JP2022050327A - デジタルツインおよびグラフベース構造を用いたコンピュータ実装システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルツインの異なるデータエンドポイントのデータ間の相互関係を実現するコンピュータ実装システム及び実装方法を提供する。【解決手段】コンピュータ実装システム１において、グラフベース構造２０は、複数の概念を含み、各概念が物理的物体を表し、概念には属性が付与され、概念の夫々の相互関係が定義されている概念モデルと、物理的物体のデータポイントを有し、概念モデルの夫々の概念に対応付けられている複数のデータインスタンスとを含み、インターフェースからデータを受信し、受信したデータを概念モデル及び／又はデータインスタンスに統合する。コンピュータ実装システムはさらに、ユーザからの入力に基づいて、グラフベース構造にクエリ及び／又は定義を提供し、対応する応答を出力するユーザインターフェースと、グラフベース構造からデータを取得し、グラフベース構造にデータを提供するデジタルツインと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つのデジタルツインをインスタンス化するためのコンピュータ実装システムおよびコンピュータ実装方法に関する。

産業界には、構造化されていない形式や表現、および／または異種のアクセス方法を有し得る大量のデータが存在する。ここで、これらのデータは、データレイク、様々なデータベース、その他のデータパーシステンスに存在することができる。さらに、機械、センサおよび他の装置から動的にデータが出力される場合もある。このような異なる、変化する、異種のデータを利用し、再使用できるようにするためには、デジタルツイン、またはグラフベース構造という２つの手法が有望である。どちらの手法もセマンティック技術であり、例えばナレッジグラフのようなグラフベース構造は、データ自体をセマンティックなレベルにまで高め、データエンジニアがランダムで複雑な質問に、グラフベース構造への簡単なクエリで答えることを可能にする。

しかしながら、グラフベース構造は、動的で反復的なデータを必要とするアプリケーションにとって、信頼性のあるデータソースではない。これに対し、デジタルツインでは、データ自体は非セマンティックなままだが、その一部であるセマンティックモデルによって記述される。しかし、１つまたは複数のデジタルツインの異なるデータエンドポイントのデータ間の相互関係を提供することは困難である。現在、２つの手法はお互いに恩恵を受けることができない。

第１の態様は、少なくとも第１のインターフェースを含むコンピュータ実装システムに関する。インターフェースは、物理的物体からデータを受信および送信するために構成されている。さらに、コンピュータ実装システムは、概念モデルと複数のデータインスタンス含むグラフベース構造を含む。概念モデルは、複数の概念を含み、各概念は物理的物体を表し、概念には属性が付与され、概念のそれぞれの相互関係が定義されている。データインスタンスは、物理的物体のデータポイントを有し、概念モデルのそれぞれの概念に対応付けられている。グラフベース構造は、インターフェースからデータを受信するように構成され、受信したデータを概念モデルおよび／またはデータインスタンスに統合するように構成されている。さらに、コンピュータ実装システムは、ユーザからの入力に基づいて、グラフベース構造にクエリおよび／または定義を提供し、対応する応答を出力するように構成されたユーザインターフェースを含む。さらに、コンピュータ実装システムは、グラフベース構造からデータを取得し、および／またはグラフベース構造にデータを提供するように構成された少なくとも１つのデジタルツインを含む。

第２の態様は、少なくとも１つのデジタルツインをインスタンス化するためのコンピュータ実装方法に関する。この方法は、物理的物体からデータを受信および送信するように構成された、少なくとも第１のインターフェースを提供することを含む。さらに、方法は、概念モデルと複数のデータインスタンスを含むグラフベース構造を提供することを含む。概念モデルは、複数の概念を含み、各概念は物理的物体を表し、概念には属性が付与され、概念のそれぞれの相互関係が定義されている。データインスタンスは、物理的物体のデータポイントを有し、概念モデルのそれぞれの概念に対応付けられている。グラフベース構造は、インターフェースからデータを受信し、受信したデータを概念モデルおよび／またはデータインスタンスに統合するように構成されている。さらに、方法は、ユーザからの入力に基づいて、グラフベース構造にクエリおよび／または定義を提供し、対応する応答を出力するように構成されたユーザインターフェースを提供することを含む。さらに、方法は、グラフベース構造からデータを取得し、および／またはグラフベース構造にデータを提供するように構成された少なくとも１つのデジタルツインを生成することを含む。

本開示は、グラフベース構造と少なくとも１つのデジタルツインとを含むシステムおよび方法に関し、このシステムおよび方法は独立して存在することもできるが、互いに恩恵を受けることができる。これにより、両方のセマンティック技術の利点を組み合わせることで、より高度な自動化を達成することができる。ここで、グラフベース構造は、例えば、データレイクやデータベースに保存されている機械のデータを生成するインターフェースのベースとなるデータを抽象化して統合するための層として機能する。少なくとも１つのデジタルツインは、グラフベース構造の上に設けられ、グラフベース構造からデータを取得し、および／またはグラフベース構造にデータを提供することができる。ここで、アプリケーションは、少なくとも１つのデジタルツインからの要求に基づいて、セマンティック記述を有するデータを取得することができ、このデータの利用および再使用を容易にすることができる。

