um eine
Anzahl von Iterationen herzuleiten, die notwendig sind, um die Gehorsam-Kriterien
zu erfüllen.
Die Austritts-Kriterien spezifizieren maximale Anzahlen von Iterationen,
die für
sich allein verwendet werden können,
um festgelegte Anzahlen von Iterationen zu spezifizieren, oder in
Kombination mit Anpassungs-Kriterien verwendet werden können, um
zu verhindern, dass der Synthetisierer spezifische Prozedur-Beschreibungen
mit Endlosschleifen erzeugt. Im letzteren Fall wird die Anzahl der
Iterationen in der endgültigen
spezifischen Prozedur-Beschreibung entweder als die Anzahl der zum
Erfüllen
der Anpassungs-Kriterien notwendigen Iterationen oder als die Anzahl
von als Austritts-Kriterien
spezifizierten Iterationen bestimmt, je nachdem was kleiner ist.
-
Um
die Datenbank der generischen Information zu bevölkern, werden generische Produktklassen
und die verschiedenen Daten (Aktivitäten, Prozessgleichungen, Fähigkeitsdaten),
welche die generischen Prozesse definieren und die insgesamt als "Prozess-Onthologie" bezeichnet werden
könnten,
vorzugsweise aus empirischen Daten hergeleitet. So können z.B.
generische Prozesse oder Verarbeitungselemente aus bestehenden Beste- Praxis-Prozeduren
auf die folgende Art und Weise hergeleitet werden: eine oder mehrere
Beste-Praxis-Prozeduren werden betrachtet, und potentiell generische
Aktivitäten,
Aktivitäts-Sequenzen oder vollständige Prozeduren
werden hieraus abstrahiert. Diese potentiellen generischen Prozesse
können
dann bewertet werden, indem man z.B. bestimmt, ob sie auf andere,
möglicherweise
diverse Prozeduren angewendet werden können, um ihre Eignung als generische
Prozesse zu bestätigen.
-
Um
dies zu veranschaulichen, betrachte man eine Beste-Praxis-Prozedur zum Herleiten
von Inspektions-Prozeduren für
einen Herstellungsprozess für
eine elektronische Siliziumdiode. Der Prozess beruht auf einem statistischen
Prozess-Steuerungsverfahren
(PC), wobei die Kalman-Filter-Konstanten in Übereinstimmung mit vorhandenem
Wissen eingestellt werden (eine "Liste"), und er hat zwei
Hauptphasen. Zuerst wird die Empfindlichkeit wichtiger Produkt-Eigenschaften
für Prozess-Variablen definiert.
Zweitens werden die Inspektions-Prozeduren
definiert. In dem als Beispiel gegebenen speziellen Fall werden
zwei Inspektionsprozeduren verwendet. In der ersten wird eine relativ
kleine Probe des Produktes auf vollständige Anpassung mit einer Produkt-Spezifikation
getestet. In der zweiten Prozedur werden alle Produkte auf ihre
Anpassung an eine begrenzte Anzahl spezieller Parameter überprüft, für die in
der ersten Phase des Prozesses gezeigt werden konnte, dass sie für Änderungen
bei den Prozess-Variablen am empfindlichsten sind.
-
Die
Prozedur kann wie folgt ausführlicher
ausgedrückt
werden:
Zur Herleitung der Inspektions-Prozeduren für einen
Herstellungsprozess für
eine Siliziumdiode.
-
-
Hieraus
kann der folgende generische Prozess abstrahiert werden:
-
Dieser
generische Prozess kann dann auf unterschiedliche Produkte angewendet
werden, wie z.B. ein Turbinenblatt, das durch den weiter unten dargestellten
Wachsausschmelz-Prozess hergestellt wird:
-
Man
erkennt, dass die generische Form in gleicher Weise auch bei anderen
Herstellungsprozessen verwendet werden kann.
-
Die
folgenden spezifischen Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung
der Funktionsweise des Datenverarbeitungssystems gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung.
-
Beispiel 1
-
Dieses
Beispiel veranschaulicht die Funktionsweise eines Datenverarbeitungssystems
zum Erzielen einer Prozedur für
die Auslegung eines Blattes für
die Turbine eines Flugzeugmotors.
