CN105005633A - 高速列车产品配置平台及配置方法 - Google Patents

Abstract

一种高速列车配置平台及配置方法，包括需求分析模块，配置模型模块，配置求解模块，版本管理模块，采用分层设计的方法，在需求分析的基础上将配置分为高速列车组份模块的配置与零部件的定制，构建了基于本体的产品配置模型，通过构建基于ECA和事物特性表的配置技术，以少量的标准化模块和模块变型完成高速列车的设计，提高了开发效率。解决了现有技术中需求信息本身缺乏结构化的映射关系，产品需求变量和设计参数之间的映射关系不明确的技术问题，提供了一种需求信息具有较好的映射关系，产品需求和设计参数之间具有明确映射关系的高速列车产品配置平台及方法。

Description

高速列车产品配置平台及配置方法

技术领域

本发明涉及一种产品配置平台及配置方法，具体地说是一种高速列车的产品配置方法。

背景技术

产品配置的思想产生于20世纪70年代，相关的研究开始于80年代。产品配置设计是指企业在对已有产品设计信息和数据进行规划重组时，利用标准化、系列化、面向产品族的模块化技术建立动态配置模型，以客户定制的需求为输入，通过遵循一定的约束关系，对产品功能、结构模型以及零部件进行组合，按局部零部件功能和结构、尺寸的相应变化来快速派生得到客户所需的产品，这一设计过程被称为产品配置设计。

目前，对产品配置设计理论和方法的研究根据所使用的知识和求解方法的不同，一般可以分为基于规则的配置方法、基于模型的配置方法、基于实例的配置方法等。基于规则的配置方法利用产生式规则描述配置逻辑，以此作为领域知识和控制策略的统一表述，并采用向前或向后的单向搜索方式获得配置结果；基于模型的配置方法主要面向产品结构模型，将知识表达和推理机制进行分离，产品模型包含了多种可能的配置结果，代表了具有相似结构和功能的一系列产品的集合；基于实例的配置方法是一种在某个认知模型的基础上，通过研究已经存在的成功的产品配置实例来解决当前配置问题的技术。但是，在上述配置方法中，由于需求信息本身缺乏结构化描述，产品需求变量和设计参数之间的映射关系不明确，导致表达配置模型中的层次结构关系及其产品数据信息存在不足；再者，高速列车所包含的子模块、零部件数目繁多，使得配置问题求解复杂，不仅开发效率低，而且配置出的产品不能很好的满足客户所定制的需求，产品配置成功率低，实用性差。

发明内容

为此，本发明解决现有技术中需求信息本身缺乏结构化描述、产品需求变量和设计参数之间的映射关系不明确、因产品零部件数目过多导致产品配置成功率低、实用性差等问题，从而提出一种需求信息具有较好描述、产品需求和设计参数之间具有明确映射关系、具有较高的配置成功率的高速列车产品配置方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高速列车产品配置方法。

一种高速列车配置平台，包括：

需求分析模块，采集用户的需求信息，经过映射转化为需求特征域中的主体需求特征、关键需求特征及旅客需求特征，再映射为功能需求参数、结构需求参数和性能需求参数；

配置模型模块，与所述需求分析模块连接，根据所述需求分析模块获得的功能需求参数、结构需求参数和性能需求参数，将产品的配置分为两层，包括高速列车组份模块的配置设计和产品零部件的配置设计，建立基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型和基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型，所述基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型用于描述高速列车的组份模块的配置知识，所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型用于描述可变型的产品零部件模型；

配置求解模块，根据客户的需求，首先通过ECA规则，在所述高速列车组份模块配置模型中选择相应子模块，完成产品的结构变型；然后，依据事物特性表对产品结构各组成模块进行零部件的变型设计，从而得到满足需求的产品；

版本管理模块，对所述配置模型模块和所述配置求解模块中的模型及中间结果进行版本管理，保证此过程中的所有配置项的可追溯性。

所述的高速列车的配置平台，所述需求分析模块中，建立有需求特征域、以及需求特征与产品工程设计参数之间的映射关系。

所述的高速列车配置平台，所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型中设有事物特性表，所述事物特性表中存储有高速列车零部件的几何特性、结构特性、功能特性、性能特性等，以表的形式存储。