第１のインターフェース１０、グラフベース構造２０、ユーザインターフェース３０、および少なくとも１つのデジタルツイン４０を備えたコンピュータ実装システム１を模式的に示す図である。 少なくとも１つのデジタルツイン４０をインスタンス化するための、コンピュータ実装方法１００の第１の部分を模式的に示す図である。 少なくとも１つのデジタルツイン４０をインスタンス化するための、コンピュータ実装方法１００の第２のセクションを模式的に示す図である。 少なくとも１つのデジタルツイン４０をインスタンス化するためのコンピュータ実装方法１００の一例を模式的に示す図である。

図１に概略を示すように、第１の態様は、少なくとも１つの第１のインターフェース１０を含むコンピュータ実装システム１に関する。実施形態では、少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、センサインターフェースであってもよい。少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、物理的物体からデータを受信および送信するように構成されている。この物理的物体は、例えば、変化する、異種の、動的なデータをインターフェース１０に提供できるセンサを含む、機械または他の技術的装置Ｍ（または、機械もしくは装置のモジュール）であってもよい。さらに、コンピュータ実装システム１は、概念モデルと複数のデータインスタンスとを含むグラフベース構造（グラフベース構造）２０を含む。グラフベース構造は、オントロジー（または複数のオントロジー）を含み、そのオントロジーが今度は概念モデルとデータインスタンスとを含むことができる。オントロジーは、標準化された用語と、そこで定義された用語との間の関係（および場合によっては導出規則）を用いて、知識領域（「ナレッジ・ドメイン（ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｄｏｍａｉｎ）」）を記述することができる。したがって、オントロジーは、概念化の明示的な公式仕様であると理解することができる。ここで、オントロジーは、論理的な関係を有する情報のネットワークを表すことができる。概念モデルは、複数の概念を含み、各概念は物理的物体を表している。ここで、概念には属性が付与され、概念のそれぞれの相互関係が定義される。ここで、概念はノードとして、概念間の関係は概念（またはノード）を相互につなぐエッジとして見ることができる。複数の概念とは、例えば、機械Ｍ、設備Ｐ、エラーコードおよび／または製品タイプである。概念間の関係は、例えば、機械Ｍが特定の製品タイプを生産することおよび／または機械Ｍがエラーコードを有するようになっていることである。データインスタンスは、物理的物体のデータポイントを有し、概念モデルのそれぞれの概念に対応付けられている。データインスタンスは、例えば、機械Ｍからの異なるデータを含んでもよい。グラフベース構造２０は、インターフェース１０からデータを受信するように構成されており、受信したデータを概念モデルおよび／またはデータインスタンスに統合するように構成されている。例えば、グラフベース構造２０は、少なくとも１つのインターフェース１０から、設備Ｐ内の全ての機械Ｍであって、その後、グラフベース構造２０において、相互の関係性と属性、およびデータインスタンスを有する概念として表すことができる機械Ｍを含むデータベースＴ_{Ｍａｃｈｉｎｅ}を受信してもよい。さらに、コンピュータ実装システム１は、ユーザからの入力に基づいてグラフベース構造２０にクエリおよび／または定義を提供し、対応する応答を出力するように構成されたユーザインターフェース３０を含む。クエリおよび／または定義は、オントロジーに対して行うことができる。例えば、ユーザインターフェース３０を介して、ユーザは、特定の製品タイプについて、設備Ｐ内のどの機械Ｍが最も多くのエラーを定めているかをクエリすることができる。グラフベース構造２０に基づいて、最もエラーしやすい機械で回答を出力してもよい。さらに、コンピュータ実装システム１は、グラフベース構造２０からデータを取得し、および／またはグラフベース構造２０でデータを提供するように構成された少なくとも１つのデジタルツイン４０を含む。このシステム１では、デジタルツイン４０とグラフベース構造２０とを組み合わせてもよい。グラフベース構造２０を用いて、異なるインターフェースからの異種データを統合および抽象化することができ、グラフベース構造２０は、デジタルツイン４０についてのデータを処理するためのベースとして用いることができる。グラフベース構造２０とデジタルツイン４０は、互いに独立して提供されてもよいが、互いに恩恵を受けてもよい。デジタルツイン４０のデータは、グラフベース構造１０を用いて生成され、そこから導出されてもよく、これにより、データの利用およびさらなる処理を容易にすることができる。システム１によって、高度な自動化を達成することができる。

グラフベース構造２０は、グラフベース構造２０のサブセットである概念や関係を含む少なくとも１つのサブグラフを含んでもよい。例えば、「エラーコード」という概念は、「タイムスタンプ」や「（エラーの）記述」という概念と関係性によって結びつけられている場合がある。この３つの概念（その属性付き）とその関係のみを切り離して考えると、これらはグラフベース構造２０のサブグラフとして定められ得る。

少なくとも１つの第１のインターフェース１０はデータインターフェースであってもよい。実施形態では、少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、センサインターフェースであってもよい。少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、少なくとも１つの既存のデータソースと関連付けられていてもよい。実施形態では、少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、少なくとも１つの既存のデータソースと情報のやりとりをしてもよく、特に、少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、少なくとも１つの第１の既存のデータソースからデータを受信および／または送信してもよい。実施形態では、少なくとも１つの既存のデータソースは、データレイクおよび／またはセンサインターフェースおよび／またはデータベースを含んでもよい。

