《高速列车模块化产品技术平台建设指南》

ICS45.060

CCSS50

团体标准

T/CCTASXX—2023

高速列车模块化产品技术平台建设指南

Guideforconstructionofmodularproducttechnologyplatformforhigh-speedtrains

草案版次选择

（本草案完成时间：X）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国交通运输协会  发布

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高速列车模块化产品技术平台建设指南

1范围

本标准规定了高速列车模块化产品技术平台建设的总体要求、平台建设过程模型、平台构建主要方

法、平台运用主要方法、平台评价主要方法。

本标准适用于最高运行速度大于200km/h的高速列车模块化产品技术平台（以下简称平台）建设，

机车、客车、货车及其它制式轨道交通装备可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T30438-2013支持模块化设计的数据字典技术原则和方法

GB/T31982—2015机械产品模块化设计规范

3术语和定义

GB/T30438—2013和GB/T31982-2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1产品技术平台producttechnologyplatform

通过信息化赋能实现某类产品共用要素规范化管理和可重用的产品快速设计系统。

3.2模块化设计modularitydesign

将产品的某些要素组合在一起,构成一些具有特定功能的模块,将这些模块作为通用性的模块与其

他产品要素进行多种组合,构成新的系统,产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品的设计方

法。

[GB/T31982—2015，定义3.20]

3.3产品族productfamily

具有相似功能和/或结构的产品集合

[GB/T31982—2015，定义3.9]

3.4公共模块commonmodule

形状与特征在产品族产品中完全相同的模块。

3.5适应性模块adaptablemodule

形状与特征在产品族产品中不完全相同，可通过构建多个配置实例或参数化模板响应多样化的客户

需求。

3.6个性化模块individualizedmodule

形状与特征在产品族产品中几乎完全不同的模块。

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3.7模块简统化设计modulesimplificationdesign

将系列产品模块进行构型和接口简化统型的设计过程。

3.8产品主结构productmasterstructure

一种可配置的、包括所有组成模块和规则的、面向产品族的产品结构。

[GB/T31982—2015，定义3.16]

3.9产品配置规则productconfigurationrules

支持订单产品族定位、模块属性参数赋值以及模块配置约束校验的规则，具体包括：产品族定位规

则、需求-模块映射规则、模块层级映射规则、模块配置规则。

3.10产品配置设计productconfigurationdesign

基于产品主结构,按一定的配置规则，选择必选模块和可选模块组合成客户所需产品的设计方法。

[GB/T31982—2015，定义3.22]

