CN109816474B

CN109816474B - 轨道交通产品的模块化配置方法、装置与电子设备

Info

Publication number: CN109816474B
Application number: CN201811569977.XA
Authority: CN
Inventors: 李明高; 孙帮成; 齐洪峰; 孙梅玉
Original assignee: CRRC Industry Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Industry Institute Co Ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: CN109816474A

Abstract

本发明实施例提供一种轨道交通产品的模块化配置方法、装置与电子设备，其中所述方法包括：基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树；基于所述模块化结构树，识别出关键模块，并基于所述关键模块，通过需求‑模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块；基于所述基本模块和所述可配置模块，构建模块化产品基型，并基于所述模块化产品基型，通过匹配所述个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品。本发明实施例能够最大化地利用资源，并有效缩短研制周期，降低研制成本，提升研制质量。

Description

轨道交通产品的模块化配置方法、装置与电子设备

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，更具体地，涉及一种轨道交通产品的模块化配置方法、装置与电子设备。

背景技术

轨道交通以其用地省、运能大、运行时间稳定、安全环保等优势，逐渐成为城市交通建设的热点。随着轨道交通的多元化发展，轨道交通呈现出越来越多的类型，不仅遍布于长距离的陆地运输，而且广泛应用于中短距离的城市公共交通之中。

随着应用需求类型的增加，各轨道交通相关企业也加大了对轨道交通产品的研制力度。目前，各轨道交通相关企业的轨道交通产品研制模式多为基于订单的产品开发模式，即根据订单需求，针对订单内的技术条款进行分析、策划、设计、生产、试验与交付。

但是，在整个轨道交通产品研制的过程中，由于缺乏总结和对以往设计的经验、可持续应用成果的梳理，以及设计人员相互间工作的不延续，导致产品设计问题频发，造成设计的轨道交通产品无法满足客户要求的产品属性及产品的准确度。并且，由于一个订单通常零部件种类繁多，且设计人员需要经常到现场解决、处理问题，如此将不可避免的导致轨道交通产品研发过程的长周期和高成本问题。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种轨道交通产品的模块化配置方法、装置与电子设备，用以最大化地利用资源，并有效缩短研制周期，降低研制成本，提升研制质量。

第一方面，本发明实施例提供一种轨道交通产品的模块化配置方法，包括：

基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树；

基于所述模块化结构树，识别出关键模块，并基于所述关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块；

基于所述基本模块和所述可配置模块，构建模块化产品基型，并基于所述模块化产品基型，通过匹配所述个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品。

第二方面，本发明实施例提供一种轨道交通产品的模块化配置装置，包括：

产品实例分析模块，用于基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树；

模块分析模块，用于基于所述模块化结构树，识别出关键模块，并基于所述关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块；

新产品生成模块，用于基于所述基本模块和所述可配置模块，构建模块化产品基型，并基于所述模块化产品基型，通过匹配所述个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：至少一个存储器、至少一个处理器、通信接口和总线；所述存储器、所述处理器和所述通信接口通过所述总线完成相互间的通信，所述通信接口用于所述电子设备与轨道交通信息设备之间的信息传输；所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上第一方面所述的轨道交通产品的模块化配置方法。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上第一方面所述的轨道交通产品的模块化配置方法。

本发明实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法、装置与电子设备，通过分析已有轨道交通产品实例，建立基于已有产品零部件的模块化结构树，并在此基础上进行模块化分析，搭建基于模块分类的轨道交通的模块化平台，能够最大化地利用资源，并有效缩短研制周期，降低研制成本，提升研制质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法的流程示意图；

图3为根据本发明实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法中转向架模块化结构树示意图；

图4为本发明实施例提供的轨道交通产品的模块化配置装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

在轨道交通产品的研制过程中，为了最大化利用资源，提出通过构建模块化产品基型来实现研发效率的提升，进而缩短研制周期、降低研制成本、提升研制质量。在模块化产品基型的建设过程中，模块是核心。其中，模块化产品基型是一个产品族或一类产品的共性主体要素的集合。在产品基型的基础上，根据用户的定制化要求，通过组合对应的个性化模块，可以派生出系列化的产品。

