Railway Industry

铁路行业解决方案

Railway Industry  Solutions

Six key technologies

正向设计研发阶段的六大关键技术

铁路行业QFD应用的必要性        QFD(Quality Function Deployment,质量功能展开)是一种系统性的决策技术,其实质是用一种系统的保证方法,将顾客、市场需求通过产品开发的各阶段,准确地转化为相关的技术要求和管理要求,从而使企业的管理者和相关人员能清楚地跟踪产品初期的顾客需求到操作层的详细指令以及活动的途径。QFD以客户需求为驱动,强调在设计的初期就保证将客户的需求转化成设计开发人员相关技术要求,避免了产品后期设计的反复。 在设计阶段,它可保证将顾客的要求准确无误地转换成产品定义(具有的功能、实现功能的机构和零件的形状、尺寸、公差等); 在生产准备阶段,它可以保证将反映顾客要求的产品定义准确无误地转换为产品制造工艺过程; 在生产加工阶段,它可以保证制造出的产品完全满足顾客的需求; 在正确应用的前提下,QFD可以保证在整个产品寿命循环中,顾客的要求不会被曲解,也可以避免出现不必要的冗余功能,还可以使产品的工程修改减至最少,也可以减少使用过程中的维修和运行消耗,追求零件的均衡寿命和再生回收; 而也有资料显示,通过采用QFD,丰田公司减少了60%的启动成本损失,马自达公司减少了半数的最后设计变更,大大降低了研发成本。 而随着铁路产品技术的引进及当今世界铁路行业的发展日新月异,其结构类型越来越复杂,客户的要求也越来越高,而市场也越来越激烈,如何基于客户需求准确的进行指标分解并进行产品设计,占得市场先机,就显得尤为重要。而一旦技术指标分解不到位,则会造成技术指标与总体技术指标脱节,设计方案无法满足客户的要求,就必须对方案进行重新论证和修改,导致高昂的研发成本和巨大浪费。        因此,正是由于这些原因,在正向设计研发中,必须开展QFD工作,才可能以最短的时间、最低的成本生产出功能上满足顾客要求的高质量铁路产品。 安怀信QFD解决方案 安怀信公司提供的QFD分析软件是Qualica,其是国际上比较通用的一款QFD软件,其在中车唐山机车车辆有限公司的研发的250公里动车组进行了应用,有效的提高了动车组的研发效率,并降低了研制成本。 Qualica工作流程 客户需求分析 完整科学地收集客户需求,获得完整准确的客户需求列表; 对客户需求进行层次化分析和归类; 对客户需求进行重要度排序和量化评估,提取关键指标; 对客户需求进行市场竞争能力分析,进行新产品规划。 指标的逐级分解 利用QFD方法将客户需求转变成产品技术特性,并进行重要度排序,确定其目标值; 对关键技术特性进行QFD层级分解,将系统级的指标分解为子系统级、组件及关键零部件级,直至分解为工艺规划和制造控制计划。 方案选型 在指标分解的每个层级,进行方案选型,根据设定的权重,各个指标的关联,以及多矩阵式的综合评估,得出最优的方案和结论; 方案选型结果能够实现层级分发,最终各个层级的人员根据分解的任务进行有序工作。 创建专家辅助系统 实现专家知识固化和管理,提高产品设计质量、减少设计时间; 充分尊重客户需求,以满足客户需求为基础,关注产品研发的各个环节,减少设计变动,提高客户满意度。 客户价值
铁路行业正向设计方案设计研发平台需求       概念设计在正向设计研发流程中占有重要的地位,其主要侧重于是从产品的需求出发,快速实现产品功能和性能所需要的总体设计方案和设计参数,尽量减少后期的设计更改。       而对于中国铁路企业来说,一般不大关注概念设计在产品设计中作用,且现有设计手段也很难在既定时间之内给出符合市场需求、且性价比较高的设计方案。因此,为加快市场响应速度,提高概念设计在设计研发流程中的作用,推动在铁路行业在正向设计研发中带头作用,非常有必要开展正向设计研发流程的方案设计平台研究工作。 安怀信正向设计方案设计研发平台解决方案       安怀信提供的方案设计研发平台CoCo动车组整车敏捷设计与验证系统(简称CoCo系统)是专门为中国铁路企业定制的快速多方案设计和验证系统,其可从动车组设计需求和设计参数出发,快速生成动车组三维布局方案模型(包括车体外形轮廓变形、车上车下车顶大部件设备布局、车窗座椅布局等),对总体系统设计参数的性能及技术指标进行验证和评估,并对设计参数进行快速修改和优化,最大可能降低产品在详细设计阶段的重复设计,提高产品设计效率。 CoCo系统功能       CoCo系统平台通过创建动车组车体参数化模型库、开发需求指标管理模块、集成动车组各专业In-house计算程序(包括曲线通过、限界计算、重量管理、牵引计算、制动计算等程序)和结构强度仿真分析流程模板,快速生成车体三维布局模型,并快速进行整车性能及技术指标验证。 