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    Railway Industry

    鐵路行業解決方案

    Railway Industry  Solutions

    Six key technologies

    正向設計研發階段的六大關鍵技術

    鐵路行業QFD應用的必要性        QFD(Quality Function Deployment,質量功能展開)是一種系統性的決策技術,其實質是用一種系統的保證方法,將顧客、市場需求通過產品開發的各階段,準確地轉化為相關的技術要求和管理要求,從而使企業的管理者和相關人員能清楚地跟蹤產品初期的顧客需求到操作層的詳細指令以及活動的途徑。QFD以客戶需求為驅動,強調在設計的初期就保證將客戶的需求轉化成設計開發人員相關技術要求,避免了產品后期設計的反復。 在設計階段,它可保證將顧客的要求準確無誤地轉換成產品定義(具有的功能、實現功能的機構和零件的形狀、尺寸、公差等); 在生產準備階段,它可以保證將反映顧客要求的產品定義準確無誤地轉換為產品制造工藝過程; 在生產加工階段,它可以保證制造出的產品完全滿足顧客的需求; 在正確應用的前提下,QFD可以保證在整個產品壽命循環中,顧客的要求不會被曲解,也可以避免出現不必要的冗余功能,還可以使產品的工程修改減至最少,也可以減少使用過程中的維修和運行消耗,追求零件的均衡壽命和再生回收; 而也有資料顯示,通過采用QFD,豐田公司減少了60%的啟動成本損失,馬自達公司減少了半數的最后設計變更,大大降低了研發成本。         而隨著鐵路產品技術的引進及當今世界鐵路行業的發展日新月異,其結構類型越來越復雜,客戶的要求也越來越高,而市場也越來越激烈,如何基于客戶需求準確的進行指標分解并進行產品設計,占得市場先機,就顯得尤為重要。而一旦技術指標分解不到位,則會造成技術指標與總體技術指標脫節,設計方案無法滿足客戶的要求,就必須對方案進行重新論證和修改,導致高昂的研發成本和巨大浪費。        因此,正是由于這些原因,在正向設計研發中,必須開展QFD工作,才可能以最短的時間、最低的成本生產出功能上滿足顧客要求的高質量鐵路產品。 安懷信QFD解決方案       安懷信公司提供的QFD分析軟件是Qualica,其是國際上比較通用的一款QFD軟件,其在中車唐山機車車輛有限公司的研發的250公里動車組進行了應用,有效的提高了動車組的研發效率,并降低了研制成本。 Qualica工作流程 客戶需求分析 完整科學地收集客戶需求,獲得完整準確的客戶需求列表; 對客戶需求進行層次化分析和歸類; 對客戶需求進行重要度排序和量化評估,提取關鍵指標; 對客戶需求進行市場競爭能力分析,進行新產品規劃。 指標的逐級分解 利用QFD方法將客戶需求轉變成產品技術特性,并進行重要度排序,確定其目標值;             對關鍵技術特性進行QFD層級分解,將系統級的指標分解為子系統級、組件及關鍵零部件級,直至分解為工藝規劃和制造控制計劃。 方案選型 在指標分解的每個層級,進行方案選型,根據設定的權重,各個指標的關聯,以及多矩陣式的綜合評估,得出最優的方案和結論; 方案選型結果能夠實現層級分發,最終各個層級的人員根據分解的任務進行有序工作。 創建專家輔助系統 實現專家知識固化和管理,提高產品設計質量、減少設計時間; 充分尊重客戶需求,以滿足客戶需求為基礎,關注產品研發的各個環節,減少設計變動,提高客戶滿意度。 客戶價值   <到此結束,感謝您的閱讀!>
    鐵路行業正向設計方案設計研發平臺需求       概念設計在正向設計研發流程中占有重要的地位,其主要側重于是從產品的需求出發,快速實現產品功能和性能所需要的總體設計方案和設計參數,盡量減少后期的設計更改。       而對于中國鐵路企業來說,一般不大關注概念設計在產品設計中作用,且現有設計手段也很難在既定時間之內給出符合市場需求、且性價比較高的設計方案。因此,為加快市場響應速度,提高概念設計在設計研發流程中的作用,推動在鐵路行業在正向設計研發中帶頭作用,非常有必要開展正向設計研發流程的方案設計平臺研究工作。 安懷信正向設計方案設計研發平臺解決方案       安懷信提供的方案設計研發平臺CoCo動車組整車敏捷設計與驗證系統(簡稱CoCo系統)是專門為中國鐵路企業定制的快速多方案設計和驗證系統,其可從動車組設計需求和設計參數出發,快速生成動車組三維布局方案模型(包括車體外形輪廓變形、車上車下車頂大部件設備布局、車窗座椅布局等),對總體系統設計參數的性能及技術指標進行驗證和評估,并對設計參數進行快速修改和優化,最大可能降低產品在詳細設計階段的重復設計,提高產品設計效率。 