產品模塊化設計方法精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的產品模塊化設計方法主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：產品模塊化設計方法范文

關鍵詞：模塊設計；機械設計；應用

中圖分類號： THl2 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-173-2

0 引言

機械設計是工業發展的重要組成部分，在機械設計中，模塊化的設計方法是提升設計效率的重要方式。但是在實際設計與應用中，依然存在較多的缺陷，且隨著科技的不斷發展，模塊化設計方式必然會隨著科技的進步而不斷創新。在此情況下，加強對模塊化設計方法的研究，并且探究其在機械設計中的應用具有重要的意義。

1 模塊化設計方法

1.1 模塊劃分

在模塊化設計方法中，其決定設計產品的質量與效率，其需要在保證產品性能的基礎上，最大程度的實現設計的優化，在劃分過程中，需要注意以下幾點原則：第一，在模塊化過程中，需要保證整體的性能；第二，在模塊化的設計中，需要保證結構的獨立性；第三，需要保證功能的完整性；第四，需要保證連接部分的合理性；第五，需要最大程度地控制模塊的數量；第六，需要滿足精度、性能、成本以及結構等多樣化的形式；第七，需要保證機構的簡單特點。

在模塊化的設計中，為了保證系統的整體使用性能，需要根據實際情況，保證系統的功能模塊的組合性以及互換性[1]，例如在裝配產品的過程中，對于具有相同功能的單元，需要保證其具有相同的基面和尺寸，這樣才可以有效地將不同的零部件組合起來，形成相應的模塊[2]。總之，在模塊的劃分中，需要在保證整體功能的基礎上，最大程度地降低模塊的數量。另外，在組合的過程中，要保證組合的不同部件具有相同的功能，并且處于同一個基面中。這樣才可以最大程度地通過模塊化設計來提升機械設計質量和效率。

1.2 設計方式與功能分析

1.2.1 設計方法

模塊的設計方法主要包括橫向、縱向和混合三種方式，在設計過程中，橫向的設計主要是指不改變參數的情況下，對模塊進行設計，以此來提升設計質量；縱向設計主要是指對不同規格的產品進行設計；混合設計是為了滿足客戶的需求，將兩種設計方式結合起來，以便最大程度地提升機械設計質量。

1.2.2 功能分析

在模塊化的設計中，根據實際情況，可以將模塊化系統分為混合和純模塊化系統兩個部分，根據模塊的組合可能，同樣可以將其劃分為閉式系統和開式系統。其主要功能包括以下幾個部分：

基本功能是模塊中基礎的功能，不可或缺，在系統中無論設計多少模塊，必須要保障基本功能的完善性。

輔助功能主要主要是實現相應設計模塊的功能，以此來提升機械設計的整體效率。

特殊功能主要是指某種產品的特殊功能，如對鏜孔功能進行模塊設計，可以發揮模塊化設計的特殊功能。

適應功能主要是為了生產的需求，調換相應的零部件或者模塊來適應生產的需求，因此，其可以稱之為適應模塊。

2 設計步驟

在模塊化設計中，主要分為兩個不同層次的步驟，第一個為系列模塊，第二個為單個產品模塊。在模塊化的設計步驟中，單個產品的模塊化設計較為復雜，對機器的每個產品均需要制定不同的模塊，其具體步驟如下：

2.1 系列模塊設計

在系列模塊設計中，其主要通過計算實現對市場的調查與分析，確定用戶的需求，以此來設計產品的功能以及相應的模塊設計，之后根據功能的需求，設計相應的參數[3]。在參數確定成功后，可以對模塊進行切分，并且對模塊的結構進行設計，以此來形成相應的資料庫。通過系列模塊的設計，可以構成模塊化設計的整體功能，從而可以提升機械設計質量及效率。

2.2 單個產品模塊化設計

單個產品的模塊化設計是建立在系列模塊設計的基礎上來完成的，在單個產品的模塊化設計中，需要根據用戶的需求來確定參數以及模塊的選擇，在確定完成后，需要對模塊進行組裝和分析計算，以此來保證模塊的最佳使用性能。

3 模塊化與科技的融合

3.1 模塊化與成組技術

在模塊化設計方法中，其與成組技術存在較多的共同點，成組技術主要是應用零件以及工藝的相似性，將其進行劃分，之后對相似零件進行標準化的處理，以此來達到生產的目的[4]。而在模塊化技術的設計中，其與成組技術的應用存在相似性，將相同類型的軟件功能集合起來，形成相應的模塊。可見，在模塊化設計方法中，運用了成組技術的理念，較好地提升了機械設計的質量和效率。