少なくとも１つのデジタルツイン４０は、グラフベース構造２０を用いて、グラフベース構造２０におけるユーザインターフェース３０のクエリおよび／または定義に基づいて、生成されたものであってもよい。例えば、ユーザは、グラフベース構造２０におけるユーザインターフェース３０を介して、どの機械Ｍが最も多くのエラーコードを有するかをクエリすることができ、その際、あるアプリケーションについて、機械Ｍのデータ、特にエラーコードが有益である。ユーザは、グラフベース構造２０においてユーザインターフェース３０を介して、概念（例えば「機械」という概念）とグラフベース構造における「デジタルツイン」との間の関係を表す、例えば「機械」という概念に対してデジタルツイン４０が存在し得ることを定めることができる。システムは、デジタルツイン４０として定められた概念に対応するさらなる概念について、グラフベース構造２０に対する自動化されたクエリを実行してもよい。また、これらの概念について、システムは特に自動化された方法で、同様にそれぞれデジタルツインを作成することができる。上述の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、少なくとも１つのデジタルツイン４０を、グラフベース構造２０とは独立して設けることができる。しかし、データをそこから受け取ってもよく、および／またはデータをグラフベース構造２０に提供してもよい。

デジタルツイン４０は、仮想環境における、現実の物理的物体の物理ベースのシミュレーションおよびデータ分析のための技術的な装置を含んでもよく、特に、現実の物理的物体は１つまたは複数の製品および／または生産設備である場合がある。例えば、「機械」という概念のデジタルツインは、機械の設計図、（データを生成する）機械のセンサ、および／または機械の製品データを含む。

少なくとも１つのデジタルツイン４０は、少なくとも１つの第１のデータエンドポイント（データエンドポイント）Ｃを含んでもよい。少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣは、グラフベース構造２０から生成および導出されてもよい。グラフベース構造２０は、少なくとも１つの第１のインターフェース１０によって提供される異種のデータを統合するために使用されてもよく、少なくとも１つのデジタルツイン４０のための少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣを生成および導出するためのベースとして機能してもよい。さらに、少なくとも１つのデジタルツイン４０は、第１のセマンティックモデル４１を含んでもよく、特に、第１のセマンティックモデル４１は、グラフベース構造２０から生成および導出されてもよい。第１のセマンティックモデル４１は、少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣをセマンティックに記述するように適合されてもよい。グラフベース構造２０のサブグラフは、グラフベース構造２０から投影され、少なくとも１つのデータエンドポイントＣに割り当てられてもよい。したがって、少なくとも１つのデータエンドポイントＣは、グラフベース構造２０から導出するセマンティック記述を有することができる。したがって、少なくとも１つのデジタルツイン４０、特に少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣにアクセスするアプリケーション５０は、セマンティック記述を有するデータを取得することができ、これにより、データの利用およびさらなる処理を容易にすることができる。例えば、エラーコード／タイムスタンプ／記述のサブグラフは、グラフベース構造２０を用いてデータエンドポイントＣに割り当てられ、導出されることができる。したがって、エラーコードデータは、機械Ｍに対して提供することができ、エラーコードデータは、対応するセマンティック記述を有する。したがって、データエンドポイントは、既存のインターフェース１０および／またはデータソースに直接アクセスできる必要はない。既存のインターフェース１０および／またはデータソース（例えば、センサインターフェース）ごとにデータエンドポイントを有する代わりに、グラフベース構造２０は、少なくとも１つの第１のインターフェース１０と少なくとも１つのデジタルツイン４０との間の結合された抽象化層として機能してもよい。したがって、対応するデータエンドポイントＣは、そのデータを、少なくとも１つの第１のインターフェース１０自体からではなく、グラフベース構造２０から取得してもよい。生成されたデータエンドポイントＣは、グラフベース構造２０を介して統合および抽象化された複数のインターフェース１０に由来する可能性のあるデータをアプリケーション５０に出力してもよい。

上述したように、グラフベース構造２０は、複数の概念を有していてもよく、それぞれの概念には、デジタルツイン４０が割り当てられている。これらの複数のデジタルツイン４０のそれぞれには、データエンドポイントＣが割り当てられてもよく、このデータエンドポイントＣは、グラフベース構造２０からのサブグラフから導出されるセマンティック記述に関連付けられてもよい。システム１へのクエリに基づいて、全てのサブグラフからのデータが各デジタルツイン４０に対して選択され、データエンドポイントＣに関連付けられてもよい。システム１への各クエリは、個別に応答可能なデータエンドポイントＣに一本化されてもよく、各データエンドポイントとそれぞれのデジタルツイン４０との対応付けは、システム１を用いて保存されてもよい。

少なくとも１つのデジタルツイン４０は、少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢを含んでもよく、特に、少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢは、少なくとも１つの第２のインターフェース１１のデータを直接用いて生成および導出されてもよい。少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、データインターフェースであってもよい。実施形態では、少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、センサインターフェースであってもよい。少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、少なくとも１つの既存のデータソースに関連付けられていてもよい。実施形態では、少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、少なくとも１つの既存のデータソースと情報のやりとりをしてもよく、特に、少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、少なくとも１つの既存のデータソースからデータを受信および／または送信してもよい。実施形態では、少なくとも１つの既存のデータソースは、データレイクおよび／またはセンサインターフェースおよび／またはデータベースを含んでもよい。

