用于提高进程间数字模型的处理性能的方法

摘要

本发明描述了一种用于提高进程间数字模型的开发性能的方法。编译来自数字模型的产品数据单元，其中产品数据单元包含几何数据单元和元数据单元。几何数据单元被编址并分配到几何结构(2)。元数据单元被编址并分配到元结构(1)。几何结构(2)和元结构(1)随后通过通信协议(3)链接，以便实现几何结构(2)和元结构(1)之间的双向交互。

说明书

对相关申请的引用

本发明要求2006年5月9日申请的德国专利申请第10 2006 021 574.5号和2006年5月9日申请的美国临时专利申请第60/746,830号的申请日的权益，这两个申请的公开通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及用于提高进程间数字模型的处理性能的方法、装置、机器可读存储介质和程序单元。

背景技术

在现代产品开发中，如今使用数字模型在整个生命周期之上开发、管理和修改产品。这样的数字模型(DMU)具有产品的产品结构，所述产品包括模块、单独的部件以及它们在正确位置布置中的几何形状。数字模型的目的包括取代物理模型(PMU)和得到产品的不同视点和功能。例如，可以基于数字模型进行诸如安装和去除研究、碰撞测试、仿真和可建造性测试之类的研究。数字模型还使得可以改善时间和成本压力以及关于开发结果的协调、分析和具体化的变化多样性管理。

数字模型可以表示产品的实际描述。它包括文件属性和结构，例如反映产品结构的树结构，并因此包括涉及某种最终产品(例如车辆或飞行器)的唯一数据集。

因此，数字模型能够例如在计算机平台上以3D图解的形式来显示产品。产品生命周期之上所涉及的部门如开发或维护部门可以访问数字模型，以便检索信息或者加入变化。

然而，对于例如飞机制造业中的较大产品结构而言，获得具有大量部件和产品结构的高性能数字模型是极其困难的。

发明内容

其中，可以成为本发明目的的是提高进程间数字模型的显示和处理性能。

这个目的可以通过具有独立权利要求特征的用于提高进程间数字模型的处理性能的方法、机器可读存储介质和程序单元来解决。

根据本发明的一个示范性实施例，可以得到一种用于提高进程间数字模型的处理性能的方法。根据这个实施例，产品数据单元从数字模型(DMU)中选择并编译。产品数据包括几何数据单元和元数据单元。几何数据单元随后被分配并编址到几何结构，并且元数据单元被分配并编址到元结构。几何结构和元结构与通信协议相链接，使得几何结构和元结构之间的双向交互通过通信协议来实现。

根据另一个示范性实施例，可以得到一种用于提高进程间数字模型的处理性能的装置。用于提高进程间数字模型的处理性能的该装置特征在于至少一个处理器，该处理器被实现以使得可以执行上述方法的步骤。

另一个示范性实施例可以得到一种机器可读存储介质，其中存储有用于提高进程间数字模型的处理性能的程序，其中所述程序当由处理器执行时执行上述方法的步骤。

根据另一个示范性实施例，可以得到一种用于提高进程间数字模型的处理性能的程序单元，其中所述程序单元当由处理器执行时执行上述方法的步骤。

本发明因此可以通过计算机程序亦即软件来实现，以及通过一个或多个专用电路亦即用硬件来实现，或者以任何混合形式亦即通过软件部件和硬件部件来实现。

术语产品数据单元描述了表征有关产品部件全部信息的数据单元。这意味着部件的所有性质和属性都包含在程序数据单元中。产品数据单元的性质可以分成几何数据单元和元数据单元。

几何数据单元包括部件的空间定义及其在空间中的位置所需的全部数据。这种数据例如可以包括位置数据、轮廓数据、几何数据、定位数据和可视化所需的其它数据。元数据包括有关产品部件的其它信息。元数据例如可以包括版本数据、时间数据、部件号数据、开发状态数据、库存损耗数据、交货数据等等。

术语数据结构和几何结构或元结构分别指的是数据目录，在其中信息和数据单元以根据一定的结构组织的列表的形式而清楚地排列。与数据单元相关联的索引、属性和符号链接可以同样以这样的结构得到。

