專利名稱：用于設(shè)計與制造工程對象的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于設(shè)計和制造工程對象的系統(tǒng)和方法，更特別地，涉及用于基于客 戶認可設(shè)計制造工程對象的設(shè)計和制造系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
術(shù)語“對象”在此被用于表示機械、電氣或化學(xué)部件或這種部件的任何組合。在此 被使用的術(shù)語“工程”表示至少其某個方面被特別地設(shè)計以適合特定客戶需求的對象。本發(fā)明在大宗材料處理系統(tǒng)(bulk material handling system)的設(shè)計和制造環(huán) 境中具有特別意義，該系統(tǒng)比如是典型地用于將材料從一個位置運送到另一位置的制造環(huán) 境中的類型。因此本發(fā)明在這里將使用設(shè)計和制造采取大宗材料處理系統(tǒng)形式的工程對象 的系統(tǒng)或方法的例子進行描述。然而，在此提出的例子僅是為了說明的目的進行描述，本發(fā) 明可以采取不止以下描述的說明性例子的其他形式。大宗材料處理系統(tǒng)典型地要求將機械和電氣部件以及材料特性組合成一個滿足 特定客戶的特殊工作環(huán)境的總體系統(tǒng)。雖然在大宗材料處理系統(tǒng)中使用的許多部件都是標 準化的，但每一特殊設(shè)計都需要定制工程。大宗材料處理系統(tǒng)因此滿足了對上述工程對象 的定義。通常，大宗材料處理系統(tǒng)的設(shè)計和制造包括銷售員和工程部門的服務(wù)。設(shè)計和制 造大宗材料處理系統(tǒng)的常規(guī)處理可以如下所述。最初，客戶發(fā)給銷售員一份包括對提出的新的大宗材料處理系統(tǒng)的要求的報價請 求(RFQ)。該銷售員與工程部門一起工作以基于該RFQ生成一建議書。該建議書包括定義 提出的新的大宗材料處理系統(tǒng)的工程說明書和報價。典型地生成該建議書可能占用幾天時 間。當該建議書被接受后該客戶就下訂單。在下訂單后，該工程部門基于認可的工程說明書生成認可的規(guī)劃圖?？蛻舸_認該 認可的規(guī)劃圖是正確的，如果不正確，該認可的規(guī)劃圖可以被修改。該認可的規(guī)劃圖通常基 于用于基于被該訂單定義的說明書而手動修改的相似的大宗材料處理系統(tǒng)的已完成的作 業(yè)圖來產(chǎn)生。一旦該認可的規(guī)劃圖被定稿，工程人員就將生成詳細制造圖和相關(guān)文件。從該詳 細制造圖創(chuàng)建CNC準備文件以用于切割金屬片。然后基于詳細制造圖，該金屬片和其它部 件比如電動機等與金屬片部件組合在一起。然后，已完成的該大宗材料處理系統(tǒng)被安裝在 客戶的場所。
申請人認識到用于設(shè)計和制造大宗材料處理系統(tǒng)的常規(guī)系統(tǒng)和方法的至少以下 問題。首先，生成該建議書的步驟要求非常有經(jīng)驗的工程人員花費至少幾個小時，通常 是幾天時間。使用有經(jīng)驗的工程人員是昂貴的，且可能花費幾天時間來準備該建議書的事 實可能使該制造商在競爭中處于劣勢。第二，即使工程師的花費是幾個小時，沒有認可圖紙 的初步說明書也不包括制造所要求的詳細圖。使用該初步說明書創(chuàng)建該建議書產(chǎn)生了高代 價的設(shè)計錯誤和不正確的報價的隱患。第三，生成認可圖紙的步驟可能花費超過一個到兩 個星期時間的幾個反復(fù)。第四，基于用于其它項目的先前完成的作業(yè)圖生成詳細制造圖紙 的步驟通常導(dǎo)致在一起不適合或不匹配該認可圖紙的部件。因此設(shè)計和制造大宗材料處理系統(tǒng)的常規(guī)處理是耗時的，僅是準備該建議書就需 要大量高技術(shù)勞力，并且易于產(chǎn)生在修改時困難且昂貴的設(shè)計錯誤。因此，需要有用于設(shè)計 和制造諸如大宗材料處理系統(tǒng)的工程對象的改進的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以被實施為用于制造工程對象的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括估計生成器、規(guī)劃圖 生成器和設(shè)計生成器。該估計生成器基于定義該工程對象的建議書請求生成一成本估計。 該規(guī)劃圖生成器基于該建議書請求生成規(guī)劃圖。該設(shè)計生成器基于一訂單和一建議書，生 成包括裝配說明書、詳細說明書和機器控制文件的對象設(shè)計。該建議書基于該成本估計和 該規(guī)劃圖被生成。該訂單基于該建議書被生成。被制造的部件基于該機器控制文件生成。 基于該詳細說明書，從該制造的部件和獲得的部件產(chǎn)生子組件。基于該子組件和該裝配說 明書生成該工程對象。本發(fā)明也可以被實施為一種包括下列步驟的制造工程產(chǎn)品的方法。接受建議書請 求?；谠摻ㄗh書請求生成成本估計?；谠摻ㄗh書請求生成規(guī)劃圖?；谠摮杀竟烙嫼?該規(guī)劃圖生成一建議書?；谠摻ㄗh書生成一訂單?；谠撚唵魏驮摻ㄗh書，生成一包括 裝配說明書、詳細說明書和機器控制文件的對象設(shè)計?；谠摍C器控制文件生成被制造的 部件?；谠撛敿氄f明書，從該制造的部件和獲得的部件產(chǎn)生子組件?；谠撗b配說明書 從這些子組件生成該工程對象。