快速生成三维布局模型       CoCo系统可从设计需求和设计参数出发,快速生成动车组相应改型产品的三维方案布局模型,包括车体外形轮廓变形、车上车下车顶大部件设备布局、车窗座椅布局等,在方案设计阶段即可进行三维模型展示。 快速性能评估       CoCo系统集成曲线通过、限界计算、重量管理、牵引计算、制动计算等计算程序,可对车辆性能设计参数进行快速分析,并输出判断信息和生成Word版计算报告。 结构强度评估       CoCo系统通过参数关联,将三维布局方案模型的参数和三维仿真分析几何模型的参数进行关联,将两套模型的参数统一为一套参数,从而可以实现一套参数驱动两套模型的效果,并可在生成三维布局模型的同时,生成相应的三维仿真分析几何模型。     同时,CoCo系统通过集成仿真分析流程模板(比如,Comet软件、Hypermesh前处理软件、或其它仿真分析软件),可快速生成仿真分析所需要的前处理文件(包括网格模型、工况选择、载荷及边界条件施加等)。同时,CoCo系统可以调用通用求解器软件对车体的模态、强度、刚度进行分析,并可生成相应计算分析报告。 客户价值 加快产品设计速度:用户可基于模型库中的参数化模型,通过模块组合和设计参数变更快速生成产品设计模型,加快产品设计速度; 有助于方案选型:产品设计分为方案设计和详细设计两个阶段,方案设计阶段侧重于方案的快速生成,确定实现产品功能和性能所需要的设计参数,而三维参数化CAD模型库可以快速生成三维方案模型,有助于方案选型; 加快市场响应速度:对于快速投标项目,使用户快速生成设计方案,并快速对设计方案进行三维图形展示,占得投标先机; 提高有限元分析效率:用户可基于参数化模型库中的参数化模型,通过参数变更即可快速生成相应的有限元仿真分析前处理几何模型,并基于定义好的仿真分析流程模板快速生成包含求解设置和工况条件的有限元网格模型,极大提高有限元建模效率; 保证有限元仿真分析精度:CAE参数化模型库集成了企业内部仿真部门经过验证的的规范和经验,其保证不同分析工程师得到的仿真结果是一样的,保证了仿真分析的精度; 提高仿真部分在企业内部的地位:加快了仿真分析的效率和精度,提高了仿真部分在企业中的地位和作用; 有助于成本控制:企业的经济效益是首位的,成本控制至关重要,这就需要设计和生产尽可能少的出现反复,将设计更改和定型尽量控制在设计前端,从而大大节约成本,为企业赢得效益; 有助于提升企业创新设计能力:通过参数化模型库的建立,加快了产品设计速度和效率,企业将有更多的时间和精力去研究新的产品,进而逐步提升企业的创新设计能力。 后记       2017年1月13日,中国铁路总公司的时速250公里动车组采购项目结果正式发布,中车唐山公司中标第5包12列和第6包19列,合计31列动车组,标志着唐山公司正式迈进时速250公里动车组市场,具备高速动车组和城际动车组全系列、谱系化产品批量生产能力。
CAD参数化模型库管理解决方案 铁路行业CAD建模需求       传统的CAD建模所构造的产品模型是几何图像(如点、线、面、体)的简单堆叠,仅仅描述了设计产品的可视化形式,而不包含设计者的设计思想,因此难以对产品模型进行改动,并生成新的产品实例模型。 而对于铁路产品来说,大部分新产品都是改进型设计,尤其对于已经开展模块化和谱系化生产的企业来说,其大约70%的新产品的设计都是重复利用原有产品模型。因此,如何采用参数化建模技术来提高铁路产品建模设计效率,是铁路产品正向设计的研究重点之一。 安怀信CAD参数化模型库解决方案       安怀信公司提供三维参数化CAD模型库咨询服务,基于用户已有的三维设计软件,为用户提供参数化CAD模型库建模的方式和咨询服务,指导用户进行模块化和参数化建模。同时,安怀信基于用户产品要求为用户搭建三维参数化模型库应用系统平台,使得用户在无需打开三维设计软件的情况下,通过修改系统界面设计参数即可完成产品设计和模型变更。 安怀信CAD参数化模型库案例 客户价值 加快产品设计速度:用户可基于模型库中的参数化模型,通过模块组合和设计参数变更快速生成产品设计模型,加快产品设计速度; 有助于方案选型:产品设计分为方案设计和详细设计两个阶段,方案设计阶段侧重于方案的快速生成,确定实现产品功能和性能所需要的设计参数,而三维参数化CAD模型库可以快速生成三维方案模型,有助于方案选型; 加快市场响应速度:对于快速投标项目,使用户快速生成设计方案,并快速对设计方案进行三维图形展示,占得投标先机; 有助于成本控制:企业的经济效益是首位的,成本控制至关重要,这就需要设计和生产中尽可能少的出现反复,将设计更改和定型尽量控制在设计前端,从而大大节约成本,为企业赢得效益; 有助于提升企业创新设计能力:通过参数化模型库的建立,加快了产品设计速度和效率,企业将有更多的时间和精力去研究新的产品,进而逐步提升企业的创新设计能力。 