[发明专利]一种轨道交通车辆产品平台构建方法

权利要求书

1.一种轨道交通车辆产品平台构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构建轨道交通车辆的模块化结构树；其中，通过多层级模块划分方法构建所述轨道交通车辆的模块化结构树，通过构建统一、规范的模块化结构树，为实现以模块为载体的产品平台信息管理奠定基础；

步骤2：识别所述轨道交通车辆模块类型；根据所述步骤1中构建的模块化结构树，将所述模块化结构树上的不可再分节点识别为平台模块和非平台模块，所述平台模块包括基本模块、通用模块和专用模块；其中，将模块类型识别结果用于模块实体设计，用于构建产品主结构以实现需求驱动的产品定制设计；

步骤3：基于所述步骤2中模块类型识别结果，进行各个模块的简统设计，以减少不必要、无价值的差异性；

步骤4：构建产品主结构，根据所述模块化结构树、所述模块类型识别结果、所述模块实体设计结果综合形成产品主结构；

步骤5：根据产品平台规划时的市场细分变量与产品平台规划的结果，构建产品平台的定位规则，以便新订单产品设计时快速将客户订单定位到某一产品平台范围，并进一步基于该产品平台进行定制设计；

步骤6：构建需求-模块映射规则；通过构建不同产品平台下的客户需求与产品模块属性参数间的映射关系，支持将来基于产品平台的定制设计中新订单的需求向模块属性参数的快速转化；

步骤7：构建模块配置规则；通过构建产品主结构中不同模块间的约束关系，形成各产品主结构的模块配置规则表，保证模块配置时模块组合的合理性；

所述步骤2具体包括：根据“模块相似度”与“模块使用度”两个指标将所述模块类型识别为平台模块和非平台模块；其中，所述“模块相似度”是指同一模块的不同模块实例在性能、尺寸、接口方面的相似程度；所述“模块使用度”是指模块在现有产品实例中的使用频率；其中，针对“模块相似度”，通过计算同一模块下任意两个模块实例间的相似度的平均值获得，而两个模块实例之间的相似度通过计算两者的技术参数相似度的平均值获得；针对“模块使用度”，通过统计现有产品实例中使用所述模块的频次，并计算其使用频率获得模块的使用度，预设规则如下：

若{模块相似度≥ε且模块使用度＝1}，则{模块＝基本模块}；

若{模块相似度≥ε且λ≤模块使用度1}，则{模块＝通用模块}；

若{模块相似度≥ε且0≤模块使用度λ}，则{模块＝专用模块}；

若{0≤模块相似度ε}，则{模块＝非平台模块}；

其中，ε、λ分别是模块的相似度阈值与使用度阈值；其中，ε、λ分别设置为0.7、0.3；

所述步骤7具体包括：根据产品主结构中定义的模块，对其中任意两种模块之间的配置规则进行分析，确定模块之间的约束关系；根据确定的模块之间的所述约束关系，构建模块配置规则表；其中，所述约束关系包括：1)必选-非平台模块之间的约束关系；2)必选-非平台模块与可选-平台模块之间的约束关系；3)必选-非平台模块与可选-非平台模块之间的约束关系；4)可选-平台模块之间的约束关系；5)可选-平台模块与可选-非平台模块之间的约束关系；6)可选-非平台模块之间的约束关系；

所述必选-非平台模块之间的约束关系为：

“模块A类型-模块B类型”约束；此约束表达了两个模块在类型选择上的约束关系；

“模块A类型-模块B参数”约束或“模块A参数-模块B类型”约束；此约束表达了一个模块的类型与另一个模块参数之间的约束关系；

“模块A参数-模块B参数”约束；此约束表达了两个模块的参数之间的约束关系；

所述必选-非平台模块与可选-平台模块之间的约束关系为：

“模块A类型-模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的类型选择与另一个模块的存在与否之间的约束关系；

“模块A参数-模块B有无”约束；此约束表达了一个模块参数值的设置与另一个模块的存在与否的约束关系；

所述必选-非平台模块与可选-非平台模块之间的约束关系为：

“模块A类型-模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的类型选择与另一个模块的存在与否之间的约束关系；

“模块A类型-模块B类型”约束；此约束表达了两个模块在类型选择上的约束关系；

“模块A类型-模块B参数”约束或“模块A参数-模块B类型”约束；此约束表达了一个模块的类型与另一个模块参数之间的约束关系；

“模块A参数-模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的参数选择与另一个模块的存在与否之间的约束关系；

“模块A参数-模块B参数”约束；此约束表达了两个模块的参数之间的约束关系；

所述可选-平台模块之间的约束关系为：

“模块A有无-模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的存在与否与另一个模块的存在与否的约束关系；

所述可选-平台模块与可选-非平台模块之间的约束关系为：

“模块A有无-模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的存在与否与另一个模块的存在与否的约束关系；

“模块A有无-模块B类型”约束；此约束表达了一个模块的存在与否与另一个模块类型之间的约束关系；

“模块A有无-模块B参数”约束；此约束表达了一个模块的存在与否与另一个模块参数之间的约束关系；

所述可选-非平台模块之间的约束关系为：

“模块A有无，模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的存在与否与另一个模块的存在与否的约束关系；

“模块A有无，模块B类型”或“模块A类型，模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的存在与否与另一个模块类型之间的约束关系；