分别为几何结构和元结构的数据结构可以用一定的布置来构造，并且具有在不同位置的地址，分别对应于数据单元或产品数据单元各自的地址。换言之，数据单元编址在数据结构中。当重构数据目录或数据结构时，只需改变、转移、删除或添加地址而不是数据单元的物理存储位置。编址同时使得可以访问数据结构中的数据单元并且物理地改变和修改数据单元，使得例如位置数据、尺度或数量换言之即元数据或几何数据被改变。

在现代工业企业中，例如在飞机制造业中，产品结构或产品部件的数目超过30,000件，并且产品结构可以包括多于1.2千兆字节。这样的数字模型的处理或可视化在传统的系统上不再可能。

飞机制造业例如空中客车公司需要这样的容量：可以在50层的深度之上处理至少140万个实例。链接并编址到实例的部分的数目总计多于400,000个链接。迄今使用的一种方法包括忽略并删除不相关信息，使得只有用户选择的部分和结构才例如在可视化工具上显示。有关未示出的结构或要被忽略的结构的信息不可以随后从可视化工具中检索。另外，整个产品模型的综合概观丢失。解决容量问题的另一种方法包括将可视化数据与产品数据和元数据分开，使得需要的性能减少。然而，这还可能造成重要信息丢失，因为例如有必要同时知道版本号、部件号或其它元信息以便处理几何数据。

在本发明中，产品数据单元分成几何数据单元和元数据单元。几何数据单元用地址编址并分配到几何结构。类似地，元数据单元被编址并分配到元结构。为了仍然检索几何结构或元结构的整个信息内容，通信协议链接几何结构和元结构，以便从而基于分配地址、交互信息检索和修改来实现双向交互。这意味着几何结构可以被可视化和处理而不用涉及元结构或元数据，使得性能可以提高。尽管如此，几何结构通过通信协议与元结构交互，使得仍然可以检索全部信息。本发明使得可以用这样的方式支配数据：可以实现双向通信和并行数据处理。这使得可以提高性能并同时检索全部信息。

在另一个示范性实施例中，可以在浏览器中显示和处理元结构。例如，一定的部件结构或元结构可以被显示并且全部元数据可以被显示给用户。用户可以同时选择并选定部件和各个层。随后，所选的部件或数据的几何数据可以通过通信协议来访问并处理或可视化。这意味着全部信息都整体保存而不管结构分开。

根据另一个示范性实施例，在图像处理装置中显示和处理几何结构。例如，飞行器的机翼单元可以在几何结构中选择，并且在图像处理装置中显示和处理。如果用户需要没有包含在几何结构中的另外信息，则通信协议使得用户能够建立几何结构和元结构之间的链接，并因此能够检索诸如存储设施中的部分的数目等等之类的信息。这意味着全部信息都整体保存而不管结构分开。

根据方法的另一个示范性实施例，几何数据单元还被编址在元结构中，使得产品数据单元被编址并分配在元结构中。在这种情况下，元结构包括整个数字模型的编址和字典结构，使得任何的和所有的结构都可以在这个位置选择。这种选择例如可以通过通信协议转发到几何结构，然后在图像处理装置中显示和处理。

在方法的另一个示范性实施例中，元结构和几何结构具有树结构。这使得可以例如以结构化的方式显示产品结构或部件列表，以便提供使用的部件或产品单元的综合概观。在另一个示范性实施例中，树结构表示数字模型的产品结构。产品结构通常以树结构的形式显示，其中结构单元用分层的方式来组织。层级描述了互为上下级的单元的系统。在更加严格的意义上(单层级或树结构)，不多于一个的其它单元是每个单元的直接上级，其中几个上级单元在多层级中是可能的。关于数学考虑，层级需要限定树(单层级)或方向非循环图(多层级)的次序关系。对象在层级中的分类(归类)或分开(划分)常常意味着已经包含在层级中的意思，据此对象被结构化。

在另一个示范性实施例中，全局唯一的标识号被分配给每个产品数据单元，使得产品单元的几何数据单元和元数据单元具有相同的标识号，并且可以进行明确的通信。这可以使得通信协议能够识别各个结构中的元数据单元和几何数据单元并实现双向交互。

