CN114287010A - 具有认知工程图的工程支持*** - Google Patents

Abstract

使用包含具有相关联规则的领域本体的知识图来提供工程支持。领域本体被链接到知识图中的工程***本体。使用语义链接来链接本体。接收来自工程***的数据并在知识图中建模。分析来自工程***的数据以及所链接的本体(包括相关联的规则)，以提供工程支持。工程支持可以采用知识图中的注释以及通过消息服务或工程***集成的直接通信的形式。

Description

具有认知工程图的工程支持***

技术领域

以下公开涉及使用知识图来提供工程支持。

背景技术

工程涉及使用科学原理来解决问题。工程的领域包括大量专业范围，每个专业范围更具体地强调数学、应用科学以及应用类型的特定范围。工程师可以使用几个工程***来执行他们的工作。一些工程***可以适合于工程师在其中工作的特定专业工程领域。

工程通常在特定的问题领域内完成。为了能够在该领域内设计解决方案，工程师通常需要获取关于该领域的足够知识。问题越复杂，所需的领域知识通常越深。这导致工程师花费长时间来掌握领域。工程师还可能由于被迫专门研究特定范围而牺牲通用性。无经验的工程师通常需要通过在他们的领域内有丰富经验的工程师指导进行训练。

发明内容

通过介绍，下面描述的优选实施例包括用于使用知识图提供工程支持或辅助的方法、***、指令以及计算机可读介质。

在第一方面，提供了一种用于提供工程辅助的方法。处理器接收包括工程领域的工程领域本体的知识图。工程领域本体包括一组规则。处理器从一个或多个工程***接收工程***本体。处理器更新知识图以包括工程***本体。处理器从所述一个或多个工程***中的第一工程***接收工程数据。工程数据包括工程项目的、提出的工程设计的、特定工程问题的一个或多个规范或其组合。处理器基于一个或多个工程***、工程领域以及工程领域本体而产生工程领域本体、工程***本体与工程数据之间的在知识图中的一个或多个链接。处理器基于知识图、一个或多个链接、工程数据以及工程领域而为第一工程***提供工程辅助。

在第二方面，提供了一种用于提供工程辅助的***。适配器被配置为接收工程领域的领域本体。适配器还被配置为将领域本体转换成知识图，从一个或多个工程***接收工程***本体，更新知识图以包括工程***本体，并且从一个或多个工程***中的第一工程***接收工程数据。工程数据包括工程项目的、提出的工程设计的、特定工程问题的一个或多个规范或其组合。本体处理器被配置为基于一个或多个工程***、工程领域以及领域本体而产生领域本体、工程***本体与工程数据之间的在知识图中的一个或多个链接。本体处理器还被配置为基于知识图、一个或多个链接、工程数据以及工程领域而为第一工程***提供工程辅助。

在第三方面，提供了一种工业特定支持通知***。本体处理器与包含指令的存储器耦连，指令在被执行时使本体处理器接收包括工业特定领域的第一结构化模型的知识图。第一结构化模型包括用于工业特定领域的一组规则。可执行指令使本体处理器从一个或多个工业特定***接收工业特定***的第二结构化模型。可执行指令使本体处理器基于一个或多个工业特定***、工业特定领域以及第一结构化模型来产生第一结构化模型与第二结构化模型之间的一个或多个数据关联。可执行指令还使本体处理器从一个或多个工业特定***中的第一工业特定***接收数据，并且基于所接收的数据、知识图、一个或多个数据关联以及工业特定领域而为第一工业特定***提供工业特定支持通知。

上述方面中的任何一个或多个可以单独使用或组合使用。根据以下优选实施例的详细描述，这些以及其它方面、特征及优点将变得显而易见，以下详细描述应结合附图来阅读。本发明由以下权利要求限定，并且本部分中的任何内容都不应被视为对那些权利要求的限制。下面结合优选实施例论述本发明的其它方面及优点，并且这些方面及优点随后可以独立地或组合地要求保护。

附图说明

组件以及附图不必按比例绘制，相反重点在于例示本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在不同的视图中表示对应的部件。

图1示出从知识图中捕获的领域知识提供工程辅助的方法的流程图；

图2示出用于从包括工程领域本体以及工程***特定本体的知识图中捕获的领域知识提供工程支持的示例流程图；以及

图3是用于使用知识图提供工程支持的***的一个实施例的框图。

具体实施方式

本文所公开的实施例解决了与为正确地执行工程任务(诸如设计或构建机器、结构以及其它事物)或解决特定工程领域或域中的特定工程问题所需的知识或经验的量相关联的问题。

通常，在掌握领域之前，工程师在可能长时间地与更有经验的同行一起工作的同时会随着时间的过去收集经验。有时存在标准文献、书籍或研究论文以帮助工程师更快地学习该领域。在一些情况下，领域特定工程解决方案可从诸如工业同行或工业文献之类的资源获得，以用于具有指定参数的非常窄的工业市场定位。例如，土木工程公司中的同行可能已经针对关于特定结构的非常具体的问题(诸如给定城镇中的指定道路段的所需道路曲率)设计了解决方案，其具有非常具体的参数，诸如用于设计道路的材料、沿道路的在该道路段处的速度限制以及道路所处的特定州的州道路要求。然而，对于特定的结构(道路)，在特定的参数(材料、速度限制以及州规定)下，该具体解决方案限于特定的问题(道路曲率)，并且可能不是那些限制之外的其它问题的适当解决方案，即使这些其它问题也与道路曲率问题有关。