所述的高速列车配置平台，所述基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型中的组份模块分为关键模块和外围模块，所述关键模块包括承载组份模块、走行组份模块、动力组份模块等，外围模块包括空调系统等。

所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型中，建立有客户需求与产品结构设计参数模型之间的映射关系。

一种高速列车产品配置平台的配置方法，包括如下步骤：

(1)通过需求分析模块采集用户的需求信息，经过映射转化为需求特征域中的主体需求特征、关键需求特征或旅客需求特征，再映射为功能需求参数、结构需求参数、性能需求参数；

(2)将产品的配置分为两层，包括高速列车组份模块的配置设计和产品零部件的配置设计，在配置模型模块中，建立基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型和基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型，所述基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型用于描述高速列车的组份模块的配置知识，所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型用来建立可变型的产品零部件的模型；

(3)根据客户的需求，调用配置求解模块，首先通过ECA规则，在所述高速列车组份模块配置模型中，对组成配置模型的选择模块进行选择，完成产品的结构变型；然后，采用事物特性表调用所述高速列车产品零部件配置模型对满足客户需求的产品结构中的各组成模块进行零部件的变型设计，从而得到满足需求的产品；

(4)对所述配置模型模块和所述配置求解模块中的模型及中间结果进行版本管理，将所述版本信息存储在版本管理模块中，保证此过程中的所有配置项的可追溯性。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的高速列车配置平台及配置方法，采用分层设计的方法，针对高速列车的特征进行需求分析，在需求分析的基础上将配置分为高速列车组份模块的配置与零部件的定制，构建了基于本体的产品配置模型，通过构建基于ECA（event—condition-action）规则和事物特性表的配置技术，以少量的标准化模块和零部件变型完成高速列车的设计，加快了开发效率，提高了产品配置成功率。

（2）本发明所述的高速列车配置平台，所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型中设有事物特性表，所述事物特性表中存储有高速列车零部件的几何特性、结构特性、功能特性、性能特性等，将所述零部件的特征以事物特性表的方式存储，保证了建立的模型的准确度。

（3）本发明所述的高速列车配置平台，所述基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型中的组份模块分为关键模块和外围模块，所述关键模块包括承载组份模块、走行组份模块、动力组份模块等，外围模块包括空调系统等，通过关键模块和外围模块的划分，各级子模块又可以进一步划分，通过分类建立模块来更好的表述列车的特征，建立高精度的高速列车组份模块配置模型。

（4）本发明所述的高速列车配置平台，所述需求分析模块中，建立有需求特征域、以及需求特征与产品工程设计参数之间的映射关系，这样就将用户需求与产品模块、零部件配置有机的结合在一起，为配置满足客户需求的产品创造条件。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例子并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是所述高速列车产品配置平台的需求采集机制示意图；

图2是所述需求模型的映射机制示意图；

图3是分层设计的设计机理结构图；

图4是事物特性表的示意图。

具体实施方式

下面给出本发明所述的高速列车产品配置平台的一个具体的实施方式，

一种高速列车配置平台，包括如下部分：

一、需求分析模块，采集用户的需求信息（包括主体需求、关键需求或旅客需求等），经映射转化为需求特征域描述，如图1所示。然后再映射为模块的功能需求参数、结构需求参数、性能需求参数，如图2所示。在此，需要全面分析和研究客户的需求，准确的表达用于高速列车产品配置设计过程的需求信息描述，并将其映射至工程设计参数中。高速列车需求分析涉及到具体用户需求信息的采集、表达，并转化为设计规范的整个过程。首先，定义初始需求特征域，并通过文献、实地调研等途径获得大量需求片段；其次，将这些需求片段通过聚类分析、模糊评测等手段并入需求特征域中，逐渐完善需求特征域的广度描述；同时在研究企业既有车型需求的过程中完成典型需求特征域的深度描述；最后，通过产品级参数映射、模块级参数映射和零部件级参数映射将需求特征域描述逐步落实至工程特征参数中，与产品设计的配置参数相对应，为高速列车的产品配置提供执行基础。

二、配置模型模块，将产品的配置分为两层，包括高速列车组份模块的配置设计和产品零部件的配置设计，如图3所示。在产品设计过程中，按零部件为基本单元的优化组合实现高速列车产品的模块化配置与优化设计，按零部件的技术、结构需求，完成零部件的定制。根据高速列车组份模块和产品零部件的特性，建立基于ECA规则的高速列车模块配置模型和基于事物特性表的高速列车零部件产品模型。