本发明实施例针对现有技术中在进行轨道交通产品研制时存在的研发周期长、成本高且产品准确度较差的问题，通过分析已有轨道交通产品实例，建立基于已有产品零部件的模块化结构树，并在此基础上进行模块化分析，搭建基于模块分类的轨道交通产品的模块化产品基型，能够最大化地利用资源，并有效缩短研制周期，降低研制成本，提升研制质量。以下将具体通过多个实施例对本发明实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明一实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S101，基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树。

本发明实施例在已有轨道交通产品实例的基础上进行分析，针对已有产品实例的零部件，通过对不同相关特性的分析，进行相关性聚类，得到模块化表示形式，形成模块化结构树。

具体而言，可以事先获取一定量的已有轨道交通的产品实例，对这些产品实例进行分解分析，获取其中相关的零部件。之后，对各零部件间相关性进行分析，例如可以从各零部件的功能、结构、物理等相关特性中，分析不同零部件之间的相关性。最后再根据零部件间相关性的分析结果，将这些零部件进行聚类分析处理，并根据聚类分析结果，生成模块化结构树。

S102，基于模块化结构树，识别出关键模块，并基于关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块。

本发明实施例对上述步骤得到的模块化结构树进行模块化分析。即，对于模块化结构树中的每一个模块，获取其在产品研制中的重要程度，并据此选取出其中的关键模块。可以理解，其中的模块表示组成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型通用独立单元。关键模块是组成一个产品不可缺少的核心模块，体现了产品的关键技术，决定着产品的本质功能和性能。

之后，对于选取出的关键模块，分别进行需求-模块定性关系分析和模块通用度定量计算，并基于这两种分析计算的结果，综合评价各关键模块的特性指标，并据此将各关键模块分类，得到组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块。其中，需求-模块定性关系分析评估的是模块受需求影响的变化情况，模块通用度定量计算评估的是模块在已有实例中的使用情况。

可以理解，在轨道交通产品研制中，基本模块M^a是组成产品不可缺少的关键模块，响应稳定的客户需求，是模块化产品基型的组成元素，只有一种模块实例。可配置模块M^b是组成产品不可缺少的关键模块，响应可选配的客户需求，是模块化产品基型的组成元素，具有多种模块实例；个性模块M^c是组成产品的个性化定制模块，响应客户的个性化定制需求，不是模块化产品基型的组成元素，其模块实例数量也不固定。于是，组成产品的模块集可表示为M＝{M^a,M^b,M^c}。

S103，基于基本模块和可配置模块，构建模块化产品基型，并基于模块化产品基型，通过匹配个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品。

本发明实施例在根据上述步骤识别出基本模块、可配置模块和个性模块的基础上，根据这些模块的上述相关性质，应用这些模块搭建轨道交通的模块化平台，以用来进行轨道交通产品研制过程中对车辆产品的配置。

可以理解，在实际应用中，可以基于上述基本模块和可配置模块，构建模块化产品基型，再基于用户的配置需求，利用该模块化产品基型，来匹配个性模块，快速组合生成满足用户要求的新的轨道交通产品。

本发明实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法，通过分析已有轨道交通产品实例，建立基于已有产品零部件的模块化结构树，并在此基础上进行模块化分析，搭建基于模块分类的轨道交通的模块化产品基型，能够最大化地利用资源，并有效缩短研制周期，降低研制成本，提升研制质量。

其中，本发明实施例基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树的步骤具体包括：以已有轨道交通产品实例的设计BOM为输入，通过分析产品实例的零部件之间的功能特性、结构特性以及物理特性的相关性，并以内部高聚合、外部松耦合为原则，采用聚类算法对零部件进行聚类分析，获取模块化结构树。

为了优化产品结构树，以更好的实现产品的配置设计，需要针对已有产品进行模块划分。本发明实施例首先进行产品实例零部件相关性的分析，通过分析已有产品零部件在功能、结构、物理三方面的相关性，分别建立已有产品零部件在这三方面的相关性矩阵，为后续零部件聚类分析形成模块奠定基础。