少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢは、少なくとも１つの第２のインターフェース１１のデータを直接用いて生成および導出可能なセマンティック記述を有してもよい。例えば、少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、設備ＰのウェアハウスＷからのデータを含んでもよい。このウェアハウスＷについて、インターフェース１１から受信したデータを受信する第２のデータエンドポイントＢを作成してもよい。そして、受信したデータは、第２のデータエンドポイントＢに対して手動でセマンティックに記述することができる。グラフベース構造２０は、少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢからデータをインポートするように構成されていてもよく、特に、第２のデータエンドポイントＢのセマンティック記述がグラフベース構造２０にマッピングされていてもよく、データはデータインスタンスに対応付けられていてもよい。システム１は、グラフベース構造２０から得られるデータを有するデータエンドポイント（例えば、データエンドポイントＣ）と、グラフベース構造を介して実装されていないインターフェースからデータを取得する「通常の」データエンドポイント（例えば、データエンドポイントＢ）とを組み合わせてもよい。「通常の」エンドポイントからのデータは、第２のインターフェース１１がグラフベース構造２０に直接マッピングされなくても、グラフベース構造２０に統合されてもよい。

少なくとも１つのデジタルツイン４０は、少なくとも１つの第３のデータエンドポイントＡを含んでもよく、特に、少なくとも１つの第３のデータエンドポイントＡは、第３のインターフェース１２のデータを直接用いて生成および導出されてもよい。その際少なくとも１つの第３のデータエンドポイントＡは、第１のデータエンドポイントＣおよび／または第２のデータエンドポイントＢとは独立して設けられていてもよい。少なくとも１つの第３のインターフェース１２は、データインターフェースであってもよい。実施形態では、少なくとも１つの第３のインターフェース１２は、センサインターフェースであってもよい。少なくとも１つの第３のインターフェース１２は、少なくとも１つの既存のデータソースと関連付けられていてもよい。実施形態では、少なくとも１つの第３のインターフェース１２は、少なくとも１つの既存のデータソースと情報のやりとりをしてもよく、特に、少なくとも１つの第３のインターフェース１２は、少なくとも１つの既存のデータソースからデータを受信および／または送信してもよい。実施形態では、少なくとも１つの既存のデータソースは、データレイクおよび／またはセンサインターフェースおよび／またはデータベースを含んでもよい。

また、システムは、少なくとも１つのデジタルツイン４０への要求に基づいて、特にデータエンドポイントＡ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つから、セマンティック記述を有するデータを取得するように構成されたアプリケーション５０を含んでもよい。このアプリケーション５０は、例えば、データエンドポイントＡ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つから、セマンティック記述がなされたエラーコードに関するデータを取得または要求することができるコンピュータソフトウェアとすることができる。少なくとも１つのデジタルツイン４０は、データエンドポイントとそのセマンティック記述に関する情報をアプリケーション５０に対して提供するように構成されてもよい。データエンドポイントＡ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つからクエリされたデータは、その記述に従ってアプリケーション５０によってさらに利用および／または処理されてもよい。

図２Ａおよび図２Ｂで概略的に示されているように、第２の態様は、少なくとも１つのデジタルツイン４０をインスタンス化するためのコンピュータ実装方法１００に関する。この方法１００は、物理的物体からデータを受信および送信するように構成された少なくとも第１のインターフェース１０を提供することを含む。さらに、本方法１００は、概念モデルと複数のデータインスタンスを含むグラフベース構造（グラフベース構造）２０を提供することを含む。概念モデルは、複数の概念から構成されており、各概念は物理的物体を表し、概念には属性が付与され、概念のそれぞれの相互関係が定義されている。まず、方法１００でグラフベース構造２０が用意されてもよい。グラフベース構造２０の概念モデルは、ユーザによって生成されてもよく、少なくとも１つのインターフェースまたはインターフェース１０から受信したデータが概念モデルにマッピングされ、保存されてもよい。データインスタンスは、物理的物体のデータポイントを有し、概念モデルのそれぞれの概念に対応付けられている。グラフベース構造２０は、インターフェース１０からデータを受信し、受信したデータを概念モデルおよび／またはデータインスタンスに統合するように構成されている。方法１００は、ユーザからの入力に基づいて、グラフベース構造２０にクエリおよび／または定義を提供し、対応する応答を出力するように構成されたユーザインターフェース３０を提供することをさらに含む。本方法のステップＡでは、１つまたは複数の分析質問に答えるために、ユーザがユーザインターフェース３０を介してグラフベース構造２０にクエリを行ってもよく、グラフベース構造２０が分析質問に答えてもよい。また、方法１００は、グラフベース構造２０からデータを取得し、および／またはグラフベース構造２０にデータを提供するように構成された少なくとも１つのデジタルツイン４０を生成することを含む。本方法１００は、より高度な自動化と、データの使用および再利用の改善とを達成することができる。

