一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法，对产品平台构建过程中模块类型的识别出的平台模块与非平台模块进行简统设计，以减少不必要、无价值的差异性，从而为构建产品平台与产品族设计提供了有力的支持，有效地帮助企业提高经济效益和市场竞争力。效地帮助企业提高经济效益和市场竞争力。效地帮助企业提高经济效益和市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法


[0001]本专利技术涉及一种产品平台模块简统设计方法，更具体地，涉及一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法。

技术介绍

[0002]随着我国越来越多地铁线路的申报与开通，地铁市场从传统的相对稳定型向动态多变型演变，当今的地铁车辆制造业已经从大批量生产方式向大规模定制方式进行转变，如何快速响应多样化的客户需求，以较低的成本、较短的设计周期研发出较高质量的产品，已经成为地铁车辆制造企业竞争发展的重大战略课题。目前业界普遍采用模块化产品平台与产品族策略实现大规模定制。产品平台是组成公共架构的子系统及其接口的集合，在架构基础上可以源源不断地派生出功能相似、性能不同的产品集合，即产品族。近年来，中国中车的各大主机厂，如四方、长客、唐车、浦镇等已都开始关注轨道交通车辆产品平台与产品族建设。
[0003]模块类型识别是产品平台与产品族设计的核心与关键。它是指在模块划分的基础上，识别出产品平台模块与非平台模块。其中，平台模块是被产品族中的产品重用，帮助企业实现规模经济效益，而非平台模块旨在满足客户定制化的需求，帮助企业实现范围经济效益。在模块类型识别的基础上，针对平台模块需要基于现有模块实例决策或设计出唯一的模块实例，针对非平台模块需要基于现有模块实例决策或设计出模块实例系列并构建模块基型模板，平台与非平台模块实例设计、基型模板构建可支持基于产品平台的定制设计。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对目前轨道交通车辆产品平台建设需求，提出了一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法，通过简统设计，以减少不必要、无价值的差异性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法，主要包括1)平台模块的简统设计；2)非平台模块的简统设计；其中，平台模块的简统设计包括：
[0006]步骤1、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。可选的，还可以整理目标市场的历史招标技术条件，梳理技术条件中关于模块的需求，并定义模块的需求空间。
[0007]步骤2、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，计算模块实例的差异度、使用度、可靠性、供应商评分、成本信息。示例性地，本专利技术给出上述参数的计算方法：
[0008]1)模块实例差异度
[0009]模块实例差异度是指某个模块实例在所有实例集合中相对于其他实例的不同程度。模块实例的差异度值越高，说明该模块实例的结构型式、外形、材料等越特殊，则造成的
设计、制造以及运维成本可能越高，因此在进行实例简统时应尽可能地选择差异度低的模块实例。模块实例差异度可基于公式1计算。
[0010][0011]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，可基于公式2获得：
[0012][0013]式中，r是指模块实例i的技术参数属性，其总数为k；simmdp,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，可参考公式3、公式4进行计算：
[0014]a)若第r个属性的数据类型为数值型，则其相似度值为：
[0015][0016]式中，min(i,j)是指第i与第j个实例的技术参数的最小值；max(i,j)是指第i与第j个实例的技术参数的最大值；
[0017]b)若第r个属性的数据类型为文本型，则其相似度相似度值为：
[0018][0019]2)模块实例使用度
[0020]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。模块实例的使用度值越高，说明该模块实例被运用越广泛，在进行实例简统时应尽可能地选择使用度高的模块实例。模块实例的使用度可基于公式5计算：
[0021][0022]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”(如MP1、TC1车)为单元进行计算。
[0023]3)模块实例可靠性
[0024]可靠性是指模块在一定时间内、在一定条件下无故障地执行指定功能的能力或可能性，可通过平均故障间隔时间等来评价模块的可靠性。平均故障间隔时间，即MTBF(Mean Time Between Failure)，是指相邻两次故障之间的平均工作时间。当故障率函数服从指数分布时，可基于公式6计算：
[0025][0026]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。
[0027]模块实例的MTBF越大，说明模块实例越可靠，因此在进行实例简统设计时应尽可能地选择MTBF高的模块实例。为了方便对模块实例的MTBF进行对比分析，在计算出每个实例的MTBF后，可以采用最大值归一化方法将模块实例的MTBF归一化至[0,1]。
[0028]4)模块实例供应商评分
[0029]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应尽可能地选择供应商评分高的模块实例。
[0030]5)模块实例成本
[0031]模块实例成本包括供货成本、制造成本以及运维成本。通常，在模块实例的质量得以保障的情况下，其成本越低，则带给企业的经济效益越高。因此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应尽可能地选择总成本较低的模块实例。为了方便对模块实例的成本进行对比分析，在计算出每个实例的总成本后，可以采用最大值归一化方法将模块实例的成本归一化至[0,1]。
[0032]步骤3、模块实例决策；基于所述步骤2中分析的模块实例差异度、使用度、可靠性(即MTBF)、供应商评分以及成本，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。
[0033]步骤4、模块实例校核；在步骤3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，则需要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；
[0034]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；
[0035]其中，分类简统实例设计包括：
[0036]步骤1、定义模块系列及其需求空间；模块系列的数量为2-4个，且每个系列仅有一个简统实例；
[0037]步骤2、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，计算模块实例的差异度、使用度、可靠性、供应商评分、成本信息；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法，其特征在于，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1、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2、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(MTBF)、供应商评分、成本；步骤3、模块实例决策；基于所述步骤2中分析的模块实例差异度、使用度、可靠性(MTBF)、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4、模块实例校核；在步骤3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，则需要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。2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆产品平台模块简统设计方法，其特征在于，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包括：步骤1、定义模块系列及其需求空间；模块系列的数量为2-4个，且每个系列仅有一个简统实例；步骤2、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3、模块实例决策；基于所述步骤2中分析的模块实例差异度、使用度、可靠性(MTBF)、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4、模块实例校核；在步骤3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，则需要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；所述基型模板设计包括：步骤1、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2、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3、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；定义参数网络中的驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海柱，黎荣，丁国富，蔡子一，王晨曦，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：