电子商务和制造3d零件的系统和方法
【专利摘要】一种3D零件制造和管理系统，包括用于管理与至少一个模型相关的至少一个数字权利的数字权利管理系统。提供至少一个3D零件模型。该系统包括数字权利管理系统和复制保护系统中的至少一个。该数字权利管理系统管理与至少一个模型相关的至少一个数字权利，该复制保护系统利用至少一个密码加密所述至少一个模型。电子商务系统与所述数字权利管理系统和所述复制保护系统中的至少一个通讯，其中该电子商务系统控制由所述至少一个模型生产的3D零件的购买、制造和交付中的至少一个。
【专利说明】电子商务和制造3D零件的系统和方法
[0001]本发明公开总体涉及印刷技术，更特别地涉及一种用于制造3D零件的电子商务系统和方法。本发明在利用例如3D打印机等3D制造装置由数字数据制造3D零件的应用中具有特别的用处，本发明将与这样的用处结合起来进行描述，尽管还有其他的用处。
[0002]大多数主要产品的产品生命周期由备用零件和替换零件的质量和可用性决定。加工过程基于这样一个世界:其中零件由制造商或第三方大批量制造，然后以库存方式存储在制造商、经销商或修理工厂那里。当制造商停止生产产品和制造零件时，最终将很难或不可能找到替代零件，之后，没有了支持的产品变得不可维护，并因此对终端用户不可用了。
[0003]作为一个例子，因为用于紧固的小零件变形，洗碗机内的餐具室不再保持关闭。修理工企图预订替代零件，早些年这会花费5美元，但是所述洗碗机已不再生产，并且制造商也不再为它提供替代零件。尽管洗碗机使用仅仅才7年且其他方面是完美状态，仅仅因为基础零件已经断货，终端用户必须凑合使用或者购买替代品。
[0004]在各种产品中类似的问题是普遍的。这些产品包括电器、自行车、汽车、船、飞机、电子产品(包括源自数字模型的电路板设计)、家具、房屋、娱乐设备、体育用品、保健/医疗用品、航空航天用品、机器人、和工业机械。零件包括专用的零部件(如上面例子中的金属+塑料紧固件)，但也包括简单的零部件，如螺母、螺栓、夹子和螺丝，它们以工业标准成型，或为特定的供应商或者产品种类定制。同样的问题空间中也包括工具，可以是通用的工具，如不同尺寸的螺丝刀，或者特殊的工具，如重置智能手机的别针，打开蓄电池箱的钥匙，或者用于宜家的一个特定家具的棘轮。
[0005]因此，解决前面提及的缺陷和不足，到目前为止仍是产业中未解决的需求。
[0006]本发明的实施例为3D零件的制造和管理系统提供了一种系统和方法。简单说，整体上，所述系统的其中一个实施例实施如下。至少一个所提供的3D零件模型被存储于永久的机器可读介质中。系统包括数字权利管理系统和复制保护系统中的至少一个。数字权利管理系统管理与所述至少一个模型相关的至少一个数字权利，复制保护系统用至少一个密码加密所述至少一个模型。电子商务系统与数字权利管理系统和复制保护系统中的至少一个进行通讯，其中电子商务系统控制来自所述至少一个模型的3D零件的购买、制造和供应中的至少一个。
[0007]本发明公开也可被看作是提供了 3D零件制造和管理的方法。以这一点而言，这个方法的其中一个实施例大致概括为以下步骤:用数字权利管理系统管理至少一个模型的至少一个数字权利；用至少一个密码加密所述至少一个模型；控制来自所述至少一个模型的3D零件的购买、制造和供应中的至少一个。
[0008]另一方面，本发明提供了 3D零件系统。所述3D零件系统包括3D零件数据库，所述3D零件数据库具有存储在永久机器可读介质中的3D零件的至少一个模型，其中3D零件数据库能够被3D零件的制造装置和用户计算机装置以电子方式获得，使得用户计算机装置的用户可从数据库中选择3D零件模型，通过3D零件制造装置来制造。
[0009]基于对下面附图和详细说明书的细查，本发明的其他系统、方法、特征和优点将对本领域技术人员来说是或变得显而易见。应当知道，所有这些附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书中，落入本发明公开的范围之内，并被相应的权利要求所保护。
[0010]参考下面的附图，本发明的很多方面能被更好的理解。附图中的组件不一定是等比例的。而强调的是清楚地说明本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在全部几个视图中标记相应的部分。
[0011]附图1是根据本发明的第一个示例性实施例的3D零件制造和管理系统的方框图。
[0012]附图2是根据本发明的第二个示例性实施例的3D打印系统的方框图。
[0013]附图3图解了根据本发明公开的第一个示例性实施例的使用图1的系统的3D零件制造和管理方法的流程图。