少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、データインターフェースであってもよい。実施形態では、少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、センサインターフェースであってもよい。少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、少なくとも１つの既存のデータソースと関連付けられていてもよい。実施形態では、少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、少なくとも１つの既存のデータソースと情報のやりとりをしてもよく、特に、少なくとも１つの第１のインターフェース１０は、少なくとも１つの第１の既存のデータソースからデータを受信および／または送信してもよい。実施形態では、少なくとも１つの既存のデータソースは、データレイクおよび／またはセンサインターフェースおよび／またはデータベースを含んでもよい。

方法１００のステップＢにおいて、少なくとも１つのデジタルツイン４０を生成することは、特にユーザによって、グラフベース構造２０に対するユーザインターフェース３０のクエリおよび／または定義に基づいて、グラフベース構造２０に注釈を付けることおよび／または拡張することを含んでもよい。なお、グラフベース構造２０は、グラフベース構造２０のサブセットである概念や関係を含む少なくとも１つのサブグラフを含んでもよい。グラフベース構造２０に注釈を付けることおよび／または拡張することは、特にユーザによって、概念モデルの少なくとも１つの概念をデジタルツイン４０として定めることと、ユーザインターフェース３０を使用して、グラフベース構造２０の少なくとも１つのサブグラフを少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣに関連付けることとをさらに含んでもよい。注釈付けおよび／または拡張は、特にユーザによって、グラフベース構造２０の概念モデル上で実行されてもよい。特に、概念モデルの概念は、ユーザによって少なくとも１つのデジタルツイン４０と呼ばれ、概念のデータを有する特定のサブグラフは、結合され、少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣとして定められてもよい。これにより、どのデータや概念がアプリケーション５０および／またはユースケースに関連するかを判断することができる。少なくとも１つのデジタルツイン４０に関するグラフベース構造２０の概念の注釈付けおよび／または拡張は、特にシステム１によって、グラフベース構造２０に保存されてもよい。既存のインターフェース１０ごとにデータのエンドポイントを有する代わりに、グラフベース構造２０は、少なくとも１つの第１のインターフェース１０と少なくとも１つのデジタルツイン４０との間の結合抽象化層として機能してもよい。したがって、データエンドポイントは、そのデータを、少なくとも１つの第１のインターフェース１０自体からではなく、グラフベース構造２０から取得する。生成されたデータエンドポイント、特に少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣは、グラフベース構造２０を介して統合および抽象化された複数のインターフェース１０に由来する可能性のあるデータを出力してもよい。

方法１００のステップＣにおいて、少なくとも１つのデジタルツイン４０を生成することは、グラフベース構造２０において、少なくとも１つの第１のインターフェース１０から受信したデータにおいて、デジタルツインとして定められた概念の各発生を識別することを含んでもよい。さらに、少なくとも１つのデジタルツイン４０を作成することは、識別された概念ごとにデジタルツイン４０を作成することを含んでもよい。少なくとも１つのデジタルツイン４０を作成することは、システム内に少なくとも１つのデジタルツイン４０のエントリを作成すること、または、少なくとも１つのデジタルツイン４０を表すスタンドアロンアプリケーションを設定することを指すことがある。これは、例えば、管理シェル（例えば、「アセット・アドミニストレーション・シェル（Ａｓｓｅｔ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｓｈｅｌｌ）」）を通じて行うことができる。

少なくとも１つのデジタルツイン４０を生成することは、方法１００のステップＤにおいて、各デジタルツイン４０に対して、少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣに関連付けられる全てのサブグラフのデータを選択する、グラフベース構造２０に対するクエリを自動的に生成することをさらに含んでもよい。生成された各クエリは、個別に応答可能なデータエンドポイントＣに一本化されてもよく、その際、各データエンドポイントＣと、そのデータエンドポイントＣがデータを提供するデジタルツイン４０との対応付けが保存されてもよい。このような個別に応答可能なデータエンドポイントＣがアプリケーション５０によって呼び出された場合、グラフベース構造２０に対してクエリが実行され、全てのサブグラフの所定のデータが出力されてもよい。

方法１００は、ステップＥにおいて、グラフベース構造２０からデータエンドポイントＣに関連付けられたサブグラフを投影し、投影されたサブグラフを、生成された各データエンドポイントＣのセマンティックデータエンドポイント記述として保存することをさらに含んでもよい。

方法１００は、少なくとも１つのアプリケーション５０において、少なくとも１つのデジタルツイン４０を使用することをさらに含んでもよい。ここで、方法１００は、アプリケーション５０に関連する全てのデジタルツイン４０に、セマンティック記述を有するそれぞれのデータエンドポイントＣからデータを読み取るように要求するように構成されているアプリケーション５０を提供することを含んでもよい。アプリケーション５０は、まず、システム１において、アプリケーション５０に関連する、または、少なくとも１つのデジタルツイン４０の全てのデジタルツインを要求してもよく、要求されたデジタルツイン４０は、データエンドポイントＣおよびそのセマンティック記述に関する情報を提供してもよい。アプリケーション５０は、そのセマンティック記述に従って関連するデータを選択し、必要なデータエンドポイントＣ、または、少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣを呼び出してもよい。アプリケーション５０は、呼び出された全てのデータエンドポイントＣを一本化するクエリを実行し、対応する結果をアプリケーション５０に提供してもよい。アプリケーション５０で少なくとも１つのデジタルツイン４０を使用することは、さらに、少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣのセマンティック記述に従ったその意味に応じて、クエリされたデータを処理することをさらに含んでもよい。