3.2 柔性制造技術

柔性制造技術是通過靈活性和多變化的特點來實現對生產的優化，在模塊化的設計中，同樣運用了柔性制造技術，其主要是在解決機床的共性之后，實現對機床個性化問題的解決，在此過程中，秉承的思想是通過運用最少的模塊來實現對功能的設計。通過對柔性制造技術的應用，可以保證在機床的生產中，可以做到一機多用的目的。目前，模塊化技術以及柔性制造技術已經成為機械設計的重要研究項目之一。3.3 計算機輔助技術

在模塊化設計方法中，計算機輔助技術同樣是模塊化技術的重要組成部分，在計算機技術中，CAD、CAPP以及CAM均為輔助技術手段，在設計過程中，通過相應的計算，可以實現穩定性和l理性的設計。另外，在模塊化設計方法中，可以充分發揮計算機的輔助功能，最大程度地提升機械設計的效率。

第2篇：產品模塊化設計方法范文

1.模塊化設計原理

模塊化設計是實現大批量生產效益的一種有效方法，它可以生產單一產品模塊，這些產品模塊是具有獨立功能和輸入、輸出的標準部件。這些部件一般包括分部件、組合件和零件等。模塊化產品設計方法的原理是，在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列子模塊，通過子模塊的選擇和組合構成不同的顧客定制的產品，以滿足市場的不同需求。這是相似性原理在產品功能和結構上的應用，是一種實現標準化與多樣化的有機結合及多品種、小批量與效率的有效統一的標準化生產方法。

2.模塊化設計應注意的問題

模塊化設計的產品體系要比普通的產品設計要繁瑣很多，因為模塊化設計要在考慮到整體功能的前提下對各個零部件進行設計，針對功能經行模塊的劃分，這其中要充分考慮到模塊組合過程中功能的合并、分解，模塊之間是否匹配，使每一個小模塊發揮最大的功能。

3.模塊化設計的優勢

模塊化設計與傳統設計相比，無論在產品功能與需求方面，還是在產品整體設計方面都具有一定的優越性。模塊化設計作為一種設計的新思維和新方法，與傳統設計相比較它的競爭優勢在設計上解決了品種、規格多樣化和生產專業化之間的矛盾，在市場上滿足了人們產品多樣化的需求和適應激烈的市場競爭。在模塊化設計的發展歷程中，設計師通過運用新技術不斷設計出更高性能的模塊，用來代替原有的模塊，并且通過這些高性能模塊組合出一套新功能的模塊系統。通過CAD技術及成組技術，可以用計算機程序管理模塊化設計，通過建立的模塊化系統，可以將該模塊的尺寸、形狀及大小存儲在計算機中，用戶可以直接通過觀察電腦屏幕用鼠標點擊組合設計，按照用戶需要求更改模塊化的組合方式，找到最佳的組合方案，直到讓用戶滿意為止。對于一個企業來說，運用模塊化設計不僅可以有效地降低生產成本，縮短設計與生產的周期，而且還在無形中增強了在銷售市場的壓力下企業的競爭能力，為企業帶來較高的效益。

二、小戶型模塊化家具設計分析

詳細來講，家具的模塊化設計是從三個要點展開的。第一個要點是家具模塊化的總體設計。本階段是對系統進行總體規劃，設計模塊化的具體范圍。家具模塊化的總體設計，是整個設計實現的基礎。第二個要點是家具的模塊設計。這個要點在整個設計中起著承上啟下的作用，是家具模塊化設計具體化的重要過程，此階段的直接影響最終設計效果。第三個要點：家具模塊化產品設計。選擇模塊、組合模塊、評價合理性是此環節的主要內容。從這三個要點你會發現，模塊家具的設計是由總體到局部，由上部到底層的順序結構，而且每個要點緊密聯系，環環相扣。

三、總結

第3篇：產品模塊化設計方法范文

關鍵詞：機械產品；模塊化；設計

一、模塊的定義

模塊是可組合成系統的、具有某種確定功能和接口結構的、典型的通用獨立單元。定義成模塊的零部件應具有以下幾個典型特點：

（一）功能的獨立性：給定輸入和輸出，能夠獨立的完成一定的功能；

（二）結構的獨立性：應該具有獨立的物理組成和外觀結構；

（三）接口的標準化：標準的接口保證了模塊的互換性，以便與其他模塊進行組合。

對于工程機械產品，模塊可以是機械結構件、也可以是液壓或電氣單元、控制軟件，如混泥土泵車可以定義為臂架、轉塔、泵送系統等模塊。同時模塊亦可以根據其復雜程度及在實施過程中的制造、裝配、物流等實際情況進行進一步的下級模塊劃分，也就是模塊可以有層級概念，比如說混泥土泵車的臂架定義為一級模塊，往下還可以細分為單節臂架模塊、臂架油缸模塊、連桿模塊等二級模塊。從而可通過不同長度的單節臂架模塊組合成滿足不同客戶需求的不同臂架高度的泵車。