[0014]属于3D打印(包括，但不限于，附加制造、消减制造、自动焊接、其他车间自动化、快速原型机制造系统、注射造型，甚至二维打印)的总类别之下的新的制造工艺，有潜力减少或去除对上面描述的各种零件的预先建立库存的需要。零件模型被存储在永久机器可读介质中，而不是物理上存储每一个零件。
[0015]能够产生一种服务，其中，用户寻找并获得产品的模型，而不是寻找和购买实际产品。获得可包括购买、免费得到、或使用组织性的会计系统代替实际支付。一旦用户获得一个模型，他们能使用所述模型制造产品。相比于基于购买实际产品的系统的电子商务，扩展至购买实际产品的模型具有新的收益，以及新的复杂性。所述收益和复杂性产生了对创新的解决方案的需求，该需求在本发明的论述中得到了解决。
[0016]附图1是根据本发明公开的第一个示例性实施例的3D零件生产和管理系统50的方框图。3D零件生产和管理系统50，下文简称为“系统50”，可包括有效地管理和制造3D零件的任何组件、系统和子系统。简单来看，系统50可包括以下三个子系统的任何一个或其任何组合:数字权利管理(DRM)系统60、复制保护系统70和电子商务系统80，三者彼此可内部通讯，并可借助网络连接器90与外部通讯。如附图1所示，系统50通常可理解为具有DRM系统60、复制保护系统70和电子商务系统80。当然，本发明或者相关公开中的其他实施例中论述的其他的子系统可被包括进来。例如，系统50可包括任意数目的通讯系统、制造系统、市场营销系统，或其他希望用于系统50的系统。
[0017]DRM系统60、复制保护系统70和电子商务系统80都与3D零件协同工作，所述3D零件能被用于任何目的，并能够由任何种类的材料构建。当消费者希望获得一个3D零件时，例如替换损坏或出故障的3D零件，顾客可以直接或通过任意数量的中间机构使用系统50。系统50可包含或利用存储在永久的机器可读介质上的多个3D模型，其能被用于重建顾客想要拥有的实际3D零件。任何模型可受到各种知识产权的保护，包括版权保护，或被赋予的关于所述模型的其他法定权利。这样，DRM系统60可存储与模型相关的权利类型有关的模型特征，正当使用模型的任何其他方面，包括已经被授权的模型的使用权许可、营业执照、数量或制造限制，以及其他方面。所述DRM系统60可管理与模型有关的任何权利，来确保模型的使用是合法的或者正当的。
[0018]复制保护系统70可与上面论述的DRM系统60分开或组合成整体。复制保护系统70可被用于确保阻止对模型或3D零件的非法或不当复制。例如，复制保护系统70可在数据库中记录对3D零件的任何操作，并可与DRM系统60通讯。复制保护系统70可对与存储在DRM系统60内的许可和权利相关的3D零件的实际使用或操作进行协调或确定，以决定制造的3D零件的数量或种类与各种定量之间是否存在差错。这可以用于阻止对3D零件的非授权复制，或阻止与模型或3D零件相关的数据的非法传播。复制保护系统70也可包括加密方法，在技术上阻止非授权复制，或鉴定假冒产品。例如，电子签名或密匙可被赋予电子模型以加密所述模型。相应的签名或密匙可仅仅提供给模型的授权的用户，这样，在没有相应的签名或密匙的情况下，任何人都不可能使用所述模型。用于复制保护系统70的任何加密技术可允许对模型的使用进行各种限制，包括数量限制、区域限制、和/或时间限制。
[0019]复制保护系统70或DRM系统60 (或者彼此结合工作，和/或与3D制造设备结合工作)也可修改3D零件模型，使得预制件是可辨认的。这可被看作是数字水印产生物理水印。例如，系统可修改模型以包括说明书，所述说明书增加了顾客的的姓名、制造设备的身份、制造时间、在一系列授权复制中这种特定零件的制造数量，或者其他与权利相关的信息。这种性能连同其他DRM和复制保护性能一起可被嵌入3D制造设备中。此外，注意到，复制保护系统70和DRM系统60可一起或单独地用于系统50。例如，即使3D零件并没有用复制保护系统70加密，系统50可用于记录3D零件制造的次数，和/或用DRM系统60限制打印。同时，想要的是在有或没有DRM系统60情况下，用能在制造设备上(3D打印机)使用的复制保护系统70加密3D零件。
[0020]电子商务系统80可用于管理3D零件的销售或制造。例如，电子商务系统80可接收买家对零件的需求，与买家和制造商进行沟通来实施3D零件的生产，与DRM系统60和复制保护系统70的通讯确保正当的使用3D零件，监管用于3D零件的账单和支付，并监管完成的3D零件完全交付给顾客。当然，电子商务系统80可包括或与制作3D零件的设备进行通讯，所述制作3D零件的设备如3D打印机或任何其他可用于生产3D零件的制造装置。尽管通常使用3D打印机，如本发明的第二个示例性实施例描述的，生产3D零件的其他装置也可用于系统50。电子商务系统80可与3D零件的销售和交付渠道进行通讯，因此能够接收对3D零件的电子订单和与之相关的任何支付。