さらに、方法１００は、少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢのグラフベース構造２０のデータをインポートしてマッピングすることをさらに含んでもよい。少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢは、セマンティック記述を有してもよく、グラフベース構造２０はそのセマンティック記述に基づいて拡張および／または注釈付けされ得る。ここで、少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢは、少なくとも１つの第２のインターフェース１１からデータを取得してもよく、このインターフェースは、少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢのためのグラフベース構造２０とは独立してデータを提供する。少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、データインターフェースであってもよい。実施形態では、少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、センサインターフェースであってもよい。少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、少なくとも１つの既存のデータソースに関連付けられていてもよい。実施形態では、少なくとも１つの第２のインターフェース１１は、少なくとも１つの既存のデータソースと情報のやりとりをしてもよく、特に、少なくとも１つの第２のインターフェース１１が、少なくとも１つの既存のデータソースからデータを受信および／または送信してもよい。実施形態では、少なくとも１つの既存のデータソースは、データレイクおよび／またはセンサインターフェースおよび／またはデータベースを含んでもよい。方法１００では、グラフベース構造２０から導出されたデータを有するデータエンドポイント（特に、少なくとも１つのデータエンドポイントＣ）は、グラフベース構造２０を介して実装またはマッピングされていないインターフェースからデータを取得する「通常の」データエンドポイント（特に、少なくとも１つの第２のデータエンドポイントＢ）と組み合わせてもよい。通常のデータエンドポイントからのデータは、第２のインターフェース１１がグラフベース構造２０にマッピングされていなくても、グラフベース構造２０に統合することができる。

少なくとも１つのデジタルツイン４０をインスタンス化するための記述されたシステム１および方法１００は、コンピュータまたはコンピュータのネットワークを含むか、またはコンピュータのネットワークを通じて実行可能であり、コンピュータまたはコンピュータのネットワークは、少なくとも１つのプロセッサおよび少なくとも１つのメモリを含む。記述された方法論理は、少なくとも１つのメモリに実行可能なコードの形態で提供され、少なくとも１つのプロセッサによって実行されてもよい。少なくとも１つの第１、第２および／または第３のインターフェース１０、１１、１２および／またはグラフベース構造２０および／またはユーザインターフェース３０および／または少なくとも１つのデジタルツイン４０および／またはアプリケーション５０は、少なくとも１つのプロセッサにデータを送信してもよく、任意選択的に、少なくとも１つのプロセッサから指示を受け取ってもよい。これにより、プロセッサは、ユーザが開始したクエリおよび／または自動的に生成されたクエリをシステム１に指示することができる。この時、コンピュータ実装システム１は、特定のハードウェア環境に限定されるものではない。このように、ネットワークを介して接続された分散型装置は、本明細書に記載された技術を実行することができる。また、本開示には、電気信号と、プロセッサによって実行されると、本明細書に記載された技術を実施する指令を定めるコンピュータ可読媒体と、が含まれる。

図３は、システム１を用いて行うことができる、少なくとも１つのデジタルツイン４０をインスタンス化するための方法１００の例を概略的に示している。本実施例では、概念モデルは、まず、ユーザによって、グラフベース構造２０の一部として作成されてもよい。上述したように、「機械」、「設備」、「エラーコード」および「製品タイプ」という概念は、まず、ユーザによって、概念モデルにおいて、グラフベース構造２０の一部としてマッピングされ、関係性を介して互いに接続され、属性が付与され得る。ここで、作成された概念は、対応する既存のインターフェース１０、特にセンサインターフェース、例えば図３に示すセンサインターフェース「機械」および／またはセンサインターフェース「エラー」などのマッピングに基づいてもよい。少なくとも１つのインターフェース１０のデータに基づくデータインスタンスは、それぞれの概念と対応付けられてもよい。ユーザは、ステップＡでグラフベース構造を作成した後、ユーザインターフェース３０を介してグラフベース構造２０に「製品タイプＫの生産中に、設備内のどの機械が平均して最も多くのエラーを生成するか？」というクエリを指示することができる。システム１、特にグラフベース構造２０は、製品の生産において最もエラーが発生しやすい機械を特定することができ、ユーザは、その機械を監視するための監視ソフトウェアを開発し、設定することを決定することができる。このようなソフトウェアは、その機械に発生しているエラーを繰り返しクエリして、生産中に警告を発したり、オペレータを支援したりすることができる。このソフトウェアは、アプリケーション５０として考えることができる。

