[发明专利]一种轨道交通车辆产品设计方法

权利要求书

1.一种轨道交通车辆产品设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、需求采集；通过构建各车种的需求模板，以需求模板为基础，对某订单的客户需求进行采集，作为产品设计的输入；

步骤2、产品平台定位；根据需求采集获得的需求参数值，从中取出用于产品平台定位的细分变量，根据产品平台定位规则进行平台定位，从而将订单产品定位到某一产品平台；

步骤3、需求映射；根据需求-模块映射规则，将需求实例参数映射为产品平台主结构上模块的属性参数取值，作为后续产品设计的输入；

步骤4、根据需求映射获得的产品部分属性参数取值，在某产品平台的产品实例范围内进行产品实例匹配，获取可以重用的产品实例；当不存在可以重用的产品实例时，则进入产品模块化定制设计；

其中，采用基于实例推理的方法进行所述产品实例匹配，具体包括：

1)计算属性参数相似度；其中，属性参数相似度包括数值型数据的相似度、字符型数据的相似度和集合型数据的相似度；

所述数值型数据的相似度的计算为：

其中：α为属性参数的下限值，β为属性参数的上限值，β-α为属性参数的取值范围，m为属性参数的目标值，n为属性参数的实例值；

若不存在属性参数的上限和下限值，则采用下式进行目标值m和实例值n的相似度计算：

若产品实例中某一属性参数的数据类型为数值型数据，且目标值为m，实例值为范围型值[n₁,n₂]，则相似度计算为：

若产品实例中某一属性参数的数据类型为数值型数据，且目标值和实例值均为范围型值[m₁,m₂]和[n₁,n₂]，则相似度计算为：

所述字符型数据的相似度的计算为：

其中，m为属性参数的目标值，n为属性参数的实例值；

所述集合型数据的相似度的计算为：

其中，目标值为m＝(m₁,m₂,......m_i)，实例值为n＝(n₁,n₂,......n_j)，Card表示集合中所含的元素的数量；

2)计算综合相似度；若产品实例属性参数集中具有k个参数，根据上述相应数据类型的相似度计算公式计算对应的属性参数相似度，再计算产品实例的综合相似度Sim(case_id)为：

其中，Sim_i(m,n)是第i个属性参数对应的相似度，ω_i为第i个属性参数的权重系数；

3)配置结果判断；通过设定综合相似度阈值δ，根据各产品实例与目标订单产品的综合相似度与阈值δ的相对大小，选出相似度值满足要求的产品实例；并根据配置参数的取值规则对筛选出的产品实例进行判断，去掉不满足配置参数取值规则的实例，即得到可行的产品实例；当所有产品实例与目标订单产品的综合相似度值均小于δ或相似度值满足要求的产品实例均不满足配置参数的取值规则时，产品实例配置失败，此时进入产品模块化定制设计流程；

在产品实例配置失败后，根据项目所针对的车种类别选择对应的设计流程模板，并根据某订单项目的需求，对流程模板进行编辑，包括：

可选任务节点设置：根据需求确定订单产品中不需要的模块，并从设计流程模板中删除对应的模块设计任务节点；对于确定需要的模块，则保留对应的设计任务节点；

新增设计任务节点：根据需求确定需要新增的模块，在设计流程模板中增加对应的模块设计任务节点，并开发新模块的设计任务界面与新任务节点相关联；

任务节点角色赋值：赋予流程模板中所有任务节点具体的执行角色；

任务描述更新：对各个任务节点的描述进行更新或添加备注；

以编辑后的设计流程为订单项目后续设计过程的指导，以需求为输入、产品主结构和配置知识为数据支撑执行产品模块化定制设计过程；该过程共包括三个任务：总体方案设计、组份模块化配置设计、总体集成设计；

所述产品模块化定制设计包括：首先进行产品的总体方案设计，生成方案设计规划书，并对方案设计进行评审，在评审通过后进入组份模块化配置设计，组份模块化配置设计完成后，进行总体集成设计，将各组份模块的三维模型装配为整车模型，并对产品配置方案进行评价；

所述总体方案设计包括：①布局设计，对产品或子系统的模块组成、数量、位置信息进行设计；②关键参数设计，对产品或子系统中各模块的关键几何参数、性能参数进行设置或计算；③接口设计，对各大子系统之间以及子系统内部的接口型式、接口参数进行设计；

所述组份模块化配置设计包括：

模块配置设计，将流程上游模块设计得到的实例参数、需要配置的模块i的需求参数和总体方案设计中确定的参数作为输入，为所述需要配置的模块i的配置参数赋值，并采用与所述产品实例匹配相同的基于实例推理的方法进行模块配置设计；

模块变型设计，若所述需要配置的模块i的实例推理未成功，即未获得可重用的模块实例，则对模块i进行变型设计；以基型模块为基础，通过对模块的结构或尺寸进行变型，获得新的模块实例，并将新的模块实例扩充到模块实例集中；根据配置规则定义的约束关系，新的模块实例将继续影响后续的模块配置设计；

新模块定制设计，将流程上游模块的实例参数和新模块的需求参数作为输入参数，根据所述输入参数进行新模块的设计、建模，获得新模块的实例参数；新模块设计完成后，对产品模块化结构树、模块实例、产品主结构、配置知识、需求模板、流程模板进行更新；

完成所有组份模块的配置设计后，进入总体集成设计阶段；在所述总体集成设计中，采用基于骨架的装配的方法将各组份模块的三维模型装配为整车模型；通过事先创建好描述模块定位信息的骨架模型，对轨道交通装备而言，创建列车/车辆级骨架、系统级骨架、部件级骨架，且多个层级的骨架模型之间保持关联，创建每一个模块实例的三维模型时，均以所定义的骨架模型为基准进行建模，保证模块实例三维模型在骨架中位置正确；

在产品模块化定制设计过程中，根据总体方案设计产生的结构尺寸信息、布局信息对列车/车辆级骨架、系统级骨架、部件级骨架进行更新，使其符合当前产品的尺寸要求；当需要装配多个模块实例的三维模型时，将所有的三维模型文件导入装配空间后，各模型即处于正确的位置；

装配好产品三维模型后，对产品配置方案进行评价，包括几何结构兼容性、整机性能满足性；几何结构兼容性直接使用CAD软件对产品三维装配模型进行干涉检查；整机性能满足性评价通过结合CAE软件的计算结果进行分析评价。