CoCo系統功能       CoCo系統平臺通過創建動車組車體參數化模型庫、開發需求指標管理模塊、集成動車組各專業In-house計算程序(包括曲線通過、限界計算、重量管理、牽引計算、制動計算等程序)和結構強度仿真分析流程模板,快速生成車體三維布局模型,并快速進行整車性能及技術指標驗證。 快速生成三維布局模型       CoCo系統可從設計需求和設計參數出發,快速生成動車組相應改型產品的三維方案布局模型,包括車體外形輪廓變形、車上車下車頂大部件設備布局、車窗座椅布局等,在方案設計階段即可進行三維模型展示。 快速性能評估       CoCo系統集成曲線通過、限界計算、重量管理、牽引計算、制動計算等計算程序,可對車輛性能設計參數進行快速分析,并輸出判斷信息和生成Word版計算報告。   結構強度評估       CoCo系統通過參數關聯,將三維布局方案模型的參數和三維仿真分析幾何模型的參數進行關聯,將兩套模型的參數統一為一套參數,從而可以實現一套參數驅動兩套模型的效果,并可在生成三維布局模型的同時,生成相應的三維仿真分析幾何模型。                 同時,CoCo系統通過集成仿真分析流程模板(比如,Comet軟件、Hypermesh前處理軟件、或其它仿真分析軟件),可快速生成仿真分析所需要的前處理文件(包括網格模型、工況選擇、載荷及邊界條件施加等)。同時,CoCo系統可以調用通用求解器軟件對車體的模態、強度、剛度進行分析,并可生成相應計算分析報告。 客戶價值 加快產品設計速度:用戶可基于模型庫中的參數化模型,通過模塊組合和設計參數變更快速生成產品設計模型,加快產品設計速度; 有助于方案選型:產品設計分為方案設計和詳細設計兩個階段,方案設計階段側重于方案的快速生成,確定實現產品功能和性能所需要的設計參數,而三維參數化CAD模型庫可以快速生成三維方案模型,有助于方案選型; 加快市場響應速度:對于快速投標項目,使用戶快速生成設計方案,并快速對設計方案進行三維圖形展示,占得投標先機; 提高有限元分析效率:用戶可基于參數化模型庫中的參數化模型,通過參數變更即可快速生成相應的有限元仿真分析前處理幾何模型,并基于定義好的仿真分析流程模板快速生成包含求解設置和工況條件的有限元網格模型,極大提高有限元建模效率; 保證有限元仿真分析精度:CAE參數化模型庫集成了企業內部仿真部門經過驗證的的規范和經驗,其保證不同分析工程師得到的仿真結果是一樣的,保證了仿真分析的精度; 提高仿真部分在企業內部的地位:加快了仿真分析的效率和精度,提高了仿真部分在企業中的地位和作用; 有助于成本控制:企業的經濟效益是首位的,成本控制至關重要,這就需要設計和生產盡可能少的出現反復,將設計更改和定型盡量控制在設計前端,從而大大節約成本,為企業贏得效益; 有助于提升企業創新設計能力:通過參數化模型庫的建立,加快了產品設計速度和效率,企業將有更多的時間和精力去研究新的產品,進而逐步提升企業的創新設計能力。 后記       2017年1月13日,中國鐵路總公司的時速250公里動車組采購項目結果正式發布,中車唐山公司中標第5包12列和第6包19列,合計31列動車組,標志著唐山公司正式邁進時速250公里動車組市場,具備高速動車組和城際動車組全系列、譜系化產品批量生產能力。 <到此結束,感謝您的閱讀!>
    CAD參數化模型庫管理解決方案 鐵路行業CAD建模需求       傳統的CAD建模所構造的產品模型是幾何圖像(如點、線、面、體)的簡單堆疊,僅僅描述了設計產品的可視化形式,而不包含設計者的設計思想,因此難以對產品模型進行改動,并生成新的產品實例模型。        而對于鐵路產品來說,大部分新產品都是改進型設計,尤其對于已經開展模塊化和譜系化生產的企業來說,其大約70%的新產品的設計都是重復利用原有產品模型。因此,如何采用參數化建模技術來提高鐵路產品建模設計效率,是鐵路產品正向設計的研究重點之一。   安懷信CAD參數化模型庫解決方案        安懷信公司提供三維參數化CAD模型庫咨詢服務,基于用戶已有的三維設計軟件,為用戶提供參數化CAD模型庫建模的方式和咨詢服務,指導用戶進行模塊化和參數化建模。同時,安懷信基于用戶產品要求為用戶搭建三維參數化模型庫應用系統平臺,使得用戶在無需打開三維設計軟件的情況下,通過修改系統界面設計參數即可完成產品設計和模型變更。 