A、基于ECA规则的高速列车模块配置模型

所述基于ECA规则的高速列车模块配置模型用于描述高速列车组份模块的配置知识，所述模块分为关键模块和外围模块，所述关键模块包括承载组份模块、走行组份模块、动力组份模块等，外围模块包括空调系统等。

ECA规则是一种基于触发器的事件（Event）、条件（Condition）、动作（Action）执行规则，简要描述如下：

事件“Event”的发生触发后续处理机制，若满足预定义条件“Condition”则执行预定义处理动作“Procedure”，否则执行预定义处理动作“Handler”。在基于ECA规则的配置模型中，一条客户输入的需求将触发一系列模块/子模块的选择与迭代过程，最终完成组份模块/子模块的配置过程。

B、基于事物特性表的高速列车零部件产品模型

所述基于事物特性表的高速列车零部件产品模型用于完成零部件的定制及变型设计过程，所述事物特性表中存储有高速列车零部件的几何特性、结构特性、功能特性、性能特性等，如图4所示。事物特性表表列是构成事物特性表头的对象，体现零部件的各维度工程属性；事物特性表中的每行代表一种具体的形状元素或零部件。在部件或零件变型设计过程中，借助于部件或零件的事物特性表，通过各部件、零件或形状元素实例的属性及相互约束关系，可变型得到满足客户需求的个性化产品。

基于ECA规则和事物特性表的高速列车产品配置模型的建立过程如下：

产品配置模型可以描述为一个三元组：

{PCM}::=={{KM，PM}，{R}，{ECA rules}}。其中:{KM，PM}表示组成产品配置模型的所有模块集合，包括关键模块（KM，key module）、外围模块（PM，peripheral module）；{R}包含产品配置模型中各模块间的所有关系，包括父子关系和模块间的约束关系等，通过模块间的父子关系可构建产品结构树；约束关系记录非父子模块间的尺寸和位置关系，以此指导后续的产品配置过程，提高配置效率；{ECA rules}记录产品配置模型中包含的所有产品配置知识及约束规则，其中包括一般规则（如互斥规则、依赖规则等），亦包括涉及事物特性表零部件几何及性能特征的复杂知识或规则。

三、配置求解模块，高速列车配置求解是基于产品配置模型，根据客户的个性化、多样化需求，经过推理得出满足客户需求的定制产品结构及其组成零部件的过程。根据客户的需求，首先通过ECA规则，在所述高速列车模块配置模型中，对组成配置模型的待选模块进行选择，完成产品的结构设计；然后，采用事物特性表对满足客户需求的产品结构中的各组成模块进行零部件的变型设计，从而得到满足需求的产品。在此过程中，首先，根据ECA规则对高速列车配置模型中的关键模块和外围模块进行选择，得到目标产品的基本结构，然后对零部件实施基于事物特性表的变型设计，快速而准确的得到个性化、多样化的产品。由于基于ECA规则和事物特性表的产品配置模型中己经建立了各组成模块的层次结构，这样就大大简化了配置求解搜索的复杂度，极大地提高了产品配置效率和配置成功率。