圖1是描述設(shè)計和制造工程對象的系統(tǒng)的框圖；圖2是說明使用圖1描述的系統(tǒng)的方法的流程圖；圖3是進一步詳細地描述圖2的方法的步驟之一的流程圖；圖3A-3C是描述可以由圖1的系統(tǒng)生成的軟件面板的屏幕快照；圖3D是由圖1的系統(tǒng)生成的示例規(guī)劃圖；圖4是進一步詳細地描述圖2的方法的步驟之一的流程圖；圖4A和4B是描述可以由圖1的系統(tǒng)生成的軟件面板的屏幕快照；圖4C和4D是由圖1的系統(tǒng)生成的示例三維模型的視圖；圖4E和4F是基于圖4C的示例三維模型生成的二維圖；圖4G-4J是描述由圖1的系統(tǒng)生成的材料清單、購買列表、裝運列表和制作列表的例子的表；圖4K是包括由圖1的系統(tǒng)生成的裝配說明書的圖；以及圖5是描述可以形成圖1的部分系統(tǒng)或被圖1的系統(tǒng)使用的示例參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)的 操作的流程圖。
具體實施例方式首先參見圖1，在此描述的是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造并實施本發(fā)明原理的設(shè)計和制 造系統(tǒng)20。該示例的設(shè)計和制造系統(tǒng)20是在工程對象22的設(shè)計和制造的方法的環(huán)境中被 說明的，該工程對象22在以下將被描述的詳細例子中采取大宗材料處理系統(tǒng)的形式。該設(shè)計和制造系統(tǒng)20包括參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)30 ；該參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)30包括估計生成器 32、規(guī)劃圖生成器34和設(shè)計圖生成器36。該參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)30基于以下來確定與對象的部 件相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(a)與該對象的其它部件相關(guān)聯(lián)的參數(shù)；以及(b)基于與該工程對象22 相似的對象的經(jīng)驗而開發(fā)的工程規(guī)則和知識。該示例系統(tǒng)20進一步包括工廠自動化機器40、制造設(shè)備42和/或非現(xiàn)場裝配設(shè) 備(off-site assembly facilities)44。該工廠自動化機器40、制造設(shè)備42和非現(xiàn)場裝 配設(shè)備44全部是或可以是常規(guī)的，它們超過了完整理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容，在此將不描 述。利用人工輸入的系統(tǒng)功能也在圖1中描述。特別地，訂購該工程對象22的實體被 識別為客戶并且由附圖標記50指示。制造該工程對象22的實體所涉及的人被表示為銷售 員52和工程師54。此外，制造該工程對象22的實體可以進一步利用另外的人類功能比如 采購、銷售、市場、會計和管理，但這些功能與系統(tǒng)20無關(guān)，在此將不被詳細描述?？蛻?0、銷售員52和工程師54本質(zhì)上不是本發(fā)明的設(shè)計和制造系統(tǒng)20的部分， 但卻是使用系統(tǒng)20的工程對象22的設(shè)計和/或制造所不可缺少的。進一步地，由客戶50、 銷售員52和/或工程師54中的任何人執(zhí)行的功能可以并且典型地由多于一個人執(zhí)行。圖1進一步地說明該示例工程對象22由子組件60a和60b在非現(xiàn)場裝配設(shè)備44 上裝配所形成。子組件60a和60b依次由制造的部件62a、62b和62c以及獲得的部件64a 和64b在制造設(shè)備42上裝配所形成。為了清楚，所有工程對象22、子組件60、制造的部件 62和獲得的部件64都在圖1中以高度示意性形式描繪。在大宗材料處理系統(tǒng)環(huán)境中，典型地，該制造的部件62是被切割以折疊成三維結(jié) 構(gòu)的二維金屬片部件；在該環(huán)境中，該獲得的部件64是電動機、傳感器、皮帶、控制器等，其 與由制造的部件62形成的三維結(jié)構(gòu)裝配在一起以形成子組件60，并最終形成大宗材料處 理系統(tǒng)形式的工程對象22。