CN109840352A - 一种基于产品平台的内燃机车产品设计系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种基于产品平台的内燃机车产品设计系统，包括：用户需求单元，用于接收用户输入的产品需求，将产品需求转化为技术需求，获得规范化的需求条款，并进行存储；产品数据库单元，用于存储产品技术标准、产品模型和产品设计文件；产品配置单元，用于基于用户的产品需求，结合存储的产品资料，通过产品配置建模、产品配置推理和产品配置评价，设计出相应的产品。所述系统以满足用户多样化需求为目标，从用户需求的分析处理出发，并以此为导向，结合经验知识，形成用户需求与模块间的映射、配置规则，将产品配置应用到产品设计过程中，能满足用户的多样需求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及产品设计技术领域，尤其涉及一种基于产品平台的内燃机车产品设计系统。
背景技术
目前，针对内燃机车的产品研发现状仍处于基于订单进行产品研发设计的阶段。由于内燃机车产品种类繁多，订单需求各不相同，又缺乏产品设计的标准模块，造成产品设计周期长，效率低和成本增加等各种问题。
上述问题具体体现在：第一，内燃机车产品的品种繁多，缺乏共用的公共模块，互换性差，售后服务队伍庞大，运维成本高。特别是在出口产品上，由于各国的铁路轨距、限界、技术标准等不一致，用户对产品的需求不统一，导致产品间的部件继承性不够、共享程度不高。
第二，现有产品系列中产品的模块化程度不高，模块通用性差，模块间接口没有形成标准规范，导致在面对新订单时，研制周期长，快速适应市场能力不强。
第三，对外购模块的接口没有形成标准规范，对供货方的控制力不足，导致外购模块结构形式多样，既增长了研制周期，又提高了外购件的管理、库存等成本，而且对自身售后、用户运维等都带来一定的成本增加。
第五，缺乏先进的产品设计系统，对已有产品的设计经验、产品模块、产品技术等的管理缺乏有效的工具。
综上，由于产品设计平台尚未完全建立，多数产品均需根据订单进行全新设计，设计工作任务量大，设计周期长。对设计过程中采用的设计思路，设计手法、设计资源缺少规定，对标准化设计没有具体要求，设计工作中零部件通用性差、设计风格不一致，产品之间的零部件互换性、相同部件外部接口标准化及内部模块标准化程度不高，给设计效率、进度、质量等方面带来很大影响。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种基于产品平台的内燃机车产品设计系统，将用户需求与产品模块进行匹配，实现了产品的模块化设计。
本发明实施例提供一种基于产品平台的内燃机车产品设计系统，包括：用户需求单元，用于接收用户输入的产品需求，将所述产品需求转化为技术需求，获得规范化的需求条款，并进行存储；
产品数据库单元，用于存储产品技术标准、产品模型和产品设计文件；
产品配置单元，用于基于用户的产品需求，结合存储的产品资料，通过产品配置建模、产品配置推理和产品配置评价，设计出相应的产品。
进一步，所述用户需求单元包括：语义分割模块，用于对用户输入的产品需求进行语义分解，识别所述产品需求中的技术条件，所述产品需求为原始语言；
语义转换模块，用于对所述产品需求进行语义转换，获得所述产品配置单元能够识别的需求指令；
需求补充模块，用于将内容重叠的产品需求进行合并，并基于产品特点和已有信息对信息缺失的产品需求补充完整，形成标准的产品需求条款；
存储模块，用于存储所述产品需求条款。
进一步，所述产品数据库单元包括：产品技术标准库，用于根据内燃机车的结构，存储与所述内燃机车设计相关的国际标准和国内标准；
产品模型库，用于根据内燃机车的产品结构，存储多个产品设计模型；
产品设计文件库，用于存储产品设计中使用的各种文件，包括计算仿真文件、工艺文件、试验类文件、交付类文件。
进一步，所述产品配置单元包括：配置建模模块，用于根据内燃机车的产品设计知识，进行产品设计建模，获得产品的配置模型；
配置推理模块，用于基于用户的产品需求，结合产品设计的约束条件，针对所述产品的配置模型采用配置规则进行处理，获得产品的配置方案；
配置评价模块，用于基于制定的评价规则建立评价模型，对所述产品的配置方案进行评价和比较，获得符合产品需求的配置实例。
进一步，所述用户需求单元还包括判断模块，所述判断模块用于判断所述产品需求条款是否为新需求，若所述产品需求条款为新需求，则将所述产品需求条款存储在所述存储模块中。
进一步，所述产品需求条款包括定性描述的产品需求条款和定量描述的产品需求条款。
进一步，根据内燃机车的产品结构，所述产品设计模型分为多个层级。
进一步，所述产品设计模型具有相应的档案信息。
进一步，所述配置建模模块采用制造视图方法进行建模。
本发明实施例提供的基于产品平台的内燃机车产品设计系统，以满足用户多样化需求为目标，从用户需求的分析处理出发，并以此为导向，结合经验知识，形成用户需求与模块间的映射、配置规则，将产品配置应用到产品设计过程中。通过此种产品设计系统的应用，有效提高了内燃机车产品的研发效率，由于基于已有模块、经验数据等进行新产品开发，产品设计质量提升，能满足用户的多样需求。
