用於提供模型的方法

2023-07-06 03:40:11 1

專利名稱：用於提供模型的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於提供模型的方法、一種用於對至少一個技術裝置進行診斷的 方法、一種用於提供模型的設備、一種電腦程式和一種電腦程式產品。
背景技術：
對於現代汽車來說，功能越來越多地通過軟體來提供。在這方面範圍從發動機控 制系統一直擴展到舒適系統，為此作為基礎的運算結構構造為分布式的系統。按汽車類型 存在著20到80個與多達四個不同的總線系統相連接的控制儀節點。程序代碼在此包括幾 十萬乃至數百萬行。汽車中的這樣的聯網程度在今後數年裡將會持續增加，另外液壓的、氣 動的和機械的汽車組件的複雜性不斷上升並且汽車型號多樣性不斷增加。由於這些原因， 顯著加大了在維修車間查找故障並且加以消除的難度。在汽車維修車間進行保養時，所研究的診斷策略具有症狀性的特徵，也就是說，進 行維修車間診斷的出發點是一定量的故障表現的症狀，這些症狀通常來自三個診斷信息 源-在在線診斷時來自控制儀診斷的信息，_在離線診斷時來自物理測量參量的信息，比如電壓、壓力、廢氣等，-來自維修車間人員的主觀觀察的信息，比如噪聲、目檢等。目前存在著不同的診斷用具或者說工具，這些診斷用具或者說工具給維修車間裡 的人員在故障查找方面提供支持。先進的系統建立在基於模型的診斷的等級的算法的基礎 上。這些算法對所有能夠支配的診斷信息進行分析並且將其與汽車的功能模型進行比較。 通過所述功能模型在一定的詳細程度之內反映出汽車的表現。在此通常將所述模型構造為 層級結構，也就是說有一些由組件構成的模型，這些組件在其連接中是子系統的模型，多個 子系統模型形成系統比如制動系統、發動機系統等的模型，所有系統模型的總量最後形成 汽車的模型。通過汽車的實際表現與所模擬的表現之間的比較，基於模型的診斷算法能夠為可 疑的組件提供建議或者也提供額外的測量和試驗指示。

發明內容
本發明涉及一種用於提供模型並且由此用於對一定數量的技術裝置進行建模的 方法，其中規定，每個技術裝置具有通過連接點彼此相連接的單元，其中在實施所述方法時 將至少一個由彼此通過連接點相連接的單元構成的對所有技術裝置來說具有共同點的結 構進行概括，並且自動地將其描述為至少一個用於所述技術裝置的所有模型的共同的模 塊。由此自動地描述所述至少一個用於所有模型以及相應地用於一定數量的技術裝 置的所有模型的共同的模塊。在設計方案中，所描述的共同點通過連接點或者連接節點或者說所謂的埠來萃取。此外，這些共同點對於所有技術裝置來說可以是相同的。在模塊的內部，所述單元具有 內部的連接點或者說埠，所述模塊內部的單元通過所述內部的連接點或者說埠彼此相 連接。模塊的或者單元的尤其布置在模塊的邊界上的外部的連接點或者說埠適合於在模 塊外部聯結成單元。在所述方法的另一種設計方案中，至少一個結構具有至少一個帶有至少一個連接 點的單元、為至少一個技術裝置而存在並且在結構上不同於所述至少一個共同的模塊，所 述至少一個結構被描述為在一定數量的技術裝置內部的至少一個技術裝置的模型的至少 一個變型，其中萃取所述變型的至少一種差別，從而可以在總體上萃取所述技術裝置的共 同點和針對變型的精細度或者說差別。所述至少一個共同的模塊通常構造為用於所有裝置的最大可能的關聯的共同的 或者相同的結構。利用所述方法並且尤其利用所述模型可以描述所述技術裝置的表現。通 過設置共同的模塊，對大量或者可能對所有的技術裝置來說所獨有的或者共同的表現對這 些大量的技術裝置來說可以是概括性的並且由此對所有這些裝置來說可以視為相同類型 的。僅僅對某個裝置或者僅僅少數幾個裝置來說所獨有的表現可以通過共同的模塊之外的 單元來描述，使得這些單元描述各個模塊的專門的或者特殊的變型。