CAE参数化仿真模型库管理解决方案 铁路行业CAE仿真分析现状及需求       对大多数铁路车辆仿真分析任务而言,有限元分析模型都是在车体产品的详细设计完成之后,依据三维实体设计模型结构在CAE有限元分析软件(或有限元前处理软件)中简化(比如“抽中面”、几何清理等)有限元实现的,在设计进行修改或变更时,有限元模型很难得到重复利用,需要重新进行有限元建模。并且,有些铁路产品设计还处于二维图纸设计状态(AutoCAD二维图纸),仿真部门需要依据二维图纸手工建成有相应的三维有限元分析模型,需要近一个月的时间,效率低下缓慢,且得到的模型更难重复利用。       因此,如何快速、准确、高质量地进行有限元建模,以及如何提高有限元建模效率和重用性,一直铁路车辆是有限元仿真分析的研究重点之一。 安怀信CAE参数化模型库解决方案       安怀信公司提供的CAE参数化模型库解决方案是PSDM(Parameters Simulation Data Manager)三维参数化仿真模型管理系统,其是基于企业已有的三维CAD设计软件,采用参数化和模块化的建模方式,搭建CAE仿真分析几何模型库,并基于用户已有的有限元分析软件(或有限元前处理软件)开发结构仿真分析流程模板,包括网格划分、材料、单元属性设置、载荷边界条件施加、工况设置、计算分析设置等,可快速生成有限元分析的前处理求解模型文件,提高有限元模型的建模效率和精度。 CAE参数化模型库系统应用案例       基于PSDM系统,安怀信公司为中车集团某机车公司定制开发了25型车车体结构参数化仿真系统,创建和开发了25型车车体结构仿真分析几何模型库和仿真分析流程模板,可通过模块选配和参数变更快速生成变型产品25型车车体仿真分析几何模型,使原来需要1个月时间才能完成的仿真分析任务,缩短在5-10天之内,极大的提高了25型车车体有限元仿真分析建模效率。 25型车车体模型库创建        根据25型车车体结构设计特点,基于CAD建模软件采用模块化和参数化相结合的技术,搭建25型车车体参数化有限元仿真分析几何模型库,通过模块选配和参数变更快速生成25型车车体结构仿真分析几何模型。 仿真分析流程模板       仿真流程模板分为全自动建模过程和半自动建模过程两种模式,全自动建模过程将自动车体几何模型,并自动执有仿真流程模板的整个过程,包括几何清理、网格划分、材料、单元属性设置、载荷边界条件施加、工况设置、计算分析设置的等,自动输出前处理求解文件;半自动建模过程中,仿真流程模板的每个任务执行过程都可人工参与,有效保模型的精度和可靠性。 车体网格模型 仿真分析结果 系统价值 提高有限元分析效率:用户可基于参数化模型库中的参数化模型,通过参数变更即可快速生成相应的有限元仿真分析前处理几何模型,并基于定义好的仿真分析流程模板快速生成包含求解设置和工况条件的有限元网格模型,极大提高有限元建模效率,使原来需要一个月才能完成的任务在一周内完成。 保证有限元仿真分析精度:CAE参数化模型库集成了企业内部仿真部门经过验证的的规范和经验,其保证不同分析工程师得到的仿真结果是一样的,保证了仿真分析的精度。 提高有限元模型的重用性:参数化CAE模型库仿真流程模板基于抽象模型(虚拟模型)创建,可适用于不同的前处理几何模型,提高了CAE模型的重用性。 加快市场响应速度:对于快速投标项目,三维参数化CAE模型库可在原分析三分之一左右的时间内可完成相应产品的仿真分析,占得投标先机。 提高仿真部分在企业内部的地位:通过参数化模型库的建立,加快了仿真分析的效率和精度,提高了仿真部分在企业中的地位和作用。 CAE结构静力学V&V验模解决方案 正向设计中的静力学仿真需求 设计理念转变 传统结构设计中主要采用保守设计方法设计,结构强度裕度较大,出现结构静力失效的问题也不突出,但保守设计已不能很好满足正向创新设计要求; 正向创新设计要求,无论是从降低产品材料成本,还是从能源消耗经济性,又或者从产品的美观、易护性上,都对结构静力学性能提出了更加精益的要求,需要研发人员对产品的静力学性能研究达到更深入、更精确的要求,而不能只满足于结构的不失效。 仿真与试验实现一体化 改变仿真和试验两条平行线的状态,做到“仿真指导试验,试验确认仿真”的有效联合; 通过仿真结果可以直接生成优化的试验方案,并符合试验人员的工作方式; 试验结果可以直接被读取,实现自动数据插值转换,方便用于确认和修正仿真模型。 高度智能的仿真模型修正方法 可以快速对成百上千测点试验数据和仿真数据进行一致性分析,对仿真模型精度进行评估; 通过适当的优化算法,对包含网格、载荷、材料、装配关系等一系列仿真参数进行自动/半自动修正,而不需要占用太多仿真分析人员人工时间; 修正后的精确仿真模型应该具备与优化工具的接口,可直接高效应用于结构优化设计。 与虚拟性能样机库集成 静力学模型是企业虚拟性能样机库的重要组成部分,所有针对静力学模型的仿真、试验和V&V验证过程数据,都应该管理在虚拟性能样机库中,便于后期创新设计的复用。 