所提出的方法引入了使用知识图或认知工程图(CEG)的***，以用于以语义形式(例如，作为本体)捕获领域知识以及相关联的规则。本体可以被定义为主题范围或领域中的一组概念及类别，其表明它们的属性以及它们之间的关系。本体还可以被称为工业特定领域的结构化模型。通过使用知识图，包括领域实体及关系的领域知识与最佳实践、限制、公差、工业标准等的规则可以以可视表示的方式互连和连接。然后，可以在知识图或CEG中对某个领域特定问题进行建模，并将其定义为基于领域本体或与领域本体相链接的实例。然后可以使用推理模块来用领域的最佳实践及规则来推理实例数据。推理的结果可以包括领域的最佳实践、限制、公差、工业标准等的违反。结果可以作为消息或领域模型中的对应实体的注释呈现给用户。

通过使用知识图来组织领域特定知识并将其连接到特定工程环境，可以至少部分地自动产生工程支持或辅助，从而形式化并加速工程问题解决过程。领域本体以及知识图中本体的表示可以用于任何种类的应用中，并且不限于为像上述工程方法之类的特定领域提供辅助。例如，领域本体以及知识图中本体的表示可以用于商业流程管理应用中，以提供对那些***的辅助。由于在知识图中捕获了领域知识，因此提高了工程过程的透明度，这是因为可以更容易地查看知识图。结果是工程问题解决变得更快、更容易并且更不容易出错。由于更容易避免并检测工程过程中的误差，因此以这种方式开发的工程项目可以更高效、可靠且安全。所提出的解决方案还确保遵守特定于正被建模的环境的最佳实践。例如，所提出的解决方案允许在自动化工程设置中制造的产品(诸如在机器人装配线上制造的车门)根据在知识图中链接并可用的最佳实践来构建。

应当理解，下面描述的各种代表性实施例的元件以及特征可以以不同的方式组合以产生同样落入本发明教导内容的范围内的新实施例。

图1示出提供工程辅助的方法的流程图。基于在知识图中捕获的领域知识来提供工程辅助。可以执行更多、更少或不同的动作。在一些情况下，可以省去动作105。可以按不同于所示的顺序执行这些动作。例如，动作107可在动作109之后。耦连到存储器的处理器可被配置为执行这些动作中的一个或多个。例如，图3的本体处理器307可被配置为执行图1的动作中的一个或多个。

在动作101中，接收知识图。知识图是世界的结构化表示或其一部分。在知识图中可以表示几乎任何种类的信息，例如从互联网搜索到关于工业及自动化技术或工程原理的信息。知识图可以包括来自诸如工程领域本体之类的领域特定本体的信息。例如，使用上述道路曲率示例，知识图可以至少包含运输工程本体。在该示例中，知识图还可以包含与州和联邦公路条例有关的本体，其与设计道路有关。知识图可以以文本、图形、或三维显示、增强现实、虚拟现实界面、电子表格、链接文件等形式来实现。

在一些情况下，知识图可以由诸如图3的知识图适配器303之类的适配器来接收或访问。如上所陈述，知识图可以包括领域特定本体，诸如用于工程领域的工程领域本体。领域本体还可以包括一组规则。如上所讨论，规则可以由最佳实践、限制、公差、工业标准等组成。在一些情况下，知识图最初可以不包含领域本体，并且领域本体可被合并到知识图中。例如，适配器303可以修改或更新知识图以包括来自领域本体的信息。由于知识图(以及本体)可以以不同的格式(标准化的以及专有的)存在，因此适配器可被配置为将领域本体以及查询转换为知识图的正确目标格式。这样，知识图可以接受来自不同图形数据库并以不同标准(例如，三重/四重存储、属性图、RDF/OWL/SPARQL和/或tinker pop/gremlin)呈现的信息。

在知识图中，领域本体可以以语义形式表示。在语义形式中，节点(例如实体)以及领域本体的结构(诸如关系)在知识图中由知识图的语义网络或网表示。语义网络表达领域本体的节点之间的关系(例如，包括依赖性、流以及分级结构)。领域本体可以包含不同普遍性级别或分级结构中的信息。例如，领域本体可以包含关于实体类以及关于特定实体的信息。在这点上，领域本体是本体表示的领域的结构化模型。例如，工程领域本体是工程领域的结构化模型。在另一示例中，医疗保健领域本体是医疗保健领域的结构化模型。

诸如工程领域本体之类的领域本体是表示诸如工程之类的特定工业或领域的数据。例如，领域本体可以包括关于工业(例如，工程)、特定工业设施(例如，废水处理厂)、设施内的特定工业过程(例如，水过滤过程)及/或工业过程特定实例(例如，UV光过滤)的信息。一些领域本体可以包括分级结构中的多于一个级别的信息。例如，领域本体可以包括关于一般工业以及工业过程的特定实例的信息。其它组合也是可能的。