二、模塊設計的內涵及特點

（一）模塊化設計內涵

設計任務可以從多個層面共同進行，并且這一特征是傳統設計方法中所不具備的。先對產品的框架進行設計，在逐層開展內容完善，這樣機械設計任務開展形式擁有更多的選擇，并且不會出現設計形式混亂的情況。機械設計需要將參數完善記錄，方便對設計圖形進行審核，完全達到安全標準才能夠投入到生產環節中。通常情況下是同橫向與縱向兩方面來探討設計形式，將數據依次填寫到框架中，對比分析是否存在誤差。設計期間結合使用需求可以隨時對模塊進行改變，確保工作任務能夠高效開展。

（二）設計的特點

1、便于維修。模塊化設計理念與傳統設計方法相比較，擁有很多新的特點。首先是使用階段發生故障更便于維修，修理任務也可以在局部進行，節省時間的同時在維修效率上也有明顯提升。各模塊均可靈活拆卸，故障嚴重時，通過調試很難使之恢復正常，此時直接將木塊更換，快速完成維修任務。由此可見，無論是設計還是使用，該種設計理念都有很多突破，解決了機械設備使用中遇到的問題。

2、簡化包裝設計。包裝是設計工作中的重要內容，同時也十分復雜。要根據設備的外形對包裝進行設計，保護運輸安全也要合理利用空間，這些標準很難同時實現，但通過模塊化設計，包裝環節更簡單便于實施。傳統包裝方法中，工作人員要根據不用零件的設計形式探討包裝方案，對基層工作人員相關專業知識要求嚴格，并且在包裝過程中會浪費大量時間，并不利于機械生產加工高效進行。應用模塊化設計理念后，包裝工程中所面對的產品也都是劃分后的，并不需要基層工作人員了解機械設計原理，對控制成本支出及提升生產效率都有很大的幫助。加強模塊化設計理念應用后，工作人員可以更高效的完成包裝任務，為機械設備使用階段提供便捷性。

3、模塊化包裝的成本低。應用模塊化設計方法后，在機械生產包裝流程中有明顯的簡化，同時成本支出也得到有效控制。傳統的設計理念中，存在很多不確定因素，因此預算的成本支出也很容易發生變化，在工作任務開展過程中，包裝所用材料通過計算可以得到準確結果。這樣管理人員更明確不必要的成本支出，嚴格控制資金使用，這也是模塊化設計理念中節約成本的依據。雖然資金支出得到了控制，但產品使用質量并不會因此受到影響。

（三）模塊化劃分原則

模塊化的設計就是要以少數的模塊組成極可能多的產品，同時產品具有高度的穩定性、精度，并且結構簡單，成本低廉。所以在設計之初應對模塊進行詳細的劃分。當前并沒有標準化的模塊劃分原則，根據側重點的不同可進行不同模塊的劃分。從模塊本身的概念來看，模塊就是可組成系統的、具有某種特定功能和結構的、典型的通用獨立單元。通過對產品功能的結構，建立總功能、子功能、功能單元之間的聯系，為模塊的劃分建立基礎。單從這方面講，應滿足下述原則：首先應保持模塊功能和結構具有一定的完整性和獨立性；其次應確保模塊接口要素便于聯系和分離；第三應保持模塊之間的相關盡可能少，同時模塊內部間應為強耦合；遵照典型性和通用性的原則。

（四）模塊化設計方法在機械設計中的應用

當前具有多種設計方法，首選從功能側重方面來說，主要的流程是需求分析、功能分解、探索式集成和評估。首選對客戶的需求進行分析，將顧客的需求配置到產品中，以滿足客戶需求為主。根據客戶需求分析確定產品要求，再次過程中應準備多種功能目標，滿足客戶的首要需求。在確定產品各個不同層次的功能后，對產品進行分解，分解成基本功能和物理元素，同時對功能及物理元素進行集成。然后對綜合指標及可行性進行分析，最后實施設計。

另一種是基于結構特征的設計。這一方法要求先對零部件的形狀特征進行分析，并規劃減少零部件的種類，達到優化成本和提高產品質量的目的。在次過程中需對標準化模塊參數進行分析，減少可變參數的數量，以方便模塊建模。根據分析結構首先建立零部件主模型，利用關鍵參數描述零部件外形和各尺寸之間的關系。設計過程中在基本模塊模型中輸入數值，自動形成變形模塊。其中零部件幾何模型和對應的事物特性表是零部件的重要組成部分。通過變形模塊的加入，最終形成產品的結構，產品主結構可描述為一個可配置、包括所有標準構建的模塊化產品系統的組成。

