CN111126961B - 一种复杂产品全生命周期数字主线服务*** - Google Patents
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Abstract
本方案提供了一种复杂产品全生命周期数字主线服务***，该***包括：模型/数据管理单元，从全生命周期各信息***提取或接收复杂产品的模型/数据，并将其与全生命周期数据地图进行关联；模型/数据服务单元，根据用户身份和查询请求，输出所述复杂产品全生命周期中端对端的模型/数据。本申请所述技术方案具有维护成本低、无数据冗余的优点，且能够始终维护模型/数据的一致性和完整性，能够为复杂产品全生命周期活动(如产品技术状态管控、产品数字孪生、数据汇总分析等)提供权威、可信的模型、数据服务。
Description
技术领域
本申请涉及建模仿真领域，特别涉及一种基于复杂产品全生命周期数字主线服务***。
背景技术
数字主线是一种覆盖产品全生命周期，能够支持双向数据传递的，权威的数字化数据流。它能够自动地建立模型、数据之间的关联关系，形成数据地图，并在产品全生命周期过程中维护模型/数据的一致性与完整性，形成一套权威、可信的产品全生命周期模型/数据，即构建一个权威的产品数据源。数字主线能够支撑自动化的工程变更影响范围分析，保证各个产品研制部门总是在一套正确的模型/数据上协同开展工作。数字主线的实现需要集成产品论证、设计、制造、维护保障等阶段各个数字化***中的模型/数据，即实现跨域模型/数据的集成。
当前跨域模型/数据集成主要是基于应用程序编程接口(API)，即在不同的软件工具、***或平台之间，通过相互约定数据传输接口来实现数据的传递。另一种方式是建立一个集中的模型/数据管理***(Model/Data Management System,M/DMS)，将各个信息***中的模型或数据集中采集、存储起来，对外提供模型/数据的更新或访问服务。
发明内容
本申请提供了一种基于复杂产品全生命周期数字主线服务***。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种复杂产品全生命周期数字主线服务***，该***包括：
模型/数据管理单元，从全生命周期各信息***提取或接收复杂产品的模型/数据，并将其与全生命周期数据地图进行关联；
模型/数据服务单元，根据用户身份和查询请求，输出所述复杂产品全生命周期中端对端的模型/数据。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据管理单元包括：
属性提取模块，根据用户的查询请求，获得结构化数据或***模型，以及对应的属性信息。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据管理单元包括：
读写模块，根据用户的交互操作指令，对模型/数据进行编辑和/或查看。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据管理单元包括：
版本管理模块，以最新有效原则，直接调取最新模型/数据版本；或，根据查询请求，调取模型/数据的历史版本。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据管理单元包括：
权限管理模块，为用户配置查询权限；或者，根据用户身份，匹配对应查询权限的模型/数据。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据管理单元包括：
数据地图生成模块，基于历史产品型号的结构化、半结构化、非结构化数据的处理，对基础数据地图进行扩展，生成完整的复杂产品数据地图。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据管理单元包括：
关联模块，将模型/数据通过相同的标记与数据地图进行自动关联。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据管理单元包括：
校验模块，根据数据地图检查关联的模型/数据的情况，对数据地图的完整性进行检查，并生成检查报告。
在一种优选地实施例中，所述模型/数据服务单元包括：查询模块，基于产品数据地图，利用SPARQL语言开展推理查询，获取复杂产品全生命周期中端对端的模型/数据。
在一种优选地实施例中，该***还包括：用于存储模型/数据的模型/数据源。
有益效果
本申请所述技术方案具有维护成本低、无数据冗余的优点，且能够始终维护模型/数据的一致性和完整性，能够为复杂产品全生命周期活动(如产品技术状态管控、产品数字孪生、数据汇总分析等)提供权威、可信的模型、数据服务。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出本方案所述复杂产品全生命周期数字主线框架的示意图；