领域本体最初可以是知识图的一部分或者可以被添加。例如，领域本体可以手动或自动添加到知识图中。领域本体可以在知识图中被表示为由知识图的语义网定义的本体。语义网可以构造领域本体的信息并且包括关于分级结构、依赖性的信息以及领域本体内的信息及材料流。

领域本体可以表示包含在知识图中的信息的一部分，并且领域本体的元素可被链接到知识图中的其它信息。例如，领域本体的节点、实体或其它元素可被链接到其它相关本体的信息。

在动作103中，接收来自一个或多个工程***的工程***本体。工程***本体可以是特定于工程***的一组相关概念及类别。工程师的工作可以利用在工程师的任务中支持他或她的工程***来执行。工程***可以包括机械***、电气***、编程***、模拟***或这些或其它类似工程***的任何组合。机械***的示例是计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)软件。电气***的示例是电子计算机辅助设计(ECAD)软件。示例编程***是可编程逻辑控制器(PLC)自动化软件。示例模拟***是有限元方法(FEM)软件、电子模拟软件以及流体模拟软件。这些***中的每一个都可以在知识图中表示其数据。例如，每个***可以连接到知识图，并且当其内部构造于本体中时表示其数据。在一些情况下，工程***还可以是从现场设备(如机器或传感器)收集实际现场数据的运行时***。为了工程目的而捕获现场数据的现场设备的示例是远程控制的下水管检查单元，其收集例如声纳、GPS以及激光数据，以便评估下水管结构缺陷(即，裂纹)以及腐蚀累积。

工程***本体包括关于特定工程***的信息。通过在知识图中包括领域本体以及工程***本体两者，可以基于使用领域本体中的信息的工程***本体来提供工程辅助。例如，知识图中的链接或数据关联可以连接知识图中的工程***本体与领域本体。工程***本体可以包括工程***的属性或规范。属性可以包括工程***在工程领域中的角色或工程***与工程领域之间的关系。

在动作105中，更新知识图以包括工程***本体。可替代地，可以省去该动作，因为在某些情况下，知识图可能已经包含工程***本体。在一些情况下，诸如图3的知识图适配器303之类的适配器或诸如图3的本体处理器307之类的处理器可被配置为更新知识图。可以更新知识图以同样地包括一个或多个工程***的属性。例如，可以更新知识图以包括工程***本体、一个或多个工程***在工程领域中的角色和/或在一个或多个工程***与工程领域之间的关系。角色及关系(以及工程***属性或工程***本体的其它实体)可以在知识图中语义地表示。这样，一旦更新，知识图可以包括关于领域本体以及工程***本体的信息，它们可被链接在一起。

知识图适配器可被配置为将其它信息转换为用于知识图中的适当格式。附加地或可替代地，知识图适配器可被配置为修改知识图。例如，适配器可以从一个或多个工程***中的一个(例如，包含在工程***本体中或呈另一形式)接收指令以添加、移除、修改、更新或操纵知识图数据。适配器可被配置为将领域本体及/或工程***本体转换为适当的格式以包括在知识图中。适配器可以更新知识图以将信息包括在领域本体和/或工程***本体中。在一些情况下，适配器可被配置为查询知识图。例如，工程***可以发送由适配器接收的查询。适配器可以在知识图上执行查询，并基于该查询将信息返回给工程***。这些查询可以由工程***或工程***的用户自动执行。

工程***可以经由诸如图3的用户接口309之类的输入设备接收用户输入。工程***属性或工程***本体可以基于用户输入或预定义规则来改变、选择、识别或定义。

来自一个或多个工程***的工程***本体可能不会与工业领域知识的表示(即，工程领域本体中的信息)完全一致。然而，当建立附加语义链接(例如关于工程***的角色以及工程***在工程领域中的关系)时，可以在工程领域的上下文中正确地解释工程领域知识。链接组件可通过在两个本体之间创建数据关联来创建该附加语义链接。语义链接是符合本体的语义并且基于本体中使用的文本以及本体的工业而合理的链接。

在动作107中，接收来自一个或多个工程***中的第一工程***的工程数据。工程数据可以由诸如图3的知识图适配器303之类的适配器或诸如图3的本体处理器307之类的处理器接收。工程数据或实例数据可以包括工程项目的、提出的工程设计的、特定工程问题的一个或多个规范或其任何组合。工程数据还可以包括其它类型的数据。例如，工程数据还可以包括与其所源自的工程***有关的数据，诸如特定工程***规范的默认值。在一个示例中，与桥梁设计有关的工程***可以包括桥梁额定负载的默认值。桥梁额定负载可以是由适配器或本体处理器接收的一种类型的工程数据。一旦将领域特定本体语义链接到工程***特定本体，可将工程***提供的任何实例数据解释为领域特定实例数据。可将领域特定实例数据或工程数据呈现给工程***的用户，以提供关于他或她利用与所链接领域本体有关的工程***以及其它工程***正在设计制造的物体的上下文。