安怀信结构静力学V&V验模解决方案 SimV&Ver Static是北京安怀信公司依照ASME V&V10(计算固体力学的验证和确认指南)标准要求,开发的一款结构静力学仿真模型验模工具,通过制定验模分析流程模板来指导用户完成仿真模型验证、确认及模型修正工作,在提高仿真分析精度的同时也提高验模的效率。SimV&Ver Static静力学验模工具包含以下模块: CAST仿真试验结果一致性对比模块; Updating仿真结果修正模块; UQ不确定性量化分析模块; C-SDM虚拟样机系统集成。 SimV&Ver Static验模流程 SimV&Ver Static静力学验模工具的工作流程如下: 首先在一致性分析(CAST模块)模块中,读入需要修正的仿真模型,并根据仿真分析结果,在仿真结果文件上直接点选、创建试验测点,包括试验测点位置和测点类型(位移测点、应力测点等),并自动生成试验大纲,发布给试验人员。 试验人员根据试验大纲进行试验,获得试验数据,传输回CAST模块; CAST模块会自动读取和转换测点试验结果数据,并自动与仿真模型中相应单元/节点进行匹配,进行结果的一致性检查。如果仿真结果置信度足够高,则直接进入虚拟性能样机库,否则继续进入Updating修正模块。 Updating修正模块中,将会对仿真模型进行自动化模型自检、网格验证、求解器验证、参数敏感度分析、理想化假设验证等一系列自动验证工作,最终结果与试验结果再次进行一致性检查。置信度达到要求进入虚拟样机库,否则继续进行UQ不确定性量化分析。 UQ模块中,可以考虑输入参数的概率分布,及其导致的仿真结果概率分布和偏离,以概率方法确认仿真模型置信度区间是否可以接受,如果可以接受,则进入虚拟性能样机库。 SimV&Ver Static在转向架仿真分析中的应用案例 试验测点生成 仿真模型修正 生成虚拟样机模型 客户价值 产品结构静力学特性被准确、清晰地仿真模拟,不再用保守设计,研发人员可以利用高置信度的静力学虚拟样机,进行高效准确的结构优化设计,大大降低产品成本和增强产品质量竞争力; 实现了仿真和试验的一体化,达到了仿真指导试验、试验验证仿真的V&V流程目标; 自动、快速的验模工具,同时集成了产品静力学模型验证的最佳实践知识,为企业进行新产品研发提供了标杆的仿真和验模模板; 与C-SDM虚拟性能样机库结合,形成企业产品各层级的静力学虚拟样机,是企业的核心静力学性能大数据。   CAE结构动力学V&V解决方案 产品动力学性能设计现状及问题 产品结构设计失效,绝大部分问题出在动力学设计缺陷上; 动力学缺陷给产品带来的失效往往是破坏性的; 相对于静力学仿真的成熟准确,动力学建模和仿真往往更加困难; 静力学设计可以通过安全系数冗余来保证,但动力学设计却没有好的办法,只能通过准确的仿真; 动力学试验往往需要大型试验设备,周期长成本高; 振动试验与仿真结果的对比和修正非常困难,难以对动力学模型进行修正和优化。 安怀信结构动力学V&V验模解决方案       安怀信公司提供的结构动力学V&V验模软件是SimV&Ver Vibrant,其是由Vibrant Technology公司提供的一个动力学软件包家族系列,包含多个软件选项,其是基于Windows的试验后处理分析工具软件包,可以帮助用户观察、分析和存档机器和机械结构的动力学行为;并能对结构动力学性能进行快速优化,并利用物理试验数据,对动力学模型进行修正,提升动力学模型的性能预测精度。 SimV&Ver Vibrant功能介绍 ODS工作变形形状分析       ODS(Operation Deflection Shape,工作变形形状)是一种观察机器结构在工作过程中是如何运动的最简单的方式,用于观察和分析机械或结构的振动和噪声问题,并通过调节光标来实现交互式扫描,驻留或静态动画显示。软件包括基于时域的和基于频域两种动画显示形式。 VPH便携式动力学试验测试设备       SimV&Ver Vibrant软件自带有便携式VPH振动测试硬件工具箱,工具箱可用于解决结构的实验模态、振动和噪声问题分析。 具有4-32个可同时工作的数据采集通道,动画中显示工作变形或模态振型; VPH工具箱也可以用于短期或者长期的机器健康监测和结构健康监测; VPH便携式硬件模块包含SSD计算机、电源浪涌保护、无线或手机调制解调器、多通道同时采集系统、外部BNC连接器、外部USB&以太网连接器或其他网络连接选项。     方便的3D试验模型建模方式 软件创建3D模型具备以下三种方式: 软件直接建模,模型可以是线模型(点&线),表面模型、变形表面模型、逼真的模型等; 可以导入FEA&CAD模型; 通过三维相机扫描、图片等导入逼真的模型,提供真实的对象。 EMA/OMA试验模态分析 软件提供三种试验模态分析方法,分别为EMA快速拟合模态分析、OMA工作模态分析及 多参考模态分析三种模态分析类型。 MIMO动力学传函建模与仿真 MIMO适用于多点激励情况,利用多输入多输出矩阵计算多点激励情况下的系统响应。