此外規定，用所述連接點來描述所述單元之間的相互作用。此外，在所述方法的範 圍內描述所述單元的層級。因此比如將作為技術裝置的組件構造在最下面的層面中的單元 在下一個較高的層面中合併為子系統，並且將這樣的子系統在下一個更高的層面中合併為 系統並且最後將系統合併為技術裝置的模型。多個技術裝置的共同的模塊可以概括共同的 結構，所述共同的結構則可以包括單元、子系統以及系統。在本發明的一種變型中，將至少一個由彼此通過連接點相連接的單元構成的對一 部分技術裝置來說具有共同點或者構造相同的結構自動地描述為至少一個用於所述一部 分技術裝置的模塊或者說描述為所述技術裝置的分模塊(Teilmodul)。所述方法比如適合於彼此類似的或者彼此相近的技術裝置，比如具有不同的機械 化設備或者裝備的一個結構系列的汽車。通過提供共同的模塊這種方式，在考慮用於所有 汽車的連接點的情況下概括地對單元進行建模。汽車之間的此外可能通過不同的裝備引起 的差別在所述方法的範圍內被視為變型。在所述可以被作為共同的或者針對變型的模塊建 模的結構的內部，連接點反映出這樣的結構內部的各個單元之間的關聯。所描述的連接點 或者連接節點要麼被描述為內部的埠要麼被描述為外部的埠。在此，結構和/或模塊 的內部的第一單元上的內部的第一連接點可以將這個第一單元與具有第二連接點的第二 單元相連接或者聯結。所謂的外部的埠或者連接點通常構造為跨模塊的結構並且可以將 一個模塊與另一模塊或者另一單元相連接。通過所述結構和/或模塊的所描繪的形成來萃取所述技術裝置的共同點以及可 能存在的差別。由此所述結構或者模塊包括由單元構成的組別。至少一個由單元構成的對所有裝置來說具有共同的或相同的結構的組別也可以 概括性地描述為對所述裝置來說共同的抽象概念，其中對於至少一個裝置來說至少一個與 所述至少一個組別的單元不同的單元被描述為對所述抽象概念的補充性的變型。因此，所 述抽象概念可以依賴於所述至少一個組別的單元的關聯的結構來描述。利用所述模型也可以描繪所述技術裝置的單元的層級。此外在此規定，將技術裝
4置的各個組件描述為最簡單的或者最基本的單元。按結構化，各個組件以及由此各個單元 可以在依賴於如何通過連接點將其連接起來合併成模塊，所述模塊也稱為所謂的子系統。 這樣的子系統又可以稱為單元，所述單元可以繼續地在考慮連接點的情況下合併成系統， 所述系統對所述技術裝置來說同樣形成共同的或者可能不同的模塊。在此規定，可以藉助於所描述的方法模塊化地描述所述技術裝置。其中，將對所有 的技術裝置或者至少一部分技術裝置來說具有共同點或者構造相同的共同的或者相同的 模塊稱為抽象概念，利用所述抽象概念可以模塊化地對所述技術裝置進行建模，從而可以 通過對大量的通過抽象概念來概括的技術裝置進行的綜合的研究比如在應用時對至少一 個技術裝置進行診斷。所有技術裝置可以具有至少一組共同的特徵，此外這些裝置中的至少一個具有至 少一個與所述共同的特徵或者單元不同的特徵，從而將所述至少一組共同的特徵描述為抽 象概念，並且將所述用於所述至少一個裝置的至少一個不同的特徵或者不同的單元描述為 對所述至少一個抽象概念的補充性的變型。也可以設想兩組或者更多組共同的特徵或者單 元。其中利用本發明考慮組件的結構類似性的量度。所描述的變型可以基於相同的基礎。此外，本發明涉及一種用於對至少一個技術裝置進行診斷的方法，所述技術裝置 包括多個單元並且被分配給一定數量的技術裝置，其中藉助於用於所述至少一個技術裝置 的模型來進行診斷，該模型通過一種按前述權利要求中任一項所述的方法來描述。由此在考慮所提供的模型的情況下也可以綜合地研究所有技術單元，因為從現在 起可以通過用於所有裝置的共同的模塊來綜合地研究存在的共同點。