在动作109中，产生知识图中的一个或多个链接或数据关联。可替代地，可以省去该动作，因为在某些情况下，知识图可能已经包含知识图的各个组件之间的链接或数据关联。在一些情况下，该动作可以在动作107之前。链接可以由诸如图3的本体处理器307之类的处理器产生。链接可以在领域本体、工程***本体与工程数据之间产生。例如，链接可以将工程***的属性(诸如工程***在工程领域中的角色)连接到领域本体中的数据。在另一示例中，链接可以将工程项目的、提出的工程设计的或特定工程问题的一个或多个规范连接到工程***的属性或领域本体中的数据。链接可以基于一个或多个工程***、工程领域、工程数据以及工程领域本体。

产生一个或多个链接或数据关联可以通过针对一个或多个工程***中的每一个分析工程领域本体及工程***本体并提供工程领域本体与工程***本体之间的语义链接来执行。在一个实施例中，该分析可以手动执行。例如，可以将领域本体以及工程***本体并排地呈现给人类专家，然后人类专家可以手动地提供这两个本体之间的实际语义链接或关联。在另一实施例中，通过机器学习算法自动执行链接，机器学习算法调查大量现有的链接的领域本体以及工程***特定本体，以便预测并提出要链接的附加工程***本体的链接。例如，产生一个或多个链接可以由诸如例如深度神经网络之类的机器学习网络自动执行。机器学习网络可以被训练成使用训练数据以及工程领域本体与一个或多个工程***特定本体之间的现有链接产生链接。

在来自不同工程***的各种工程***本体之间以及在领域本体与不同工程***之间提供链接或数据关联，允许工程***的用户通过领域特定本体来驾驭并探索在知识图中表示的其它工程***的数据。这在当今的工程世界中是非常有价值的，当今的工程世界通常包括数十个通常未连接的工程***。例如，诸如机械***(CAD)之类的一个工程***可以链接到诸如模拟或建模***之类的另一个工程***。在另一示例中，服务和维护***可以被链接并可用于用户。这种链接允许各种相关***以促进更快且更高效的问题解决的改进方式彼此通信并共享信息。工程***的用户(诸如无经验的工程师或专攻狭窄领域的工程师)通常无法获得的信息现在可通过知识图获得。

可以向除了特定工程***之外的其它***或资源提供链接。可以在知识图中链接与领域有关的任何***或模型。例如，对于制造领域，制造领域本体可以链接到产品生命周期模型(PLM)、管理正在被制造的物品的政府规章本体以及机械工程***本体。可能在知识图中链接的其它***包括企业资源计划(ERP)***、制造执行***(MES)、运行时操作***、驱动***以及移动设备应用***。

可以以多种方式建立链接。例如，使用推理器(例如OWL－推理器)的推论以及推理可用于产生链接。例如，当指示列车制动器是电磁制动器并且制动领域的本体限定电磁制动器是无摩擦的时，推理器可以推断列车制动器是无摩擦的。

还可以通过人工智能组件(诸如可以通过使用大量历史项目数据来训练的深度学习神经网络)使用预测来产生链接。例如，也许有可能预测列车控制模块具有安全操作模式，因为具有列车控制模块的大多数历史项目指示安全操作模式。

在另一示例中，可以使用领域特定算法来产生链接。例如，包括识别机械及电气工程***中的等效物体的过程的算法可用于建立列车制动器的电气与机械表示之间的链接。

还可以通过使用领域特定更新查询来创建链接。更新查询被定义为正则图查询，但是具有用于向知识图添加或从知识图移除附加事实或链接的指令。允许更新查询的示例查询语言是SPARQL语言。这使得可以查询子图并将结果用于进一步处理。例如，对具有“操作温度限制”属性的所有本体类的查询允许针对找到的所有结果将链接添加到“受控温度”类。

另外，可以通过领域专家手动产生或添加链接。在这种情况下，领域专家可以查看所收集的知识并向知识图添加附加事实及链接。例如，列车制动器的领域专家可以通过定义制动器的模拟结果属于ERP***中的列车制动器表示并且该模拟结果符合列车制动器额定值的工业标准来建立两个链接。

在动作111中，提供用于第一工程***的工程辅助。可以基于知识图、一个或多个产生的链接、工程数据以及工程领域来提供工程辅助。在一个实施例中，提供工程辅助包括基于所产生的一个或多个链接向第一工程***的用户提供与第一工程***的工程数据相关联的来自工程领域本体的数据。在另一实施例中，提供工程辅助包括提供与来自第二工程***的工程***本体相关联的来自工程领域本体的数据。在这点上，一个工程***的用户可以访问该用户通常无法访问的另一个相关工程***的知识。

例如，在传统的工程公司中，可能有多组工程师，每组工程师专门研究不同的工程领域。甚至在同一工程(诸如土木工程)学科内，不同的工程师可能专注于不同的子专业。例如，在专注于运输工程的一组工程师中，一个工程师可以专门研究桥梁设计(结构工程师)，另一工程师可以专门研究水力学(水资源工程师)，并且另一工程师可以专门研究土壤－水相互作用(岩土工程师)。虽然所有这些工程师可以一起工作来设计道路，但是传统上每个工程师都专注于他们各自的部分并且仅当他们的专业重叠时才与其他工程师交互。例如，如果结构工程师遇到涉及水流的桥梁设计的问题，则结构工程师可能需要使水资源工程师加入以帮助解决该特定问题。类似地，如果问题还涉及土壤－水相互作用，则结构工程师以及水资源工程师两者都可能需要使岩土工程师加入。