-
Der
Produkt-Aufgliederungsbaum von 2 stellt
einen Teil der spezifischen Produktinformation dar. Der Baum ist
bei weitem nicht vollständig
und enthält
nur diejenigen Komponenten, die für das beschriebene Beispiel
relevant sind. Es sind nur sehr wenige Stufen in der Produktaufgliederung
oberhalb des Blattes gezeigt, doch ist der Flugzeugmotor als eigentliches
Gesamtprodukt identifiziert. In der Praxis enthält der Produktbaum viele weitere
Zweige, um eine ausführlichere
Aufgliederung des Produktes als die gezeigte zu bilden, wobei der
Benutzer in jedem Fall den spezifischen Zweig (die spezifischen
Zweige) und/oder Komponente (Komponenten) auswählt, für den bzw. die eine spezielle
Prozedur erzeugt werden soll. Zweckmäßigerweise können derartige
Bäume in
der Datenbank des Systems zur anschließenden erneuten Verwendung
gespeichert werden.
-
Den
in diesem Beispiel zu verwendenden generischen Prozess sieht man
in 7. Der Prozess enthält eine Anzahl diskreter Aktivitäten ("Starten", "Definieren", "Managen", etc.) mit einer
definierten Sequenz, die in diesem Fall eine iterative Schleife
um die Aktivitäten "Definieren" und "Analysieren" herum enthält. Die eigentlichen
Aktivitäten
sind in der Datenbank für
generische Information als klassifizierte Hierarchie gespeichert,
wovon man einen Auszug in
-
8 sieht.
Dies kann zweckmäßigerweise
als Bibliothek betrachtet werden (Bibliothek von Aktivitäten, die
zur Verwendung in dem generischen Prozess zur Verfügung stehen).
Für den
vorliegenden Zweck werden nur diejenigen Aktivitäten in der Bibliothek gezeigt,
die bei dem generischen Prozess des vorliegenden Beispiels tatsächlich verwendet
werden. In der Praxis würde
es zahlreiche weitere Aktivitäten
geben.
-
Jede
Aktivität
hat ihr zugeordnete Datenposten, von denen eine Beschreibung der
Aktivität
und eine Bearbeitungs-Fähigkeit
für die
Aktivität
hergeleitet werden können,
die für
das spezielle Produkt geeignet sind, für welches die Prozedur gewonnen
werden soll. Die geeignete Auswahl dieser Datenposten wird auf der Grundlage
einer generischen Produktbeschreibung (oder Beschreibungen) durchgeführt, der
(denen) das Produkt zugeordnet ist. Dieses Speziell-Machen der Aktivitäten und
somit des generischen Prozesses lässt sich am besten darstellen,
wenn man ein Beispiel des Verfahrens betrachtet, durch welches eine
spezifische Prozedur aus dem generischen Prozess erzeugt wird, wobei
man sich auf eine der Aktivitäten
im Einzelnen konzentriert, und zwar für den Zweck dieses Beispiels
die "Analysieren"-Aktivität.
-
Der
Benutzer startet, indem er das Gesamtprodukt und die spezifische
Komponente identifiziert, wofür eine
Prozedur gewünscht
wird, und falls der generische Prozess noch nicht einer speziellen
Prozedur-Klasse zugeordnet ist (Auslegung, Herstellung, etc.), wird
diese Klasse ebenfalls ausgewählt.
In diesem Fall ist das Gesamtprodukt (das von der Wurzel des Produktarms
gewonnen wird) ein Flugzeugmotor, die Komponente ein Turbinenblatt
und die Prozedur-Klasse eine mechanische Auslegung. Unter Verwendung
von zwei Nachschlagetabellen, von denen in 9 bzw. 10 kurze
Auszüge
gezeigt sind, legt das System dann fest, dass das Gesamtprodukt,
ein Flugzeugmotor, als "Gasturbine" und in einem weiteren
Sinne als "mechanisches
rotierendes" Produkt
klassifiziert wird. Auf der Grundlage der Klassifizierung als "Gasturbine" wird dann auf eine weitere
Nachschlagetabelle Bezug genommen (Auszug in 11), um
festzulegen, dass die relevanten Zwänge für das Produkt sich auf "Sicherheit", "Lebensdauer", "Kosten", "Gewicht" und "aerodynamische" Eigenschaften beziehen.