[0021]附图2是根据本发明公开的第二个示例性实施例的3D打印系统10的方框图。联系附图1的第一示例性实施例，第二示例性实施例包括许多组件、系统和子系统的公开，其可使得3D打印系统10能在各种设置下有效地使用。关于第一示例性实施例的任何公开内容可被第二示例性实施例所包括，反之依然，而且未在此处明确论述的变化、功能和特征也都被认为属于本发明的公开范围之内。
[0022]如附图2所述，3D打印系统10包括3D打印机12。3D打印机12能使用零件模型并制造产品。第一模块14与3D打印机12通讯，并与计算机网络16连接。第一模块14包括与第一模块14关联的一个唯一标识符，包含至少一个零件模型标识符的零件模型数据库，至少一个与所述唯一标识符和来自交易的所述零件模型标识符关联的唯一交易标识符，以及至少一个来自交易的交易条目。零件模型系统18通过计算机网络16与第一模块14通讯。零件模型系统18包括零件模型数据库，该数据库包含零件模型标识符、唯一交易标识符和来自交易的交易条目。
[0023]PMS处理器20与零件模型系统18通讯。PMS处理器20验证存储在第一模块14和零件模型系统18两者中的唯一交易标识符，在交易条目限制下产生一个进入零件模型的密匙，引导密匙从零件模型系统18向第一模块14传送，并在零件模型数据库中记录该传送。目录模块22通过计算机网络16与第一模块14通讯，并包含零件模型。
[0024]CM处理器24与目录模块22通讯，从第一模块14接收密匙和交易条目，并在交易条目限制下传送零件模型给第一模块14。FM处理器26与第一模块14通讯，监控在零件模型基础上由3D打印机12对产品的每次生产，根据交易条目限制产品的生产，并把生成的监控信息从第一模块14传送到零件模型系统18。完成的交易记录在零件模型数据库内。
[0025]一个零件模型可以是一个数字模型、图片、图表、零件结构手册，以及任何其他精确地说明如何建造、完成、和/或测试特定零件的方式。在零件模型中的术语“零件”并非指产品是一个大产品的子元件，或制造一个整体的多个元件中的一个，而应被理解为是能由3D打印机12生产的任何物件。零件模型被集合并组织在零件模型数据库中。零件模型数据库可以是单个实例或是分布式数据库的任何形式，包括非传统数据库系统。模型可以由多个不同类型的模型提供者提供，包括设计者、制造商、专业修理人员、顾客，以及其他。制造商可以提供任何他们制造的产品使用的或包括在产品中的零件的模型。
[0026]许多制造商已经拥有他们的所有产品的零件模型。他们的数字模型存储成各种标准或专有格式中的一种。可以构建各种模型适配器以半自动地调整已有格式的模型为零件模型，所述零件模型可以用于此处讨论的我们的半自动化制造系统。在一些情况下，适配过程是一个简单的格式转换问题。在其他情况下，为了支持更高水平的自动化，适配过程可能要求更多的注解或转换。例如，多数已有的数字模型没有说明零件的测试过程。它们也可能遗漏复杂零件装配指南。上述任何一个都可以手动增加，或借助于智能系统，或二者的结
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[0027]对一些零件，制造商可能没有零件模型，或模型可能对此处描述的自动系统不合适。制造商可使用为此设计的工具制造合适的模型，所述工具包括CAD模型工具、3D零件扫描工具、在零件被装配、完成和测试时记录它们的工具，以及整合或联合其他工具的输出到已完成的模型中的工具。即使有这样的工具，制造商可能不想做额外的工作，或者他们可能不想他们已经现有的任何模型被特定种类的用户获取，或者他们想索要非常高的价格。这种所有权的保护可能导致缺少价格实惠且高质量的零件或在数据库中缺乏有效的零件模型。
[0028]第三方，如修理工、修补匠、业余爱好者和制作者，是另一种类型的产品模型提供者。他们能使用上述相似的工具和相似的方法提供他们的产品模型给产品模型数据库服务。除了为产品创建不可能从制造商处获得的模型，这些第三方能生产相同的产品但是与原始制造商具有不同的价目。他们也能生产特定产品的不同版本。产品的版本可以分享原始产品相同的标识符，并通常可以代替原始产品版本而使用，但是模型是不同的。零件模型版本之间的差别可以导致最终产品的相同，但具有不同的过程，导致不同的制造花费、时间、相关性、差错率等。或者所述差别能导致品质不同(但仍就能共同使用的)的产品。例如，不同材料的选择可能导致更强、成本更低、更轻或更高质量的最终零件。