能够计算得到MIMO FRFs,多点或部分相干函数。 FEA Model Updating 动力学有限元模型修正 FEA Model Updating模块可以帮助用户建立FEA模型,或从外部导入FEA模型,并在模态试验前求解其模态,对FEA模型结果与试验结果直接进行对比,并通过调整FEA模型的参数对FEA模型进行修正,使之最接近于试验数据结果。 声振耦合分析 可以在同一个动画图形中通过显示振动和声学数据,来分析声学-振动问题,对声强、声压级(SPL)、声功率进行后处理与显示; 声强可以使用2-4个通道的采集探头和一个多通道的采集系统来进行测量,每一个声强的测量结果都可以处理成垂直于声学网格或者表面,或者在每个网格点的三个方向(三个轴方向); 流过一个声学表面的声功率可以通过声强数据进行计算。声功率可以在声学表面以彩图进行显示。 Vibrant公司简介        Vibrant Technology公司成立于1991年,是振动与声学试验数据处理工具研发的引领者,可用于监测分析机械结构的振动和声学问题。Vibrant研发的工具已广泛应用于各个工业领域的结构试验和机器维护专业,具体包括: 汽车/航空航天/化工企业/建筑设备/声强/声压管理/工程服务/HVAC暖通空调/石油化工生产/工厂机器管理/发电设备/半导体制造/钢铁厂/结构监测 。 客户价值 基本价值 确定机器或结构哪个地方移动得最厉害; 确定机器或者结构实际移动了多少; 在特定的工作条件下,确定机器或者结构的工作变形; 确定机器或者结构共振的自然频率和模态振型是什么; 测量声场是怎么样的。 更多价值 确定振动问题是受迫振动还是共振,或者二者的综合; 分析是否有源自于结构的噪声; 计算由于多个载荷引起的结构响应(时域或频域); 计算引起所测量的结构响应(时域或者频域)的激励载荷; 检查如何对结构进行修改(增加加强筋、阻尼器、质量块、调谐吸收器、FEA单元),可以影响谐振和综合振动水平; 在试验件的3D模型上增加FEA单元,并求解FEA模态; 基于试验模态数据,对FEA模型进行修正。 虚拟样机数据管理解决方案 仿真数据管理系统需求           随着计算机技术和CAE仿真技术水平的不断提高,CAE仿真技术在铁路行业方面的在应用也越来越多,国内外的仿真界已经达成共识:没有经过验证的仿真模型没有任何价值,没有经过可信性评估的仿真系统也没有任何价值。工程实践也表明:要想让仿真系统真正具有生命力,必须对仿真系统进行可信性研究,仿真的可信性研究又常称为“验证与确认(Verification & Validation,简称V&V)”。同时,仿真技术同设计一样是一项知识密集型的活动,必须进行不断的积累、尝试、总结和修正,而这些过程是非常重要的智力资产,是宝贵的知识库,必须通过有效的管理手段对这些知识进行固化和规范,才能对后续的仿真能力和质量提升提供有效的帮助。因此,如何积累和管理虚拟样机仿真分析数据,提前对性能仿真和试验做出合理规划,并能在新产品设计过程中,利用高精度的虚拟样机及仿真规范对新设计进行精确快速的性能预测,是正向设计研发流程研究热点之一。 优势与价值 建立企业产品仿真性能大数据: 企业产品体系的性能know-how,按照层级、学科、建模工具、置信度水平进行了全面管理; 性能大数据库是企业所有创新的基础。 高精度仿真驱动设计 具备高置信度的模型才能指导优化设计; 形成企业仿真规范,指导所有仿真人员获得一致、可靠的仿真结果和性能预测。 仿真与实验紧密集成。 准确的仿真能够指导生成最有效的实验方案,从而大大降低实验成本和周期; 实验数据的采集有效验证仿真模型的置信度。 性能仿真知识管理和重用 是唯一从仿真部门角度管理产品系统性能数据的工具,而不是从结构树或者单一仿真过程; 产品级仿真、部件级仿真、基础仿真数据重用。
DFX面向产品全生命周期的设计解决方案 铁路行业DFX设计现状及需求       长期以来,铁路产品开发工作一直采用传统的串行设计方法进行设计,即先进行市场需求分析,将需求分析结果交给设计部门,设计人员进行产品设计,然后将图纸交给工艺部门进行工艺设计和制造准备,采购部门进行采购,一切齐备后进行生产加工和测试,结果不满意时再修改设计与工艺,如此循环直到满意。串行方法设计在设计中各个部门独立工作,设计中不能及早考虑制造质保等问题,造成设计与制造脱节,导致产品开发成为设计改动量大、开发周期长、成本高的大循环。       而创新型正向设计是以并行工程为主,其集成和并行的考虑了产品设计的各种过程(包括制造与服务),要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素,力争产品一次获得成功。 DFX方法是并行工程设计方法的代表,是Design for X(面向产品生命周期各/某环节的设计)的缩写。