3.11产品配置变更productconfigurationchange

基于配置设计结果采用更换模块配置、修改模型实例、新建模块实例几种方式对各个组份的配置结

果进行修改，以获得最终的产品配置清单。

4总体要求

4.1目标

面向轨道交通装备市场、技术、研发、运维、成本等需求，搭建高速列车模块化产品技术平台系统，

支持高速列车整车级、系统级等多种产品技术平台构建，可实现企业研发资源平台化管理和需求驱动的

高速列车快速定制设计，满足不同环境、不同速度等级的多样化运用需求，有助于企业研发知识经验的

积累和重用。

具体包括：

a）对企业产品需求、结构、模块、流程等研发资源要素进行通用可扩展的规范化管理，实现产品

设计流程与知识的高效、高质量管理；

b）满足定制化、差异化需求，使同一类产品能在同一平台、按照同一标准进行开发，实现产品的

模块化快速定制设计，使产品研发高效、可靠、快速；

c）便于实现模块技术升级和产品的装配、维修、回收等，控制成本；

d）帮助企业形成以产品技术平台为核心的专业化研发、生产和供应链格局。

4.2平台建设原则

4.2.1平台要素模块化和标准化原则

企业研发资源包括产品、数据、知识、流程、标准规范等要素实现模块化、标准化并纳入平台管理，

使研发资源得以有效重用。

4.2.2平台模块独立性和通用性原则

平台模块间的信息、功能、结构等耦合度尽可能小，易于实现模块的单独设计与制造，以利于提

高模块的互换性、可维修性、可重用性和可回收性等，同时满足在不同产品中可选用同一模块实现相同

功能的需求，以便构成产品技术平台。

4.2.3平台可持续性原则

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模块化产品技术平台具有不断更新或升级的迭代能力。

5平台建设过程模型

5.1概述

高速列车模块化产品技术平台建设的典型过程用双“O”模型表示，见图1。高速列车模块化产品

技术平台建设可分为平台构建、评价、运用三个基本过程，过程间循环反复以使平台不断迭代更新，每

个过程可细分为多个过程功能块，可根据具体需要选择其中全部或部分功能开展产品平台建设。

图1高速列车模块化产品平台建设过程模型（双“O”模型）

5.2平台构建过程

在已有的各规格和品种产品实例的基础上，开展模块规划和建模，并实现研发资源的标准化表达

和规范化管理。其过程包括：模块划分、模块类型识别、模块简统化设计、产品主结构构建、模块配置

规则构建。见图1模型的（A~E功能块）。

5.3平台运用过程

在所构建产品平台的基础上，开展需求驱动的产品快速定制化设计，产生多种不同功能或相同功能、

不同性能的系列产品。其过程包括：配置设计、配置变更。见图1模型的（F~G功能块）。

5.4平台评价过程

采用恰当的方法对已构建的产品技术平台技术经济效益等开展量化评价，以支撑平台更新策略的制

定。其过程包括：平台的经济性评价、技术性评价、运用状态识别、更新决策。见图1模型的（H~K功能

块）。

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6平台构建主要方法

6.1模块划分

高速列车产品结构模块宜采用基于BOM的多层级模块划分方法（见附录A），构建统一、规范的

模块化结构树。模块划分应遵循以下原则：

a）划分顺序原则：模块划分应先整体后局部、先主要后次要、先功能后结构。

1）先整体后局部，即先进行系统级的模块划分，然后根据某一个系统模块划分出更细的模块，

直至不能再细分的模块；

2）先主要后次要，先划分对产品功能具有决定意义的核心模块，再划分其它次要的模块，最

后是辅助性模块；

3）先功能后结构，即在功能模块清晰的情况下，再按结构划分子模块。

b）功能独立性原则

划分的模块应能独立完成一定的功能，一个模块宜只响应一个功能。

c）结构独立性原则

划分的模块应尽量增大模块内零部件的关联，减少模块之间的关联，满足模块设计、管理和生产的

独立要求。

d）粒度适中原则

模块划分时宜以部件作为模块，外购件、安装座、通用件不宜再划分。

6.2模块类型识别

将结构树上的不可再分节点识别为产品平台模块（公共模块、适应性模块、个性化模块）与非平台

模块。模块类型识别可采用“模块相似度”与“模块使用度”两个指标识别模块的类型。“模块相似度”、

“模块使用度”计算公式和模块识别规则参见附录B。

6.3模块简统化设计

进行平台模块简统化设计，宜采用多属性决策方法从已有实例中确定平台模块实例（应用示例参见

附录C），以减少不必要、无价值的差异性。

6.4产品主结构构建

产品主结构构建即将模块化结构树、模块类型识别结果、模块简统化设计结果综合，形成产品族主

结构，以支持需求驱动的产品快速定制设计。需要标识的模块类别有两个维度：通用程度维度和选型要

求维度。按通用程度模块分为公共模块、适应性模块、个性化模块、非平台模块，按选型要求模块分为

基本模块、必选模块、可选模块。将各个模块的实体设计结果与模块化结构树上的模块对象关联，作为

模块对象的可配置空间。产品主结构示意图参见附录D。

6.5模块配置规则构建

模块配置规则是支持配置设计，为模块属性参数赋值以及模块配置约束校验的规则，具体包括4类：

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a）产品族定位规则

为产品族规划时的市场细分变量与产品族规划结果的映射关系，构建产品族的定位规则，用于将客

户订单需求定位到某一产品族范围。

b）需求-模块映射规则