在另一个示范性实施例中，标识号另外包含编址信息，亦即元结构和几何结构中的产品数据单元的位置的所谓的索引。由于这个有关产品单元位置的额外编址信息，可以将编址信息确切地分配给例如树结构的结构中的产品数据单元。编址信息例如可以包括有关这个结构的层数或实例的信息。还可以通过额外编址信息在元结构或几何结构中例如用相同的几何数据定位部件几次，其中部件的部件数据仅物理存储一次。例如，如果部件包括螺钉，则几何形状可以存储在产品数据单元中，并且部件可以被分配专用部件号。这样的螺钉例如可以安装一千次，使得编址信息也被添加到标识号，并且产生全局唯一标识号(所谓的UUID)。例如当在诸如三维构造程序中之类的几何结构中工作时，这种螺钉的几何数据单元仅以物理数据的形式被加载一次，尽管该螺钉在几何结构中被使用多次。这可以减少需要的数据量。

在另一个示范性实施例中，如果添加元数据单元和几何数据单元中的单元中的一个，则另一个标识号被改变。诸如改变螺钉尺度之类的元数据单元或几何数据单元的修改可能导致标识号的变化，使得另一个唯一标识号产生以便防止版本冲突。修改还使得可以改变元数据单元。因此，如果修改部件，则版本号或其它元信息可能改变。

在另一个示范性实施例中，如果添加元数据单元或几何数据单元中的单元中的一个，则相应标识号的地址信息被改变。例如，如果单元仅被转移、安装或去除而没有改变几何形状，则标识号可以保持不变，在这种情况下仅改变地址信息。这使得可以防止数据单元的物理重复。

几何数据单元例如可以选自位置数据、几何数据、Catia数据、几何尺度、DMU数据文件、Pro-Engineer数据和CAD数据。

在另一个示范性实施例中，元数据单元可以选自时间数据、版本数据、开发状态数据、部件号数据、位置数据、几何数据、几何尺度、DMU数据文件、Catia数据、Pro-Engineer数据和CAD数据。

根据另一个示范性实施例，元结构和几何结构可以在多个处理器之上划分。如果在诸如不同处理器之类的不同系统上实现元数据结构和几何数据结构，则可以更好地利用资源。

在另一个示范性实施例中，基本上在多个处理器中同时执行过程。如果结构例如在不同的系统上实现，则结构可以同时处理或显示(多任务)。

方法的实施例同样适用于装置、机器可读存储介质和程序单元，反之亦然。

附图说明

下面参考附图更加详细地描述本实施例，以便进一步阐明和更好地理解本发明。在这些附图中：

图1示出了根据本发明的示范性实施例的元结构和几何结构之间的分开的图示；以及

图2示出了根据本发明的示范性实施例的工作流程的图示。

在不同的附图中用相同的标号来标识相同或类似的部件。附图是示意性地图示而不是按真实比例绘制。

具体实施方式

所述方法以元结构1和几何结构2的形式在图1中示意性地图示。根据用于提高进程间数字模型的处理性能的方法，产品数据单元初始分成几何数据单元和元数据单元。几何数据单元被分配和编址到几何结构2，而元数据单元则被分配和编址到元结构1。两种结构亦即几何结构和元结构通过通信协议3链接，使得几何结构2和元结构1之间的双向交互可以借助于通信协议3来实现。

为了提高性能，该方法将产品数据单元的元数据信息和几何数据信息分开，如图1所示。

向结构2、3的每个节点4添加唯一标识号使得可以输入对产品结构的改变和修改以及对链接的几何数据单元的修改和改变。在这种情况下，几何结构2中的几何形状被组合，例如深度减少的结构以树结构(索引树)的形式实现，亦即树结构的分度减少(见图1)。产品数据单元或节点4的标识号还包含编址信息，以便将每个部件或数据单元分配给元结构1或几何结构2中的不同位置。通过还组合例如可以“在飞行中”交换的三个不同层中的组合几何形状，可以另外提高性能。

通信协议3用于分别确保元数据和几何数据之间或者元结构1和几何结构2之间信息的交换。在协议3之内，使用数据集的生成的索引关键字或生成的标识号，以便识别几何结构和元结构之内的每个部分的标识，反之亦然。

另外，本发明允许多重处理。由于元数据和几何数据在数据集中分开以及通过通信协议实现的两个信息源之间或者元结构1和几何结构2之间的双向通信，一个或多个处理器可以用于处理单独的任务，使得性能提高。