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为本发明基于产品平台的内燃机车产品设计系统的结构框图；
图2为本发明用户需求单元的结构框图；
图3为本发明用户需求分解过程示意图；
图4为本发明产品数据库单元的结构框图；
图5为本发明产品设计模型的档案信息结构图；
图6为本发明产品配置单元的结构框图；
图7为本发明内燃机车冷却系统的产品配置图。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的基于产品平台的内燃机车产品设计系统的结构框图。
如图1所示，所述基于产品平台的内燃机车产品设计系统1包括用户需求单元2、产品数据库单元3和产品配置单元4。其中，所述用户需求单元2接收用户输入的产品需求，将所述产品需求转化为技术需求，获得规范化的需求条款，并进行存储。所述产品数据库单元3存储产品技术标准、产品模型和产品设计文件。所述产品配置单元4基于用户的产品需求，结合存储的产品资料，通过产品配置建模、产品配置推理和产品配置评价，设计出相应的产品。
本发明实施例提供的基于产品平台的内燃机车产品设计系统，以满足用户多样化需求为目标，从用户需求的分析处理出发，结合已有的产品模型，将用户需求与产品配置进行匹配，设计出满足用户需求的产品。通过此种产品设计系统的应用，有效提高了内燃机车产品的研发效率，由于基于已有模块、经验数据等进行新产品开发，产品设计质量提升，能满足用户的多样需求。
图2示出了本发明实施例提供的内燃机车产品设计系统中的用户需求单元的结构框图，图3示出了用户需求分解的过程。用户需求单元的主要功能是获取用户需求信息后，正确理解模糊、抽象的用户需求，充分表达用户需求语义，将用户需求准确转化为技术需求，规范化后得到用户需求条款，为后面的产品配置提供准备。下面，将结合图2和图3对用户需求单元进行描述。
如图2所示，用户需求单元2包括语义分割模块2-1、语义转换模块2-2、需求补充模块2-3、存储模块2-4和判断模块2-5。首先，用户输入的产品需求是原始语言(如招标技术条件等)，例如图3中的R1-R4表示用户输入的产品需求，在采集用户需求的过程中可能会采集到一些笼统、抽象的需求，所述语义分割模块2-1根据产品的具体情况，对用户输入的产品需求进行合理的语义分解，识别出产品需求中的技术条件，得到用户真实的产品需求。经过语义分解后的产品需求仍为原始语言，因此所述语义转换模块2-2对用户的产品需求进行语义转换，获得后续配置能够识别的需求指令。由于用户输入的产品需求可能会出现不同程度的重叠情况，应对这些重叠的需求进行合并，同时基于语义分割的需求分解完全依赖语言表达，很有可能有一些客户没有表达造成一定的语义损失，因此如图3所示，需要根据产品的自身特点以及设计经验，对用户输入的产品需求进行一定的补充，所述需求的重叠合并与扩展补充由用户需求单元中的需求补充模块2-3来完成。经过需求的分解过程，用户需求从最初的原始状态R1-R4转变为后续系统可以处理的标准的产品需求条款r11-r44。标准的产品需求条款根据内容可以分为定性描述的产品需求条款和定量描述的产品需求条款。
判断模块2-5用于判断标准的产品需求条款是否为系统已有，如果该需求条款为新需求，则将所述产品需求条款存储在存储模块2-4中。如果系统中已有该需求条款，则不做任何处理，等待后续与产品设计模型进行配置。
图4示出了本发明实施例提供的内燃机车产品设计系统中的产品数据库单元的结构框图。
如图4所示，产品数据库单元3主要包括产品技术标准库3-1、产品模型库3-2和产品设计文件库3-3。产品技术标准库3-1中按内燃机车总体、车体钢结构、电气系统、转向架系统、制动系统等分类，存储内燃机车相关的国际标准和国内标准，方便工程师查阅对比。产品模型库3-2中，根据内燃机车的产品结构存储大量的产品设计模型。本发明实施例中，可以将模型进行一级分类，主要包括柴发机组模型、底架模型、司机室模型、电气室模型、动力室模型、冷却室模型、辅助室模型、通风模型、空气滤清模型、机燃油模型、牵引缓冲装置模型、燃油箱模型、转向架模型、制动柜模型、风源模型、附加模型。一级模型下又可以进行细分，分解为二级模型、三级模型等，直到不能细分为止。最小单元模型根据其具体属性又可以分为标准件模型、通用件模型、可参数化设计模型、可选配模型、个性模型等。产品设计文件库3-3中包括计算仿真文件、工艺文件、试验类文件、交付类文件。以计算仿真文件为例，文件库中包括机车重量分配计算、机车牵引特性计算、机车电阻制动特性计算、车体静强度及刚度计算、车体结构振动模态及司机室振动计算、机车曲线通过计算等，在设计师开展工作时，可以搜索相关技术文件的名称关键词，找到所需文件，基于文件模板进行技术文件的编制。