所述按本發明的用於提供技術裝置的模型的設備用於將至少一個由彼此通過連 接點相連接的單元構成的對所有技術裝置來說具有共同點的結構自動地描述為至少一個 用於所有技術裝置的共同的模塊，其中規定每個技術裝置具有通過連接點彼此相連接的單兀。這種所說明的按本發明的設備用於實施前面所說明的方法中的至少一種方法也 就是所述用於提供技術裝置的模型的方法以及用於對至少一個技術裝置進行診斷的方法 的所有步驟。按本發明的具有程序代碼段的電腦程式用於在計算機或者相應的計算單元上 尤其在所說明的設備中執行電腦程式時實施所說明的方法的所有步驟。此外，本發明涉及一種具有程序代碼段的電腦程式產品，所述程序代碼段保存 在計算機可讀的數據載體上，用於在計算機或者相應的計算單元上尤其在按本發明的設備 中執行電腦程式時實施所介紹的方法的所有步驟。此外，利用本發明來提供建模機制，用於能夠有效地應對本發明的所給出的多種 多樣的變型，並且通過利用共同的模塊能夠簡單地將已經存在的模型聯結起來，用於為跨 系統的診斷打基礎。由此，用本發明提供用於建模語言的典型的視角。在應用時，本發明可以用於實施 用於至少一個技術裝置的基於模型的診斷。對於所述模型來說通常適用這一點，即這些模型具有層級的結構，在此組件作為 最小的單元合併在作為更大的單元的子系統或者模塊中。在同樣可以構造為模塊的系統的 內部又合併了子系統。
在考慮多種多樣變型的情況下，用本發明可以用建模機制從技術裝置中並且因此 從模型中萃取共同點，用於就這樣自動化地產生模塊或者說所謂的抽象概念。抽象概念典 型地是模塊，該模塊僅僅具有多個技術裝置的共同點，比如用於一個系列的車型的柴油系 統的對所有變型都有效的基本結構。抽象概念由此可以用作大量變型的模板。由此產生這 一點，即通過用於所有的變型或者說作為具體事物的技術裝置的抽象概念的使用已經存在 模型的一部分並且僅僅還將針對變型的精細度(Feinheiten)作為補充性的單元來建模並 且由此使其具體化，比如在具有渦輪增壓器的柴油系統中的渦輪增壓器。抽象概念的層級 的布置同樣是可能的，也就是說本身又具有共同點的抽象概念還可以進一步抽象並且在這 過程中進行概括。利用本發明可以減少建模開銷。此外可以將既存的模塊比如抽象概念再次用於變 型或者用於要新開發的系統。對於跨系統的診斷來說，可以連接模塊或者抽象概念的子系統。連接的基礎比如 是接口，所述接口稱為所謂的埠。利用本發明可以提供這些特殊的埠用於能夠將功能 分配(Funktionszuweisung)作為內部的或者外部的埠來實現。另外由此尤其也可以在聯結系統的情況下將分系統彼此連接起來。結合所使用 的建模語言的所謂的黑箱(Blackbox)方法可以進行跨系統的診斷，而不必詳細地表徵所 有組件，其中在這方面如對於所謂的黑箱一樣比如僅僅研究子系統或者模塊的外部的連接 點，而不是研究在這樣的子系統或者模塊中概括的單元。所述黑箱方法是一種流行的機制，該機制允許對子系統或者說分系統進行建模， 而不會在此對內部的結構進行詳細說明。比如在量A的空氣流入那麼量B的空氣必須流出 時，比如只需知道總體表現和子系統或者分系統的外部的埠。利用本發明可以在設計方案中處理兩個在產生模型時以及由此在建模時出現的 問題。其一是多種多樣變型的處理，其二是跨系統的診斷的可能性。對於一種車型來說在一種設計方案中存在著大量不同的變型。比如對於一種特 定的結構系列的車型來說存在著具有不同的排量、帶有以及不帶渦輪增壓器等等的柴油系 統。但是這些柴油系統的基本結構是相同的。如果現在單獨地建立每個變型的模型，那麼這 就意味著巨大的建模開銷。另一個缺點是，特殊的變型的模型也僅僅適用於並且只能用於 該變型。