ユーザにとって、クエリに応じて「機械」と「エラーコード」の概念がアプリケーション５０に重要である可能性がある。ステップＢに示すように、ユーザは、概念「デジタルツイン」でグラフベース構造２０を拡張し、「機械」という概念との関係を定めてもよい。さらに、ユーザは、「エラーコード」の概念と、例えば「タイムスタンプ」、「記述」などの「エラーコード」の概念に直接関連する全ての概念とがサブグラフを表すと定め、そのサブグラフをデジタルツイン４０のデータエンドポイントＣに対する記述として定めてもよい。グラフベース構造２０上にマッピングされたインターフェース１０、特にセンサインターフェースに由来するデータベースであって、グラフベース構造２０内のデータインスタンスに割り当てられ得るデータベースは、設備Ｐ内の全ての機械Ｍを含むテーブルＴ_{Ｍａｓｃｈｉｎｅ}を有してもよい。ステップＣに示すように、システム１は、Ｔ_{Ｍａｓｃｈｉｎｅ}の各機械Ｍに対して自動生成されたクエリを実行し、それぞれに対してデジタルツインデジタルツイン_Ｍを生成してもよい。別のデータインスタンスは、テーブルＴ_{Ｆｅｈｌｅｒ}を有していてもよく、このテーブルは、システムＰの各機械Ｍの各エラーを保存していてもよく、また、例えばタイムスタンプや記述などの関連情報を含んでもよい。Ｔ_{Ｍａｃｈｉｎｅ}とＴ_{Ｆｅｈｌｅｒ}の両テーブルは、グラフベース構造でそれぞれの概念に割り当てられている。ステップＤでは、システム１は、テーブルＴ_{Ｍａｃｈｉｎｅ}内の各機械Ｍに対して、クエリＱ_Ｍを生成して、クエリがＴ_{Ｆｅｈｌｅｒ}からＭの全てのエラーおよび、それとの関連情報、「タイムスタンプ」および「説明」を選択できるようにすることができる。したがってシステム１はデータエンドポイントＥ_Ｍを作成できるようになる。データエンドポイントＥ_Ｍの呼び出しは、グラフベース構造２０を介するクエリＱ_Ｍを引き起こし、機械Ｍの発生したエラーを出力してもよい。システム１は、この少なくとも１つの第１のデータエンドポイントＣを、デジタルツインデジタルツインＭに関連付けてもよい。

上述したように、「エラーコード」、「タイムスタンプ」および「記述」の概念は、グラフベース構造２０のサブグラフを表し、ステップＢでデータエンドポイントの記述に関連付けられる。このサブグラフは、グラフベース構造２０から投影され、データエンドポイントＥＭに割り当てられ、それによってＥ_Ｍをセマンティック記述に関連付けることができる。アプリケーション５０、例えば監視ソフトウェアは、関連するセマンティック記述を有する各機械Ｍのエラーを、読み出すことができる。

Claims (21)