Die spezifische Beschreibung jeder Aktivität wird unter Verwendung dieser
Information hergeleitet.
-
Man
betrachte nun speziell die "Analysieren"-Aktivität. Aus zwei
weiteren Nachschlagetabellen (Auszüge in 12 und 13)
wird festgestellt, dass eine relevante Analyse zum Beurteilen der
Lebensdauer eines mechanischen rotierenden Produktes "Vibration" ist und dass die
Form der Aktivitäts-Beschreibung, die verwendet
werden soll, wenn man eine mechanische Auslegung betrachtet, "Analysiere (Objekt)
auf Vibration" ist.
Das Gebiet <Objekt> in dieser Beschreibung
wird mit dem Namen der betrachteten speziellen Komponente gefüllt, in
diesem Fall das "Blatt", um die Aktivität-Beschreibung
zu vervollständigen.
-
Auf
dieselbe Art und Weise werden unter Verwendung derselben oder ähnlicher
Nachschlagetabellen speziell gemachte Beschreibungen für alle der
anderen Aktivitäten
in dem generischen Prozess hergeleitet, um zu der in 14 dargestellten
spezifischen Prozedur zu gelangen. Hier wurde die für nur einen
der Zwänge relevante
Analyse, nämlich
Vibrationsanalyse zur Lebensdauer-Abschätzung betrachtet, doch erkennt
man, dass die Prozedur so ausgeweitet werden kann, dass sie für andere
Zwänge
relevante weitere Analysen enthält.
-
Typischerweise
will man auch eine Vorhersage der Dauer der erzeugten Prozedur.
Hierfür
ist es notwendig, die Dauer jeder Aktivität und auch die Anzahl benötigter Iterationen
um die Definieren- und Analysieren-Schleife herum vorherzusagen.
Um diese Vorhersage zu liefern, bezieht sich der Synthetisierer
auf eine weitere Gruppe von Nachschlagetabellen für jede Aktivität, von denen
ihre Verarbeitungsfähigkeiten
bezüglich des
spezifischen Produktes und der betrachteten speziellen Prozedur-Klasse
hergeleitet werden können.
Relevante Auszüge
dieser Tabellen für
die "Analysieren"-Aktivität sind in 15 bis 17 gezeigt.
-
Um
die Härteklasse
(Klasse der Strenge) der Zwänge
für das
spezifische Produkt zu bestätigen,
wird der Benutzer nach relevanten erforderlichen Leistungs-Standards
oder -Zwängen
gefragt. Im Falle einer Gasturbine könnten dies die Kompressor-Effizienz (HPC) oder
die maximale Gastemperatur am Einlass der Turbine (TGT) sein. Alternativ
können
diese Standards oder Zwänge
als vorab definierte Attribute des Produktbaums bereitgestellt werden,
das heisst Daten, die speziellen Komponenten des Baums zugeordnet
sind. Nehmen wir in dem vorliegenden Fall an, dass, da es sich um
eine Prozedur für
ein Turbinenblatt handelt, ein wichtiger Leistungsstandard eine
TGT von 1.725°C
ist. Hieraus erstellt der Synthetisierer aus der teilweise in 15 gezeigten
Tabelle, dass innerhalb der Firma A für das spezifische Produkt die
Schwierigkeit-Klasse
mittelmäßig ist.
-
Unter
Verwendung dieses Ergebnisses kann aus den Prozessfähigkeits-Daten
in der Tabelle von 16 vorausgesagt werden, dass
es sich bei der mittleren Anzahl von Iterationen zum Erfüllen des
erforderlichen Standards um 2 mit einer Standardabweichung 1 handelt.
Bei Bedarf kann das System dann einen spezifischen Wert in irgendeinem
speziellen Fall auf der Grundlage dieser statistischen Daten bestimmen.