[0029]当任何类型的产品模型提供者提供他们的产品模型时，他们也可以规定交易条款，例如价格和支付方式，连同在使用他们提供的零件模型上的可能的限制。任何这些条款可以通过给零件模型系统18提供人工或自动指令被逐步和动态更新。价格条款可以规定每次使用零件模型的价格、每多次使用的价格(例如，在一个范围内生产一批不同尺寸的价格，其中不同的范围具有不同的价格)以及随时变化的出价和优惠。例如，如果零件模型是在下周之内购买或者用于生产，可能有20%的折扣，如果零件模型用于生产100-200个之间的部件，单个部件的价格打折30%。[0030]例如，限制能指定只有确定类型的用户能或不能使用系统，其中用户的类型包括终端用户、经销商、修理厂、加盟商或竞争者。限制也可指定终端用户能否是零件相关产品的初始购买者，产品或零件是否保修，以及用户是否要为维护计划付费。限制也可包含时间的或空间的限制，例如仅仅准许在一定的时间和地点进行零件的制造。
[0031]购买、价格和支付的条款和限制可能受到影响并以各种方式强制执行。购买可以类似于其他任何数字或实物的交易而执行。数字购买的例子包括实物的在线零售购买(例如书)和/或数字产品(如数字音乐文件)。购买者可执行(包括数字地)购买协议来同意指定的条款和限制，并明确地同意保护产品模型提供者的知识产权。他们的信用卡或其他优选的支付系统可以用于完成交易。尽管产品模型提供者的知识产权可被合同保护，存在知识产权被以违背合同的方式意外地或故意地使用的风险。例如，购买者可以散布产品模型的复制品，使得其他人能免费使用。或者购买者可以在仅仅支付一个产品费用的情况下制造多个产品。
[0032]为了提供对合同条款进一步的保护和实施，系统的一个实施例支持数字权利管理(Digital Right Management, DRM),可能包括复制保护和约束执行。在其他手段中，复制保护可以包括各种加密方法以在技术上阻止未授权的复制。产品模型提供者可以给零件模型系统18中的零件模型数据库传送产品模型和条款说明书。条款用术语规范语言(TermSpecification Language, TSL)进行表述。零件模型系统18应用复制保护到产品模型以制造被保护的产品模型(Protected Product Model, PPM)。零件模型系统18也可应用复制保护于条款说明以产生被保护的条款说明(Protected Terms Specification,PTS)。零件模型系统18把PPM和PTS与产品(产品标识符，Product Identif ier，PID)和产品提供者(产品模型提供者的标识符，Product Model Provider Identif ier,或PMPID)的标识符相关的信息存储在零件模型数据库中。
[0033]如下面论述中，当用户在零件模型系统18中找到一个产品的结果时，用户可以购买所述产品模型。零件模型系统18创建一个包含用户标识(User Identifier，UID)、PID、新生成的唯一交易标识(Transaction Identifier, TID)、条款说明和PMPID的交易记录。零件模型系统18随后通过撤销原始保护和为本次交易列举的新的复制保护版本从原始存储的PPM和PTS中创建一个新的PPM和PTS。零件模型系统18向用户提供新的PPM和PTS以及相关数据(例如通过数字下载)。用户然后发送已经购买内容和控制数据(PPM、PTS、和TID,其他条款中)的被保护的版本给制造服务者。
[0034]如果内容被完全加密，然后用户并不知道哪一个制造服务者能被用作下一步的第一个。零件模型系统18可对所有类型的在整个制造中需要的制造服务提供者提供一个简要计划，用户能够检索到每种类型的制造提供者，并发送内容给任何与反馈回的制造者的类型一致的制造者。制造服务者可以是一个机器或相似的电子代理商，例如3D打印机12。在普通3D打印机12 (其带有数字模型并制造单一产品)的情况下，可能配备第一模块14和内容模块22。
[0035]第一模型14通过一些电子通讯手段，可能通过计算机网络16，与零件模型系统18连接，并提供PPM、PTS、TID，以及一个唯一制造服务标识(Fab Service Identifier, FSID)。零件模型系统18检查FSID对本次交易的授权，并且如果被授权，零件模型系统18基于所提供的数据创建一个新的密匙，将该密匙和所提供的数据存储在这次处理步骤的记录中，并提供密匙给第一模块14。密匙是一个旨在开启围绕PPM和PTS的一些复制保护的数据。例如，可以是一个公开密匙。第一模块14提供密匙给内容模块22，并且取回一些或全部解锁的内容，连同一些保持锁定的内容。因此，第一模块14具有解锁的条款说明和被保护的条款说明，解锁的零件模型和被保护的零件模型。