安懷信CAD參數化模型庫案例                                                                      客戶價值 加快產品設計速度:用戶可基于模型庫中的參數化模型,通過模塊組合和設計參數變更快速生成產品設計模型,加快產品設計速度; 有助于方案選型:產品設計分為方案設計和詳細設計兩個階段,方案設計階段側重于方案的快速生成,確定實現產品功能和性能所需要的設計參數,而三維參數化CAD模型庫可以快速生成三維方案模型,有助于方案選型; 加快市場響應速度:對于快速投標項目,使用戶快速生成設計方案,并快速對設計方案進行三維圖形展示,占得投標先機; 有助于成本控制:企業的經濟效益是首位的,成本控制至關重要,這就需要設計和生產中盡可能少的出現反復,將設計更改和定型盡量控制在設計前端,從而大大節約成本,為企業贏得效益; 有助于提升企業創新設計能力:通過參數化模型庫的建立,加快了產品設計速度和效率,企業將有更多的時間和精力去研究新的產品,進而逐步提升企業的創新設計能力。   CAE參數化仿真模型庫管理解決方案 鐵路行業CAE仿真分析現狀及需求       對大多數鐵路車輛仿真分析任務而言,有限元分析模型都是在車體產品的詳細設計完成之后,依據三維實體設計模型結構在CAE有限元分析軟件(或有限元前處理軟件)中簡化(比如“抽中面”、幾何清理等)有限元實現的,在設計進行修改或變更時,有限元模型很難得到重復利用,需要重新進行有限元建模。并且,有些鐵路產品設計還處于二維圖紙設計狀態(AutoCAD二維圖紙),仿真部門需要依據二維圖紙手工建成有相應的三維有限元分析模型,需要近一個月的時間,效率低下緩慢,且得到的模型更難重復利用。       因此,如何快速、準確、高質量地進行有限元建模,以及如何提高有限元建模效率和重用性,一直鐵路車輛是有限元仿真分析的研究重點之一。 安懷信CAE參數化模型庫解決方案       安懷信公司提供的CAE參數化模型庫解決方案是PSDM(Parameters Simulation Data Manager)三維參數化仿真模型管理系統,其是基于企業已有的三維CAD設計軟件,采用參數化和模塊化的建模方式,搭建CAE仿真分析幾何模型庫,并基于用戶已有的有限元分析軟件(或有限元前處理軟件)開發結構仿真分析流程模板,包括網格劃分、材料、單元屬性設置、載荷邊界條件施加、工況設置、計算分析設置等,可快速生成有限元分析的前處理求解模型文件,提高有限元模型的建模效率和精度。 CAE參數化模型庫系統應用案例       基于PSDM系統,安懷信公司為中車集團某機車公司定制開發了25型車車體結構參數化仿真系統,創建和開發了25型車車體結構仿真分析幾何模型庫和仿真分析流程模板,可通過模塊選配和參數變更快速生成變型產品25型車車體仿真分析幾何模型,使原來需要1個月時間才能完成的仿真分析任務,縮短在5-10天之內,極大的提高了25型車車體有限元仿真分析建模效率。 25型車車體模型庫創建        根據25型車車體結構設計特點,基于CAD建模軟件采用模塊化和參數化相結合的技術,搭建25型車車體參數化有限元仿真分析幾何模型庫,通過模塊選配和參數變更快速生成25型車車體結構仿真分析幾何模型。   仿真分析流程模板          仿真流程模板分為全自動建模過程和半自動建模過程兩種模式,全自動建模過程將自動車體幾何模型,并自動執有仿真流程模板的整個過程,包括幾何清理、網格劃分、材料、單元屬性設置、載荷邊界條件施加、工況設置、計算分析設置的等,自動輸出前處理求解文件;半自動建模過程中,仿真流程模板的每個任務執行過程都可人工參與,有效保模型的精度和可靠性。 車體網格模型 仿真分析結果   系統價值 提高有限元分析效率:用戶可基于參數化模型庫中的參數化模型,通過參數變更即可快速生成相應的有限元仿真分析前處理幾何模型,并基于定義好的仿真分析流程模板快速生成包含求解設置和工況條件的有限元網格模型,極大提高有限元建模效率,使原來需要一個月才能完成的任務在一周內完成。 保證有限元仿真分析精度:CAE參數化模型庫集成了企業內部仿真部門經過驗證的的規范和經驗,其保證不同分析工程師得到的仿真結果是一樣的,保證了仿真分析的精度。 提高有限元模型的重用性:參數化CAE模型庫仿真流程模板基于抽象模型(虛擬模型)創建,可適用于不同的前處理幾何模型,提高了CAE模型的重用性。 加快市場響應速度:對于快速投標項目,三維參數化CAE模型庫可在原分析三分之一左右的時間內可完成相應產品的仿真分析,占得投標先機。 提高仿真部分在企業內部的地位:通過參數化模型庫的建立,加快了仿真分析的效率和精度,提高了仿真部分在企業中的地位和作用。 CAE結構靜力學V&V驗模解決方案 正向設計中的靜力學仿真需求 設計理念轉變 傳統結構設計中主要采用保守設計方法設計,結構強度裕度較大,出現結構靜力失效的問題也不突出,但保守設計已不能很好滿足正向創新設計要求; 正向創新設計要求,無論是從降低產品材料成本,還是從能源消耗經濟性,又或者從產品的美觀、易護性上,都對結構靜力學性能提出了更加精益的要求,需要研發人員對產品的靜力學性能研究達到更深入、更精確的要求,而不能只滿足于結構的不失效。 