Alterna tiv oder zusätzlich
können
die eigentlichen statistischen Daten in den Ergebnissen angegeben
werden.
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Um
die Dauer der "Analysieren-Aktivität" vorherzusagen, für die man
bei der Vibrationsanalyse in einer mechanischen Auslegungsprozedur
annimmt, dass sie eine Finite-Elemente-Analyse-Aktivität (FE-Analyse) ist, wird der
Benutzer aufgefordert, die FE-Fähigkeit
seiner Organisation einzugeben. Dies kann z.B. bestimmt werden durch
die Version der FE-Software,
die sie verwenden, und die Geschwindigkeit des Systems, auf dem sie
läuft.
Alternativ kann die FE-Fähigkeit
schon ein Teil der Information sein, die in der Datenbank für den generischen
Prozess gespeichert ist. Man verwendet die FE-Fähigkeit und die Produkt-Komplexität, die durch den
Benutzer eingegeben werden können
oder ein schon bestehendes Attribut des Produktbaumes sein können. Wenn
man z.B. die Komplexität
als mittelmäßig annimmt,
erzielt man für
die Aktivität
eine Dauer von einem Tag auf der Tabelle von 17.
-
Die
Dauer der anderen Aktivitäten
in der Prozedur kann auf ähnliche
Weise auf der Grundlage der Produkt-Komplexität und/oder anderer Eigenschaften
des Produktes erstellt werden, wenn dies passend oder geeignet ist.
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Die
erzeugte Prozedur wird in einem Format gespeichert, das durch eine
oder mehrere weitere Anwendungen, in diesem Fall ein Microsoft-Project,
erneut verwendbar ist, so dass die Prozedur angezeigt und/oder simuliert
werden kann. 18 zeigt eine beispielhafte
Anzeige, bei der es sich hier um eine Aufgabenliste handelt. Die
beiden Iterationen um die Definieren- und Analysieren-Schleife wurden
mit den Etiketten "vorläufig" bzw. "endgültig" versehen. Diese
Etiketten können
in der generischen Prozessgleichung definiert werden. Vorteilhafterweise
kann die erzeugte Prozedur ausreichend viel Einzelheiten enthalten,
um nützlich
zu sein, wie z.B. in einer anschließenden Implementierung des
Prozesses z.B. als Eingabe in ein CAD/CAM-System.
-
Als
Folge der erzeugten ausführlichen
Beschreibungen ist es auch möglich,
Referenzen oder sogar elektronische Links auf weitere verwandte
Information automatisch zu erzeugen, und zwar Information, wie z.B.
Komponenten- oder Produktspezifikationen, die auf dem Intranet einer
Firma gehalten werden. So können z.B.
ausgewählte
Teile der Aktivität-
und Produktbeschreibungen kombiniert werden, um eine Eingabe für eine Suchmaschine
zu liefern, um die verwandte Information zu identifizieren.
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Man
erkennt, dass die oben beschriebenen generischen Aktivitäten und
Prozesse in Kombination mit weiteren Nachschlagetabellen als Grundlage
für zahlreiche
andere spezifische Prozeduren verwendet werden können, indem man sie durch alternative
Produkt-Aufgliederungen ersetzt, die sich sehr wohl auf eine vollständig andere
Produktklasse beziehen können
(z.B. eine elektronische Komponente).
-
Ein
weiterer Vorteil des Systems besteht darin, dass es sich sehr leicht
anpassen lässt
für die
Verwendung in unterschiedlichen Organisationen oder Abteilungen
innerhalb der Organisation, wo sie z.B. die Verarbeitungs-Fähigkeiten
und die für
spezielle Aktivitäten
verwendeten Beschreibungen unterscheiden können. In dem oben beschriebenen
Beispiel können
z.B. die Aktivität-Beschreibungen
angepasst werden, indem man eine oder zwei Nachschlagetabellen abwandelt
(z.B. die von 12 und 13), ohne
die Notwendigkeit einer drastischen Neuauslegung des gesamten Systems.