知识图包括领域本体以及多个工程***本体，知识图可以链接来自结构、水资源以及岩土工程***的工程***本体。这允许结构工程***的用户(上述示例中的结构工程师)通过其它学科的领域特定本体来驾驭并探索在知识图中表示的其它工程***(诸如水资源工程***以及岩土工程***)的数据。在该示例中，结构工程师能够解决他的特定问题并完成他的道路设计部分，而不必使水资源工程师或岩土工程师加入。

在一个实施例中，提供工程辅助或支持可以首先包括分析工程数据、工程领域本体的一组规则以及来自工程领域本体的相关联数据。该分析可以基于所产生的一个或多个链接。接下来，可以向第一工程***的用户提供输入。该输入可以基于工程数据、工程领域本体的一组规则以及来自工程领域本体的相关联数据的分析。

在该示例中，分析可以包括比较工程数据与工程领域本体的该组规则以及确定工程数据是否符合工程领域本体的该组规则。例如，该组规则可以涉及特定设计的工业标准。在这种情况下，诸如工程项目的或提出的工程设计的规范之类的工程数据可以与工业标准进行比较，以确定规范或提出的设计是否符合工业标准。该分析的结果作为输入提供给工程***的用户。这为用户提供了工程辅助或支持。例如，知晓工程项目的或提出的工程设计的特定规范是否符合工业标准对工程***的用户是有价值的输入。

上述分析可以由自动推理器执行。自动推理器可以是本体处理器的一部分。可替代地，自动推理器可以是工程支持***的独立单元。自动推理器可以使用领域知识以及最佳实践来推理工程***数据。推理结果可以是推论，但也可以是矛盾、问题或警告。

推理结果可反馈到知识图并用作知识图节点的注释。另外，推理结果可呈现给专用消息服务或工程***集成，其确保关键问题立即引起工程师以及经理的重视。消息服务可以根据知识图连接***由责任领域及范围配置。这允许利用消息针对正确的人员。消息可以利用来自知识图的相关摘录进行构造以用于检查并且包含到知识图的链接以用于即时探索能力。

在一个实施例中，提供上述输入可以包括基于工程数据、工程领域本体的该组规则以及来自工程领域本体的相关联数据的分析而产生消息并将其提供给第一工程***的用户。如上所讨论，消息可以包括知识图中的注释或通过消息服务或工程***集成的通信。

所提出的解决方案可以被集成到工程***中，使得一旦用户将数据输入到工程***中(即，工程数据)，该数据就被自动提供给适配器或本体处理器，该适配器或本体处理器分析在领域本体以及工程***本体环境下的数据，并且基于该分析以知识图的注释形式或作为指示推论、矛盾、问题和/或警告的消息来提供输入。

接收这种推理的输入或工程辅助或支持允许设计或重新设计工程项目、提出的工程设计或与工程数据相关联的特定工程问题的解决方案。设计或重新设计可以由工程***的处理器或用户执行。

这种类型的自动推理在领域中是如何有益的有许多示例。在一个示例中，汽车制造的领域具有安全标准，用于如何利用使人不在活动机器人可触及的范围内的栅栏来保护机器人单元。机械工程***已经将机器人单元建模为3D对象，并且通过链接的领域信息，可以推断某个3D物体是栅栏，而另一个3D物体是机器人。领域本体中包含的语义规则也已经被定义为栅栏必须在机器人的范围之外，但是栅栏的位置连同所连接的机器人可触及属性(即，来自工程***的工程数据)指示违反了领域安全标准。这向工程师提示了有价值的消息，工程师现在可以以不同方式定位栅栏并避免对工人造成的潜在危险以及昂贵的诉讼。

在另一示例中，在列车制造工业中，可能需要具有由随附模拟数据证明的经批准的制动配置文件。在项目的一个特定实例中，列车工程已经完成，但是制动模拟是以超出目标范围的结果参数执行的。这种小的疏忽可以由推理器检测，推理器将推断的模拟实例参数与领域指定参数中必须具有的范围或公差进行比较。利用消息通知工程师，并且可以避免昂贵的延迟。

在提及上文的另一示例中，与桥梁设计有关的工程***可以包括桥梁额定负载的默认值。桥梁额定负载可以是由适配器或本体处理器接收的一种类型的工程数据。如上所讨论，一旦工程***链接到工程领域本体，自动推理器就可以比较工程数据与工程领域本体的该组规则并确定工程数据是否符合工程领域本体的该组规则。如果工程***的桥梁额定负载不符合，则在大量设计工作即将完成之前通知工程师，这可以节省设计时间及金钱。

图2示出用于从包括工程领域本体207以及工程***特定本体205的知识图中捕获的领域知识提供工程支持的流程图。

如图2所示，诸如工程师、工程经理或操作员之类的用户223正在使用工程***201。工程***201连接到工程***知识图适配器203，其可以与上述适配器或与图3的知识图适配器303相同。适配器203从工程***201接收工程***特定本体205。