三、結語

在技術迭代步伐愈來愈快的背景下，模塊化設計顯然與市場發展趨勢相契合。模塊化設計不僅滿足了用戶的個性化需求，同時還提升了產品生產效率及質量水平，為行業整體發展奠定了基礎，使工業設計水平邁向了更高的階層。

參考文獻：

[1]梁偉勇.機械產品的可拓模塊化設計方法研究與應用[D].南京航空航天大學，2014.

第4篇：產品模塊化設計方法范文

【關鍵詞】模塊化;產品設計;變形

一、產品設計中的模塊化設計

（一）模塊化設計的概念及內涵

模塊化設計通常是指把性能不同而具有一定相同功能或用途的同類部件的聯系尺寸（結合要素）標準化，使部件具有很強的互換性。“塊”是指由若干個零件組成的一個部件。模塊化設計的特性是：一個“塊”可單獨實現一個功能;“塊”與“塊”之間有明確的劃分界面，各自獨立。模塊化設計允許不改動其體系結構中其它“塊”，而只對體系結構中某個模塊加以更改而改進產品的功能。

（二）變形設計及模塊化設計

快速變形設計是通過對產品成本影響大、使用頻率高的零部件進行標準化、模塊化，通過對各個部位的變形來滿足需求。模塊化是標準化原理的具體應用。通過對模塊的選擇可組合成不同的產品，生產不同的模塊進而生產出不同種類的產品來滿足不同客戶的要求。模塊化設計是一種充分利用了規模經濟和范圍經濟的效應變形設計的重要方法，不僅在很大程度上降低了產品設計的成本，還可以快速開發產品，走向市場。

二、模塊化設計的優越性體現

（一）通用化

1.通用化的方法

通用化是以互換性為前提，只有同時具備功能互換性和結構互換性的產品才可以通用。通用化的形式一般有：繼承型通用化、開發型通用化。

a）繼承型通用化：是指在研制新系統時選用現有系統中可以繼承的單元的一種通用化形式。我們常說的“借用”就是這種通用化形式。b）開發型通用化：是指通過對未來發展需求的預測，有目標、有選擇的設計、生產某些通用化單元，然而在研制新系統中推廣使用這些單元的一種通用化型式。

2.通用化的對象

通用化的對象極為廣泛，可以是系統、分系統、設備、組件、零部件、原材料及其品種、規格、乃至結構、尺寸要素。通用化單元的通用性越強，應用范圍越廣，則其效果越好。通用化單元的層次越高，通用化的意義也越大。

（二）系列化

1.系列化的方法

系列化的基礎是通用化，即系列產品中的每一個都要在一定范圍內通用，而且還要形成產品系列，以適應更廣泛的需求。系列化工作的主要內容是制定產品基本參數系列標準、編制產品系列型譜和開展系列化設計。產品基本參數系列標準是編制產品系列型譜和開展系列化設計的基礎，是系列化的首要環節。制定產品基本參數系列標準是按某類產品的特點和發展規律確定其基本參數，按使用需求和一定數列（如優先數列）將其基本參數劃分成若干級別和檔次。

產品的系列化設計，是按產品系列型譜設計的基型產品，并在此基礎上作橫向或縱向擴展，構成一系列的產品或變型產品。

2.系列化的對象

和通用化一樣，系列化的對象也極其廣泛，主要有：分系統、設備、組件、零部件、元器件及其性能參數、尺寸參數和結構型式。零部件、元器件系列化的例子：各種標準緊固件、電阻、電容等。產品系列化的例子：各種微電機的系列化等。

（三）組合化

1.組合化的方法具有一定數量模塊的模塊系統，這里的模塊，是指具有特定功能和典型結構的通用、獨立單元.例如積木。模塊必須：a）具有獨立的功能和結構，模塊都應是具有獨立的、不受干擾的特定功能，可以進行單獨的運轉或測試、制造、儲備;b）可組合、可拆卸，模塊是分解的產品，應能“回歸”到產品中去，所以模塊應具有良好的聯接接口，有很強的組合能力，即組合性，可以與其它組成部分進行有機的結合，構成新產品;也易從產品中拆卸和更換;c）具有標準接口，在一定范圍內通用，模塊應是具有標準接口或聯接要素的標準單元或通用單元，應具有典型性、通用性、互換性或兼容性。