四、版本管理模块，对所述配置模型模块和所述配置求解模块中的模型及中间结果进行版本管理，保证此过程中的所有配置项的可追溯性。

现针对客户需求片段“运行于长三角城市群内的380系高速列车……”，列举一个例子，说明高速列车产品配置的主要步骤。

1、依据上述实施方式定义需求特征域如下：

Demand={DomainD，KeyD，UserD}；其中：

DomainD={Speed，Network，Condition……}表示主体需求，其中：

Speed={250,380，……}表示250km/h、380km/h等速度等级；

Network={City，Region，MainLine，Long-range……}表示城际、区域、干线、长途等路网规模；

Condition={Normal，Coastal，Frigid，Desert……}表示常规、沿海、高寒、沙漠等运行环境；

KeyD={SeatCapacity，Strength，AxleLoad……}表示定员、强度、轴重等关键需求；

UserD={Entertainment,catering,culture……}表示餐饮、娱乐、特殊文化等客户需求；

2、将指定需求片段定位于需求特征域Demand：{{{380}，{Region}，{Coastal}}，{……}，{……}}；

3、将需求特征域描述经产品级、模块级、零部件及逐级映射至产品工程参数。其中在需求特征域定位过程中已经完成产品级映射，即，将“运行于长三角城市群内”映射至产品“沿海区域列车”；而考虑到长三角城市群距离较短、且选择380系列高速列车，故对动力组份模块提出一系列要求，其中一条可解释为“快速乘降、制动距离短”，以此标准筛选指定动力模块；最后，制动距离BrakeDist：[minD,maxD]则对零部件的事物特性表规定了一系列的筛选要求，包括结构、材料等要素，此处不一一列举。此为需求的逐级映射过程。

4、列举一条ECA规则例子如下：

上述代码规定了如下规则：当制动距离小于（含等于）xx时，如果牵引压力大于（含等于）yy，那么应选择零件partZZZ；否则应选择零件partYYY，且该零件的252YYY事物特征表所对应的2034号属性的取值只有两个有效值：12、15；具体的事物特性表中各分表内容及参数详情此处不再详述。

5、按照上述步骤逐步将所有需求片段映射至产品工程参数中，并按照对应的ECA规则及零部件事物特性表完成高速列车所有模块的遴选及零部件的变型设计，并将配制结果定义版本号予以保存，作为后续配置过程的参考资料，并保证配置过程的可追溯性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高速列车产品配置平台，其特征在于，包括：

需求分析模块，采集用户的需求信息，经过映射转化为需求特征域中的主体需求特征、关键需求特征及旅客需求特征，再映射为功能需求参数、结构需求参数和性能需求参数；

配置模型模块，与所述需求分析模块连接，根据所述需求分析模块获得的功能需求参数、结构需求参数和性能需求参数，将产品的配置分为两层，包括高速列车组份模块的配置设计和产品零部件的配置设计，建立基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型和基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型，所述基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型用于描述高速列车的组份模块的配置知识，所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型用于描述可变型的产品零部件模型；

配置求解模块，根据客户的需求，首先通过ECA规则，在所述高速列车组份模块配置模型中，对组成配置模型的选择模块进行选择，完成产品的结构变型；然后，采用事物特性表对满足客户需求的产品结构中的各组成模块进行零部件的变型设计，从而得到满足需求的产品；

版本管理模块，对所述配置模型模块和所述配置求解模块中的模型及中间结果进行版本管理，保证此过程中的所有配置项的可追溯性。

2.根据权利要求1所述的高速列车产品配置平台，其特征在于：所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型中设有事物特性表，所述事物特性表中存储有高速列车零部件的几何特性、结构特性、功能特性、性能特性、属性特性等，以表的形式存储。

3.根据权利要求1或2所述的高速列车产品配置平台，其特征在于：所述基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型中的组份模块分为关键模块和外围模块，所述关键模块包括承载组份模块、走行组份模块、动力组份模块，外围模块包括空调系统。

4.根据权利要求1或2或3所述的高速列车产品配置平台，其特征在于：所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型中，建立有客户需求与产品结构设计参数模型之间的映射关系。

5.一种使用权利要求1-4任一所述的高速列车产品配置平台的配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过需求分析模块采集用户的需求信息，经过映射转化为需求特征域中的主体需求特征、关键需求特征或旅客需求特征，再映射为功能需求参数、结构需求参数、性能需求参数；

(2)将产品的配置分为两层，包括高速列车组份模块的配置设计和产品零部件的配置设计，在配置模型模块中，建立基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型和基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型，所述基于ECA规则的高速列车组份模块配置模型用于描述高速列车的组份模块的配置知识，所述基于事物特性表的高速列车产品零部件配置模型用来建立可变型的产品零部件的模型；

(3)根据客户的需求，调用配置求解模块，首先通过ECA规则，在所述高速列车组份模块配置模型中，对组成配置模型的选择模块进行选择，完成产品的结构变型；然后，采用事物特性表调用所述高速列车产品零部件配置模型对满足客户需求的产品结构中的各组成模块进行零部件的变型设计，从而得到满足需求的产品；

(4)对所述配置模型模块和所述配置求解模块中的模型及中间结果进行版本管理，将所述版本信息存储在版本管理模块中，保证此过程中的所有配置项的可追溯性。