仿真與試驗實現一體化 改變仿真和試驗兩條平行線的狀態,做到“仿真指導試驗,試驗確認仿真”的有效聯合; 通過仿真結果可以直接生成優化的試驗方案,并符合試驗人員的工作方式; 試驗結果可以直接被讀取,實現自動數據插值轉換,方便用于確認和修正仿真模型。 高度智能的仿真模型修正方法 可以快速對成百上千測點試驗數據和仿真數據進行一致性分析,對仿真模型精度進行評估; 通過適當的優化算法,對包含網格、載荷、材料、裝配關系等一系列仿真參數進行自動/半自動修正,而不需要占用太多仿真分析人員人工時間; 修正后的精確仿真模型應該具備與優化工具的接口,可直接高效應用于結構優化設計。 與虛擬性能樣機庫集成 靜力學模型是企業虛擬性能樣機庫的重要組成部分,所有針對靜力學模型的仿真、試驗和V&V驗證過程數據,都應該管理在虛擬性能樣機庫中,便于后期創新設計的復用。 安懷信結構靜力學V&V驗模解決方案 SimV&Ver Static是北京安懷信公司依照ASME V&V10(計算固體力學的驗證和確認指南)標準要求,開發的一款結構靜力學仿真模型驗模工具,通過制定驗模分析流程模板來指導用戶完成仿真模型驗證、確認及模型修正工作,在提高仿真分析精度的同時也提高驗模的效率。SimV&Ver Static靜力學驗模工具包含以下模塊: CAST仿真試驗結果一致性對比模塊; Updating仿真結果修正模塊; UQ不確定性量化分析模塊; C-SDM虛擬樣機系統集成。 SimV&Ver Static驗模流程 SimV&Ver Static靜力學驗模工具的工作流程如下: 首先在一致性分析(CAST模塊)模塊中,讀入需要修正的仿真模型,并根據仿真分析結果,在仿真結果文件上直接點選、創建試驗測點,包括試驗測點位置和測點類型(位移測點、應力測點等),并自動生成試驗大綱,發布給試驗人員。 試驗人員根據試驗大綱進行試驗,獲得試驗數據,傳輸回CAST模塊; CAST模塊會自動讀取和轉換測點試驗結果數據,并自動與仿真模型中相應單元/節點進行匹配,進行結果的一致性檢查。如果仿真結果置信度足夠高,則直接進入虛擬性能樣機庫,否則繼續進入Updating修正模塊。 Updating修正模塊中,將會對仿真模型進行自動化模型自檢、網格驗證、求解器驗證、參數敏感度分析、理想化假設驗證等一系列自動驗證工作,最終結果與試驗結果再次進行一致性檢查。置信度達到要求進入虛擬樣機庫,否則繼續進行UQ不確定性量化分析。 UQ模塊中,可以考慮輸入參數的概率分布,及其導致的仿真結果概率分布和偏離,以概率方法確認仿真模型置信度區間是否可以接受,如果可以接受,則進入虛擬性能樣機庫。 SimV&Ver Static在轉向架仿真分析中的應用案例 試驗測點生成 仿真模型修正 生成虛擬樣機模型 客戶價值 產品結構靜力學特性被準確、清晰地仿真模擬,不再用保守設計,研發人員可以利用高置信度的靜力學虛擬樣機,進行高效準確的結構優化設計,大大降低產品成本和增強產品質量競爭力; 實現了仿真和試驗的一體化,達到了仿真指導試驗、試驗驗證仿真的V&V流程目標; 自動、快速的驗模工具,同時集成了產品靜力學模型驗證的最佳實踐知識,為企業進行新產品研發提供了標桿的仿真和驗模模板; 與C-SDM虛擬性能樣機庫結合,形成企業產品各層級的靜力學虛擬樣機,是企業的核心靜力學性能大數據。   CAE結構動力學V&V解決方案 產品動力學性能設計現狀及問題 產品結構設計失效,絕大部分問題出在動力學設計缺陷上; 動力學缺陷給產品帶來的失效往往是破壞性的; 相對于靜力學仿真的成熟準確,動力學建模和仿真往往更加困難; 靜力學設計可以通過安全系數冗余來保證,但動力學設計卻沒有好的辦法,只能通過準確的仿真; 動力學試驗往往需要大型試驗設備,周期長成本高; 振動試驗與仿真結果的對比和修正非常困難,難以對動力學模型進行修正和優化。 安懷信結構動力學V&V驗模解決方案       安懷信公司提供的結構動力學V&V驗模軟件是SimV&Ver Vibrant,其是由Vibrant Technology公司提供的一個動力學軟件包家族系列,包含多個軟件選項,其是基于Windows的試驗后處理分析工具軟件包,可以幫助用戶觀察、分析和存檔機器和機械結構的動力學行為;并能對結構動力學性能進行快速優化,并利用物理試驗數據,對動力學模型進行修正,提升動力學模型的性能預測精度。 SimV&Ver Vibrant功能介紹 ODS工作變形形狀分析       ODS(Operation Deflection Shape,工作變形形狀)是一種觀察機器結構在工作過程中是如何運動的最簡單的方式,用于觀察和分析機械或結構的振動和噪聲問題,并通過調節光標來實現交互式掃描,駐留或靜態動畫顯示。軟件包括基于時域的和基于頻域兩種動畫顯示形式。 