[0036]第一模块14可检查解锁的条款说明以确定执行是否与条款一致。第一模块14计算产品已经成功在3D打印机12上执行的次数。对每一次重复，第一模块14检查复制的份数是否与条款一致。如果条款许可另一次复制，然后进行下一步。如果条款不允许另一次复制，则第一模块14返回一个错误并不继续进行进一步的执行步骤。第一模块14检查与条款相关的时间和空间信息，并将其与当前时间和当前位置或区域(如果存在)进行比较。如果该比较检查无效，则第一模块14报告错误给用户，并不继续进行执行。
[0037]例如，用户可以购买一产品模型，其可以在5月这一个月内在北美被打印3次。如果在亚洲或6月呼叫制造服务者进行打印，或打印第四个零件，则该操作将被以未授权而拒绝。第一模块14传送解锁的内容给3D打印机12以执行内容的下一步骤。如果3D打印机12报告该步骤失败，则第一模块14能试图去重复该步骤，直到该步骤成功，或超过失败计数。如果超过计数，则执行过程失败，且第一模块14将该失败通知给零件模型系统18。如果步骤成功，然后如果没有更多的步骤，则第一模块14报告给零件模型系统18这个制造实例完成。零件模型系统18针对本次交易更新活动记录。如果有更多的步骤剩余，则第一模块14重复所述授权、解锁并循环执行。在随后的循环上，可能有新的授权、新的密匙和新解锁的内容。
[0038]内容模块22接收密匙和一些锁定的内容，并使用提供给它的密匙，解锁能在这个机器上执行的一部分内容。密匙和锁定的内容都可以通过第一模块14提供给内容模块22。在一个简单产品的情况下，在一简单的实施例中，整个内容都可以被解锁并在3D打印机12上执行。
[0039]简单产品的更复杂的实施例在机器上执行制造时可具有先进的内容解锁。例如，3D打印过程的每一层可以被及时解锁。这种方法的好处是可能永远没有整个产品的单一解锁的复制，因此改进复制保护和数字权利管理。在复杂产品的情况下，仅仅有必要在3D打印机12上解锁一部分内容。其他内容将在能够执行不同子产品的机器上解锁。
[0040]用户可在零件模型系统(Part Model System, PTS) 18中搜索想要的零件,所述PTS包含第二零件模型数据库20。搜索过程可以使用各种信息检索的方法。信息检索方法包括关键词检索、分面导航、通过产品检索、通过零件类型检索、通过零件型号检索、图表内条目的选择、从其他包括网页的文献的上下文的联系、许多其他处理。搜索过程提供的结果包含想要的零件的说明、与其相关的零件标识和零件模型。
[0041]用户选择并任选地购买模型，并把它发送给制造服务者，制造服务者使用该模型制造用户想要的零件。制造服务者可能是零个或多个人与机器的任何组合。例如，简单的零件可以根据在3D打印机12的模型，使用已经存储在3D打印机12中的材料进行打印。更复杂的零件具有包含指令的模型，所述指令指示用特定材料准备3D打印机12，所述特定材料被用于打印该零件。更加复杂的零件可能具有两个或多个子零件的特定模型的模型，并且带有指令用于如何把子零件装配到最终的零件中。例如，组装指令可以被打印和被手动执行或数字和机器执行。一些组件可能由制造服务者预先存在库存中，在该情况下，通过零件标识引用子零件的模型，能使制造服务者选择是否制造或恢复来自库存的组成的零件。
[0042]零件可能通过在地理上能够区分开的不同制造服务的组合进行装配。每一个制造服务者装配它们的(子)零件，然后完成并测试零件的质量，根据所述零件的模型中的说明和指令执行这些类型的动作中的每一个。制造服务者然后发送零件至另一个制造服务者或最终至最后的接收者，例如可能是大商店、经销商、修理服务者或最终产品的拥有者。
[0043]附图3是流程图100的图解，其图解了根据本发明公开的第一个示例性实施例，使用附图1的系统50的3D零件制造和管理方法。应该注意到，在流程图中任何过程的说明或方块应该被理解成代表模块、片段、代码部分，或包括一个或多个用于在过程中执行特定的逻辑功能的指令的步骤，可替换的执行包括在本发明公开范围之内，其中功能可能与示出或论述的比较次序颠倒执行，包括大体上同时或颠倒的顺序，依赖于所涉及的功能，应该能被本领域技术人员合理地理解为本发明公开。
[0044]如方块102示出的，至少一个模型的至少一个数字权利用数字权利管理系统进行管理。所述至少一个模型被用至少一个密码(方块104)加密。从所述至少一个模型制造的3D零件的购买、制造和交付中的至少一个被控制(方块106)。