制造工程對象22的實體可以擁有并操作該參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)30、該工廠自動化機器 40和制造設(shè)備42。該現(xiàn)場裝配設(shè)備44可以由與客戶50相關(guān)聯(lián)的實體擁有并操作。然而， 在現(xiàn)代制造實踐環(huán)境中，應(yīng)當很清楚，該參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)30、工廠自動化機器40、制造設(shè)備42 和現(xiàn)場裝配設(shè)備44可以由其它實體擁有和/或操作，并且可以位于廣泛分布的物理位置。在該設(shè)計和制造系統(tǒng)20的操作期間，許多文檔被生成。在本發(fā)明的環(huán)境中，術(shù)語 “文檔”廣泛地指所有通信形式，比如表示與該工程對象22的設(shè)計和制造相關(guān)的設(shè)計數(shù)據(jù)的 紙制文檔和計算機文件。該設(shè)計數(shù)據(jù)可以采取廣泛的各種形式，包括文本、圖、數(shù)據(jù)庫、列表和計算機代碼。下表識別和描述被用作圖1描述的部分設(shè)計和制造系統(tǒng)20的某種文檔
權(quán)利要求
一種參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，用于生成控制工廠自動化設(shè)備、制造設(shè)備和裝配設(shè)備以便生產(chǎn)工程對象的對象設(shè)計，其中對象設(shè)計包括機器控制文件、詳細說明書和裝配說明書，所述參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)包括估計生成器，用于基于由定義工程對象的建議書請求所定義的工程對象的預(yù)定性質(zhì)、與工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī)則和知識中的至少一個生成成本估計；規(guī)劃圖生成器，用于基于由建議書請求所定義的工程對象的說明書、與所述工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī)則和知識中的至少一個生成規(guī)劃圖；設(shè)計生成器，用于基于訂單和建議書生成對象設(shè)計，其中基于成本估計和規(guī)劃圖生成建議書；并且基于建議書生成訂單。
2.如權(quán)利要求1所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，還包括用于定義工程對象的預(yù)定性質(zhì)的估計生 成器界面。
3.如權(quán)利要求1所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，其中規(guī)劃圖生成器基于工程對象的預(yù)定性質(zhì)生 成規(guī)劃圖。
4.如權(quán)利要求1所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，還包括用于定義工程對象的說明書的說明書界
5.如權(quán)利要求4所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，還包括用于定義工程對象的預(yù)定性質(zhì)的估計生 成器界面。
6.如權(quán)利要求1所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，其中設(shè)計生成器基于工程對象的預(yù)定性質(zhì)、與 工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、工程規(guī)則和知識、以及工程檢查中的至少一個生成對象設(shè)計。
7.如權(quán)利要求6所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，還包括用于使對象設(shè)計的工程檢查方便的檢查 界面。
8.如權(quán)利要求6所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，其中對象設(shè)計包括定義工程對象的對象模型。
9.如權(quán)利要求8所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，還包括用于生成對象模型的圖像以方便工程檢 查的檢查界面。
10.如權(quán)利要求9所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，其中 所述對象模型是代表工程對象的三維計算機模型；以及 所述圖像是三維計算機模型的二維表示。