之后，在对已有产品零部件进行上述三方面相关性分析的基础上，根据这些已有产品零部件的相关性，利用聚类算法实现所有零部件的聚类分析。

可以理解，聚类分析是由若干模式组成的，通常，模式是一个度量的向量，或者是多维空间中的一个点。此处的聚类算法可以是一些常用聚类算法，如K-MEANS算法、K-MEDOIDS算法等，本发明实施例也可以采用基于遗传算法的聚类算法进行产品零部件的聚类分析。

其中可选的，分析产品实例的零部件之间的功能特性、结构特性以及物理特性的相关性的步骤具体包括：

分别基于不同零部件之间功能特性的相关性，建立功能相关性矩阵，基于不同零部件之间结构特性的相关性，建立结构相关性矩阵，基于不同零部件之间物理特性的相关性，建立物理相关性矩阵；

基于产品实例，采用层次分析法，确定不同零部件之间相关性中功能特性、结构特性以及物理特性分别对应的权重；

基于功能相关性矩阵、结构相关性矩阵、物理相关性矩阵和权重，综合分析产品实例的零部件间的相关性。

可以理解，本发明实施例首先分别单独从功能特性、结构特性和物理特性方面，来对零部件进行相关性分析。具体而言：

零部件功能相关性分析是指将实现同一功能的零部件进行聚合形成模块，尽量满足模块功能独立的原则，其功能相关性强度定义如表1所示，为根据本发明实施例零部件功能相关性定义示例表。之后，可根据该表生成功能相关性矩阵。

表1，根据本发明实施例零部件功能相关性定义示例表

零部件结构相关性分析是指零部件之间在空间、结构关系上的物理联接强度，以及垂直度、平行度和同轴度等结构定位精度，满足模块接口易于分离和联接的原则，其结构相关性强度定义如表2所示，为根据本发明实施例零部件结构相关性定义示例表。之后，可根据该表生成结构相关性矩阵。

表2，根据本发明实施例零部件结构相关性定义示例表

零部件物理相关性分析是指零部件之间存在着能量流、信息流、物料流的传递，物理相关性强度定义如表3所示，为根据本发明实施例零部件物理相关性定义示例表。之后，可根据该表生成物理相关性矩阵。

表3，根据本发明实施例零部件物理相关性定义示例表

之后，由于不同产品其定制化程度存在差异，则其功能、结构和物理三个因素的相关性，在不同类型的产品中所占的权重也会不同。各因素权重分配的合理性会对模块划分结果的准确性造成影响，因此本发明实施例针对不同类型产品特点，采用层次分析法确定各相关性因素的权重，对上述三种相关性进行综合分析。综合分析使得确定的模块化结构树更加准确，其中相关权重符号定义如表4所示，为根据本发明实施例功能、结构、物理相关性权重分配示例表。

表4，根据本发明实施例功能、结构、物理相关性权重分配示例表

通过构建产品零部件之间的功能、物理、结构三个因素各自的相关性矩阵，加权后得到综合相关性强度矩阵R为：

式中，r_ij为任意两个零部件i和j的相关度值，通过该矩阵即可看出产品实例中任意两个零部件直接的相关性。其中r_ij的计算公式为：

r_ij＝ω₁RF_ij+ω₂(ω₂₁RC_ij+ω₂₂RL_ij)+ω₃(ω₃₁RE_ij+ω₃₂RM_ij+ω₃₃RS_ij)；

式中，RF_ij为功能相关强度，RC_ij和RL_ij分别表示结构相关性中的联接和形位相关强度，RE_ij，RM_ij和RS_ij分别表示物理相关性中的能量流、物质流和信息流相关强度。

其中，根据上述各实施例可选的，基于模块化结构树，识别出关键模块的步骤具体包括：基于模块化结构树，通过分析各模块的相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本以及相关产品研制时间，识别出关键模块。

可以理解，关键模块是组成一个产品不可缺少的核心模块，体现了产品的关键技术，决定着产品的本质功能和性能，因此通常研发周期较长，研制成本较高。关键模块与产品相关的功能、性能、研制成本以及研制时间等相关，可以表示成：

M_k＝f(F,P,C,T)；

式中，F表示与模块相关的核心功能，如牵引功能、制动功能和承载功能等，P表示与模块相关的核心性能，如安全性和稳定性等，C表示与模块相关的研制成本，如设计成本和制造成本等，T表示与模块相关的研制时间，如设计时间和制造时间等。