图2示出了用于获得和支配元数据单元和几何数据单元的示范性流程图。依靠产品数据管理系统(PDM、VPM(虚拟产品管理))或几何形状服务系统(GS)来输入模型的模块的完全或部分提取的产品数据单元。在步骤10中，可以得到包括其元数据单元的模型的产品数据单元的数据库结构。元数据单元例如包括有关诸如版本号或清单之类的产品数据单元属性的信息。产品开发的产品结构主要以树结构中的分层方式来实现。例如，飞行器的模块机身段位于上层中，而诸如从内部设备到单独螺钉的每样东西之类的单独部件则位于从属的子层中。

在步骤20中，根据步骤10的产品结构，可以得到模型的产品结构的几何数据单元。为此目的，在可视化工具上显示和几何处理例如机身段的产品数据单元所需的例如机身段的全部几何数据单元都被输入。这些几何数据单元可以包括所谓的本地几何数据单元。本地产品数据包括所有的几何属性，包括所有的几何和数学从属性。这些本地几何数据单元可以源自数据库储存库，亦即源自诸如Catia V4或V5之类的构造工具的数据库。

在步骤30中，全局唯一地址(UUID)被初始计算和分配给包括子结构的产品数据单元的每个产品数据单元。为了确保产品数据单元可以被确实识别，即使产品数据单元的元数据单元或几何数据单元被修改，产品数据单元的UUID也不变化。如果插入新的产品数据单元，则仅向这个产品数据单元分配新的UUID。上面输入的示范性机身段具有全局唯一标识号(UUID)。类似地，诸如单独螺钉之类的子组件也具有它们自己的UUID。

在步骤40中，几何数据单元被处理，其中，没有用来使产品数据单元可视化的全部信息都被过滤掉。这可以是有利的，因为几何和数学从属性在具有许多子层的复杂产品结构中表示了极高的处理花费。这就是为什么用可视化所不需要的全部数学数据都被过滤掉的方式来过滤掉本地几何数据单元的原因。这可以导致可视化格式的几何数据单元，其中产品数据单元的几何数据单元可以用3维三角图示的形式来可视化。

在步骤50中，例如通过改变3维三角图示的三角形的分辨率，可以进一步简化DMU格式的几何数据单元。

在步骤60中，还可以简化输入的产品数据单元的树结构。例如，不应当显示的产品结构的所有子层都可以被过滤掉。基于产品数据单元的产品结构分配标识号。标识号还被称为通信标识号，并且包括产品数据单元的UUID和索引。UUID已经在步骤30中被分配给了输入的产品数据单元例如机身段。也具有UUID的相应子组件包含所谓的索引，该索引限定了产品单元的这些子组件在输入的产品数据单元的产品结构中的位置。

在步骤70中，如此结构化的产品数据单元随后在数据集中归档。这个数据集包含产品单元的所有元数据单元和几何数据单元。由于产品数据单元或元数据单元和几何数据单元以及包括全局UUID和索引的标识号的明确分配，产品数据单元的所有部件现在都被分配。

现在根据产品数据单元的产品结构来创建元结构1和几何结构2。两者的标识号根据产品结构存储在元结构1和几何结构2中。通过全局唯一标识号，从数据集中，元数据结构能够检索产品数据单元的元数据单元，并且几何结构能够检索产品数据单元的几何数据单元。通信协议3因此能够借助于唯一的标识号实现元结构1和几何结构2之间的双向通信。

例如，如果在可视化工具中选择产品数据单元，则用户只看到可视化所需的信息。然而，通信协议使用元结构中的相同标识号来选择产品数据单元，使得可以分开显示另外的元信息。由于元数据信息和几何数据单元可以分开得到，所以各个应用例如用于处理元数据的浏览器和用于处理几何数据单元的可视化工具不被相互影响，使得各个任务可以更快地执行并使用更少的容量。

例如，因为工作过程可以被改善、支持和协调，所以该方案显著改善了有关数字模型的工作和整个产品生命周期之上的工作。例如，可以实现改善设计审查的环境中设计、碰撞可视化、设计到装配、装配顺序规划、车间可视化、供应商集成、技术文档化和维护。

还应当注意的是，“包括”并不排除任何其它单元或步骤，并且“一个”或“一种”并不排除多个。应当进一步注意的是，参考上面讨论的实施例中之一描述的特征或步骤还可以结合其它上面讨论的实施例的其它特征或步骤使用。不应当在限制性的意义上解释权利要求中的标号。