图2示出本方案所述数字主线框架支持端到端数据流的示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
经过对现有技术的研究和分析，基于API的跨域模型/数据的集成方法需要依赖于开发商对原***支持或者对工具/***二次开发的能力，并且跨域数据源是动态更新的，工具或者接口的变化很容易导致功能失效或导致数据交换中的问题。因此，基于API的跨域模型/数据集成需要能够长期维护，集成效果差、维护成本高。模型/数据管理***(M/DMS)的方式，虽然通过以中间机的集成模式能够大幅简化存储与获取模型/数据的集成工作，但存在模型数据冗余和不一致、不完整的问题。
由上述分析可知，现有跨域模型/数据的集成方案维护成本高，存在数据冗余，且难以保证模型/数据的一致性和完整性。针对这些问题，本方案意在提供一种基于复杂产品全生命周期数字主线进行数据查询的方案。本方案面向复杂产品全生命周期活动，利用模型/数据管理***，结合产品数据地图的数字主线，可根据用户的查询需求复杂产品全生命周期中端对端的模型/数据。应用本方案所述查询方法，既能够实现产品模型/数据的集中存储，并在整个生命周期中始终维护模型/数据的一致性和完整性，为全生命周期的各种数据应用场景提供权威、可信的端到端的双向模型/数据服务。
如图1所示，本方案所述复杂产品全生命周期数字主线服务***的构建过程和功能构成如下：
1、***集成
制定M/DMS的集成接口规范，对需要集成的软件工具或信息***进行适配，根据数据应用需求，实现与CAX软件工具、***建模与仿真工具以及产品生命周期各阶段的信息***(如需求管理***、产品设计数据管理***、企业资源计划***、制造执行***、产品试验数据管理、维保数据管理***等)的集成。已集成的软件工具或信息***能够检入模型/数据到M/DMS，也可以反向从M/DMS更新模型/数据，也能够通过M/DMS获取其他软件工具或信息***中的模型/数据。M/DMS与集成的软件工具/***之间传递的主要是结构化数据/***模型、CAX模型。
2、模型/数据管理
(1)模型属性提取
对于结构化数据/***模型，其属性信息可以直接获取。针对半结构化的CAX模型，通过二次开发解析并提取模型的关键属性，如：对于CAD模型，提取其材料、质量等属性，以及用户自定义的属性。
(2)模型/数据的查看与编辑
实现对三维CAD/CAE模型的在线浏览，能够对模型进行旋转、平移、缩放、透明、隐藏、剖切、测量等交互操作，支持在模型上添加/保存三维标注，对模型的属性信息进行编辑。提供结构化***模型查看功能，支持图形化显示各种***模型，支持对模型属性进行编辑。提供对一般结构化数据的查看与编辑功能。
(3)版本管理
M/DMS能够对模型/数据进行版本控制，默认采用最新有效原则。同时，针对复杂产品可能存在的多状态并行的研制特点，支持模型/数据的多版本同时生效和状态标记。M/DMS能够以直观的图形化的方式查看模型/数据的版本历史，实际上就是针对每一个模型/数据构建了数据履历，记录了数据的来源、创建者、更改者、创建与更改时间、更新的内容等。模型/数据的数据履历构建起动态、完整的产品技术状态，能够支持对整个产品技术状态的汇总、查询与追溯。
(4)权限控制
M/DMS支持以云链接的方式共享模型数据，云链接能够提供对访问时限、共享范围的控制。同时，能够对任意一组或者一个模型数据的进行权限设置，按照组织机构或个人进行查看、编辑、检入等操作的权限控制。支持通过连接管理器对端到端的数据连接进行配置。
(5)数据地图构建
尽管自动知识抽取与加工技术正在不断成熟，但对于复杂产品研制领域来说，利用专家经验采用自顶向下的方式能够更加高效地构建基础数据地图。通过对历史产品型号的结构化、半结构化、非结构化数据的处理，对基础数据地图进行扩展，能够生成完整的产品数据地图。数据地图中的实体涵盖复杂产品全生命周期全部关切的模型/数据。
(6)模型/数据关联
将M/DMS中的模型/数据与数据地图中的实体进行关联，在模型/数据项之间建立显性的关联关系，构建产品全生命周期数据地图，支撑在具体的模型/数据应用场景中开展模型/数据的智能检索与推送。模型/数据能够通过相同的标记与数据地图进行自动关联。
(7)一致性、完整性校验
通过数据地图检查关联的模型/数据的情况，对数据地图的完整性进行检查，并生成检查报告。对检入的模型/数据进行一致性的检查，如果出现不一致的情况，则对情况进行报告，由负责该项数据维护的人员对出现异常的模型数据进行人工检查确认。
3、产品数据地图管理
基于已构建的数据地图，利用SPARQL语言开展推理查询，支持用户在全生命周期过程中快速获取端到端的模型/数据。