因此，以模块化结构树为基础，以模块化结构树中各模块的相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本以及相关产品研制时间为判断依据，搜索模块化结构树中满足要求的模块，作为关键模块。

可以理解，在进行实际应用的实施时，并不限于上述具体列举的产品相关的功能、性能、研制成本以及研制时间，不应以此限制本发明的保护范围。

根据上述各实施例，通过分析各模块的相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本以及相关产品研制时间，识别出关键模块的步骤具体包括：基于各模块的相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本以及相关产品研制时间，利用下式计算各模块的重要性指数，并基于重要性指数，识别出关键模块：

式中，km_m表示第m个模块的重要性指数，w_F、w_P、w_C和w_T分别表示相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本和相关产品研制时间对应的重要度，w_F+w_P+w_C+w_T＝1，w_Fx表示第x个相关产品功能的重要度，

w_Fx表示第x个相关产品性能的重要度，

w_Cx表示第x个相关产品研制成本的重要度，

w_Tx分表示第x个相关产品研制时间的重要度，

x_Fxm、x_Pxm、x_Cxm、x_Txm分别表示第m个模块与第x个相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本和相关产品研制时间的紧密程度。

可以理解，实际应用过程中，关键模块的识别可以基于关键模块识别矩阵KMM进行，基于模块化结构树的各模块，可以生成关键模块识别矩阵KMM如下：

在该矩阵中，F为产品核心功能，P为产品核心性能，C为模块的研制成本，T为模块的研制时间，M为待分析的模块，w_Fi为第i个核心功能的重要度，

w_Pj为第j个核心性能的重要度，

w_Ck为第k项成本的重要度，

w_Tg为第g项时间的重要度，

w_F为核心功能的重要度，w_P为核心性能的重要度，w_C为研制成本的重要度，w_T为研制时间的重要度，w_F+w_P+w_C+w_T＝1，x_Fim表示第m个模块与第i个核心功能的紧密程度，x_Pjm表示第m个模块与第j个核心性能的紧密程度，x_Ckm表示第m个模块与第k项成本的紧密程度，x_Tgm表示第m个模块与第g项时间的紧密程度，x_Fim，x_Pjm，x_Ckm，x_Tgm可以用0.1、0.3、0.6、0.9来表示影响强弱，km_m表示在综合考虑产品核心功能、性能、研制成本以及时间后，第m个模块的重要程度，其计算公式如上式所示。

可以理解，km_m值越高，说明该模块越重要，可以选作为关键模块。

其中，根据上述各实施例可选的，基于关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块的步骤具体包括：基于各关键模块受需求影响的变化情况，计算各关键模块的变异指数，并基于各关键模块在实例中的使用情况，计算各关键模块的通用度；基于各变异指数和通用度，将各关键模块分类为基本模块、可配置模块或个性模块。

可以理解，本发明实施例在基于模块化结构树识别出关键模块之后，通过分析模块受需求影响的变化情况，即计算模块的变异指数，以及模块在已有实例中的使用情况，即计算模块的通用度，然后综合考虑模块的变异指数和通用度，确定出模块的三种类型：基本模块、可配置模块以及个性模块。

其中，模块的变异指数是指模块受需求影响发生变型的可能性。模块的通用度是评估该模块在其产品族中所被n种产品采用的比重，主要表现为：1)模块的总用量，也称为深度指数；2)使用模块的产品数，也称为广度指数。

为进一步说明本发明实施例的技术方案，根据上述各实施例提供如下实施例的处理流程，但不对本发明的保护范围进行限制。

图2为本发明另一实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法的流程示意图，如图2所示，处理流程包括：

首先，本发明实施例以几个典型城市在用A型地铁产品的设计BOM为输入，通过零部件相关性分析，并基于遗传算法的零部件聚类分析，确定出A型地铁转向架的模块化结构树。

具体而言，先根据转向架设计BOM，识别出转向架的26个零部件，如表5所示，为根据本发明实施例识别出的转向架零部件清单。

表5，根据本发明实施例识别出的转向架零部件清单

之后，对上述零部件两两间进行功能、物理和结构分析，分别构建转向架零部件功能、物理和结构相关性矩阵。同时，通过层次分析法可以确定各个相关性的权重值，如表6所示，为根据本发明一实施例的功能、物理和结构相关性的权重值表。于是，可以利用Matlab2010对功能、物理和结构相关性矩阵进行加权求和，得到综合相关性矩阵。