Diese Vorgehensweise kann sogar verwendet werden, um das System
so anzupassen, dass es Aktivitäts-Beschreibungen
in anderen Sprachen als z.B. Englisch liefert. Es ist auch möglich, ein
Einzelsystem bereitzustellen, das auf mehr als eine Organisation
oder Abteilung anwendbar ist, indem man Alternativen innerhalb einer
Nachschlagetabelle bereitstellt, wie man dies z.B. in 15 sieht,
bei denen Daten für
zwei unterschiedliche Firmen dargeboten werden. Der Benutzer muss
beim Betreiben des Systems lediglich Anzeigen, für welche Firma die Prozedur
erzeugt werden soll.
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Somit
kann durch Strukturieren der Daten auf diese Art und Weise mit generischen
Daten auf der oberen Stufe und Daten auf unteren Stufen mit nach
und nach zunehmender Spezifizität
ein äußerst flexibles
System bereitgestellt werden, um die Entwicklung von Prozeduren
für die
Industrie zu unterstützen,
welche potentiell radikale Abweichungen von vorhandenen Prozeduren
gestatten, dabei jedoch ausführliche
Beschreibungen ihrer Prozeduren liefern, die leicht wiederverwendet
werden können.
-
Wenn
man diese Vorgehensweise für
die Auslegung eines Turbinenblatts erstellt hat, ist sie darüber hinaus
für analoge
Produkte verfügbar,
die nur durch die Auslegungs-Zwänge
verändert
sind (z.B. Lüftungsgebläse oder
Windmühle).
-
Beispiel 2
-
Dieses
Beispiel veranschaulicht die Anwendbarkeit des Datenverarbeitungssystems
auf eine Herstellungsprozedur und insbesondere auf eine Prozedur
zum Herstellen eines Turbinenblatts. Dieselben allgemeinen Schritte
werden verwendet, um die Aktivität-Beschreibungen
und -Zeitdauern zu synthetisieren, wie weiter oben bezüglich des
ersten Beispiels erklärt
wurde, so dass diese hier nicht wiederholt werden. Stattdes sen konzentriert
sich die nun folgende Diskussion auf in diesem Beispiel gezeigte
zusätzliche
Merkmale des Systems.
-
Derselbe
Produktbaum wie der oben verwendete (2) kann
für dieses
Beispiel verwendet werden. Die in dem generischen Prozess für dieses
Beispiel enthaltenen Aktivitäten
stammen auch von derselben Hierarchie (Bibliothek) wie zuvor, jedoch
von einer niedrigeren Stufe (19 zeigt
deshalb einen größeren Auszug aus
der Aktivität-Hierarchie).
Der eigentliche generische Prozess ist somit weniger breit anwendbar
und ist in der Tat auf die Herstellungsumgebung beschränkt, die
sich insbesondere für
Produkte eignet, die durch eine Anzahl von Variablen gekennzeichnet
sind, die während
des Durchführens
der Herstellungsprozedur verfeinert werden können. Der generische Prozess
ist als eine Prozessgleichung definiert, welche spezielle Aktivitäten von
der Aktivität-Hierarchie
identifiziert und ihre Sequenz definiert, wie dies in 20 dargestellt
ist.
-
Die
spezifische Prozedur, die auf der generischen Prozedur und der spezifischen
Produktinformation erzeugt wird, ist in 21 dargestellt,
wobei speziell gemachte Aktivität-Beschreibungen auf ähnliche
Weise wie in dem ersten Beispiel hergeleitet wurden. In dem ersten
Beispiel werden die Gesamtprozedur und jede der Aktivitäten der
Prozedur auf eine Einzelkomponente des Produktes, nämlich das
Turbinenblatt angewendet. In dem zweiten Beispiel wird zwar die
Gesamtprozedur für
die Herstellung des Turbinenblatts verlangt, doch werden die verschieden
Unterkomponenten des Blattes berücksichtigt,
wie man auf der untersten Stufe der Produktaufgliederung von 2 sieht.
In diesem Fall wird nur eine Aktivität auf die Unterkomponenten,
die "Prozesscharakterisierung"-Aktivität angewendet.