VPH便攜式動力學試驗測試設備       SimV&Ver Vibrant軟件自帶有便攜式VPH振動測試硬件工具箱,工具箱可用于解決結構的實驗模態、振動和噪聲問題分析。 具有4-32個可同時工作的數據采集通道,動畫中顯示工作變形或模態振型; VPH工具箱也可以用于短期或者長期的機器健康監測和結構健康監測; VPH便攜式硬件模塊包含SSD計算機、電源浪涌保護、無線或手機調制解調器、多通道同時采集系統、外部BNC連接器、外部USB&以太網連接器或其他網絡連接選項。     方便的3D試驗模型建模方式 軟件創建3D模型具備以下三種方式: 軟件直接建模,模型可以是線模型(點&線),表面模型、變形表面模型、逼真的模型等; 可以導入FEA&CAD模型; 通過三維相機掃描、圖片等導入逼真的模型,提供真實的對象。 EMA/OMA試驗模態分析 軟件提供三種試驗模態分析方法,分別為EMA快速擬合模態分析、OMA工作模態分析及 多參考模態分析三種模態分析類型。 MIMO動力學傳函建模與仿真 MIMO適用于多點激勵情況,利用多輸入多輸出矩陣計算多點激勵情況下的系統響應。能夠計算得到MIMO FRFs,多點或部分相干函數。 FEA Model Updating 動力學有限元模型修正 FEA Model Updating模塊可以幫助用戶建立FEA模型,或從外部導入FEA模型,并在模態試驗前求解其模態,對FEA模型結果與試驗結果直接進行對比,并通過調整FEA模型的參數對FEA模型進行修正,使之最接近于試驗數據結果。 聲振耦合分析 可以在同一個動畫圖形中通過顯示振動和聲學數據,來分析聲學-振動問題,對聲強、聲壓級(SPL)、聲功率進行后處理與顯示; 聲強可以使用2-4個通道的采集探頭和一個多通道的采集系統來進行測量,每一個聲強的測量結果都可以處理成垂直于聲學網格或者表面,或者在每個網格點的三個方向(三個軸方向); 流過一個聲學表面的聲功率可以通過聲強數據進行計算。聲功率可以在聲學表面以彩圖進行顯示。 虛擬樣機數據管理解決方案 仿真數據管理系統需求           隨著計算機技術和CAE仿真技術水平的不斷提高,CAE仿真技術在鐵路行業方面的在應用也越來越多,國內外的仿真界已經達成共識:沒有經過驗證的仿真模型沒有任何價值,沒有經過可信性評估的仿真系統也沒有任何價值。工程實踐也表明:要想讓仿真系統真正具有生命力,必須對仿真系統進行可信性研究,仿真的可信性研究又常稱為“驗證與確認(Verification & Validation,簡稱V&V)”。同時,仿真技術同設計一樣是一項知識密集型的活動,必須進行不斷的積累、嘗試、總結和修正,而這些過程是非常重要的智力資產,是寶貴的知識庫,必須通過有效的管理手段對這些知識進行固化和規范,才能對后續的仿真能力和質量提升提供有效的幫助。因此,如何積累和管理虛擬樣機仿真分析數據,提前對性能仿真和試驗做出合理規劃,并能在新產品設計過程中,利用高精度的虛擬樣機及仿真規范對新設計進行精確快速的性能預測,是正向設計研發流程研究熱點之一。   優勢與價值 建立企業產品仿真性能大數據:         ?企業產品體系的性能know-how,按照層級、學科、建模工具、置信度水平進行了全面管理;         ?性能大數據庫是企業所有創新的基礎。 高精度仿真驅動設計         ?具備高置信度的模型才能指導優化設計;         ?形成企業仿真規范,指導所有仿真人員獲得一致、可靠的仿真結果和性能預測。 仿真與實驗緊密集成         ?準確的仿真能夠指導生成最有效的實驗方案,從而大大降低實驗成本和周期;         ?實驗數據的采集有效驗證仿真模型的置信度。 性能仿真知識管理和重用         ?是唯一從仿真部門角度管理產品系統性能數據的工具,而不是從結構樹或者單一仿真過程;         ?產品級仿真、部件級仿真、基礎仿真數據重用。                                                                       <到此結束,感謝您的閱讀!>