11.如權(quán)利要求6所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，其中規(guī)劃圖生成器基于工程對象的說明書、與 工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī)則和知識中的至少一個生成規(guī)劃圖。
12.如權(quán)利要求11所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，其中估計生成器基于工程對象的預(yù)定性質(zhì)、 與工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī)則和知識中的至少一個生成成本估計。
13.如權(quán)利要求12所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，其中規(guī)劃圖生成器基于工程對象的預(yù)定性質(zhì) 生成規(guī)劃圖。
14.如權(quán)利要求7所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，還包括用于定義工程對象的說明書的說明書界面。
15.如權(quán)利要求14所述的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)，還包括用于定義工程對象的預(yù)定性質(zhì)的估計 生成器界面。
16.一種生成用于控制工廠自動化設(shè)備、制造設(shè)備和裝配設(shè)備以便生產(chǎn)工程對象的對象設(shè)計的方法，該方法包括如下步驟提供估計生成器，用于至少部分地基于與工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī)則 和知識中的至少一個生成成本估計；提供規(guī)劃圖生成器，用于至少部分地基于與工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī) 則和知識中的至少一個生成規(guī)劃圖；和提供設(shè)計生成器，用于至少部分地基于與工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、工程規(guī)則和知 識、以及工程檢查中的至少一個生成對象設(shè)計； 接受定義工程對象的建議書請求； 將建議書請求輸入估計生成器以便生成成本估計； 將建議書請求輸入規(guī)劃圖生成器以便生成規(guī)劃圖； 基于成本估計和規(guī)劃圖生成建議書； 基于建議書生成訂單；基于訂單和建議書，使設(shè)計生成器生成包括對象設(shè)計的裝配說明書、詳細說明書和機 器控制文件。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括以下步驟 提供估計生成器界面；以及使用估計生成器界面定義工程對象的預(yù)定性質(zhì)，其中成本估計生成器進一步基于工程 對象的預(yù)定性質(zhì)生成成本估計。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中生成規(guī)劃圖的步驟包括基于工程對象的預(yù)定性質(zhì) 生成規(guī)劃圖的步驟。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括以下步驟 提供說明書界面；以及使用說明書界面定義工程對象的說明書。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括以下步驟 提供估計生成器界面；以及使用說明書界面定義工程對象的預(yù)定性質(zhì)。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其中生成對象設(shè)計的步驟包括執(zhí)行初步對象設(shè)計的工 程檢查的步驟。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中執(zhí)行初步對象設(shè)計的工程檢查的步驟進一步包括 以下步驟提供檢查界面；以及使用檢查界面執(zhí)行對象設(shè)計的工程檢查。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中生成對象設(shè)計的步驟包括生成定義工程對象的對 象模型的步驟。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中執(zhí)行工程檢查的步驟進一步包括以下步驟 提供檢查界面；以及使用檢查界面生成對象模型的圖像。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中生成對象模型的步驟包括生成代表工程對象的三維計算機模型的步驟；以及生成圖像的步驟包括生成三維計算機模型的二維表示的步驟。
