专利名称：用于设计与制造工程对象的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于设计和制造工程对象的系统和方法，更特别地，涉及用于基于客 户认可设计制造工程对象的设计和制造系统及方法。
背景技术：
术语“对象”在此被用于表示机械、电气或化学部件或这种部件的任何组合。在此 被使用的术语“工程”表示至少其某个方面被特别地设计以适合特定客户需求的对象。本发明在大宗材料处理系统(bulk material handling system)的设计和制造环 境中具有特别意义，该系统比如是典型地用于将材料从一个位置运送到另一位置的制造环 境中的类型。因此本发明在这里将使用设计和制造采取大宗材料处理系统形式的工程对象 的系统或方法的例子进行描述。然而，在此提出的例子仅是为了说明的目的进行描述，本发 明可以采取不止以下描述的说明性例子的其他形式。大宗材料处理系统典型地要求将机械和电气部件以及材料特性组合成一个满足 特定客户的特殊工作环境的总体系统。虽然在大宗材料处理系统中使用的许多部件都是标 准化的，但每一特殊设计都需要定制工程。大宗材料处理系统因此满足了对上述工程对象 的定义。通常，大宗材料处理系统的设计和制造包括销售员和工程部门的服务。设计和制 造大宗材料处理系统的常规处理可以如下所述。最初，客户发给销售员一份包括对提出的新的大宗材料处理系统的要求的报价请 求(RFQ)。该销售员与工程部门一起工作以基于该RFQ生成一建议书。该建议书包括定义 提出的新的大宗材料处理系统的工程说明书和报价。典型地生成该建议书可能占用几天时 间。当该建议书被接受后该客户就下订单。在下订单后，该工程部门基于认可的工程说明书生成认可的规划图。客户确认该 认可的规划图是正确的，如果不正确，该认可的规划图可以被修改。该认可的规划图通常基 于用于基于被该订单定义的说明书而手动修改的相似的大宗材料处理系统的已完成的作 业图来产生。一旦该认可的规划图被定稿，工程人员就将生成详细制造图和相关文件。从该详 细制造图创建CNC准备文件以用于切割金属片。然后基于详细制造图，该金属片和其它部 件比如电动机等与金属片部件组合在一起。然后，已完成的该大宗材料处理系统被安装在 客户的场所。
申请人认识到用于设计和制造大宗材料处理系统的常规系统和方法的至少以下 问题。首先，生成该建议书的步骤要求非常有经验的工程人员花费至少几个小时，通常 是几天时间。使用有经验的工程人员是昂贵的，且可能花费几天时间来准备该建议书的事 实可能使该制造商在竞争中处于劣势。第二，即使工程师的花费是几个小时，没有认可图纸 的初步说明书也不包括制造所要求的详细图。使用该初步说明书创建该建议书产生了高代 价的设计错误和不正确的报价的隐患。第三，生成认可图纸的步骤可能花费超过一个到两 个星期时间的几个反复。第四，基于用于其它项目的先前完成的作业图生成详细制造图纸 的步骤通常导致在一起不适合或不匹配该认可图纸的部件。因此设计和制造大宗材料处理系统的常规处理是耗时的，仅是准备该建议书就需 要大量高技术劳力，并且易于产生在修改时困难且昂贵的设计错误。因此，需要有用于设计 和制造诸如大宗材料处理系统的工程对象的改进的系统和方法。
发明内容
本发明可以被实施为用于制造工程对象的系统，该系统包括估计生成器、规划图 生成器和设计生成器。该估计生成器基于定义该工程对象的建议书请求生成一成本估计。 该规划图生成器基于该建议书请求生成规划图。该设计生成器基于一订单和一建议书，生 成包括装配说明书、详细说明书和机器控制文件的对象设计。该建议书基于该成本估计和 该规划图被生成。该订单基于该建议书被生成。被制造的部件基于该机器控制文件生成。 基于该详细说明书，从该制造的部件和获得的部件产生子组件。基于该子组件和该装配说 明书生成该工程对象。本发明也可以被实施为一种包括下列步骤的制造工程产品的方法。接受建议书请 求。基于该建议书请求生成成本估计。基于该建议书请求生成规划图。基于该成本估计和 该规划图生成一建议书。基于该建议书生成一订单。基于该订单和该建议书，生成一包括 装配说明书、详细说明书和机器控制文件的对象设计。基于该机器控制文件生成被制造的 部件。基于该详细说明书，从该制造的部件和获得的部件产生子组件。基于该装配说明书 从这些子组件生成该工程对象。