2.組合化的對象，組合化是采用分解和組合的原理，將一類產品的功能進行分解，形成通用的、具有相對獨立功能的模塊系統，以便能組織批量生產，隨后利用模塊系統中的模塊和其他專用部分組合成所需要的新產品。以達到縮短研制周期、降低成本、提高質量與可靠性、簡化維修和后勤保障的目的。因此這種方法的對象在武器裝備中主要是系統、分系統和設備。

三、模塊化設計的人性化應用

實用新型嬰兒車的設計，重點在于嬰兒車的多用途性，多功能性。用一輛嬰兒車，解決解決不同種情況下需要的多種形態。適用范圍廣，極大地擴展了嬰兒車的適用范圍及使用次數。創新點在于，將設計的兩種不同的理論角度考慮嬰兒車的設計，即人性化和人機設計。這樣不僅使嬰兒車的設計理論兼具理性和感性，而且為童車設計提供了新的設計思維理念。

第5篇：產品模塊化設計方法范文

Abstract: Based on the remote control research in today's market, this paper concluds the problems existing in the use of remote control, and uses modular theory to integrate and redesign theremote control household appliances, and gives the final program.

關鍵詞:遙控器設計;模塊化

Key words: remote control design;modular

中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)23-0097-03

1研究背景

隨著中國的改革開放,中國經濟突飛猛進。中國居民的生活水平不斷提高,突出表現在家電產業的興旺發展上。30年前,誰家能有一臺電視機,是很榮耀的事,電視機在當時絕對可以算是一件生活奢侈品。而如今,大量的家電豐富著我們的生活,操作方式也從在機器上操控,轉變為使用遙控器操控。最早用來控制電視的遙控器是美國一家名為Zenith的電器公司,在19世紀50年展出來的。一開始是有線的,1955年,該公司發展出一種被稱為“Flashmatic”的無線遙控裝置。但這種裝置沒辦法分辨光束是否是從遙控器而來,而且也必需對準才可以控制。1956年Robert Adler開發出稱為“Zenith Space Command”的遙控器,這也是第一個現代的無線遙控裝置,他是利用超聲波來調頻道和音量,每個按鍵發出的頻率不一樣,但這種裝置也可能會被一般的超聲波所干擾,而且有些人及動物聽的到遙控器發出的聲音。80年代,發送和接收紅外線的半導體裝置開發出來時,就慢慢取代了超聲波控制裝置[1]。即使其他的無線傳輸方式(如藍牙)持續被開發出來,這種科技直到現在還持續廣泛被使用。遙控器現在已經成為人們生活中必不可少的工具,在我們想操控電視、空調、音響、DVD等一系列家電產品的時候,首先想到的是使用遙控器。而客廳,這一家電產品相對集中的空間里,總能出現三到四個遙控器。現有遙控器在使用當中總會造成許多不便,比如:①紅外線遙控器必須要對準接受裝置才能正確傳送信號,有遙控盲點;②遙控器過多,不利于收放。過多的遙控器,外形顏色尺寸不一,往往是隨意擺放在客廳的茶幾上,既不美觀,也不方便;③現有遙控器按鍵繁雜,使用時會常常錯按或者多按;設計不符合人機工程學要求。許多人看電視的時候總是手握遙控器不停地轉換臺,尋找自己喜歡的節目,這需要長時間握持遙控器,手指頻繁按鍵。遙控器設計不可理,長期使用會引起手部肌肉疲勞,造成累計性肌肉損傷;所以,針對遙控的改良設計是亟待解決的重要問題。

還有一個紅外遙控的致命缺點是無法實現雙向傳送,紅外遙控器只能用遙控器控制電視,而無法讓電視信號返送到用戶手上的遙控器上。從而嚴重地影響了遙控器的功能擴展。由此種種原因,電視機開發人員開始把頻率高得多并已在電腦與IT產品中運用的RF遙控技術用于電視機等相關產品。2007年春,夏普的液晶電視和電腦組合機“網絡AQUOS”使用觸摸盤代替鼠標,遙控信號采用了RF傳送,方便地用同一個遙控器操作電腦和電視。RF遙控器的最大優點――在操作遙控器時無需考慮位置和遙控器的指向。

因此,RF遙控器將成為遙控器發展的趨勢,正如索尼公司事業執行董事、SVP電視業務部長福田隆志所預測那樣,“RF代替紅外線遙控器的潮流不可阻擋”。

2模塊化理論

模塊化設計,是在對一定使用范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合來構成不同的產品,以滿足市場的不同需求的設計方法。模塊化設計的主要目的就是以盡量少的種類和數量的模塊組成盡可能多種類、規格、性能、功能不同的產品,其優點一是讓用戶可以通過不同模塊的搭配得到自己需要的產品,滿足個性化的需求;二是方便用戶在使用過程中對產品進行局部維護或升級達到延長產品壽命減少材料資源消耗的目的。