    DFX面向產品全生命周期的設計解決方案 鐵路行業DFX設計現狀及需求       長期以來,鐵路產品開發工作一直采用傳統的串行設計方法進行設計,即先進行市場需求分析,將需求分析結果交給設計部門,設計人員進行產品設計,然后將圖紙交給工藝部門進行工藝設計和制造準備,采購部門進行采購,一切齊備后進行生產加工和測試,結果不滿意時再修改設計與工藝,如此循環直到滿意。串行方法設計在設計中各個部門獨立工作,設計中不能及早考慮制造質保等問題,造成設計與制造脫節,導致產品開發成為設計改動量大、開發周期長、成本高的大循環。       而創新型正向設計是以并行工程為主,其集成和并行的考慮了產品設計的各種過程(包括制造與服務),要求產品開發人員在設計一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢處理的所有因素,力爭產品一次獲得成功。 DFX方法是并行工程設計方法的代表,是Design for X(面向產品生命周期各/某環節的設計)的縮寫。其中,X可以代表產品生命周期或其中某一環節,典型的DFX方法如下: DFM:Design forManufacture面向制造的設計 DFA:Design for Assembly面向裝配的設計 DFS:Design for Service/Maintain/Repair面向維修的設計 DFR:Design for Reliability面向可靠性的設計 DFC:Design for Cost面向成本的設計       鐵路產品結構復雜、細節繁多,產品開發制造過程中涉及多個部門和環節,并需要進行長期的售后和運營維護工作,因此,在產品設計中采用DFX方法的進行并行設計,是縮短研發周期、降低生產成本、減少維護費用,進而實現產品優化和升級的勢在必行的手段。 安懷信DFX解決方案        安懷信提供的DFX技術載體工具是DFMPro軟件,其是由美國Geometric公司開發的一款智能化的設計工藝、制造審查工具包,其依托并行設計理念,輔助設計人員在產品研發早期階段考慮產品的可制造性、可裝配性、可維護性、可靠性等各種性能因素,發現設計中難以制造、制造昂貴或者是無法制造的設計缺陷問題,并對設計的成本進行有效評估,并給出合理的修改建議。 DFM功能 DFM面向制造的設計,通過特征識別技術識別,在設計中識別出生產中難以制造、制造中可能會出現質量問題、以及制造成本昂貴的區域,減少制造加工的時間與成本,并提高制造加工質量。 DFA功能 DFA面向裝配的設計,通過特征識別技術,在設計中識別裝配不良的設計,使得產品具有良好的裝配性,確保裝配工序簡單,裝配效率和裝配質量高,以減少裝配時間和裝配成本。 DFS功能 DFS面向維修的設計,通過在設計中考慮產品的故障確定容易程度、產品可拆卸性和可重裝性等因素,來對產品進行可維護性設計,方便售后服務中進行產品的維護和維修。 DFR功能 DFR面向可靠性的設計,通過對產品結構和性能分析,在產品設計中消除產品的潛在缺陷和薄弱環節,防止故障發生,保證產品在規定的時間內和給定的條件下,完成規定功能。 DFC功能 DFC是面向成本的設計,通過在產品設計過程中考慮產品制造過程及其相關的銷售、使用、維修、回收、報廢等產品全生命周期中的各個部分的成本組成情況,在進行成分分析評價后,來對原設計中影響產品成本的過高費用部分進行修改,在滿足用戶需求的前提下,盡可能地降低成本。   DFX技術在鐵路產品中應用案例   用戶價值       通過DFX解決方案的推廣及部署實施,能夠實現如下價值: 應用智能工具代替傳統的人工審查模式,顯著提高工作效率; 通過建設DFX數字化規則庫,搭建企業最佳實踐經驗總結和繼承機制,將個人經驗規則化形成本企業固有的知識,實現企業知識整合和再利用; 為設計、工藝及生產等各部門之間跨部門協作搭建有效的溝通平臺,完善跨部門并行協同模式,促使產品研制順利進行;        DFX 解決方案可以將不同團隊的資源組織在一起,共同參與產品的設計和制造過程。通過發揮團隊的共同作用,實現縮短產品開發周期,提高產品質量、可靠性和客戶滿意度,最終縮短產品到客戶手中的整個時間周期。   CAM智能化生產解決方案 鐵路行業對機加工技術需求         鐵路行業是一個技術密集型行業,隨著鐵路現代科技與生產的發展,對機床行業與測量技術提出了越來越高的精度要求,而數控機床作為一種現代化的技術生產力已被應用到我國鐵路機車車輛行業30多家工廠和企業的各個生產角落,有效提高了鐵路產品的生產速度和產出量,節約了投入成本,減少了操作人員數量和人身安危。         但是,在實際生產中數控機床并不能保證生百分之百的發揮其作用,而且十分容易發生人為破壞,這主要是因為數控操作人員的失誤或編程錯誤造成的,不僅會耽誤生產周期,造成次品浪費,還額外增加了機床維護費用。         因此,如何簡單、快捷、方便的進行數字編程,高效、快速、準確的完成設計機加工要求,是數字機加工領域研究的重點之一。 安懷信提供的CAM解決方案       安懷信提供的CAM軟件是CAMWorks,其是Geometric公司提供一款基于特征以及知識庫數據,使用自動特征識別技術(AFR)和交互式特征識別技術(IFR)的全功能智能CAM系統,使得零件加工編程更方便、簡單,極大地縮短加工編程的時間,減小編程的難度,提高編程的效率,降低編程的成本,也使得加工管理更加有效。 