表6，根据本发明一实施例的功能、物理和结构相关性的权重值表

相关性	权重	权重值
			功能相关性	ω<sub>1</sub>	0.537
物理相关性	ω<sub>2</sub>	0.358
			结构相关性	ω<sub>3</sub>	0.105

再之后，可基于对分析出的零部件间的相关性，对所有零部件进行聚类分析，得到聚类结果，生成模块化结构树。具体可参见图3，为根据本发明实施例提供的轨道交通产品的模块化配置方法中转向架模块化结构树示意图，图中对转向架的各零部件进行了模块化划分。

其次，进行关键模块的识别与模型的分类。具体而言，以上述步骤确定的A型地铁转向架模块化结构树为输入，选择待分析模块并综合考虑其与功能、性能、成本以及时间的相关性，计算模块的重要度，从而识别出关键模块。首先对第一层级模块进行识别，识别关键模块的矩阵KMM见表7所示，为根据本发明一实施例的转向架关键模块识别矩阵(第一层级模块)。

表7，根据本发明一实施例的转向架关键模块识别矩阵(第一层级模块)

通过关键模块识别矩阵，计算各第一层级模块的重要度，得到重要度排序为：构架>轮对轴箱组成>驱动传动装置>基础制动装置>一系悬挂>二系悬挂>中央牵引装置。其中，将构架、轮对轴箱组成、驱动传动装置、基础制动装置作为关键模块。

识别第一层级关键模块以后，进一步对第二层级模块进行识别，识别关键模块的矩阵KMM见表8所示，为根据本发明一实施例的转向架关键模块识别矩阵(第二层级模块)。

表8，根据本发明一实施例的转向架关键模块识别矩阵(第二层级模块)

通过关键模块识别矩阵，计算各第二层级模块的重要度，得到重要度排序为：侧梁>车轮>车轴>牵引电机>制动夹钳>横梁>制动盘>齿轮箱>轴箱>联轴节>安装座。其中，将侧梁、横梁、车轮、车轴、牵引电机、制动夹钳、制动盘作为关键模块。

之后，根据上述分析，实现对各关键模块的分类，输出基本模块、可配置模块和个性模块三种模块类型。最终确定的A型地铁模块类型见表9所示，为根据本发明一实施例的A型地铁模块类型表。

表9，根据本发明一实施例的A型地铁模块类型表

作为本发明实施例的另一个方面，本发明实施例根据上述各实施例提供一种轨道交通产品的模块化配置装置，该装置用于在上述各实施例中实现轨道交通产品的模块化配置。因此，在上述各实施例的轨道交通产品的模块化配置方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各个执行模块的理解，具体可参考上述实施例，此处不在赘述。

根据本发明实施例的一个实施例，轨道交通产品的模块化配置装置的结构如图4所示，为本发明实施例提供的轨道交通产品的模块化配置装置的结构示意图，该装置可以用于实现上述各方法实施例中轨道交通产品的模块化配置，该装置包括：产品实例分析模块401、模块分析模块402和新产品生成模块403。其中：

产品实例分析模块401用于基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树；模块分析模块402用于基于模块化结构树，识别出关键模块，并基于关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块；新产品生成模块403用于基于基本模块和可配置模块，构建模块化产品基型，并基于模块化产品基型，通过匹配个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品。

本发明实施例在已有轨道交通产品实例的基础上进行分析，首先产品实例分析模块401针对已有产品实例的零部件，通过对不同相关特性的分析，进行相关性聚类，得到模块化表示形式，形成模块化结构树。即，利用产品实例分析模块401，事先获取一定量的已有轨道交通的产品实例，对这些产品实例进行分解分析，获取其中相关的零部件。之后，对各零部件间相关性进行分析，例如可以从各零部件的功能、结构、物理等相关特性中，分析不同零部件之间的相关性。最后再根据零部件间相关性的分析结果，将这些零部件进行聚类分析处理，并根据聚类分析结果，生成模块化结构树。