利用本發明，可以通過共同的模塊或者說抽象概念的產生來描述建模機制，所述建 模機制能夠將這種開銷降低到最低限度並且能夠再次使用。此外能夠實施跨系統的診斷。通過本發明的設置，現在也可以讓基於模型的診斷工具在沒有完全在相同的詳細 程度上對系統建模時也對跨系統的診斷進行支持。此外，在建模時藉助於本發明實現層級 的結構化。由此需要的計算開銷是有限的，從而計算開銷沒有與模型的規模呈指數上升。此 外可以使模型模塊化。在此同樣可以對模型進行維護。為提供建模，所述模型以建模語言存在。被建模的單元通常擁有輸入端和輸出端， 即所謂的埠。單元之間的關係通過關係式、表現表格或者等式藉助於建模語言來描述。模 型中的關係式通常包含參數，所述參數同樣可以在建模的範圍內調節。在連接分模型比如 組件或者子系統時，貫徹了材料這個概念。材料在組件之間輸送並且也作為簡單的單元穿 過所述組件來輸送。材料具有屬性，其中所述屬性表徵材料的狀態並且在輸送通過作為模塊的組件或者子系統時會改變。在一種實例中，空氣稱為材料，所屬的屬性是溫度、壓力和空氣溼度。分系統的連接和材料的建模同樣藉助於建模語言來進行。為處理多種多樣的變型，使用抽象的模型。抽象概念或者模塊一方面可以自動地 從既存的模型中產生並且另一方面可以手動產生。在自動化的抽象化過程中，需要至少兩 個模型。其中抽象化算法的目標可以是，抓住模型中的共同點和差別。這種評估的基礎是 事先詳細說明的量度。量度比如可以對組件的結構類似性進行評估，方法是研究所述埠 的數目、位置和所使用的材料。如果兩個組件在所有的埠上在所有的標準中相一致，那麼 完全可以將這些組件接收到抽象的模型中並且由此接收到共同的模塊或者抽象概念中。如 果產生差別，那麼在隨後繼續研究使變型具體化的差別之前首先僅僅接收共同點。這裡同 樣可以對規則進行詳細說明，所述規則在出現不同之處時將可能的衝突解決。通常在比較 時所使用的量度大大依賴於應用領域並且在應用時通常事先得到明確的詳細說明。本發明的其它優點和設計方案從說明書和附圖中獲得。


不言而喻，前面所提到的和後面還要解釋的特徵不僅能夠以相應說明的組合而且 能夠以其它的組合或者單獨地使用而不離開本發明的範圍。圖1是在所述方法的第一實施方式的範圍內實施的抽象化過程的例子的示意圖，圖2是在所述方法的第二實施方式的範圍內實施的通過外部的埠組合子系統 的例子的示意圖。
具體實施例方式藉助於實施例在附圖中示意性地示出本發明，並且下面在參照附圖的情況下對本 發明進行詳細說明。所述按本發明的方法的實施方式的一個方面藉助於圖1示意性地示出。在此，圖1 示出了兩個子系統2、4。這兩個子系統2、4中的每一個都包括第一組件6，所述第一組件6 通過連接點彼此相連接並且由此由於相同的構造而形成共同的結構，該共同的結構在第一 抽象化步驟10的範圍內被萃取為共同的模塊8並且由此得到描述。此外，從圖1中可以看 出，所述第一子系統2具有第二組件12並且所述第二子系統4具有第三組件14。因而所述 兩個子系統2、4共同擁有在所述共同的模塊8的內部作為第一組件6構成並概括的單元。 但是，所述兩個子系統2、4彼此間的區別在於所述第二和第三組件12、14。在第二抽象化步驟16的範圍內，可以在所述共同的模塊8的基礎上形成新的第三 子系統18。這個第三子系統18同樣包括所述共同的模塊8，該模塊8具有通過連接點彼此 相連接的第一組件6。但是，所述第三子系統18與前兩個子系統2、4的區別在於額外的單 元，該單元通過額外的連接點與模塊8相連接並且構造為第四組件20。由此，圖1以示意圖簡化地示出了抽象化過程的一種設計方案。首先設置了兩個 子系統2、4，這兩個子系統2、4彼此間的區別相應地僅僅在於組件12、14。其餘的組件6是 相同的並且可以在第一抽象化步驟10中接收到所述共同的模塊8或者說抽象概念中。