CAMWorks功能介紹        CAMWorks支持多軸的數控銑削、車削、線切割等加工方式,并可直接在實體模型上進行數控加工模擬,同時支持主要的CAD/CAM/NC標準數據格式,具有上百種機床的后置處理。其主要功能包括: 可擴展的后處理程序數據庫 5軸銑削加工 3軸銑削加工 4&5軸銑削加工 2-4軸車削加工 車銑復合加工(高至8軸) Volumill(高速粗加工) 線切割加工 加工仿真 CAMWorks主要技術特征 加工特征識別 特征識別可節省90%的編程時間,提高工作效率。 數據導入/導出 CAMWorks可以通過導入/導出用于相似件CAM設計; 節省重新編程時間。 同步加工 支持同步加工,大幅降低加工時間; 支持同步加工仿真模擬,減少實際問題發生。 高效加工 高速加工(HSM) 自適應高速加工周期; 平穩持續的連接以提高進給率; 使用小頭刀具提高表面精度。 VoluMill–高速粗加工 降低工作時間 80%; 提高利用率達85%; CAMWorks價值和優勢 降低編程時間高達70%:一般情況下需要花幾個小時進行編程的零部件,通過使用CAMWorks可以將編程時間降低到幾分鐘甚至幾秒內! 質量提高90%:重復利用最佳機械師和程序員的實踐經驗提高質量。 降低20%報廢成本:模型于加工方案相關聯,確保加工方案的準確性。 降低工裝成本的:工裝及流程標準化就意味著零部件加工可以重用已有的工具和優化的加工方案。 交貨期降低85%:降低生產時間,有效提升生產效率及產能。 三維工藝CAPP解決方案 鐵路行業對三維工藝的現狀及需求        工藝設計是產品制造過程中技術準備工作的一項重要內容,是產品設計與實際生產的紐帶,是一個經驗性很強而且隨制造環境變化而多變的決策過程。        目前,對于大多數鐵路行業企業來說,工藝和制造階段仍沿用以二維圖紙傳遞產品設計與機械加工信息的傳統模式。而隨著中國鐵路事業的飛速發展,產品更新換代頻繁,多品種、小批量的生產模式占有主導地位,這種傳統的工藝設計方法已不能適應發展需要,主要表現以下幾個方面: 多采用人工設計方式,設計任務繁瑣、重復動作量大、工作效率低; 設計周期長,難以滿足產品開發周期越來越短的需求; 受工藝人員的經驗和技術水平限制,工藝設計質量難以保證; 設計手段落后,難以實現工藝設計的繼承性、規范性、標準化和最優化。         隨著計算機技術的發展,并隨著三維CAD在鐵路行業產品設計階段應用的逐漸深入,數字化樣機、全三維下廠、數字化工廠也逐步成為鐵路行業發展的迫切需求,而計算機輔助工藝設計(CAPP)可以 顯著縮短工藝設計周期,保證工藝設計質量,提高產品的市場競爭能力,也開始受到工藝設計領域的高度重視,成為行業發展的必然趨勢。 安懷信提供的CAPP解決方案          安懷信公司提供的CAPP解決方案為PI-3D,其通過對CAD二次開發技術,為工藝設計部門提供一套完整的三維工藝設計工具,通過三維模型表達工藝設計過程和工藝信息,并通過輕量化發布、車間工藝推送等技術實現三維下廠功能,同時實現設計、工藝、制造使用相同的數據源,突破設計、工藝、制造之間的信息孤島,有效提高工藝設計的效率和準確性。其包含以下模塊: 機加工工藝設計模塊 鈑金工藝設計模塊 鑄造工藝設計模塊 裝配焊接工藝設計模塊 工藝信息標注模塊(三維標注) 工藝結果發布及瀏覽模塊 工藝資源集成管理模塊 輔助工具模 客戶價值 PI-3D三維CAPP系統幫助客戶實現如下價值: 使工藝設計人員擺脫大量、繁瑣的重復勞動,將主要精力轉向新產品、新工藝、新裝備和新技術的研究與開發; 使沒有經驗的工藝師設計出高質量的工藝規程,以緩解工藝設計任務繁重,但缺少有經驗工藝設計人員的矛盾; 提高產品工藝的繼承性,最大限度地利用現有資源,降低生產成本; 設計與工藝統一在三維平臺上,直接進行面向制造過程的設計,改變傳統的二維工藝設計模式; 打通設計、工藝、制造的三維數據鏈,形成單一數據源,解決傳統的設計、工藝與制造中存在的信息孤島問題; 向各類管理系統(PLM、ERP、MES)提供全三維工藝數據,實現基于模型定義(MBD),為基于模型的企業(MBE)打下基礎; 全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平,有助于推動企業開展的工藝設計標準化和最優化工作。                                                                        <到此結束,感謝您的閱讀!>