图1是描述设计和制造工程对象的系统的框图；图2是说明使用图1描述的系统的方法的流程图；图3是进一步详细地描述图2的方法的步骤之一的流程图；图3A-3C是描述可以由图1的系统生成的软件面板的屏幕快照；图3D是由图1的系统生成的示例规划图；图4是进一步详细地描述图2的方法的步骤之一的流程图；图4A和4B是描述可以由图1的系统生成的软件面板的屏幕快照；图4C和4D是由图1的系统生成的示例三维模型的视图；图4E和4F是基于图4C的示例三维模型生成的二维图；图4G-4J是描述由图1的系统生成的材料清单、购买列表、装运列表和制作列表的例子的表；图4K是包括由图1的系统生成的装配说明书的图；以及图5是描述可以形成图1的部分系统或被图1的系统使用的示例参数设计系统的 操作的流程图。
具体实施例方式首先参见图1，在此描述的是根据本发明原理构造并实施本发明原理的设计和制 造系统20。该示例的设计和制造系统20是在工程对象22的设计和制造的方法的环境中被 说明的，该工程对象22在以下将被描述的详细例子中采取大宗材料处理系统的形式。该设计和制造系统20包括参数设计系统30 ；该参数设计系统30包括估计生成器 32、规划图生成器34和设计图生成器36。该参数设计系统30基于以下来确定与对象的部 件相关联的参数(a)与该对象的其它部件相关联的参数；以及(b)基于与该工程对象22 相似的对象的经验而开发的工程规则和知识。该示例系统20进一步包括工厂自动化机器40、制造设备42和/或非现场装配设 备(off-site assembly facilities)44。该工厂自动化机器40、制造设备42和非现场装 配设备44全部是或可以是常规的，它们超过了完整理解本发明所必需的内容，在此将不描 述。利用人工输入的系统功能也在图1中描述。特别地，订购该工程对象22的实体被 识别为客户并且由附图标记50指示。制造该工程对象22的实体所涉及的人被表示为销售 员52和工程师54。此外，制造该工程对象22的实体可以进一步利用另外的人类功能比如 采购、销售、市场、会计和管理，但这些功能与系统20无关，在此将不被详细描述。客户50、销售员52和工程师54本质上不是本发明的设计和制造系统20的部分， 但却是使用系统20的工程对象22的设计和/或制造所不可缺少的。进一步地，由客户50、 销售员52和/或工程师54中的任何人执行的功能可以并且典型地由多于一个人执行。图1进一步地说明该示例工程对象22由子组件60a和60b在非现场装配设备44 上装配所形成。子组件60a和60b依次由制造的部件62a、62b和62c以及获得的部件64a 和64b在制造设备42上装配所形成。为了清楚，所有工程对象22、子组件60、制造的部件 62和获得的部件64都在图1中以高度示意性形式描绘。在大宗材料处理系统环境中，典型地，该制造的部件62是被切割以折叠成三维结 构的二维金属片部件；在该环境中，该获得的部件64是电动机、传感器、皮带、控制器等，其 与由制造的部件62形成的三维结构装配在一起以形成子组件60，并最终形成大宗材料处 理系统形式的工程对象22。制造工程对象22的实体可以拥有并操作该参数设计系统30、该工厂自动化机器 40和制造设备42。该现场装配设备44可以由与客户50相关联的实体拥有并操作。然而， 在现代制造实践环境中，应当很清楚，该参数设计系统30、工厂自动化机器40、制造设备42 和现场装配设备44可以由其它实体拥有和/或操作，并且可以位于广泛分布的物理位置。在该设计和制造系统20的操作期间，许多文档被生成。在本发明的环境中，术语 “文档”广泛地指所有通信形式，比如表示与该工程对象22的设计和制造相关的设计数据的 纸制文档和计算机文件。该设计数据可以采取广泛的各种形式，包括文本、图、数据库、列表和计算机代码。下表识别和描述被用作图1描述的部分设计和制造系统20的某种文档