Um dies zu ermöglichen,
wird die Aktivität
in der Prozessgleichung als "Expansion"-Aktivität identifiziert.
-
Dies
ist eine Aktivität,
die auf Unterkomponenten in der Produktaufgliederung eine Stufe
unterhalb der Komponente, für
welche die Prozedur entwickelt wird, angewendet wird.
-
Dort
wo Unterkomponenten auf diese Art und Weise betrachtet werden, kann
es wünschenswert
sein, anzugeben, welche Aktivitäten
auf welche Unterkomponenten auf einer Basis von 1:1 angewendet werden
sollen, anstatt einfach zu spezifizieren, dass eine Aktivität für alle Unterkomponenten
gilt. Eine Art und Weise zum Erzielen dieser Funktionalität besteht
darin, sie in das System als Matrix einzubauen wie dies in 23 dargestellt
ist, wobei die Anwendbarkeit einer Aktivität auf eine spezielle Unterkomponente
an ihrem Schnittpunkt in der Matrix z.B. durch eine Benutzer-Eingabe
angezeigt wird. Alternativ kann das System so eingerichtet werden,
dass es diese Auswahl/Nicht-Auswahl von Aktivitäten automatisch durchführt, und
zwar z.B. auf der Grundlage eines oder mehrerer Attribute des betrachteten
Produktes.
-
Es
kann auch der Fall vorliegen, dass eine Aktivität auf einer oder mehrerer anderer
Stufen der Produktaufschlüsselung
angewendet werden sollte, wie z.B. auf Unterkomponenten der Unterkomponenten
(in den Figuren nicht gezeigt), oder tatsächlich auf allen Stufen in
der Produktaufschlüsselung
einschließlich
derjenigen Stufen oberhalb der Komponente, für welche die Prozedur entwickelt
wird (als "Rekursion" bezeichnet). Dies
kann auch in der Prozessgleichung angezeigt werden, und/oder eine
Aktivität/Produkt-Aufgliederungs-Matrix
wird verwendet.
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Wie
beim ersten Beispiel sind den Aktivitäten Verarbeitungsfähigkeits-Daten
zugeordnet, aus denen die Dauer jeder Aktivität und somit die Dauer der vollständigen Prozedur
gewonnen werden können.
Im Gegensatz zu dem ersten Beispiel ist jedoch die Anzahl der Iterationen
um jede iterative Gruppe von Aktivitäten (Schleife 1, Schleife 2)
herum nicht abhängig
von den Produktzwängen.
Vielmehr ist die Anzahl der Iterationen voreingestellt (entweder
in der generischen Prozedur fixiert oder durch den Benutzer eingestellt),
damit die Schleife 1 die gewünschte
Anzahl von Komponenten-Chargen ergibt und die Schleife 2 eine gewünschte Anzahl
von Prozess-Revisionen ergibt. Wie beim ersten Beispiel definiert
die Prozessgleichung geeignete Etiketten für jede Iteration, und zwar
hier "Charge 1", "Charge 2", etc. für die Schleife
1 und "Prozess-Version
1", "Prozess-Version 2", etc. für die Schleife
2.
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Beispiel 3
-
Dieses
Beispiel, wofür
der generische Prozess in 23 dargestellt
ist, ist zu dem ersten Beispiel ähnlich.
Die Beschreibungen der Aktivitäten
unterscheiden sich geringfügig,
doch besteht der Hauptunterschied darin, dass die Prozessgleichung
spezifiziert, dass die Definieren- und Analysieren-Aktivitäten auf
Unterkomponenten des Gegenstandes zusätzlich zum eigentlichen Gegenstand
angewendet werden sollen. Die sich ergebende spezifische Prozedur
ist in 24 gezeigt. Die Dauer und die
notwendige Anzahl der Iterationen werden bestimmt, wie weiter oben
bezüglich
des ersten Beispiels beschrieben wurde. 25 zeigt
die spezifische Prozedur in Form einer Aufgabenliste, wobei nur
eine Iteration jeder "Analysieren"-Aktivität gezeigt
ist.