其中,X可以代表产品生命周期或其中某一环节,典型的DFX方法如下: DFM:Design forManufacture面向制造的设计 DFA:Design for Assembly面向装配的设计 DFS:Design for Service/Maintain/Repair面向维修的设计 DFR:Design for Reliability面向可靠性的设计 DFC:Design for Cost面向成本的设计       铁路产品结构复杂、细节繁多,产品开发制造过程中涉及多个部门和环节,并需要进行长期的售后和运营维护工作,因此,在产品设计中采用DFX方法的进行并行设计,是缩短研发周期、降低生产成本、减少维护费用,进而实现产品优化和升级的势在必行的手段。 安怀信DFX解决方案        安怀信提供的DFX技术载体工具是DFMPro软件,其是由美国Geometric公司开发的一款智能化的设计工艺、制造审查工具包,其依托并行设计理念,辅助设计人员在产品研发早期阶段考虑产品的可制造性、可装配性、可维护性、可靠性等各种性能因素,发现设计中难以制造、制造昂贵或者是无法制造的设计缺陷问题,并对设计的成本进行有效评估,并给出合理的修改建议。 DFM功能 DFM面向制造的设计,通过特征识别技术识别,在设计中识别出生产中难以制造、制造中可能会出现质量问题、以及制造成本昂贵的区域,减少制造加工的时间与成本,并提高制造加工质量。 DFA功能 DFA面向装配的设计,通过特征识别技术,在设计中识别装配不良的设计,使得产品具有良好的装配性,确保装配工序简单,装配效率和装配质量高,以减少装配时间和装配成本。 DFS功能 DFS面向维修的设计,通过在设计中考虑产品的故障确定容易程度、产品可拆卸性和可重装性等因素,来对产品进行可维护性设计,方便售后服务中进行产品的维护和维修。 DFR功能 DFR面向可靠性的设计,通过对产品结构和性能分析,在产品设计中消除产品的潜在缺陷和薄弱环节,防止故障发生,保证产品在规定的时间内和给定的条件下,完成规定功能。 DFC功能 DFC是面向成本的设计,通过在产品设计过程中考虑产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况,在进行成分分析评价后,来对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改,在满足用户需求的前提下,尽可能地降低成本。 DFX技术在铁路产品中应用案例 Geometric公司简介        Geometric公司成立于1994年在美国注册,总部位于印度孟买,在孟买和国家证券交易所上市,是工程方案、服务和技术支持领域的专家,主要为客户提高设计和生产业务水平提供了一系列先进的技术解决方案,主要产品包含DFMPro、CAMWorks、Geometric Stackup®、eDrawings®Publisher等工具,而它的产品生命周期管理系统使企业在整个产品生命周期中的效率得到更大提高,产品在全球的航空航天、汽车、轨道交通等100多种行业均有应用。 用户价值       通过DFX解决方案的推广及部署实施,能够实现如下价值: 应用智能工具代替传统的人工审查模式,显著提高工作效率; 通过建设DFX数字化规则库,搭建企业最佳实践经验总结和继承机制,将个人经验规则化形成本企业固有的知识,实现企业知识整合和再利用; 为设计、工艺及生产等各部门之间跨部门协作搭建有效的沟通平台,完善跨部门并行协同模式,促使产品研制顺利进行;        DFX 解决方案可以将不同团队的资源组织在一起,共同参与产品的设计和制造过程。通过发挥团队的共同作用,实现缩短产品开发周期,提高产品质量、可靠性和客户满意度,最终缩短产品到客户手中的整个时间周期。 CAM智能化生产解决方案 铁路行业对机加工技术需求        铁路行业是一个技术密集型行业,随着铁路现代科技与生产的发展,对机床行业与测量技术提出了越来越高的精度要求,而数控机床作为一种现代化的技术生产力已被应用到我国铁路机车车辆行业30多家工厂和企业的各个生产角落,有效提高了铁路产品的生产速度和产出量,节约了投入成本,减少了操作人员数量和人身安危。        但是,在实际生产中数控机床并不能保证生百分之百的发挥其作用,而且十分容易发生人为破坏,这主要是因为数控操作人员的失误或编程错误造成的,不仅会耽误生产周期,造成次品浪费,还额外增加了机床维护费用。        因此,如何简单、快捷、方便的进行数字编程,高效、快速、准确的完成设计机加工要求,是数字机加工领域研究的重点之一。 安怀信提供的CAM解决方案       安怀信提供的CAM软件是CAMWorks,其是Geometric公司提供一款基于特征以及知识库数据,使用自动特征识别技术(AFR)和交互式特征识别技术(IFR)的全功能智能CAM系统,使得零件加工编程更方便、简单,极大地缩短加工编程的时间,减小编程的难度,提高编程的效率,降低编程的成本,也使得加工管理更加有效。 