如图5所示，模型库中每个模型都有详细的“身份/档案信息”，例如包括模型名称、代码、功能、外形尺寸、接口、主要技术参数、图纸、技术文件、已使用车型、研制及生产过程故障信息、相关模型等，对于外购件来说，还应包括供货商信息、参考价格、供货周期等。
图6示出了本发明实施例提供的内燃机车产品设计系统中的产品配置单元的结构框图。产品配置单元4将用户的多样性需求与企业的现有资源、已有产品和技术积累进行匹配，设计出满足用户需求的产品，并且节约成本。
如图6所示，产品配置单元4包括配置建模模块4-1、配置推理模块4-2和配置评价模块4-3。配置建模模块4-1将内燃机车产品研发过程中积累沉淀的经验知识转化为容易被领域专家理解和掌握的产品族配置模型，从而更好地为配置推理服务，可以选择基于GBOM(制造视图)的方法进行配置建模。
配置推理模块4-2以用户需求处理为输入，结合设计约束、部件接口约束等的限制，以配置建模过程中形成的配置模型为对象，运用配置规则进行处理实现配置模型的求解和实例化，获得产品的配置方案。
配置模型实例化完成后，进行配置评价。配置评价模块4-3通过制定合理的评价准则，采用有效可行的评价方法，建立配置方案评价的数学模型，从是否满足用户需求的角度，以及产品的技术、经济和社会等方面考虑，对配置方案进行评价和比较，选择最大程度符合客户要求的配置实例。
图7示出了采用本发明实施例提供的产品设计系统，配置内燃机车冷却系统的过程。如图7所示，在用户提出产品需要后，根据牵引吨位和牵引速度，配以线路条件等，可以得出柴油机的技术要求。柴油机确定后，可得到柴油机的散热量，考虑整车散热需求则可得到冷却能力要求，进而确定冷却风扇模型及风扇驱动部件模型。配置过程完成后，反向进行配置评价。在评价的过程中要综合考虑用户和企业的共同利益，一方面使配置方案达到用户的最佳综合满意度，同时也要提高企业内部资源的最有效利用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种基于产品平台的内燃机车产品设计系统，其特征在于，包括：
用户需求单元，用于接收用户输入的产品需求，将所述产品需求转化为技术需求，获得规范化的需求条款，并进行存储；
产品数据库单元，用于存储产品技术标准、产品模型和产品设计文件；
产品配置单元，用于基于用户的产品需求，结合存储的产品资料，通过产品配置建模、产品配置推理和产品配置评价，设计出相应的产品。
2.根据权利与要求1所述的系统，其特征在于，所述用户需求单元包括：
语义分割模块，用于对用户输入的产品需求进行语义分解，识别所述产品需求中的技术条件，所述产品需求为原始语言；
语义转换模块，用于对所述产品需求进行语义转换，获得所述产品配置单元能够识别的需求指令；
需求补充模块，用于将内容重叠的产品需求进行合并，并基于产品特点和已有信息对信息缺失的产品需求补充完整，形成标准的产品需求条款；
存储模块，用于存储所述产品需求条款。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述产品数据库单元包括：
产品技术标准库，用于根据内燃机车的结构，存储与所述内燃机车设计相关的国际标准和国内标准；
产品模型库，用于根据内燃机车的产品结构，存储多个产品设计模型；
产品设计文件库，用于存储产品设计中使用的各种文件，包括计算仿真文件、工艺文件、试验类文件、交付类文件。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述产品配置单元包括：
配置建模模块，用于根据内燃机车的产品设计知识，进行产品设计建模，获得产品的配置模型；
配置推理模块，用于基于用户的产品需求，结合产品设计的约束条件，针对所述产品的配置模型采用配置规则进行处理，获得产品的配置方案；
配置评价模块，用于基于制定的评价规则建立评价模型，对所述产品的配置方案进行评价和比较，获得符合产品需求的配置实例。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述用户需求单元还包括判断模块，所述判断模块用于判断所述产品需求条款是否为新需求，若所述产品需求条款为新需求，则将所述产品需求条款存储在所述存储模块中。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述产品需求条款包括定性描述的产品需求条款和定量描述的产品需求条款。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，根据内燃机车的产品结构，所述产品设计模型分为多个层级。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述产品设计模型具有相应的档案信息。
9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述配置建模模块采用制造视图方法进行建模。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190604 |