工程领域链接器209产生以上参照图1论述的链接，诸如到适配器203、工程***特定本体205、包括工程领域本体207的知识图以及工程实例数据211的链接。链接器209可以是诸如图3的本体处理器307之类的本体处理器的一部分，或者作为单独的模块。例如，工程领域链接器209可以通过在工程***特定本体205、包括工程领域本体207的知识图与工程实例数据211之间创建数据关联来创建语义链接。这些语义链接是符合每个本体的语义并且基于在本体中使用的文本以及本体的工业、或诸如图2的情况下的工程领域之类的领域而合理的链接。

推理模块213分析工程实例数据211、工程领域本体207的数据以及来自工程***特定本体205的相关联数据，该工程领域本体的数据可包含一组规则，诸如最佳实践、限制、工业标准以及公差。分析可以基于由工程领域链接器209创建的所产生的一个或多个链接。推理模块213可以是诸如图3的本体处理器307之类的本体处理器的一部分，或者作为单独的模块。

推理模块213确定可以存储在诸如图3的存储器305之类的存储器中的推理结果215。推理结果215可以作为知识图的注释207形式的消息或作为通过消息服务(诸如消息服务217)或工程***集成的通信提供给工程***201的用户223。消息服务217可以是图3的通知产生***313的一部分。

如图2所示，消息服务217访问推理结果215并基于此提供工程改进消息221。用户223可以通过人机接口设备***219从消息服务217访问消息221。人机接口设备***219可以是图3的用户接口309。接口219可以允许浏览、编辑并查询包含工程领域语义207、工程***特定本体205、工程实例数据211以及推理结果215及工程改进消息221的知识图，从而使工程***201的用户223能够检查、理解并审计这些组件中的每一个。使用接口219，用户223可以输入命令，从而创建或修改知识图中的实体，建立知识图中的实体之间的链接，并且创建知识图的实例。由于接口219与知识图一起工作，因此任何工程***的用户223都可以从透明度、可靠性以及基于知识图提供工程辅助或支持(诸如工程改进消息221)的其它益处中受益。

在一些情况下，接口219可以由工程***201提供。在一些其他情况下，接口219可以由工程支持***的一个或多个组件(例如，图3的用户接口309、显示器311以及适配器303)来实现。

图3是用于使用知识图提供工程支持的***的一个实施例的框图。工程支持***301可以包括本体处理器307，其与存储器305耦连并与适配器303、用户接口309、显示器311以及通知产生***313通信。工程支持***301还可以与服务器(未示出)通信。

包括工程支持***301的一个或多个组件303－313的工程支持***301可被配置为执行图1的一个或多个动作或其它动作。工程支持***301可以以一种或多种不同的形式实现。例如，工程支持***301可以实现为台式计算机程序、基于服务器的计算机程序、移动应用程序、基于云的服务等。工程支持***301可以是通用的，而不是特定于工业或领域。这是通过一种领域集成方法来实现的，该方法通过链接到表示特定工业或领域的知识图中的数据来实现(例如，图1)。

本体处理器307可以是通用或专用处理器。本体处理器307可被配置为或可以执行指令，这些指令使本体处理器307基于一个或多个工程***、工程领域以及领域本体而产生领域本体与工程***本体之间的在知识图中的一个或多个链接。本体处理器307还可以被配置为基于知识图、一个或多个链接、工程数据以及工程领域而为第一工程***提供工程辅助。在一些情况下，本体处理器307可被配置为接收包括工业特定领域的第一结构化模型(诸如工程领域的工程领域本体)的知识图。本体处理器307可以通过适配器303与知识图联接。本体处理器307可以通过适配器303访问、发送或接收来自知识图的数据。例如，本体处理器307可以通过适配器接收工业特定***的第二结构化模型，诸如来自一个或多个工程***的工程***本体。附加地或可替代地，本体处理器307可以直接地或通过另一媒介与知识图联接。本体处理器307还可被配置为接收来自第一工业特定***的数据，诸如来自第一工程***的工程数据。

存储器305可以是非暂时性计算机可读存储介质。存储器305可被配置为存储指令，这些指令使处理器执行操作。例如，存储器305可以存储指令，这些指令在由处理器307执行时使处理器307执行图1的一个或多个动作或其它动作。存储器305可被配置为存储领域本体、工程***本体、知识图、来自工程***的工程数据、推理结果、工程改进消息或通知、或其它信息。本文所论述的用于实施过程、方法和/或技术的指令提供于非暂时性计算机可读存储介质或存储器上，诸如高速缓冲存储器、缓冲器、RAM、可移除介质、硬盘驱动器或其它计算机可读存储介质。非暂时性计算机可读存储介质包括各种类型的易失性及非易失性存储介质。

适配器303可以是由本体处理器307执行的软件模块。在某些情况下，适配器303可以由单独的处理器或独立的硬件来实现。虽然示出了单个适配器303，但是可以存在多个适配器303。

适配器303可被配置为接收领域本体并将领域本体转换成知识图。附加地或可替代地，适配器303可被配置为从一个或多个工程***接收工程***本体并更新或修改知识图以包括工程***本体。适配器303还可被配置为从一个或多个工程***中的第一工程***接收工程数据。