[0045]按需制造可能减少对预先存储的产品库存的需求。这种减少的需求导致较少的浪费、较少的库存仓储成本、较少的库存管理费、缩减运输成本、加快交货时间、每产品更低的交货成本、更低的价格和买家交货等待时间，并减少缺货情况，这些可能使用户失望，同时使制造商和零售商损失钱财。考虑到先前的、目前的和计划的可行性和需求，制造商、商人和分销商将从优化库存水平的工具和服务中受益。例如，对畅销的产品预先制造并保持大的库存量可能是有意义的，其可用于规模经济，或非常复杂的产品，制造这些对于购买者是昂贵的或不可能的，而剩下的较简单或购买量较少的产品作为模型单独购买是可行的。
[0046]按需制造给即时的和在任何地方的交付提供了可能性。即时交付通常是方便的，但是在许多对时间敏感的场景，例如医药或防御，中具有高的价值，或在任何需要产品来维护或修复其他系统的情况下都具有高价值，否则在等待实际产品被交付时其他系统就不能用。任何地方交付对运送费用太高或者不可能运送的远程应用具有价值。这包括顾客在海上、在天上、在太空、在战区、在乡下或运输网受限的第三世界区域，或远离特定产品制造商的任何地方。按需制造使个性化和大量定制成为可能，其中的每一个买家或用户能制造他们自己特有的产品，而不是购买更大顾客群所使用的相同的产品。
[0047]在按需个性化的一个极端，系统(其可以是手动的，半自动的或全自动的)可将某一用户对某一产品的偏好、要求、限制和背景作为输入，并实现输出特定设计的模型以生产对这些输入来说最优化的产品。例如，追求低成本的用户可以获得一个在便宜的打印机上打印的模型。或者在家拥有特定3D打印机的用户可以使用能够在那台打印机上非常精确地打印的模型。当用户乐于等很长的生产时间，并想要的最高质量时，可以使用需要昂贵制造机器的高精确模型，使用好的原材料，通过高端服务操作而不管与购买者的距离。
[0048]库存需求的减少意味着供产品选择的货架空间的增加。对制造商、分销商和零售商，没有必要停止运输产品，或预先考虑产品的哪一种类或选择将是最有需求的，而哪一种应该削减。对于用户，由于产品的、甚至是中断的产品的备用零件、工具和配件的不间断供应，他们获得了更多的选择、更低的价格和更长的产品使用期。对库存需求的减少也降低了较小的商家使他们的产品进入市场的壁垒。而不是要求他们自己的工厂制造足够数量的产品以引起分销合伙人的兴趣，小商家能以数字形式交付他们自己的产品模型，并让买家或经销商承担实际制造的费用。
[0049]一些产品可能要求多个机器进行单一的工作进程。例如，一个机器可制造结构，另一个可抛光，第三个可上漆，第四个可蚀刻精美的细节。一些产品可能需要分几部分生产，然后进行组装。产品模型可能是操控这些复杂性事物的表现形式。这需要模型表示语言和模型开发工具。例如，连同在每一个机器上执行的指令和对个体(如果合适)的关于设置、冷却、等待和贯穿整个进程的工作进程转移的指令，模型可以指定机器工作进程的顺序。对于由若干个零件构成的产品，连同人工或自动执行的组装指令，模型能确定每一个零件的子模型。
[0050]制造系统需要解析模型代表性的要素，并正确且有效地(或者甚至最佳地)执行它们。一个例子是机器将子零件组装为一个更大的零件。这个机器将需要解析并执行模型中的组装指令。如果组装是手动的，则个体仍将从执行和决策支持工具中获益，所述决策支持工具对为这些目的的模型所表达的信息进行操作。在复杂情况下，模型购买者可以通过与一个或多个第三方分享模型而间接地进行制造，然后第三方能利用所述模型直接地或再一次间接地进行制造。最终，第三方可以给用户交付组装的产品(在多零件产品中，来自单个组装零件)或做成几部分准备被用户组装。
[0051]为了复杂制造模型的执行进一步自动化，我们需要有效的方法处理、存储和按路线发送中间或最终工作产品。目标是创建一个能够在车间内配置的模块化的组装流水线。从下述意义上来说应该模块化，即根据为这个目设计的标准化的说明，任何制造机器能插入并与组装流水线和数据传输连接。所述机器将支持逻辑标准化形式来处理来自制造模型的组装流水线类型指令。为此我们开发了几个方法(means)。一个设计如下:
[0052].具有几个组件的模块传送系统。
[0053]?第一种方法是将制造的组件(完成或进行中)在(a)制造机器(例如，火炉的炉)的工作站点和(b)制造机器的装卸站点(注意:这些站点可以是不同的，或是同一个站点)之间移动。