为不同车种的客户需求与产品模块属性参数间的映射关系，支持基于产品平台的定制设计中需求向

模块属性参数的快速转化。

c）模块层级映射规则

为产品主结构中相邻的上级模块与下级模块的属性之间的映射关系，支持基于产品平台的定制设计

中上层模块技术参数向下级模块技术参数的快速分解、映射。

d）模块配置规则

为产品主结构中不同模块间的约束关系，以保证模块配置时模块组合的合理性。

7平台运用主要方法

7.1配置设计

配置设计是以需求映射得到的模块设计参数为输入，采用基于实例推理的配置设计方法对产品结构

树从系统级节点开始进行自上而下的遍历，对每个模块节点进行配置，从而获得产品配置清单的一种方

法。基于实例推理的配置设计方法见附录E。

7.2配置变更

配置变更可分为系统配置变更和配置结果校验，实现对各个系统配置结果的修改变更。

a）系统配置变更

以配置设计结果为基础，采用更换模块配置、修改模型设计、新建模块实例几种方式对各系统推荐

配置的结果进行修改。

1）更换模块配置：以同车种中所有产品族主结构中关联的模块为变更空间，对某个模块对象

的配置实例进行更换。

2）修改模型设计：对所配置的模块实例的属性参数进行修改，对其三维模型进行变型，产生

新的模块实例。

3）新建模块实例：以模块的元模型为基础，对其属性参数进行赋值，在三维建模软件中创建

对应的三维模型，生成新的模块实例。

b）配置结果校验

根据模块配置规则，对各个系统的模块配置结果进行兼容性校验，判断是否满足所定义的配置规则。

若存在不满足的规则，则需要返回修改配置结果；若满足所有配置规则，则可进行总体装配。

8平台评价主要方法

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8.1平台经济性评价

平台的经济性可采用平台市场份额、平台效率、平台效益（产品平台经济性指标）进行评价，相关

计算方法参见附录F。

8.2平台技术性评价

平台技术性可采用产品技术平台通用性指数与适应性指数进行评价，相关计算方法参见附录F。

8.3平台运用状态识别

基于产品平台各生命周期（兴起期、成长期、成熟期和衰退期）的经济性与技术性指标计算结果，

评估已构建的产品技术平台的运营状态，包括“正常”与“异常”两个状态，评估准则详见附录F。

8.4平台更新决策

通过产品平台运营状态分析，可持续评估产品平台在各生命周期的运营状态，当产品平台显示异

常运营时，应提示企业开展产品平台更新决策，分析并且识别产品技术平台的更新决策项，包括模块类

型转化、模块实例（或模板）变更、模块技术升级等。

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附录A

（资料性）

基于BOM的多层级模块划分方法

A.1基于BOM的多层级模块划分流程

以各车种的产品BOM实例为输入，采用基于BOM的多层级模块划分方法，过程如图A-1所示。

图A-1基于BOM的多层级模块划分流程

A.2系统级模块划分

a）产品BOM处理

对产品BOM的节点进行处理，包括两部分内容：

1）对结构节点进行分类，有标准件、外购件、通用件、虚件/实件、安装座5种类型。其中

“虚件”是指企业为了管理方便而虚构的一组零部件集合，它没有设计、加工图纸，如“车顶设备”、

“车外设备”等。

2）去除标准件。为了提高模块划分的效率，可以去除标准件，如螺栓、垫片等。

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b）基于系统评分表判断节点是否重新划分

采用系统评分表评估每个系统级节点的分数，若总分≥3，则建议节点不再重新划分，可作为一个

系统级模块，并进入下一层级划分，系统评分表见图A-2所示。

图A-2系统级评分表

注：由系统级评分表可知，面向系统级的模块划分主要考虑的是功能独立性，系统级模块最好只响应

一个明确的功能。例如，“车体及内装设备”节点显然不止一个明确功能，而且还是一个虚件，因此需要对

其进一步划分，拆分为“车体”、“车内设施”两个系统模块。而“转向架”节点具有一个明确的总功能“走

行”，而且它还不是一个虚件，因此“转向架”可以不再划分，直接作为一个系统级模块。

c）功能-结构分析

针对具有多个功能的系统级节点，需要对其进行功能-结构分析，从而划分出响应明确功能（最好

为1个）的系统级模块。

A.3零部件级模块划分

a）基于零部件评分表判断节点是否重新划分

与系统评分表类似，采用零部件评分表评估每个零部件节点的分数，若总分≥3，则建议节点不再

重新划分，可作为一个零部件模块，反之则需重新进行划分，零部件评分表见图A-3所示。面向零部件

的模块划分除了考虑功能外，还需重点考虑其结构信息，包括它是否是外购件、通用件、安装座等。

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图A-3零部件级评分表

b）相关性聚类分析/主观定性分析

针对需要进一步模块划分的零部件节点，可以采用相关性聚类分析重新划分模块。此外，除了聚类

分析方法，也可以组织领域专家对待划分的零部件节点进行定性分析以获得最终的零部件模块划分结果。

A

A

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附录B

（资料性）

模块相似度、使用度计算方法及模块类型识别规则

B.1模块相似度

模块相似度是指模块实例在性能、尺寸、接口等方面相似程度，相似度越高，模块间功能结构设计

越接近，可满足互换性要求，计算公式为：

n(t)