“模块A有无，模块B参数”或“模块A参数，模块B有无”约束；此约束表达了一个模块的存在与否与另一个模块参数之间的约束关系；

“模块A类型，模块B类型”约束；此约束表达了两个模块在类型选择上的约束关系；

“模块A类型，模块B参数”或“模块A参数，模块B类型”约束；此约束表达了一个模块的类型与另一个模块参数之间的约束关系；

“模块A参数-模块B参数”约束；此约束表达了两个模块的参数之间的约束关系；

根据建立的所述模块之间的约束关系，构建出起推理作用的配置规则函数和起约束校核作用的配置规则函数；其中，起推理作用的配置规则函数用(if()，then())或函数关系y＝f(x)进行表达；起约束校核作用的配置规则函数用可行组合对或函数关系f(x，y)≥0进行表达；根据建立的所述配置规则函数，构建模块配置规则表，完成轨道交通车辆产品平台的模块配置；

所述步骤1具体包括：

步骤11：产品实例BOM整理；按照动车组、城轨车辆、机车、客车车辆、货车车辆五大产品类别搜集企业已有产品实例BOM；把各车种的产品实例BOM列表后并确定各车种的基型产品，后续优先对各车种的基型产品进行模块划分；

步骤12：模块化元结构树构建；提取各车种的产品BOM实例，利用基于BOM的多层级模块划分方法进行模块划分，然后通过模块划分获得各车种的模块化元结构树，所述模块划分包括系统级模块划分以及零部件级模块划分；

步骤13：模块名称字典构建；根据所述模块化元结构树，通过对比分析各车种模块化元结构树的模块名称，同时基于铁道车辆命名规则，构建统一、规范的轨道交通车辆模块名称字典；在完成模块名称字典构建后，再对各车种的模块化元结构树进行名称更新；

步骤14：模块化实例结构树构建；根据构建的所述模块化元结构树与构建的所述模块名称字典，通过对比分析分别获得名称规范化的动车组、城轨车辆、机车、客车车辆、货车车辆五类产品的模块化实例结构树；

所述简统设计包括：1)平台模块的简统设计；2)非平台模块的简统设计；

其中，所述平台模块的简统设计包括：

步骤31：定义模块的需求空间；需求空间是指目标市场内的客户需求的范围，包括但不限于根据市场内的已有模块需求、当前客户偏好、技术发展趋势进行确定；

步骤32：已有模块实例信息分析；整理目标市场内的已有模块实例，梳理模块实例的图纸、模型以及技术参数，计算模块实例差异度、使用度、可靠性、供应商评分、成本；

步骤33：模块实例决策；基于所述步骤32中分析的模块实例差异度、使用度、可靠性、供应商评分、成本，根据评分明细和评分标准对模块实例进行评分，评分最高者为简统实例候选者；

步骤34：模块实例校核；在步骤33中决策出最优的已有模块实例后，通过进一步进行计算校核、仿真、试验以判断已有实例是否满足需求空间；若模块实例满足需求空间，则该实例被定为简统实例；若不满足，则重新设计一个模块实例并进行校核，当其校核成功后方可被定为简统实例；

所述非平台模块的简统设计包括：a)分类简统实例设计；b)基型模板设计；其中：

所述分类简统实例设计过程与所述平台模块的简统设计类似，所述分类简统实例设计过程仅第一个步骤与所述平台模块的简统设计存在区别，在定义模块系列及其需求空间过程中，模块系列的数量为2-4个，且每个系列仅有一个简统实例；

所述基型模板设计包括：

步骤35：整理目标市场的历史招标技术条件，梳理技术条件中关于非平台模块的需求，并定义非平台模块的需求空间；

步骤36：整理目标市场的已有非平台模块实例，梳理模块实例的图纸、模型以及结构尺寸参数信息；

步骤37：分析模块技术指标之间、技术指标与模块设计参数之间、以及模块设计参数之间的关系，构建技术指标-模块设计参数关系网络；定义参数关系网络中的驱动与从动参数项，定义参数的取值范围，以及参数之间的函数关系；

步骤38：基于定义的参数关系网络，运用CAD软件构建支持参数化变型设计的3D2D基型模板；

所述模块实例差异度、使用度、可靠性、供应商评分、成本的计算方法如下：

1)模块实例差异度

模块实例差异度基于公式1计算：

式中，V_Mi是模块实例i的差异度；n是模块实例总数；V_Mi(i,j)是模块实例i与第j个实例之间的差异度，基于公式2获得：

式中，r是指模块实例i的技术参数属性，其总数为k；sim_mdp,r(i,j)是指模块实例i与第j个实例关于第r个属性的相似度值，有数值型与文本型两种类型；

2)模块实例使用度

模块实例使用度反应了模块实例被产品实例所采用的频次；在进行实例简统时选择使用度高的模块实例；模块实例使用度基于公式3计算：

式中，U_Mi是模块实例i的使用度；m是产品实例总量，以“车辆”为单元进行计算；

3)模块实例可靠性

通过平均故障间隔时间来评价模块的可靠性；当故障率函数服从指数分布时，基于公式4计算：

式中，MTBF_Mi是模块实例i的平均故障间隔时间，Tlf_i是模块i的使用寿命，nf_i是模块i在使用寿命内的故障次数；

在计算出每个模块实例可靠性后，采用最大值归一化方法将模块实例可靠性归一化至[0,1]；

4)模块实例供应商评分

供应商评分是指从合作与质量保障、物流与财务、研发能力和制造能力四个方面对供应商进行评定的总分数；模块实例的供应商评分越高，则说明该实例的质量越有保障，在进行实例简统设计时选择供应商评分高的模块实例；

5)模块实例成本

模块实例成本包括供货成本、制造成本以及运维成本；在进行实例简统设计时，在模块实例的质量有保障的情况下选择总成本较低的模块实例；在计算出每个实例的总成本后，采用最大值归一化方法将模块实例成本归一化至[0,1]。