附加地或可替代地，适配器303可被配置为查询知识图。例如，工程***可以发送由适配器303接收的查询。适配器303可以在知识图上执行查询，并基于该查询将信息返回给工程***。附加地或可替代地，适配器303可被配置为基于查询来修改知识图。例如，用户可以提供包含用于创建或修改知识图中的实体或链接的指令的输入(例如，通过用户接口309或显示器311)，并且适配器303可被配置为执行这些指令。查询结果可以通过显示器311向用户显示。

用户接口309可被配置为提供用户输入，诸如输入指令以创建或修改知识图中的实体或链接。用户接口309可以是图2的人机接口设备***219。用户接口309可以包括诸如键盘、鼠标、显示器、触摸屏或其它人机接口设备之类的输入设备以及诸如显示器311之类的输出设备。用户可以经由用户接口309改变、选择、识别或定义工程***的规范或本体。例如，用户可以使用用户接口309来向工程***产生输入，从而识别工程***或工程***本体的属性或其它规范。在一些情况下，用户可以使用用户接口309向工程***输入查询。查询可以由适配器303执行。

显示器311可被配置为接受用户输入并向用户显示视听信息。在一些情况下，显示器311可以包括被配置为呈现视听信息的屏幕。例如，显示器311可以呈现知识图。图2的接口219可以由处理器307使用显示器311来实现。经由显示器311，接口219的用户可以检查知识图并检查实体及链接以及工程数据211、推理结果215以及工程改进消息221。显示器311可以包括用户输入设备。例如，显示器可以包括键盘、鼠标和/或虚拟或增强现实环境。在一些情况下，用户可以输入与定义新的或附加的工程数据有关或用于修改知识图的信息。在一些情况下，用户界面309可以是显示器311的一部分。

通知产生***313可以是本体处理器307的一部分。可替代地，通知产生***313可以是工程支持***301的单独的单元，并且可以包括它自己的处理器及存储器。通知产生***313可被配置为基于根据所产生的链接对工程数据、工程领域本体的该组规则以及来自工程领域本体的相关联数据的分析而向工程***的用户提供输入。在一些情况下，通知产生***313可被配置为基于由图2的推理模块213执行的分析向用户提供输入。通知产生***313可被配置为产生消息并将其提供给工程***的用户。如上所讨论，消息可以是知识图中的注释或通过消息服务或工程***集成的通信。在这种情况下，通知产生***313可被配置为以知识图图节点的注释形式将推理结果215反馈回知识图。通知产生***313还可被配置为将推理结果215呈现给诸如图2的消息服务217之类的专用消息服务，以确保关键问题引起工程***201的用户223(诸如工程师、管理者以及操作员)的重视。

通知产生***313可以根据知识图连接***方面的用户责任的特定领域和/或范围来配置。这允许通知产生***313产生消息，其利用适当的消息瞄准正确的人员。通知产生***313可被配置为产生具有来自知识图的相关摘录的消息以用于检查。通知产生***313还可被配置为产生具有到知识图的链接的消息以用于即时探索能力。

在可选实施例中，工程支持***301可以经由网络连接到服务器。在该示例中，服务器可以提供知识图或将知识图存储在本地存储器中，知识图包括工业特定领域的第一结构化模型，诸如工程领域的工程领域本体。在该示例中，工程支持***301的本体处理器307或适配器303可被配置为产生来自一个或多个工程***的工程***本体并将其发送到服务器。在该示例中，工程支持***301的本体处理器307或适配器303可被配置为产生知识图中的链接。可替代地，服务器可被配置为产生知识图中的数据关联。在该示例中，工程支持***301可被配置为提供如上讨论的工程支持。可替代地，服务器可被配置为通过与通知产生***313或与诸如图2的消息服务217之类的专用消息服务通信来提供工程支持。

以上公开的实施例通过允许引入显式知识图模型以用于特定工业领域中的最佳实践来改进工程过程。所公开的实施例提供了一种支持***，该支持***使用最佳实践的所链接的本体来推理实例数据并将结果提供给消息***。所公开的***能够将领域知识表示链接到工程***特定知识表示(自动和手动)，这允许在传统上未链接在一起的不同工程***之间有更多的访问。所提出的实施例还提供了一种用于消息存储及呈现的***，其允许在知识图中表示消息并将其直接发送给用户。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多改变及修改。因此，前面的详细描述意在被认为是示例性的而不是限制性的，并且应当理解，随附权利要求(包括所有等同内容)意在限定本发明的精神及范围。

Claims (20)

1.一种用于提供工程辅助的方法，所述方法包括：

由处理器接收包括工程领域的工程领域本体的知识图，所述工程领域本体包括一组规则；

由所述处理器从一个或多个工程***接收工程***本体；

由所述处理器更新所述知识图以包括所述工程***本体；

由所述处理器从所述一个或多个工程***中的第一工程***接收工程数据，其中，所述工程数据包括工程项目的、提出的工程设计的、特定工程问题的一个或多个规范，或它们的组合；

由所述处理器基于所述一个或多个工程***、所述工程领域和所述工程领域本体，来产生在所述工程领域本体、所述工程***本体和所述工程数据之间的、在所述知识图中的一个或多个链接；以及