    仿真試驗一體化解決方案 鐵路行業仿真試驗分析現狀及需求        對于大多數鐵路企業來說,仿真分析與試驗驗證還是相對獨立的兩條工作路線,未能完全做到“仿真指導試驗,試驗確認仿真”的有效聯合,更沒有將仿真數據和試驗數據進行有效的對比驗證,致使試驗的周期和成本沒有得到縮減,且昂貴的試驗數據也只是驗證了產品的某個性能,其價值未得到充分發揮;而仿真分析結果也沒有經過試驗驗證,仿真結果的精度也無法進行確認,仿真的預示作用無法得以肯定,也無法真正實現指導和優化設計的作用,更達不到取代試驗的目標。        因此,如何進行仿真試驗數據一體化研究,真正做到“仿真指導試驗,試驗確認仿真”的有效聯合,避免試驗的無效和重復,以及確認和提高仿真結果的精度,是正向設計研發流程的研究熱點之一。 安懷信仿真試驗一體化解決方案       安懷信公司提供的仿真試驗一體化軟件是CAST(Consistency Analysis of Simulation results and Test results,仿真試驗一致性分析),其與通用的CAE分析軟件(包括Ansys、Abaqus、Nastran等)都有接口,也可識別讀入不同格式的試驗數據文件,可幫助用戶依據仿真分析結果進行試驗測點布置、進行仿真試驗結果一致性分析、進行仿真結果置信度評估及仿真模型修正等工作,依據分析內容不同,CAST軟件按學科可分為以下模塊內容: Static_CAST:靜力學一致性分析模塊 Dynamics_CAST:動力學一致性分析模塊 CFD_CAST:流體一致性分析模塊 EMC_CAST:電磁兼容一致性分析模塊   Static_CAST在鐵路行業應用案例                      試驗測點布置可依據用戶要求,并自動生成相應格式的試驗測點布置文件,包含測點名稱、測點位置、測點結果類型(位移、應力、應變)、測點類型(單向、雙向、三向)、測點測量方向、測點顯示比例、測點重要度等信息,指導試驗工程師在試驗樣機上進行測點布置。 Dynamics_CAST在鐵路行業應用案例 模型修正          通過參數靈敏度分析,對影響仿真分析結果精度的各種分析參數(包括幾何參數、材料參數、網格參數、質量屬性、阻尼參數等)進行靈敏度分析,找出高敏參數,并以MAC值作為修正目標進行模型修正,逐步提升仿真模型的精度,使其達到虛擬樣機的預示作用,并形成相應的仿真分析規范。 客戶價值 仿真分析結果查看:與Nastran、Abaqus、Ansys等通用CAE軟件都有接口,可查看不同類型的仿真結果,同時,軟件采用全域插值算法,可查看任意點位置的結果和坐標值; 試驗數據文件接口:可讀取不同格式的試驗數據文件,包括文本、Excel、XML、數據庫格式文件; 試驗測點布置:可基于用戶要求在有限元模型上進行試驗測點布置,并生成相應格式的試驗測點布置文件,包含測點名稱、測點位置、測點結果類型(位移、應力、應變)、測點類型(單向、雙向、三向)、測點測量方向、測點顯示比例、測點重要度等信息,指導試驗工程師在試驗樣機上進行測點布置; 仿真和試驗數據一致性分析:可根據布置試驗測點信息,包括位置信息、測點方向信息、測點類型信息等,完成二者之間的雙向數據關聯,進行仿真試驗結果之間的一致性分析,并對仿真結果置信度進行評估; 仿真模型修正:可對影響仿真分析結果精度的各種分析參數(包括幾何參數、材料參數、網格參數、載荷參數、質量參數、阻尼參數等)進行靈敏度分析,找出高敏參數,并基于試驗結果指導用戶進行模型修正,逐步提升仿真模型的精度,使其達到虛擬樣機的預示作用,并形成相應的仿真分析規范。                                                                           <到此結束,感謝您的閱讀!>
    動力學在線健康檢測解決方案 鐵路行業動力學健康監測現狀及問題           目前,我國已是高速鐵路大國,但是運營時間不長,運營經驗尚需不斷積累,加之投運規??焖贁U充,運營地域環境復雜,充分用好各種檢測、監測、監控技術,千方百計做好高鐵安全風險防控,并根據檢測結果對后續設計進行優化改進。同時,目前鐵路行業動力學健康監測現狀及問題如下: 重數據采集,輕數據處理和應用,軟件水平待提升:國、內外振動和環境監測供應商以硬件廠商為主,軟件系統水平相對較低,導致數據可讀性和可用性不足,很難對監測結果進行迅速、準確而直觀的判斷; 遠程監控的多系統集成:終端數據采集、數據處理、有線或無線數據傳輸、服務器數據庫搭建、用戶端監控系統,往往由多家供應商提供,導致建設周期長,兼容性差,運行穩定性不好,且責任分散,維護困難; 價格昂貴:采購多個公司的產品組成系統,且歐洲尤其北歐的產品價格較高,導致比較完整的振動和環境監測系統往往價格非常昂貴,很少企業能夠真正采用。   安懷信動力學健康監測解決方案   <到此結束,感謝您的閱讀!>

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