-
Beispiel 4
-
Vorteilhafterweise
kann das System verwendet werden, um vollständige Prozedur-Beschreibungen selbst
dann zu erzeugen, wenn es noch eine Ungewissheit bei einem oder
mehreren der Produktparameter gibt, wie dies z.B. im Frühstadium
einer Auslegungsprozedur der Fall sein kann. Wenn die Parameter
festgelegt werden, kann das System verwendet werden, um genauere
Pläne zu
erzeugen.
-
Nimmt
man das Beispiel eines mehrstufigen Kompressors für einen
Flugzeugmotor, so wird bei irgendeinem Stadium das System verwendet,
um eine vollständige
Prozedur-Beschreibung z.B. für
die Herstellung des Produktes zu erzeugen, wobei der Kompressor
als eine Einzelkomponente behandelt wird und die Dauer der die Prozedur
bildenden Aktivitäten
auf der Grundlage einer zugeordneten Komplexität des Kompressors insgesamt
hergeleitet wird. Zusätzlich
kann eine Komponenten-Ausgliederung des Kompressors innerhalb des
Systems probabilistisch modelliert werden. So können z.B. eine oder mehrere
Beziehungen definiert werden, z.B. in einer Nachschlagetabelle,
welche die Produkt-Leistungsparameter einem probabilistischen Wert
für einen
oder mehrere Parameter des Produktes zuordnen. Ein Beispiel ist
in 26 gegeben, das eine Beziehung zwischen einem
Kompressor-Druckverhältnis
und der wahrscheinlichen Anzahl von Kompressorstufen zeigt, die
für drei
unterschiedliche Kompressorstufen-Konfigurationen benötigt werden.
-
Unter
Verwendung dieser Tabelle und/oder anderer Tabellen wie diese kann
für jeden
speziellen Fall ein Wert des oder jedes ungewissen Parameters hergeleitet
werden und als Teil der verwendeten spezifischen Produktinformation
verwendet werden, um die Prozedur zu erzeugen. Sobald der tatsächliche
Wert des Parameters bekannt ist, kann der von den probabilistischen
Daten hergeleitete Wert ersetzt werden, und man fährt das
System erneut (re-run), um eine auf dem tatsächlichen Wert beruhende Prozedur
zu erzeugen.
-
Beispiel 5
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Das
Datenverarbeitungssystem kann in großem Umfang auf viele unterschiedliche
technische Gebiete für
die Entwicklung und/oder Optimierung industrieller Prozeduren angewendet
werden. Lediglich als Beispiel sei ein potentielles Gebiet der praktischen
Anwendung genannt, bei dem es sich um Prozeduren handelt, um ein
neues Produkt, wie z.B. einen Flugzeugmotor, auf den Markt zu bringen.
-
Wie
man in 27 sieht, können in der vorläufigen Auslegungsphase
herkömmliche
Prozeduren verwendet werden, um eine vollständige Konzept-Definition für das Produkt
(Flugzeugmotor) zu entwickeln, wobei Information über die
hauptsächlichen
Unteranordnungen oder Module des Flugzeugmotors gegeben wird. Diese
Information kann als spezifische Produktinformation-Eingabe in das
Datenverarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Das System kann dann verwendet werden, um eine oder mehrere mögliche Prozeduren
zu erzeugen, um den Flugzeugmotor von der vorläufigen Auslegungsphase bzw.
Entwicklungsphase bis zur Freigabe für den Markt zu begleiten.
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Bei
einem komplexen Produkt, wie z.B. einem Flugzeugmotor, kann es zweckmäßig sein,
die Gesamtprozedur in Phasen zu unterteilen, wobei in diesem Fall
der Synthetisierer verwendet werden kann, um Prozeduren für eine oder
mehrere spezielle Phasen zu entwickeln. Alternativ kann es wünschenswert
sein, die Gesamtprozedur von Beginn an zu erzeugen. Wenn die Gesamtprozedur
durch verschiedene Entwicklungsstadien fortschreitet und dem Produkt
weitere Information entlockt wird, kann dies in beiden Fällen in
das System eingegeben werden, um ausführlichere Prozedurpläne für die späteren Phasen
der Gesamtprozedur zu entwickeln.