本方案能够解决复杂产品全生命周期中的信息孤岛和数据单向流动的问题。相比现有方法，本文提出的方法能够构建出支持全生命周期端到端双向数据流动的数字主线，具有维护成本低、无数据冗余的优点，且能够始终维护模型/数据的一致性和完整性，能够为复杂产品全生命周期活动(如产品技术状态管控、产品数字孪生、数据汇总分析等)提供权威、可信的模型、数据服务。
下面通过实例对本方案作进一步说明。
如图1所示，查询过程中步骤1中CAX工具以原始模型或者轻量化格式模型(如wrl、jt、obj、stl等格式)传递至M/DMS，***建模与仿真工具、信息***生成JSON格式的文件传递给M/DMS。M/DMS收到CAX模型文件后，首先执行模型属性解析，然后开始执行查询过程中步骤2(参见图1)；M/DMS收到JSON文件后，开始执行步骤2。查询过程中步骤2为数据解析与映射，使用脚本语言将JSON文件解析并存储模型/数据的属性字段，然后将其与数据地图中的节点进行关联。查询过程中步骤3为数据获取，使用RDFLib基于SPARQL查询已创建的数据地图。如图1所述，查询过程中步骤2.2为模型/数据的查看与编辑。对于CAX模型提供2D/3D显示、交互操作功能，能够对模型进行在线可视化编辑与分享，以及进行三维标注和测量，并保存标注数据，支持通过链接分享模型与浏览视角。
如图2所示，为数字主线支持端到端数据流的示意图。其中，MagicDraw为***建模工具，Creo Parametric为三维CAD工具。通过插件开发，二者均能够与模型/数据管理***实现集成。前者提交***模型，后者提交CAX模型。模型/数据管理***接收到模型后，开展模型属性提取、数据解析与关联、一致性校验与确认等。在工具中对模型进行更改后，能够再次提交至模型数据管理***进行版本更新。当MagicDraw中的***模型需要获取CreoParametric中CAD模型中的数据时，首先利用模型数据管理***的连接管理器建立***模型与CAD模型的关联，然后在MagicDraw中利用集成插件的数据获取功能，即可获取到CAD模型的数据。反之亦然。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，该***包括：
模型/数据管理单元，从全生命周期各信息***提取或接收复杂产品的模型/数据，并将模型/数据与数据地图中的实体进行关联，在模型/数据项之间建立显性的关联关系，构建产品全生命周期数据地图；
所述模型/数据管理单元包括：数据地图生成模块，数据地图生成模块，基于历史产品型号的结构化、半结构化、非结构化数据的处理，对基础数据地图进行扩展，生成所述产品数据地图；
模型/数据服务单元，根据用户身份和查询请求，输出所述复杂产品全生命周期中端对端的模型/数据。
2.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，所述模型/数据管理单元包括：
属性提取模块，根据用户的查询请求，获得结构化数据或***模型，以及对应的属性信息。
3.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，所述模型/数据管理单元包括：
读写模块，根据用户的交互操作指令，对模型/数据进行编辑和/或查看。
4.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，所述模型/数据管理单元包括：
版本管理模块，以最新有效原则，直接调取最新模型/数据版本；或，根据查询请求，调取模型/数据的历史版本。
5.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，所述模型/数据管理单元包括：
权限管理模块，为用户配置查询权限；或者，根据用户身份，匹配对应查询权限的模型/数据。
6.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，所述模型/数据管理单元包括：
关联模块，将模型/数据通过相同的标记与数据地图进行自动关联。
7.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，所述模型/数据管理单元包括：
校验模块，根据数据地图检查关联的模型/数据的情况，对数据地图的完整性进行检查，并生成检查报告。
8.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，所述模型/数据服务单元包括：查询模块，基于产品数据地图，利用SPARQL语言开展推理查询，获取复杂产品全生命周期中端对端的模型/数据。
9.根据权利要求1所述的复杂产品全生命周期数字主线服务***，其特征在于，该***还包括：用于存储模型/数据的模型/数据源。
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