权利要求
一种参数设计系统，用于生成控制工厂自动化设备、制造设备和装配设备以便生产工程对象的对象设计，其中对象设计包括机器控制文件、详细说明书和装配说明书，所述参数设计系统包括估计生成器，用于基于由定义工程对象的建议书请求所定义的工程对象的预定性质、与工程对象的部件相关的参数、以及工程规则和知识中的至少一个生成成本估计；规划图生成器，用于基于由建议书请求所定义的工程对象的说明书、与所述工程对象的部件相关的参数、以及工程规则和知识中的至少一个生成规划图；设计生成器，用于基于订单和建议书生成对象设计，其中基于成本估计和规划图生成建议书；并且基于建议书生成订单。
2.如权利要求1所述的参数设计系统，还包括用于定义工程对象的预定性质的估计生 成器界面。
3.如权利要求1所述的参数设计系统，其中规划图生成器基于工程对象的预定性质生 成规划图。
4.如权利要求1所述的参数设计系统，还包括用于定义工程对象的说明书的说明书界
5.如权利要求4所述的参数设计系统，还包括用于定义工程对象的预定性质的估计生 成器界面。
6.如权利要求1所述的参数设计系统，其中设计生成器基于工程对象的预定性质、与 工程对象的部件相关的参数、工程规则和知识、以及工程检查中的至少一个生成对象设计。
7.如权利要求6所述的参数设计系统，还包括用于使对象设计的工程检查方便的检查 界面。
8.如权利要求6所述的参数设计系统，其中对象设计包括定义工程对象的对象模型。
9.如权利要求8所述的参数设计系统，还包括用于生成对象模型的图像以方便工程检 查的检查界面。
10.如权利要求9所述的参数设计系统，其中 所述对象模型是代表工程对象的三维计算机模型；以及 所述图像是三维计算机模型的二维表示。
11.如权利要求6所述的参数设计系统，其中规划图生成器基于工程对象的说明书、与 工程对象的部件相关的参数、以及工程规则和知识中的至少一个生成规划图。
12.如权利要求11所述的参数设计系统，其中估计生成器基于工程对象的预定性质、 与工程对象的部件相关的参数、以及工程规则和知识中的至少一个生成成本估计。
13.如权利要求12所述的参数设计系统，其中规划图生成器基于工程对象的预定性质 生成规划图。
14.如权利要求7所述的参数设计系统，还包括用于定义工程对象的说明书的说明书界面。
15.如权利要求14所述的参数设计系统，还包括用于定义工程对象的预定性质的估计 生成器界面。
16.一种生成用于控制工厂自动化设备、制造设备和装配设备以便生产工程对象的对象设计的方法，该方法包括如下步骤提供估计生成器，用于至少部分地基于与工程对象的部件相关的参数、以及工程规则 和知识中的至少一个生成成本估计；提供规划图生成器，用于至少部分地基于与工程对象的部件相关的参数、以及工程规 则和知识中的至少一个生成规划图；和提供设计生成器，用于至少部分地基于与工程对象的部件相关的参数、工程规则和知 识、以及工程检查中的至少一个生成对象设计； 接受定义工程对象的建议书请求； 将建议书请求输入估计生成器以便生成成本估计； 将建议书请求输入规划图生成器以便生成规划图； 基于成本估计和规划图生成建议书； 基于建议书生成订单；基于订单和建议书，使设计生成器生成包括对象设计的装配说明书、详细说明书和机 器控制文件。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤 提供估计生成器界面；以及使用估计生成器界面定义工程对象的预定性质，其中成本估计生成器进一步基于工程 对象的预定性质生成成本估计。
18.如权利要求17所述的方法，其中生成规划图的步骤包括基于工程对象的预定性质 生成规划图的步骤。
19.如权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤 提供说明书界面；以及使用说明书界面定义工程对象的说明书。
20.如权利要求19所述的方法，进一步包括以下步骤 提供估计生成器界面；以及使用说明书界面定义工程对象的预定性质。