S

Mi(r,s)(t)

Sr1,s1,rs…………………（1）

Mi(t)n(t)n(t)1

式中：

S是t时刻模块Mi的相似度；

Mi(t)

n(t)是t时刻模块Mi的实例数；

S是t时刻模块i第r与第s个实例之间的相似度，计算公式为：

Mi(r,s)(t)

kSM(r,s)(t)

Sij……（2）

Mi(r,s)(t)

jk

式中：

Mij是指模块Mi的技术参数属性，其总数为k；

S是指t时刻模块Mi第r与第s个实例关于第j个属性的相似度值。S在计算过程中，

Mij(r,s)(t)Mij(r,s)(t)

需要按以下两种情况来识别计算：

1）若第j个属性的数据类型为数值型，则其相似度的计算公式为：

min(Mij(r,s))(t)

S………………（3）

Mij(r,s)(t)

max(Mij(r,s))(t)

式中：

是指时刻第与第个实例技术参数的最小值；

min(Mij(r,s))(t)trsMij

是指时刻第与第个实例的技术参数的最大值。

max(Mij(r,s))(t)trsMij

2）若第j个属性的数据类型为文本型，则其相似度的计算公式为：

1,当rs时

……（）

SM(r,s)(t)4

ij0,当rs时

B.2模块使用度

模块使用度表示模块被产品所采用的频次，使用度越高，表明模块越基础，并且该模块在以后的产

品实例中也基本不变，计算公式为：

m(t)

q假如实例有模块

p1Mi,p1,pM

U(t)，qi……………（5）

Mim(t)Mi,p0,假如实例p没有模块M

i

式中：

是时刻第个模块使用度；

UMi(t)ti

q是表示产品实例是否使用当前模块Mi，其中p为产品实例。如果产品实例使用了模块Mi，

Mi,p

那么q等于1，如果产品实例没有使用模块Mi，则q等于0；

Mi,pMi,p

m(t)是t时刻产品实例总量。

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B.3模块识别规则

通过“模块相似度S”与“模块使用度U(t)”所计算的数值制定模块识别规则，自动、动态

Mi(t)Mi

识别模块的类型，规则如下:

如果{ε≤S≤1和U(t)=1},那么{Mi=公共模块}；

Mi(t)Mi

如果{ε≤S≤1和λ≤U(t)<1},那么{Mi=适应性模块}；

Mi(t)Mi

如果{ε≤S≤1和0≤U(t)<λ},那么{Mi=个性化模块}；

Mi(t)Mi

如果{0≤S<ε},那么{Mi=非平台模块}；

Mi(t)

其中，ε、λ分别是模块相似度与使用度阈值。

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附录C

（资料性）

采用多属性决策方法开展简统化示例

模块简统多属性决策模型包括4层结构，如图C-1所示。最高层是目标层，即在已有的多个模块

实例中选择符合要求的最优模块实例；第二层是准则层，即从可重用性、可靠性、供应商评分、成本四

个方面评估模块实例；第三层是指标层，是实现多属性决策的关键，包括模块实例差异度、模块实例使

用度、模块实例平均故障间隔时间、模块供货成本、模块制造成本、模块运维成本等；最底层是方案层，

即已有的多个模块实例。

图C-1模块多属性决策模型

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附录D

（资料性）

产品主结构示意图

D.1产品主结构示意图

图D-1产品主结构示意图

B

B

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附录E

（资料性）

基于实例推理的配置设计方法说明

E.1基于实例推理的高速列车配置设计流程

图E-1配置设计过程示意图

E.2属性参数相似度计算

计及模块属性参数中可能包含数值型数据（精确性、区间型）、字符型数据、集合型数据等，因

此分别采用以下算法实现不同类别数据之间相似度的计算。

1)数值型数据的相似度计算

若实例中某一属性参数的数据类型为数值型数据，其目标值和实例值分别为精确值m和n，则其

相似度计算为：

mn

SimN(m,n)1……（1）

式中:

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为属性参数的下限值，

为属性参数的上限值，

为属性参数的取值范围，即值域。

若不存在或不好判断属性参数的上限和下限值，可采用下式进行精确值m和n的相似度计算：

………………（2）

若实例中某一属性参数的数据类型为数值�型数据，但�其��目(标�,值�)和实际值一个为精确值m，一个为

𝑆�(�,�)=𝑚�(�,�)