[0054]?第二个方法是在分段站点和传送机系统之间运送组件。这个传送机系统可以是，例如传送带。理想地，传送带由一个或者能够连接在一起的多个模块组成，更像赛车玩具轨道。这也可能是其他的传送方式，包括空中运输、水路运输、管道和推进系统(如太空中使用的)。其他传送方式可以是机器人机械装置，例如一系列的抓臂，不用手触即可使每一个到下一个模块，或者可移动机器人，在位置之间移动它自己和传送的目标。在那样的系统中人类可以扮演传送手段的角色。系统可以使用各种装置的任何组合，包括同种系统或不同的系统。
[0055]?第三个方法是在传送带和另一个分段站点之间传送组件。这可以是另一个机器的分段站点，第一机器的分段站点或第一机器的不同分段站点。
[0056]ο优选的实施例是轨道类传送带系统。
[0057]ο顾客购买与他的第一机器兼容的分段站点模块，和与第二机器兼容的另一个模块。
[0058]ο对于两个机器，顾客购买兼容的机器手，并将这些连接到他的机器。
[0059]ο然后顾客然后购买一组传送带模块，并将它们一起插入在他的车间中运行的构件中，包括紧接着的他的两个机器的分段站点。
[0060]O顾客然后接着为他的每个机器配置机器手，这些机器位于分段区域位置以及传送带最接近分段区域的位置。
[0061]ο每一个机器的模块能发送命令给传送带系统，以对传送带开始、停止、改变速度和改变方向。
[0062]?另一个优选实施例是移动机器人运输系统。
[0063]O用户购买单个移动机器人。
[0064]ο用户配置移动机器人给车间内不同机器的分段区域。
[0065]O移动机器 人从制造模型控制器和独立的制造机器接收信息和命令。
[0066]ο机器人执行这些命令，其包括从第一机器的分段区域取得组件，移动到第二机器的位置，以及把组件放置在第二机器(也可以是第一机器)的分段区域。
[0067]可能有其他修改。对于单个基础产品可以有多个模型可用。商家应当提供工具来帮助用户在他们需要的不同模型中选择。商家应当提供工具不仅让用户查看已经完成的产品，而且查看与给定产品(或产品变体)对应的可用的不同的模型。潜在产品模型贡献者将从工具中获益，所述工具用来分析模型概述、搜索和购买数据，以支持关于给新产品模型出价的决策。基础产品的变体的模型(从这种意义上说，用户可以使用不同的模型实现相似的目的)应该有与变体关联的标识符(使得每一个模型是唯一的)和基础模型或产品的标识符。商家应该使用这个数据组织用户的变体。
[0068]应该强调的是，上面描述的本发明公开的实施例，特别地，任何“优选的”实施例，仅仅是执行的可能的例子，仅仅是为了更清晰的理解公开的所述系统和方法的原理。可以在上述本发明的实施例上进行许多变化和修改，而没有本质上脱离本发明的精神或原理。此处，所有这些修改或变化被认为包括在本发明的范围之内并由下面的权利要求保护。
【权利要求】
1.一种3D零件制造和管理系统，包括: 至少一个存储在永久的机器可读介质中的3D零件模型； 至少一个: 管理与所述至少一个模型相关的至少一个数字权利的数字权利管理系统； 用至少一个密码对所述至少一个模型进行加密的复制保护系统；和与所述数字权利管理系统和所述复制保护系统中的至少一个进行通讯的电子商务系统，其中所述电子商务系统控制由所述至少一个模型生产的3D零件的购买、制造和交付中的至少一个。
2.—种3D零件制造和管理系统，包括: 至少一个存储在永久的机器可读介质中的3D零件模型； 根据所述至少一个模型生产至少一个3D结构的制造装置；和与所述制造装置通讯的水印系统，其中所述水印系统在根据所述至少一个模型生产的3D零件内生产实体的、非电子的水印。
3.如权利要求2所述的3D零件制造和管理系统，其中所述3D零件内的实体的、非电子的水印进一步包括下列至少一个:顾客的名字、制造装置的身份、制造时间和制造标识号。
4.一种用于管理和保护3D零件的系统，该系统包括: 至少一个存储在永久的机器可读介质中的3D零件模型； 至少一个根据所述至少一个模型生产至少一个3D结构的3D制造装置；和 3D零件管理和保护系统，包括至少一个: 管理与所述至少一个模型相关的至少一个数字权利的数字权利管理系统；和 用至少一个密码对所述至少一个模型进行加密的复制保护系统。
5.一种用于3D零件制造和管理的方法，包括步骤: 利用数字权利管理系统管理至少一个存储在永久的机器可读介质中的模型的至少一个数字权利； 用至少一个密码对所述至少一个模型进行加密；和 控制由所述至少一个模型生产的3D零件的购买、制造和交付中的至少一个。