CAMWorks功能介绍        CAMWorks支持多轴的数控铣削、车削、线切割等加工方式,并可直接在实体模型上进行数控加工模拟,同时支持主要的CAD/CAM/NC标准数据格式,具有上百种机床的后置处理。其主要功能包括: 可扩展的后处理程序数据库 5轴铣削加工 3轴铣削加工 4&5轴铣削加工 2-4轴车削加工 车铣复合加工(高至8轴) Volumill(高速粗加工) 线切割加工 加工仿真 CAMWorks主要技术特征 加工特征识别 特征识别可节省90%的编程时间,提高工作效率。 数据导入/导出 CAMWorks可以通过导入/导出用于相似件CAM设计; 节省重新编程时间。 同步加工 支持同步加工,大幅降低加工时间; 支持同步加工仿真模拟,减少实际问题发生。 高效加工 高速加工(HSM) 自适应高速加工周期; 平稳持续的连接以提高进给率; 使用小头刀具提高表面精度。 VoluMill–高速粗加工 降低工作时间 80%; 提高利用率达85%; CAMWorks价值和优势 降低编程时间高达70%:一般情况下需要花几个小时进行编程的零部件,通过使用CAMWorks可以将编程时间降低到几分钟甚至几秒内! 质量提高90%:重复利用最佳机械师和程序员的实践经验提高质量。 降低20%报废成本:模型于加工方案相关联,确保加工方案的准确性。 降低工装成本的:工装及流程标准化就意味着零部件加工可以重用已有的工具和优化的加工方案。 交货期降低85%:降低生产时间,有效提升生产效率及产能。 三维工艺CAPP解决方案 铁路行业对三维工艺的现状及需求        工艺设计是产品制造过程中技术准备工作的一项重要内容,是产品设计与实际生产的纽带,是一个经验性很强而且随制造环境变化而多变的决策过程。        目前,对于大多数铁路行业企业来说,工艺和制造阶段仍沿用以二维图纸传递产品设计与机械加工信息的传统模式。而随着中国铁路事业的飞速发展,产品更新换代频繁,多品种、小批量的生产模式占有主导地位,这种传统的工艺设计方法已不能适应发展需要,主要表现以下几个方面: 多采用人工设计方式,设计任务繁琐、重复动作量大、工作效率低; 设计周期长,难以满足产品开发周期越来越短的需求; 受工艺人员的经验和技术水平限制,工艺设计质量难以保证; 设计手段落后,难以实现工艺设计的继承性、规范性、标准化和最优化。        随着计算机技术的发展,并随着三维CAD在铁路行业产品设计阶段应用的逐渐深入,数字化样机、全三维下厂、数字化工厂也逐步成为铁路行业发展的迫切需求,而计算机辅助工艺设计(CAPP)可以 显著缩短工艺设计周期,保证工艺设计质量,提高产品的市场竞争能力,也开始受到工艺设计领域的高度重视,成为行业发展的必然趋势。 安怀信提供的CAPP解决方案 安怀信公司提供的CAPP解决方案为PI-3D,其通过对CAD二次开发技术,为工艺设计部门提供一套完整的三维工艺设计工具,通过三维模型表达工艺设计过程和工艺信息,并通过轻量化发布、车间工艺推送等技术实现三维下厂功能,同时实现设计、工艺、制造使用相同的数据源,突破设计、工艺、制造之间的信息孤岛,有效提高工艺设计的效率和准确性。其包含以下模块: 机加工工艺设计模块 钣金工艺设计模块 铸造工艺设计模块 装配焊接工艺设计模块 工艺信息标注模块(三维标注) 工艺结果发布及浏览模块 工艺资源集成管理模块 辅助工具模 客户价值 PI-3D三维CAPP系统帮助客户实现如下价值: 使工艺设计人员摆脱大量、繁琐的重复劳动,将主要精力转向新产品、新工艺、新装备和新技术的研究与开发; 使没有经验的工艺师设计出高质量的工艺规程,以缓解工艺设计任务繁重,但缺少有经验工艺设计人员的矛盾; 提高产品工艺的继承性,最大限度地利用现有资源,降低生产成本; 设计与工艺统一在三维平台上,直接进行面向制造过程的设计,改变传统的二维工艺设计模式; 打通设计、工艺、制造的三维数据链,形成单一数据源,解决传统的设计、工艺与制造中存在的信息孤岛问题; 向各类管理系统(PLM、ERP、MES)提供全三维工艺数据,实现基于模型定义(MBD),为基于模型的企业(MBE)打下基础; 全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平,有助于推动企业开展的工艺设计标准化和最优化工作。