模塊化設計被廣泛應用在現代設計中。現在的家具很多都是可以拆分的組裝產品,產品分成不同模塊,分塊設計, 同時,有些模塊在不同家具間也可通用,這樣不僅設計的成本得以降低(系列化設計思路可以提高設計效率),而且也能降低產品的總成本(工藝性可單純化),包括運輸成本也得到降低。

較為經典的模塊化設計要數1909年德國設計師貝倫斯為德國通用電器公司設計的系列電水壺。該設計是在滿足構件標準化批量生產的條件下進行的,貝倫斯選擇了三種基本壺身形態,即圓柱體、半卵形和八邊形,每一種又有0.75L、1.25L、1.75L三種規格,用黃銅制作,也便于得到鍍鎳和鍍銅的材料外觀,并且,表面處理又有光滑的、捶打的和波紋三種工藝。而一些配件如電插頭、把手、壺蓋等都是按照標準模塊設計生產的。這套系列中,雖然只有30種進入市場銷售,但實際上可以組合出81種形式和尺寸各異但又有相同功能特征的電水壺[5]。

模塊化設計方法不同于傳統設計方法,因為模塊化設計面向產品系統而傳統設計針對某一專項任務。模塊化設計是標準化設計而傳統設計是專用性的特定設計。模塊化設計程序是由上而下而傳統設計程序是由下而上的。模塊化設計是組合化設計而傳統設計是整體化化設計。模塊化設計需要系統的新理論支撐而傳統設計主要依靠經驗。

模塊化設計在技術上和經濟上都具有明顯的優點,主要包括提高設計生產效率,縮短供貨周期;便于產品更新換代,利于新產品的開發;提高產品質量和可靠性;良好的可維修性;便于實現標準化、通用化等。模塊化產品結構利于建立產品平臺,以共享的原則,發展延遲策略的制造或裝配,所以模塊化設計被視為一種關鍵性的技術與方法。

模塊化設計是綠色設計方法之一,一方面可以縮短產品研發與制造周期,增加產品系列,提高產品質量,快速應對市場變化;另一方面,可以減少或消除對環境的不利影響,方便重新使用、升級、維修和產品廢棄后的拆卸、回收和處理。模塊化設計方法以一種全新的方式來解讀產品設計,通過模塊化設計可以使產品設計充滿活力,使產品設計有了更廣闊的發展空間。同時模塊化設計既可以很好地解決產品品種規格、產品設計制造周期和生產成本之間的矛盾,又可為產品的快速更新換代,提高產品的質量,方便維修為增強產品的競爭力提供必要條件。模塊化設計可以整合企業資源,為企業節約生產成本,提高自主創新能力[6]。

3遙控器模塊化的可行性分析

遙控器這一家電的附屬產品,其設計往往被人忽視,很多遙控器的外形都是模仿抄襲的作品,在調研的幾款遙控器當中,有些外形非常相似,如圖3所示。因此,在滿足使用功能的情況下,盡可能將外觀設計成更加美觀、簡潔,運用模塊化的思想,進行改良設計,就是非常好的方向。

在社會與市場要求節約資源,倡導綠色設計的背景下,模塊化設計方法一方面是解決物質短缺的具體手段,另一方面也為設計師打開了一扇門:如何解決個性化的需求?技術、藝術將怎樣統一到一起來滿足人類“可持續發展”的觀念?模塊化設計方法給設計師帶來了現實的思考空間,創新活動基于這樣符合社會發展需求的土壤,才會引領健康美好的新生活方式。手機、電腦是現代人的通用標志,市場越大意味著競爭的加大以及生產耗材的增多。同時,越是“現代人”越對各類事物帶有很大的好奇的游戲心態,他們熱衷于追求時尚以及追求新的體驗,基于這樣的社會需求(節約資源)和個人需求(個性化),我們正好可以通過模塊設化計方法這一途徑來解決人們的困惑[7]。

模塊化設計最終解決的是兩大問題:一是資源,二是倡導DIY,滿足個性化需求;要實現這二者,最根本的還是得通過形態設計來完成。前面我們談到模塊劃分是通過功能、結構來劃分的,它們既是技術成因,也屬產品形態設計的內容。