所 述抽象概念因而具有所述兩個子系統2、4的所有共同點。如果要產生至少具有所述抽象概 念的單元的第三子系統18，那麼該抽象概念則可以在第二抽象化步驟16中用作模板。僅僅還必須對新的子系統18的補充性的具體化的特徵進行建模。抽象化深度在這裡不受限 制，也就是說抽象概念以及由此共同的模塊8可以再度抽象。這個過程可以任意長地延續 下去。在進行跨系統的診斷時，所述連接點或者說埠可以用於將組件6、12、14、20、子 系統2、4、18、系統42或者也將全部的模型彼此連接起來。在此應該將兩種不同類型的埠 區分開來。內部的埠在這方面是組件6、12、14、20的內部的連接點或者說是模塊8、子系 統2、4、18或者系統42的內部的組成部分的內部的連接點並且僅僅能夠將這些內部的組成 部分彼此連接起來。第二種類型的連接是所謂的外部的埠。這些外部的埠僅僅是子系 統2、4、18與其它外部的結構通常是系統、子系統2、4、18或者組件6、12、14、20之間的聯結 點，它們通常是子系統2、4、18的輸入端或者輸出端並且是進行跨系統的診斷的鑰匙。在連 接子系統2、4、18時的基本前提是建模語言的層級的結構化方案。在建模時的最小的單元是組件6、12、14、20並且只能具有外部的埠或者說外部 的連接點。多個組件6、12、14、20的聯結引起子系統2、4、18或者系統的產生，在這樣的子 系統2、4、18或者系統內部存在的共同的結構被概括為共同的模塊8。如已經提到的一樣， 可以僅僅通過外部的埠來提供連接。圖2以示意圖示出了從組件30、32、34到子系統36、38、40以及從子系統36、38、40 到系統42的示範性的連接方案，此外示出了所述系統42、子系統36、38、40和組件30、32、 34的層級的布置情況。在此，第一子系統36作為單元包括六個組件30，這六個組件30在該子系統36的 內部通過內部的連接點或者說埠彼此相連接。第二子系統包括五個構造為組件32的單 元，這些單元同樣通過內部的連接點彼此相連接。具有六個構造為組件34的單元的第三子 系統40以類似的方式結構化，其中所述第三子系統40的組件34同樣通過內部的連接點彼 此相連接。在圖2中詳細示出了所述三個子系統36、38、40連同其各自的組件30、32、34，在該 圖的下面的層面中除了在各自子系統36、38、40內部將各個組件30、32、34彼此間連接起來 的內部的連接點之外也還可以看出外部的連接點或者說外部的埠。通過子系統36、38、40的合併來形成系統42，其中現在所述子系統36、38、40通過 外部的連接點彼此相連接。在圖2的中間的層面中示出了這個系統42的細節，相反在圖2 的上面的區段中則示出了作為具有自己的外部的連接點的緊湊單元的系統42。在最下面的層面上，首先僅僅示出了所述子系統36、38、40內部的組件30、32、34， 所述子系統36、38、40在其原始形式中僅僅具有外部的埠。現在產生所述第一子系統36， 方法是手動將相應的組件30連接起來。所述組件30的剩餘的未連接的埠隨後被明確聲 明為外部的埠，從而所述第一子系統36擁有七個外部的埠，通過這些外部的埠可以 與其它的子系統38、40相連接，對於第二和第三子系統38、40來說可以以類似的方式進行 處理。所述系統42展示了所述三個子系統36、38、40的聯結並且同樣具有七個外部的埠。