6.一种用于3D零件制造和管理系统的生产系统，包括: 至少一个存储在永久的机器可读介质中的3D零件模型； 根据至少一个模型生产至少一个3D结构的3D制造装置，其中所述3D制造装置设置在制造设施内； 3D结构的运输系统，包括下面的至少一个: 至少一个内部运输装置，用于在第一制造站点和第二制造站点之间移动所述3D结构，其中所述第一和第二制造站点位于所述制造设施内；和 至少一个外部运输系统，用于在所述制造设施和所述制造设施以外的位置之间运输所述3D结构。
7.如权利要求6所述的用于3D零件制造和管理系统的生产系统，其中所述生产系统与下列至少一个通信耦合: 管理与所述至少一个模型相关的至少一个数字权利的数字权利管理系统； 用至少一个密码对所述至少一个模型进行加密的复制保护系统；和与所述数字权利管理系统和所述复制保护系统中的至少一个进行通讯的电子商务系统，其中所述电子商务系统控制由所述至少一个模型生产的3D零件的购买、制造和交付中的至少一个。
8.如权利要求6所述的用于3D零件制造和管理系统的生产系统，其中所述至少一个内部运输装置进一步包括下列至少一个:具有多个带的传送系统，具有多个轨道的轨道系统，具有多个连通导管的导管系统，推进系统和机器人控制系统。
9.如权利要求7所述的用于3D零件制造和管理系统的生产系统，其中所述至少一个内部运输装置进一步包括下列至少一个:具有多个带的传送系统，具有多个轨道的轨道系统，具有多个连通导管的导管系统，推进系统和机器人控制系统。
10.如权利要求8所述的用于3D零件制造和管理系统的生产系统，其中所述机器人控制系统进一步包括: 多个在所述制造设施内可移动的机器人单元；和 多个可互换的用于机器人单元的机器人零件，其中所述多个可互换的机器人零件被选择用于基于所述3D结构的所述多个机器人单元的至少一个。
11.如权利要求6所述的用于3D零件制造和管理系统的生产系统，进一步包括与所述3D结构运输系统进行通讯的控制器，其中所述控制器确定所述3D结构在所述内部运输装置和外部运输装置中的至少一个上的位置，并执行命令控制使用所述内部运输装置和外部运输装置中的至少一个的3D结构的移动。
12.如权利要求11所述的用于3D零件制造和管理系统的生产系统，其中通过控制器执行命令控制3D结构的移动包括传送可以被其他代理使用的用于协调和执行的信息。
13.如权利要求8所述的用于3D零件制造和管理系统的生产系统，进一步包括与所述至少一个内部运输装置通讯的控制器`，其中所述控制器确定3D结构在所述至少一个内部运输装置上的位置，并执行命令控制使用所述至少一个内部运输装置的所述3D结构的移动。
14.一种3D零件系统，包括具有至少一个存储在永久的机器可读介质中的3D零件模型的3D零件数据库，其中所述3D零件数据库以电子的方式接入用户计算机设备，且所述3D零件系统被配置为用来接收来自用户计算机设备的输入，并基于该接收的输入输出3D零件模型。
15.如权利要求14所述的3D零件系统，其中所述输出3D零件模型被传送给3D零件制造装置进行制造。
16.如权利要求14所述的3D零件系统，其中所述3D零件系统被配置为用于接收来自用户计算机设备的下列至少一个作为输入:用户对3D零件的偏好、要求、限制和背景，并基于所接收的输入输出最优化的3D零件模型。
17.如权利要求16所述的3D零件系统，其中所述输出模型从3D零件数据库中已有的模型中选择。
18.如权利要求16所述的3D零件系统，其中所述输出模型通过系统从3D零件数据库中产生。
19.如权利要求14所述的3D零件系统，其中所述3D零件数据库通讯耦合于下列至少一个:管理与所述至少一个模型相关的至少一个数字权利的数字权利管理系统； 用至少一个密码对所述至少一个模型进行加密的复制保护系统；和与所述数字权利管理系统和所述复制保护系统中的至少一个进行通讯的电子商务系统，其中所述电子商务系统控制由所述至少一个模型生产的3D零件的购买、制造和交付中的至少一个。
20.如权利要求14所述的3D零件系统，其中所述3D零件数据库通讯耦合于3D零件生产系统，所述3D零件生产系统包括根据所述输出模型生产至少一个3D结构的3D制造装置。
21.如权利要求20所述的3D零件系统，其中所述3D制造装置设置在制造设施内，且其中所述3D零件生产系统包括的3D结构运输系统包括下列至少一个: 至少一个内部运输装置，用于在第一制造站点和第二制造站点之间移动所述3D结构，其中所述第一制造站点和所述第二制造站点位于所述制造设施内；及 至少一个外部运输装置，用于在所述制造设施和所述制造设施的以外的位置之间运送所述3D结构。
【文档编号】G06Q30/02GK103890769SQ201280053077
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2011年9月9日
【发明者】巴尼·D·佩尔 申请人:巴尼·D·佩尔