范围型值的时候，其相似度计算为：

12n

�,�2simN(m,x)dx

Nn1

Sim(m,n1,n2)…………（3）

n2n1

若实例中某一属性参数的数据类型为数值型数据，但其目标值和实例值为范围型值m1,m2和

n1,n2的时候，其相似度计算为：

mn

22simN(x,y)dydx

Nm1n1

Sim(m1,m2,n1,n2)……（4）

(m2m1)(n2n1)

2)字符型数据的相似度计算

实例中字符串型数据有动力型式、注水口型式等。对实例的属性参数进行相似度计算时，可直接

判断其实际值n与目标值m是否一致，其相似度计算为：

1,if(mn)

SimS(m,n)……（5）

0,if(mn)

3)集合型数据的相似度计算

实例中集合型数据有制动装置设置（轮盘制动、轴盘制动），车窗设置（普通窗、逃生窗）等。

若目标值为m(m1,m2,......mi)，实例值为n(n1,n2,......nj)，则相似度为计算为：

Card(mn)

SimA(m,n)……（6）

Card(mn)

式中：

Card表示集合中所含的元素的数量。

E.3综合相似度计算

若实例属性参数集中具有k个参数，根据上述相应数据类型的相似度计算公式计算对应的属性参

数相似度，再计算实例的综合相似度Sim(case_id)，即：

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k

………………（7）

Sim(case_id)Simi(m,n)i

i1

式中：

是第i个属性参数对应的相似度；

𝑆�为�(第�,i�个)属性参数的权重。

𝑆

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附录F

（资料性）

产品技术平台评价指标和准则计算方法

F.1平台市场份额

市场份额是指企业产品销售量在整个市场中所占的比重。企业产品包括非平台派生产品与平台派

生产品，其中平台派生产品的销售量在整个市场中所占的比重即为平台市场份额，可基于公式（1）计

算获得。

npla(t)

Mspla(t)…………………（1）

ntol(t)

式中：

Mspla(t)为企业所建平台的市场份额；

npla(t)为t时刻平台派生产品在平台所覆盖市场区间的销售总量；

ntol(t)为t时刻市场区间内所有产品的销售总量。

F.2平台效率

平台效率主要是从时间维度评价所建产品技术平台派生产品的效率，它是开发派生产品的周期与

开发产品平台的周期的比值，其计算见公式（2）所示。

Tp(t)

EffiPla(t)…………………（2）

Tpla(t)

式中：

Effipla(t)为t时刻的平台效率；

Tp(t)为t时刻开发派生产品的平均周期；

Tpla(t)为t时刻开发产品平台的周期，包括首次开发周期与维护平台的周期。

F.3平台效益

产品技术平台经济性指标是指产品平台的效益，即从成本维度评价所建产品技术平台的经济效益，

它是派生产品的净利润与开发派生产品与产品技术平台成本的比值，计算公式如下：

Nevp(t)

Eepla(t)（3）

Cp(t)+Cpla(t)

式中：Eepla(t)是t时刻的平台效益；

Nevp(t)是t时刻派生产品的净利润；

Cp(t)是t时刻开发派生产品的成本；

Cpla是t时刻开发产品技术平台的成本，包括首次开发成本与平台的累积维护成本。

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进一步，可获得产品技术平台效益的环比增长率，计算公式如下：

Eepla(t)Eepla(t1)

GEepla(t)（4）

Eepla(t1)

式中：GEepla(t)是t时刻的平台效益的增长率；

Eepla(t)是t时刻的平台效益；

Eepla(t-1)是t-1时刻的平台效益。

F.4产品技术平台通用性指数和适应性指数

（1）产品技术平台通用性指数

产品技术平台通用性指数是指产品技术平台公共模块在所有模块集合中所占的比例，反映了产品技

术平台的通用程度，计算公式如下：

n(t)

cm（5）

CIpla(t)

ntol(t)

式中：CIpla(t)是t时刻的平台通用性指数；

ncm(t)是t时刻公共模块数量；

ntol(t)是t时刻模块总数。

（2）产品技术平台适应性指数

产品技术平台适应性指数是指产品技术平台适应性模块在所有模块集合中所占的比例，反映了产品

技术平台面向多样化客户需求的适应程度，计算公式如下：

n(t)

am（6）