所述外部的埠在下一個較高層面上連接時在向上或者說自底向上觀察44的範 圍內可以變為內部的埠。這比如在將所述三個子系統36、38、40聯結成系統42時發生。 圖2的最下面的層面中的第二子系統的最下面的外部埠在聯結成系統42之後變為中間 層面中的內部的埠，使得所述第二子系統38可以通過這個埠與所述第三子系統40相連接。在向下或者說自頂向下觀察的範圍內，示出了在從較高的層面下降到較低的層面時 的細節並且由此示出了單元上級的結構。藉助於抽象化算法，可以從既有的模型元素比如子系統36、38、40中萃取出共同 點，用於形成抽象概念。這個抽象概念或者共同的模塊可以用作用於多種多樣變型的新的 變型的模板。跨系統的診斷通常通過以下方式來實現，即模型的元素具有內部的和外部的埠 並且只能通過外部的埠彼此相連接。在此如何詳細地對各個子系統或者分系統進行建模 並不重要，這是相對於目前的方案的主要差別。所述抽象化過程可以在建模軟體中手動地通過點擊相應的符號來觸發。
內部的和外部的埠可以在建模軟體中通過不同的顏色來示出。
權利要求
用於提供技術裝置的模型的方法，其中規定，每個技術裝置具有通過連接點彼此相連接的單元，其中在實施所述方法時概括出至少一個由彼此通過連接點相連接的單元構成的、對所有技術裝置來說具有共同點的結構並且自動地將其描述為至少一個用於所有模型的共同的模塊(8)。
2.按權利要求1所述的方法，其中，萃取共同點。
3.按權利要求1或2所述的方法，其中，至少一個結構具有至少一個帶有至少一個連接 點的單元、為至少一個技術裝置而存在並且在結構上不同於所述至少一個共同的模塊(8)， 在此將所述至少一個結構描述為用於所述至少一個技術裝置的模型的至少一個變型，其中 萃取所述變型的至少一個差別。
4.按前述權利要求中任一項所述的方法，利用該方法來描述所述技術裝置的表現。
5.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，用所述連接點來描述單元之間的相互 作用。
6.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，描述所述單元的層級。
7.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，將至少一個由彼此通過連接點相連接 的單元構成的對於部分技術裝置來說相同的結構自動地描述為至少一個用於所述部分技 術裝置的模塊。
8.用於對至少一個技術裝置進行診斷的方法，所述技術裝置包括多個單元並且被分配 給一定數量的技術裝置，其中藉助於用於所述至少一個技術裝置的模型來實施診斷，所述 模型則通過按前述權利要求中任一項所述的方法來描述。
9.用於對技術裝置進行建模的設備，其中規定，每個技術裝置具有通過連接點彼此相 連接的單元，其中所述設備用於將至少一個由彼此通過連接點相連接的單元構成的對於所 有技術裝置來說具有共同點的結構自動地描述為至少一個用於所有技術裝置的共同的模 塊⑶。
10.具有程序代碼段的電腦程式，用於在計算機或者相應的計算單元上尤其在按權 利要求9所述的設備中執行電腦程式時實施按權利要求1到8中任一項所述的方法的所有步驟。
11.具有保存在計算機可讀的數據載體上的程序代碼段的電腦程式產品，用於在計 算機或者相應的計算單元上尤其在按權利要求9所述的設備中執行電腦程式時實施按 權利要求1到8中任一項所述的方法的所有步驟。
全文摘要
本發明涉及一種用於提供技術裝置的模型的方法，其中規定，每個技術裝置具有通過連接點彼此相連接的單元，其中在實施所述方法時概括出至少一個由彼此通過連接點相連接的單元構成的對所有技術裝置來說具有共同點的結構並且自動地將其描述為至少一個用於所有模型的共同的模塊(8)。
文檔編號G05B19/418GK101836170SQ200880113080
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月15日 優先權日2007年10月24日
發明者G·D·博爾, N·丹格杜克, P·英格爾, S·戈爾德納 申請人:羅伯特.博世有限公司