仿真试验一体化解决方案 铁路行业仿真试验分析现状及需求       对于大多数铁路企业来说,仿真分析与试验验证还是相对独立的两条工作路线,未能完全做到“仿真指导试验,试验确认仿真”的有效联合,更没有将仿真数据和试验数据进行有效的对比验证,致使试验的周期和成本没有得到缩减,且昂贵的试验数据也只是验证了产品的某个性能,其价值未得到充分发挥;而仿真分析结果也没有经过试验验证,仿真结果的精度也无法进行确认,仿真的预示作用无法得以肯定,也无法真正实现指导和优化设计的作用,更达不到取代试验的目标。 因此,如何进行仿真试验数据一体化研究,真正做到“仿真指导试验,试验确认仿真”的有效联合,避免试验的无效和重复,以及确认和提高仿真结果的精度,是正向设计研发流程的研究热点之一。 安怀信仿真试验一体化解决方案       安怀信公司提供的仿真试验一体化软件是CAST(Consistency Analysis of Simulation results and Test results,仿真试验一致性分析),其与通用的CAE分析软件(包括Ansys、Abaqus、Nastran等)都有接口,也可识别读入不同格式的试验数据文件,可帮助用户依据仿真分析结果进行试验测点布置、进行仿真试验结果一致性分析、进行仿真结果置信度评估及仿真模型修正等工作,依据分析内容不同,CAST软件按学科可分为以下模块内容: Static_CAST:静力学一致性分析模块 Dynamics_CAST:动力学一致性分析模块 CFD_CAST:流体一致性分析模块 EMC_CAST:电磁兼容一致性分析模块 Static_CAST在铁路行业应用案例        试验测点布置可依据用户要求,并自动生成相应格式的试验测点布置文件,包含测点名称、测点位置、测点结果类型(位移、应力、应变)、测点类型(单向、双向、三向)、测点测量方向、测点显示比例、测点重要度等信息,指导试验工程师在试验样机上进行测点布置。 Dynamics_CAST在铁路行业应用案例 模型修正       通过参数灵敏度分析,对影响仿真分析结果精度的各种分析参数(包括几何参数、材料参数、网格参数、质量属性、阻尼参数等)进行灵敏度分析,找出高敏参数,并以MAC值作为修正目标进行模型修正,逐步提升仿真模型的精度,使其达到虚拟样机的预示作用,并形成相应的仿真分析规范。 客户价值 仿真分析结果查看:与Nastran、Abaqus、Ansys等通用CAE软件都有接口,可查看不同类型的仿真结果,同时,软件采用全域插值算法,可查看任意点位置的结果和坐标值; 试验数据文件接口:可读取不同格式的试验数据文件,包括文本、Excel、XML、数据库格式文件; 试验测点布置:可基于用户要求在有限元模型上进行试验测点布置,并生成相应格式的试验测点布置文件,包含测点名称、测点位置、测点结果类型(位移、应力、应变)、测点类型(单向、双向、三向)、测点测量方向、测点显示比例、测点重要度等信息,指导试验工程师在试验样机上进行测点布置; 仿真和试验数据一致性分析:可根据布置试验测点信息,包括位置信息、测点方向信息、测点类型信息等,完成二者之间的双向数据关联,进行仿真试验结果之间的一致性分析,并对仿真结果置信度进行评估; 仿真模型修正:可对影响仿真分析结果精度的各种分析参数(包括几何参数、材料参数、网格参数、载荷参数、质量参数、阻尼参数等)进行灵敏度分析,找出高敏参数,并基于试验结果指导用户进行模型修正,逐步提升仿真模型的精度,使其达到虚拟样机的预示作用,并形成相应的仿真分析规范。
动力学在线健康监测解决方案 铁路行业动力学健康监测现状及问题      目前,我国已是高速铁路大国,但是运营时间不长,运营经验尚需不断积累,加之投运规模快速扩充,运营地域环境复杂,充分用好各种检测、监测、监控技术,千方百计做好高铁安全风险防控,并根据检测结果对后续设计进行优化改进。同时,目前铁路行业动力学健康监测现状及问题如下: 重数据采集,轻数据处理和应用,软件水平待提升:国、内外振动和环境监测供应商以硬件厂商为主,软件系统水平相对较低,导致数据可读性和可用性不足,很难对监测结果进行迅速、准确而直观的判断; 远程监控的多系统集成:终端数据采集、数据处理、有线或无线数据传输、服务器数据库搭建、用户端监控系统,往往由多家供应商提供,导致建设周期长,兼容性差,运行稳定性不好,且责任分散,维护困难; 价格昂贵:采购多个公司的产品组成系统,且欧洲尤其北欧的产品价格较高,导致比较完整的振动和环境监测系统往往价格非常昂贵,很少企业能够真正采用。 安怀信动力学健康监测解决方案       安怀信提供的动力学健康监测软件是ME’ScopeMSS,其是由Vibrant Technology公司提供,是一集软硬件一体的机器动力学/环境图形化在线监控及健康预测系统。 ME’ScopeMSS主要功能 ALL IN ONE系统全包套装 软硬件一体,数据采集设备硬件YellowBox与强大的数据处理软件ME’Scope、用户端监控件Console一体化; 全过程链路一体,终端数据采集,无线数据传输,云端数据库,用户端监控一体化系统方案; 全包套装可以保证用户应用稳定,以及维护方便,并可获得最佳的采购性价比。

公司优势

超过12年行业服务经验为您的产品研发设计保驾护航

  • 35  

    多项发明专利,35个软件著作权。

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