26.一種生成用于控制工廠自動化設(shè)備、制造設(shè)備和裝配設(shè)備以便產(chǎn)生大宗材料處理 系統(tǒng)的大宗材料處理系統(tǒng)設(shè)計的方法，該方法包括以下步驟提供估計生成器，用于至少部分地基于與大宗材料處理系統(tǒng)的部件相關(guān)的參數(shù)、以及 關(guān)于大宗材料處理系統(tǒng)的工程規(guī)則和知識中的至少一個生成成本估計；提供規(guī)劃圖生成器，用于至少部分地基于與大宗材料處理系統(tǒng)的部件相關(guān)的參數(shù)、以 及關(guān)于大宗材料處理系統(tǒng)的工程規(guī)則和知識中的至少一個生成規(guī)劃圖；以及提供設(shè)計生成器，用于至少部分地基于與大宗材料處理系統(tǒng)的部件相關(guān)的參數(shù)、關(guān)于 大宗材料處理系統(tǒng)的工程規(guī)則和知識、以及工程檢查中的至少一個生成對象設(shè)計； 接受定義大宗材料處理系統(tǒng)設(shè)計的建議書請求； 將建議書請求輸入到估計生成器中以生成成本估計； 將建議書請求輸入到規(guī)劃圖生成器中以生成規(guī)劃圖； 基于成本估計和規(guī)劃圖生成建議書； 基于建議書生成訂單；基于訂單和建議書，使設(shè)計生成器生成包括大宗材料處理系統(tǒng)設(shè)計的裝配說明書、詳 細說明書和機器控制文件。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，進一步包括以下步驟 提供估計生成器界面；以及使用估計生成器界面定義大宗材料處理系統(tǒng)的預(yù)定性質(zhì)，其中成本估計生成器進一步 基于大宗材料處理系統(tǒng)的預(yù)定性質(zhì)生成成本估計。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中生成規(guī)劃圖的步驟包括基于大宗材料處理系統(tǒng)的 預(yù)定性質(zhì)生成規(guī)劃圖的步驟。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，進一步包括以下步驟 提供說明書界面；以及使用說明書界面定義大宗材料處理系統(tǒng)的說明書。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，進一步包括以下步驟 提供估計生成器界面；以及使用說明書界面定義大宗材料處理系統(tǒng)的預(yù)定性質(zhì)。
31.如權(quán)利要求26所述的方法，其中生成對象設(shè)計的步驟包括執(zhí)行初步對象設(shè)計的工 程檢查的步驟。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中執(zhí)行初步對象設(shè)計的工程檢查的步驟進一步包括 以下步驟提供檢查界面；以及使用檢查界面執(zhí)行對象設(shè)計的工程檢查。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中生成對象設(shè)計的步驟包括生成定義大宗材料處理 系統(tǒng)的大宗材料處理系統(tǒng)模型的步驟。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中執(zhí)行工程檢查的步驟進一步包括以下步驟 提供檢查界面；以及使用檢查界面生成大宗材料處理系統(tǒng)模型的圖像。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中生成大宗材料處理系統(tǒng)模型的步驟包括生成代表大宗材料處理系統(tǒng)的三維計算機模 型的步驟；以及生成圖像的步驟包括生成三維計算機模型的二維表示的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于設(shè)計與制造工程對象的系統(tǒng)和方法，其中的參數(shù)設(shè)計系統(tǒng)包括估計生成器、規(guī)劃圖生成器和設(shè)計生成器。估計生成器用于基于由定義工程對象的建議書請求所定義的工程對象的預(yù)定性質(zhì)、與工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī)則和知識中的至少一個生成成本估計。規(guī)劃圖生成器基于由建議書請求所定義的工程對象的說明書、與所述工程對象的部件相關(guān)的參數(shù)、以及工程規(guī)則和知識中的至少一個生成規(guī)劃圖。設(shè)計生成器基于訂單和建議書生成對象設(shè)計?；诔杀竟烙嫼鸵?guī)劃圖生成建議書。基于建議書生成訂單。
文檔編號G06F17/50GK101980260SQ201010150648
公開日2011年2月23日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月10日
發(fā)明者利昂·特拉梅爾, 希羅?！ぬ┛▌P 申請人:特拉姆克公司