1. コンピュータ実装システム（１）であって、
   物理的物体からデータを受信および送信するために構成されている少なくとも１つの第１のインターフェース（１０）と、
   グラフベース構造（２０）であって、
   複数の概念を含み、各概念が物理的物体を表し、前記概念には属性が付与され、前記概念のそれぞれの相互関係が定義されている概念モデルと、
   物理的物体のデータポイントを有し、前記概念モデルのそれぞれの前記概念に対応付けられている複数のデータインスタンスとを含み、
   前記グラフベース構造が、前記インターフェース（１０）からデータを受信し、受信したデータを概念モデルおよび／またはデータインスタンスに統合するように構成されている、グラフベース構造（２０）と、
   ユーザからの入力に基づいて、前記グラフベース構造にクエリおよび／または定義を提供し、対応する応答を出力するように構成されたユーザインターフェース（３０）と、
   前記グラフベース構造（２０）からデータを取得し、および／または前記グラフベース構造（２０）にデータを提供するように構成された少なくとも１つのデジタルツイン（４０）と
   を備えるコンピュータ実装システム（１）。
2. 前記少なくとも１つの第１のインターフェース（１０）は、少なくとも１つの既存のデータソースと関連付けられていてもよく、および／または情報のやりとりをしてもよく、特に、前記少なくとも１つの第１のインターフェース（１０）は、センサインターフェースである、請求項１に記載のコンピュータ実装システム（１）。
3. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）は、前記グラフベース構造（２０）を用いて、前記グラフベース構造（２０）における前記ユーザインターフェース（３０）のクエリおよび／または定義に基づいて生成される、請求項１または２に記載のコンピュータ実装システム（１）。
4. 前記デジタルツイン（４０）は、仮想環境における、現実の物理的物体の物理ベースのシミュレーションおよびデータ分析のための技術的な装置を含み、特に、前記現実の物理的物体は１つまたは複数の製品および／または生産設備である、請求項１から３のいずれか一項に記載のコンピュータ実装システム（１）。
5. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）は、少なくとも１つの第１のデータエンドポイント（Ｃ）を含み、特に、前記少なくとも１つの第１のデータエンドポイントは、前記グラフベース構造から生成および導出されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のコンピュータ実装システム（１）。
6. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）は、第１のセマンティックモデル（４１）を含み、特に、前記第１のセマンティックモデル（４１）は、前記グラフベース構造（２０）から生成および導出されており、任意選択的に、前記第１のセマンティックモデル（４１）は、前記少なくとも１つの第１のデータエンドポイント（Ｃ）をセマンティックに記述するように適合されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のコンピュータ実装システム（１）。
7. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）は、少なくとも１つの第２のデータエンドポイント（Ｂ）を含み、特に、前記少なくとも１つの第２のデータエンドポイント（Ｂ）は、第２のインターフェース（１１）、特に第２のセンサインターフェースのデータを直接用いて生成および導出されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のコンピュータ実装システム（１）。
8. 前記少なくとも１つの第２のデータエンドポイント（Ｂ）は、前記少なくとも１つの第２のインターフェース（１１）のデータを直接用いて生成および導出されているセマンティック記述を有する、請求項７に記載のコンピュータ実装システム（１）。
9. 前記グラフベース構造（２０）は、前記少なくとも１つの第２のデータエンドポイント（Ｂ）からデータをインポートするように構成されており、特に、前記第２のデータエンドポイント（Ｂ）の前記セマンティック記述は前記グラフベース構造（２０）にマッピングされ、データは前記データインスタンスに対応付けられる、請求項８に記載のコンピュータ実装システム（１）。
10. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）は、少なくとも１つの第３のデータエンドポイント（Ａ）を含み、特に、前記少なくとも１つの第３のデータエンドポイント（Ａ）は、第３のインターフェース（１２）、特に第３のセンサインターフェースのデータを直接用いて生成および導出されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンピュータ実装システム（１）。
11. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）への要求に基づいて、セマンティック記述を有する前記データエンドポイント（Ａ、Ｂ、Ｃ）のうちの少なくとも１つから、データを取得するように構成されたアプリケーション（５０）をさらに備える請求項１０に記載のコンピュータ実装システム（１）。
12. 少なくとも１つのデジタルツイン（４０）をインスタンス化するためのコンピュータ実装方法（１００）であって、
    ａ）物理的物体からデータを受信および送信するように構成された少なくとも１つの第１のインターフェース（１０）を提供するステップと、
    ｂ）複数の概念を含み、各概念が物理的物体を表し、前記概念には属性が付与され、前記概念のそれぞれの相互関係が定義されている概念モデルと、物理的物体のデータポイントを有し、前記概念モデルのそれぞれの前記概念に対応付けられている複数のデータインスタンスとを含むグラフべース構造（２０）を提供するステップであって、前記グラフベース構造が、前記インターフェース（１０）からデータを受信し、受信したデータを前記概念モデルおよび／または前記データインスタンスに統合するように構成されている、ステップと、
    ｃ）ユーザからの入力に基づいて、前記グラフベース構造にクエリおよび／または定義を提供し、対応する応答を出力するように構成されたユーザインターフェースを提供するステップと、
    ｄ）前記グラフベース構造（２０）からデータを取得し、および／または前記グラフベース構造（２０）にデータを提供するように構成された前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）を生成するステップと
    を備えるコンピュータ実装方法（１００）。
13. 前記少なくとも１つの第１のインターフェース（１０）は、少なくとも１つの既存のデータソースと関連付けられており、および／または前記少なくとも１つの既存のデータソースと情報のやりとりをし、特に、前記少なくとも１つの第１のインターフェース（１０）はセンサインターフェースである、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
14. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）を生成するステップは、前記グラフベース構造（２０）に対する前記ユーザインターフェース（３０）のクエリおよび／または定義に基づいて、前記グラフベース構造（２０）に注釈を付けるステップおよび／または拡張するステップを含む、請求項１２または１３に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
15. 前記グラフベース構造（２０）は、前記グラフベース構造（２０）のサブセットである概念および関係を含む少なくとも１つのサブグラフを含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
16. 前記グラフベース構造（２０）に注釈を付けるステップおよび／または拡張するステップは、前記概念モデルの少なくとも１つの概念をデジタルツイン（４０）として定義するステップと、前記ユーザインターフェース（３０）を使用して、前記グラフベース構造（２０）の少なくとも１つのサブグラフを少なくとも１つの第１のデータエンドポイント（Ｃ）に関連付けるステップとをさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
17. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）を生成するステップは、前記グラフベース構造（２０）において、前記インターフェース（１０）から受信したデータにおけるデジタルツインとして定義された概念の各発生を識別するステップと、識別された概念ごとにデジタルツイン（４０）を作成するステップとをさらに含む、請求項１６に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
18. 前記少なくとも１つのデジタルツイン（４０）を生成するステップは、各デジタルツイン（４０）に対して、少なくとも１つの第１のデータエンドポイント（Ｃ）に関連付けられる全てのサブグラフのデータを選択する、前記グラフベース構造（２０）に対するクエリを自動的に生成するステップをさらに含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
19. 各生成されたクエリは、個別に応答可能なデータエンドポイント（Ｃ）に一本化され、前記少なくとも１つの第１のデータエンドポイント（Ｃ）がデータを提供するデジタルツイン（４０）と各データエンドポイント（Ｃ）との対応付けは保存される、請求項１８に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
20. 前記グラフベース構造（２０）から少なくとも１つの第１のデータエンドポイント（Ｃ）に関連付けられたサブグラフを投影するステップと、前記投影されたサブグラフを、生成された各データエンドポイント（Ｃ）のセマンティックデータエンドポイント記述として保存するステップとをさらに備える請求項１８または１９に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
21. 前記アプリケーション（５０）に関連する全てのデジタルツインに、セマンティック記述を有する個別の応答可能なデータエンドポイント（Ｃ）からデータを読み取るように要求するように構成されているアプリケーション（５０）を提供するステップをさらに備える請求項１２から２０のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法（１００）。
    

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