之后，对于模块化结构树中的每一个模块，模块分析模块402获取其在产品研制中的重要程度，并据此选取出其中的关键模块。可以理解，其中的模块表示组成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。关键模块是组成一个产品不可缺少的核心模块，体现了产品的关键技术，决定着产品的本质功能和性能。

并且，对于选取出的关键模块，模块分析模块402分别进行需求-模块定性关系分析和模块通用度定量计算，并基于这两种分析计算的结果，综合评价各关键模块的特性指标，并据此将各关键模块分类，得到组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块。

最后，新产品生成模块403根据上述基本模块、可配置模块和个性模块的上述相关性质，应用这些模块搭建轨道交通的模块化产品基型，以用来进行轨道交通产品研制过程中对车辆产品的个性化配置。

可以理解，在实际应用中，新产品生成模块403可以基于上述基本模块和可配置模块，构建模块化产品基型。在进行新产品的开发时，基于用户的配置需求，利用该模块化产品基型，匹配个性模块，生成新的轨道交通产品。

本发明实施例提供的轨道交通产品的模块化配置装置，通过设置相应的执行模块，分析已有轨道交通产品实例，建立基于已有产品零部件的模块化结构树，并在此基础上进行模块化分析，搭建基于模块分类的轨道交通的模块化产品基型，能够最大化地利用资源，并有效缩短研制周期，降低研制成本，提升研制质量。

可以理解的是，本发明实施例中可以通过硬件处理器(hardware processor)来实现上述各实施例的装置中的各相关程序模块。并且，本发明实施例的轨道交通产品的模块化配置装置利用上述各程序模块，能够实现上述各方法实施例的轨道交通产品的模块化配置流程，在用于实现上述各方法实施例中轨道交通产品的模块化配置时，本发明实施例的装置产生的有益效果与对应的上述各方法实施例相同，可以参考上述各方法实施例，此处不再赘述。

作为本发明实施例的又一个方面，本实施例根据上述各实施例提供一种电子设备，参考图5，为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，包括：至少一个存储器501、至少一个处理器502、通信接口503和总线504。

其中，存储器501、处理器502和通信接口503通过总线504完成相互间的通信，通信接口503用于该电子设备与轨道交通信息设备之间的信息传输；存储器501中存储有可在处理器502上运行的计算机程序，处理器502执行该计算机程序时，实现如上述各实施例所述的轨道交通产品的模块化配置方法。

可以理解为，该电子设备中至少包含存储器501、处理器502、通信接口503和总线504，且存储器501、处理器502和通信接口503通过总线504形成相互间的通信连接，并可完成相互间的通信，如处理器502从存储器501中读取轨道交通产品的模块化配置方法的程序指令等。另外，通信接口503还可以实现该电子设备与轨道交通信息设备之间的通信连接，并可完成相互间信息传输，如通过通信接口503实现轨道交通产品的模块化配置等。

电子设备运行时，处理器502调用存储器501中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树；基于模块化结构树，识别出关键模块，并基于关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块；基于基本模块和可配置模块，构建模块化产品基型，并基于模块化产品基型，通过匹配个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品等。

上述的存储器501中的程序指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。或者，实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还根据上述各实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令使计算机执行如上述各实施例所述的轨道交通产品的模块化配置方法，例如包括：基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树；基于模块化结构树，识别出关键模块，并基于关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块；基于基本模块和可配置模块，构建模块化产品基型，并基于模块化产品基型，通过匹配个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品等。

本发明实施例提供的电子设备和非暂态计算机可读存储介质，通过执行上述各实施例所述的轨道交通产品的模块化配置方法，分析已有轨道交通产品实例，建立基于已有产品零部件的模块化结构树，并在此基础上进行模块化分析，搭建基于模块分类的轨道交通的模块化平台，能够最大化地利用资源，并有效缩短研制周期，降低研制成本，提升研制质量。

可以理解的是，以上所描述的装置、电子设备及存储介质的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解，各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等，包括若干指令，用以使得一台计算机设备(如个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行上述各方法实施例或者方法实施例的某些部分所述的方法。