由所述处理器基于所述知识图、所述一个或多个链接、所述工程数据和所述工程领域来为所述第一工程***提供工程辅助。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工程领域本体在所述知识图中以语义形式表示，并且其中，所述工程领域本体的一个或多个节点或关系在所述知识图中被表示为由所述知识图的语义网络所定义的本体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个工程***包括机械***、电气***、编程***、模拟***或它们的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，产生所述一个或多个链接是基于所述一个或多个工程***的属性，其中，所述属性包括所述一个或多个工程***在所述工程领域中的角色或在所述一个或多个工程***与所述工程领域之间的关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，产生所述一个或多个链接是通过分析所述工程领域本体和所述工程***本体以及提供在所述工程领域本体与所述工程***本体之间的语义链接来执行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，产生所述一个或多个链接是由机器学习网络自动执行，利用在所述工程领域本体与一个或多个工程***特定本体之间的现有链接训练了所述机器学习网络。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述工程辅助包括基于所产生的所述一个或多个链接向所述第一工程***的用户提供与所述第一工程***的所述工程数据相关联的来自所述工程领域本体的数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述工程辅助包括提供与来自第二工程***的工程***本体相关联的来自所述工程领域本体的数据。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，提供所述工程辅助还包括：

基于所产生的所述一个或多个链接来分析所述工程数据、所述工程领域本体的所述一组规则以及来自所述工程领域本体的相关联数据；以及

基于所述分析向所述第一工程***的用户提供输入。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述分析包括：

比较所述工程数据与所述工程领域本体的所述一组规则；以及

确定所述工程数据是否符合所述工程领域本体的所述一组规则。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，提供输入包括基于所述分析产生消息并将所述消息提供给所述第一工程***的用户，其中，所述消息包括所述知识图中的注释或通过消息服务或工程***集成的通信。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括由所述第一工程***的处理器设计或重新设计所述工程项目、所述提出的工程设计或与所述工程数据相关联的所述特定工程问题的解决方案，其中，所述第一工程***包括机械***、电气***、编程***、模拟***，或它们的组合。

13.一种用于提供工程辅助的***，所述***包括：

适配器，被配置为接收工程领域的领域本体，将所述领域本体转换成知识图，从一个或多个工程***接收工程***本体，更新所述知识图以包括所述工程***本体，以及从所述一个或多个工程***中的第一工程***接收工程数据，其中，所述工程数据包括工程项目的、提出的工程设计的、特定工程问题的一个或多个规范，或它们的组合；以及

本体处理器，被配置为基于所述一个或多个工程***、所述工程领域和所述领域本体，来产生在所述领域本体、所述工程***本体和所述工程数据之间的在所述知识图中的一个或多个链接，并且基于所述知识图、所述一个或多个链接、所述工程数据和所述工程领域为所述第一工程***提供工程辅助。

14.根据权利要求13所述的***，其中，所述本体处理器被配置为由机器学习网络通过分析所述领域本体和所述工程***本体并提供在所述领域本体与所述工程***本体之间的语义链接，来产生所述一个或多个链接，其中，利用在所述领域本体与一个或多个工程***特定本体之间的现有链接来训练所述机器学习网络。

15.根据权利要求13所述的***，其中，所述本体处理器被配置为基于所产生的所述一个或多个链接，通过向所述第一工程***的用户提供与所述第一工程***的所述工程数据相关联的来自所述领域本体的数据来提供所述工程辅助。

16.根据权利要求15所述的***，其中，所述领域本体包括一组规则，并且所述本体处理器为了提供所述工程辅助还被配置为：

基于所产生的所述一个或多个链接来分析所述工程数据、所述领域本体的所述一组规则和来自所述领域本体的相关联数据；以及

基于所述分析向所述第一工程***的用户提供输入。

17.根据权利要求16所述的***，其中，所述本体处理器还被配置为通过以下方式分析所述工程数据：

比较所述工程数据与所述领域本体的所述一组规则；以及

确定所述工程数据是否符合所述领域本体的所述一组规则。

18.根据权利要求16所述的***，其中，所述本体处理器还被配置为基于所述分析通过产生消息并将所述消息提供给所述第一工程***的用户来提供输入，其中，所述消息包括所述知识图中的注释或通过消息服务的通信。

19.一种工业特定支持通知***，包括：

本体处理器，与包含指令的存储器耦连，所述指令在被执行时使所述本体处理器：

接收包括工业特定领域的第一结构化模型的知识图，所述第一结构化模型包括所述工业特定领域的一组规则；

从一个或多个工业特定***接收工业特定***的第二结构化模型；

基于所述一个或多个工业特定***、所述工业特定领域和所述第一结构化模型，来产生在所述第一结构化模型与所述第二结构化模型之间的一个或多个数据关联；

从所述一个或多个工业特定***中的第一工业特定***接收数据；以及

基于所接收的数据、所述知识图、一个或多个数据关联和所述工业特定领域，为所述第一工业特定***提供工业特定支持通知。

20.根据权利要求19所述的***，其中，所述工业特定支持通知包括所述知识图中的注释或通过消息服务或工程***集成的通信。

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