21.如权利要求16所述的方法，其中生成对象设计的步骤包括执行初步对象设计的工 程检查的步骤。
22.如权利要求21所述的方法，其中执行初步对象设计的工程检查的步骤进一步包括 以下步骤提供检查界面；以及使用检查界面执行对象设计的工程检查。
23.如权利要求22所述的方法，其中生成对象设计的步骤包括生成定义工程对象的对 象模型的步骤。
24.如权利要求23所述的方法，其中执行工程检查的步骤进一步包括以下步骤 提供检查界面；以及使用检查界面生成对象模型的图像。
25.如权利要求24所述的方法，其中生成对象模型的步骤包括生成代表工程对象的三维计算机模型的步骤；以及生成图像的步骤包括生成三维计算机模型的二维表示的步骤。
26.一种生成用于控制工厂自动化设备、制造设备和装配设备以便产生大宗材料处理 系统的大宗材料处理系统设计的方法，该方法包括以下步骤提供估计生成器，用于至少部分地基于与大宗材料处理系统的部件相关的参数、以及 关于大宗材料处理系统的工程规则和知识中的至少一个生成成本估计；提供规划图生成器，用于至少部分地基于与大宗材料处理系统的部件相关的参数、以 及关于大宗材料处理系统的工程规则和知识中的至少一个生成规划图；以及提供设计生成器，用于至少部分地基于与大宗材料处理系统的部件相关的参数、关于 大宗材料处理系统的工程规则和知识、以及工程检查中的至少一个生成对象设计； 接受定义大宗材料处理系统设计的建议书请求； 将建议书请求输入到估计生成器中以生成成本估计； 将建议书请求输入到规划图生成器中以生成规划图； 基于成本估计和规划图生成建议书； 基于建议书生成订单；基于订单和建议书，使设计生成器生成包括大宗材料处理系统设计的装配说明书、详 细说明书和机器控制文件。
27.如权利要求26所述的方法，进一步包括以下步骤 提供估计生成器界面；以及使用估计生成器界面定义大宗材料处理系统的预定性质，其中成本估计生成器进一步 基于大宗材料处理系统的预定性质生成成本估计。
28.如权利要求27所述的方法，其中生成规划图的步骤包括基于大宗材料处理系统的 预定性质生成规划图的步骤。
29.如权利要求26所述的方法，进一步包括以下步骤 提供说明书界面；以及使用说明书界面定义大宗材料处理系统的说明书。
30.如权利要求29所述的方法，进一步包括以下步骤 提供估计生成器界面；以及使用说明书界面定义大宗材料处理系统的预定性质。
31.如权利要求26所述的方法，其中生成对象设计的步骤包括执行初步对象设计的工 程检查的步骤。
32.如权利要求31所述的方法，其中执行初步对象设计的工程检查的步骤进一步包括 以下步骤提供检查界面；以及使用检查界面执行对象设计的工程检查。
33.如权利要求32所述的方法，其中生成对象设计的步骤包括生成定义大宗材料处理 系统的大宗材料处理系统模型的步骤。
34.如权利要求33所述的方法，其中执行工程检查的步骤进一步包括以下步骤 提供检查界面；以及使用检查界面生成大宗材料处理系统模型的图像。
35.如权利要求34所述的方法，其中生成大宗材料处理系统模型的步骤包括生成代表大宗材料处理系统的三维计算机模 型的步骤；以及生成图像的步骤包括生成三维计算机模型的二维表示的步骤。
全文摘要
本发明涉及用于设计与制造工程对象的系统和方法，其中的参数设计系统包括估计生成器、规划图生成器和设计生成器。估计生成器用于基于由定义工程对象的建议书请求所定义的工程对象的预定性质、与工程对象的部件相关的参数、以及工程规则和知识中的至少一个生成成本估计。规划图生成器基于由建议书请求所定义的工程对象的说明书、与所述工程对象的部件相关的参数、以及工程规则和知识中的至少一个生成规划图。设计生成器基于订单和建议书生成对象设计。基于成本估计和规划图生成建议书。基于建议书生成订单。
文档编号G06F17/50GK101980260SQ201010150648
公开日2011年2月23日 申请日期2006年5月10日 优先权日2005年5月10日
发明者利昂·特拉梅尔, 希罗希·泰卡凯 申请人:特拉姆克公司