另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种轨道交通产品的模块化配置方法，其特征在于，包括：

基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树，具体包括：以所述产品实例的设计BOM为输入，通过分析所述产品实例的零部件之间的功能特性、结构特性以及物理特性的相关性，并以内部高聚合、外部松耦合为原则，采用聚类算法对所述零部件进行聚类分析，形成所述模块化结构树；

基于所述模块化结构树，识别出关键模块，并基于所述关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块，具体包括：基于各所述关键模块受需求影响的变化情况，计算各所述关键模块的变异指数，并基于各所述关键模块在实例中的使用情况，计算各所述关键模块的通用度；基于各所述变异指数和所述通用度，将各所述关键模块分类为所述基本模块、所述可配置模块或所述个性模块；

基于所述基本模块和所述可配置模块，构建模块化产品基型，并基于所述模块化产品基型，通过匹配所述个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品；

其中，所述基于所述模块化结构树，识别出关键模块的步骤具体包括：基于所述模块化结构树，通过分析各模块的相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本以及相关产品研制时间，识别出所述关键模块，包括：基于各模块的所述相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本以及相关产品研制时间，利用下式计算各模块的重要性指数，并基于所述重要性指数，识别出所述关键模块：

式中，km_m表示第m个模块的所述重要性指数，w_F、w_P、w_C和w_T分别表示所述相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本和相关产品研制时间对应的重要度，w_F+w_P+w_C+w_T＝1，w_Fx表示第x个相关产品功能的重要度，

w_Fx表示第x个相关产品性能的重要度，

w_Cx表示第x个相关产品研制成本的重要度，

w_Tx分表示第x个相关产品研制时间的重要度，

x_Fxm、x_Pxm、x_Cxm、x_Txm分别表示第m个模块与第x个相关产品功能、相关产品性能、相关产品研制成本和相关产品研制时间的紧密程度；

所述相关产品功能至少包括牵引功能、制动功能和承载功能，所述相关产品性能至少包括安全性和稳定性，所述相关产品研制成本至少包括设计成本和制造成本，所述相关产品研制时间至少包括设计时间和制造时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析所述产品实例的零部件之间的功能特性、结构特性以及物理特性的相关性的步骤具体包括：

基于所述产品实例，采用层次分析法，确定不同零部件之间相关性中所述功能特性、所述结构特性以及所述物理特性分别对应的权重；

基于所述功能相关性矩阵、所述结构相关性矩阵、所述物理相关性矩阵和所述权重，综合分析所述产品实例的零部件间的相关性。

3.一种轨道交通产品的模块化配置装置，其特征在于，包括：

产品实例分析模块，用于基于已有轨道交通的产品实例，通过零部件聚类分析，形成模块化结构树，具体包括：以所述产品实例的设计BOM为输入，通过分析所述产品实例的零部件之间的功能特性、结构特性以及物理特性的相关性，并以内部高聚合、外部松耦合为原则，采用聚类算法对所述零部件进行聚类分析，形成所述模块化结构树；

模块分析模块，用于基于所述模块化结构树，识别出关键模块，并基于所述关键模块，通过需求-模块定性关系分析以及模块通用度定量计算，分类出组成产品族架构的基本模块、可配置模块和个性模块，具体包括：基于各所述关键模块受需求影响的变化情况，计算各所述关键模块的变异指数，并基于各所述关键模块在实例中的使用情况，计算各所述关键模块的通用度；基于各所述变异指数和所述通用度，将各所述关键模块分类为所述基本模块、所述可配置模块或所述个性模块；

新产品生成模块，用于基于所述基本模块和所述可配置模块，构建模块化产品基型，并基于所述模块化产品基型，通过匹配所述个性模块，生成满足预设要求的轨道交通产品；

w_Fx表示第x个相关产品性能的重要度，

w_Cx表示第x个相关产品研制成本的重要度，

w_Tx分表示第x个相关产品研制时间的重要度，

4.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个存储器、至少一个处理器、通信接口和总线；

所述存储器、所述处理器和所述通信接口通过所述总线完成相互间的通信，所述通信接口还用于所述电子设备与轨道交通信息设备之间的信息传输；

所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1或2所述的方法。

5.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1或2所述的方法。