相同模塊組合成不同功能的產品也是模塊化設計的優勢所在。形態設計在模塊化設計方法上顯得尤為重要,所以反過來看模塊化設計思路促進了形象思維的開發活動。比如,設計師必須通過設計具體的形狀來體現每一模塊的功能或暗示其與其他模塊的結構關系,并且聯接結構也要設計得明確、操作簡單,用通俗易懂的形態來解釋產品內在的功能、結構關系,而要實現同種模塊通過不同組合得到多種形態、功能、風格各異的個性化需求,對設計師的創新能力也提出了更高的要求。

遙控器的面板常常是按照功能進行分區,常用遙控器可分為四個區:簡單功能區,包括開關按鍵,聲音大小,頻道進退等;數字區,包括0到9的數字和單雙位轉換;擴展功能區,包括畫中畫、立體聲、錄像等不常使用的擴展功能;最后是電源區,一般使用5號電池。在這些功能區當中,有相當多的按鍵,可以與DVD等播放設備,以及空調等設備的功能按鍵進行整合。比如電視機的播放、錄像按鍵,可以同樣與DVD等視頻設備的播放、錄像按鍵結合,而聲音、頻道的加減,可以與空調的溫度按鍵增減結合。這樣,就使遙控器的按鍵數目大大減少,使遙控器整體外觀簡潔。通過模塊化改良,更可使多個遙控器進行整合,使各個電器的遙控器不再是單體,而是整合在一起的,具有統一風格的整體。

4改良方向

4.1 RF遙控器使用技術淺析RF(Radio Frequency)射頻,表示輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍從300KHz～30GHz之間。射頻就是射頻電流,它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流,大于10000次的稱為高頻電流,而射頻就是這樣一種高頻電流。現在,遙控器的信號傳送接口正在從沿用了30年的紅外線向2.4GHz頻帶電波(RF)轉變。改變的并不是只是物理層介質。以物理信號的變更為開端,遙控器的形狀、按鈕種類、控制對象的種類等各個方面都可能發生改變。

4.2 RF遙控器優勢

4.2.1 低能耗,有紅外遙控器二倍的電池壽命。普通電池只能使用一年以上,RF遙控器用的無線發送接收IC的特性已得到改善,低耗電的發送接收用IC越來越多,因而遙控器的耗電就下降。RF發送接收用IC的待機耗電只有幾微安,是原來的十分之一。而且RF接收發送可靠,不像紅外線遙控器那樣,為了確保信號送信要多次才能完成,實用時更為省電。而且反應敏捷,遙控器鍵一壓下,控制電路和發信電路馬上就能工作。對細小的低耗電模塊裝備影響好。例如,索尼的RF遙控器比原來的紅外線遙控器使用壽命長。故可將原來的5號電池變為7號電池。使遙控器整體變薄。

4.2.2 可以采用國際頻率法規允許的2.4GHz頻帶。由于該頻帶為國際頻率法規允許在民用產品上利用,因此此頻帶的IC芯片發展迅速、普及快,這也成為RF遙控器實現的又一動力。

4.2.3 由于RF不像紅外線發射那樣有方向性且易被阻斷,因此,電視機上的接收單元安裝位置方便。同時,用戶操作也不必正對著相應設備進行,比較自在。

4.2.4 RF遙控器的準備時間在100ms以內,啟動快捷。

4.2.5 現在的紅外線遙控器是無法實現無指向性、雙方向遙控的,而RF遙控器就可以實現雙向遙控。

紅外線遙控器的操作方式非常單一,只是按鍵而用RF遙控器后操作方式即可多樣化。如像任天堂Wii遙控器(圖4)那樣的內藏加速度傳感器,就可以用搖動遙控器來進行控制,不用按壓導航鍵。把遙控器往左晃晃,屏幕上的指針就能往左移過去。另外,用滾作、觸摸屏、壓感屏等智能手機的操控方式也都能進入電視機遙控中。還有,RF遙控還可以實現雙向應答式遙控。如,從電視機上發出遙控信號,遙控器就能用聲光應答,用戶也就不必滿屋子翻找遙控器了。用戶急于換臺或改變設置,又找不到遙控器的情況時有發生,有雙向應答式功能的遙控器就不會再有這種尷尬[8]。雙向功能甚至可以把數字電視廣播中的內容也能返送入遙控器,開拓新的用途,前景不可估量。

4.3 方案擬定針對現有遙控器的種種不便,提出運用模塊化的理論、最新的RF射頻技術,改良現有的遙控器,使現有遙控器外形風格更加統一,外觀更加簡潔明快。借鑒現有產品,進行草圖發散(圖5)。

在對50多個方案進行篩選后,最后決定用中國古的造型作為單一模塊的外形,組合方式借鑒古代中國的文字記錄媒介,竹簡。用插接的方式進行連接,在每個遙控器模塊連接處上部,有金屬接口可以進行信息交流。然后針對確定的方案進行了大量的草圖繪制(圖6)。在這個方案中,模塊分為四個部分,數字模塊,燈光音箱DVD控制模塊,空調模塊和電視模塊。這四個模塊,因為使用RF技術,因此各自按鍵可自定因功能。舉例來說,電視模塊可通過設定為開關,靜音,頻道加減,聲音加減,菜單,設置共六個按鍵。這六個按鍵也是最常用的按鍵,可以滿足平時簡單的功能需求。其他相應按鍵,可依照各自需要設置,這樣可以提供給用戶最大程度的DIY,通過電腦以及RF技術,這樣的控制方式可設置自己需要的功能,更符合以人為本的設計理念。

5結論

遙控器的出現,方便了人們的生活。遙控器已經發展了三十年,經歷了有線、無線超聲波、無線紅外線等幾個階段。技術的不斷發展,使遙控器無論在功能上還是外形上都出現了很大的變化,信號傳輸方式也從最初的有線發展到了紅外線。現在,遙控器的物理傳輸信號正在向射頻轉變,這是遙控器發展的趨勢。以這種傳輸信號載體的轉變,遙控器無論在外形上,功能上,以及遙控的對象上,都可能發生變化。本文從調研現有遙控器使用當中的種種不便入手,討論了遙控器可能的發展方向,運用模塊化理論,以系統設計的思想,改良現有遙控器。遙控器的外形更加輕薄,色彩更加統一,使用更加便捷,符合現代人們追求的審美觀點。

在本方案的創作過程中由于本人知識能力有限,難免出現設計當中的疏忽。遙控器的發展,都是伴隨著科技的創新。現在的家電將向輕薄化、智能化、人性化等方向發展,遙控器是連接人與機器的紐帶,因此遙控器的設計極為重要。在現有情況下,如何能使遙控器更好的應對人們的使用需求,更符合現代人追求舒適生活的心理,本文提供了一種解決方案。

參考文獻:

[1]詹姆斯?西德爾.A manual for building designers and managers[M].大連:大連理工大學出版社,2002:132-133.

[2]唐濤,劉志峰,劉光復等.綠色模塊化設計方法研究[J]機械工程學報,2003,39(11):149-145.

[3]蘇秦,王刊良.敏捷制造環境下的產品模塊化[J].組合機床與自動化加工術.2001,(4):l-4.

[4]賈延林.模塊化設計[M].北京:機械工業出版社,1993:27-44.

[5]Nam P.Suh.Axiomatic design theory for systems[J].Research in Engineering Design.1998,10(4):189-209.

[6]李立新.面向大規模定制的產品模塊化設計研究[D].蘭州:蘭州理工大學.2008.

第6篇：產品模塊化設計方法范文

關鍵詞：模塊化設計；功能模塊；機械設計；應用

Abstract: This paper analyses the close relationship between the modular design and modern technology, and module dividing vertical CNC lathe to illustrate the application of the modular design method in the mechanical design.

Key words: modular design; function module; mechanical design; application

中圖分類號：TG518 文獻標識碼：A文章編號：

1、 模塊的劃分與模塊化設計方式

1.1模塊劃分、接口標準化與組合性和可互換性

模塊劃分的好壞直接影響到模塊系列設計的成功與否。既要照顧制造和管理方便，避免組合時產生混亂，具有較大的靈活性，又要考慮到模塊系列將來的擴展和向專用、變型產品的輻射。因此必須對系統進行仔細的、系統的功能分析和結構分析，模塊劃分時要注意：（1）模塊在整個系統中的作用及其更換的可能性和必要性；（2）保持模塊在功能及結構方面有一定的獨立性和完整性；（3）模塊間的接合要素便于聯接與分離；（4）模塊的劃分不能影響系統的主要功能。

模塊劃分原則是：（1）力求以少數模塊組成盡可能多的產品；（2）在滿足要求的基礎上使產品精度高、性能穩定、結構簡單、成本低廉；（3）模塊結構應盡量簡單、規范，模塊間的聯系也應盡可能簡單。

模塊化設計所依賴的是模塊的組合，即結合面，又稱為接口。顯然，為了保證不同功能模塊的組合和相同功能模塊的互換，模塊應具有可組合性和可互換性兩個特征。這兩個特征主要體現在接口上，必須提高模塊標準化、通用化、規格化的程度。例如，對裝配而言，具有相同功能、不同性能的單元一定要具有相同的安裝基面和相同的安裝尺寸，才能保證模塊的有效組合；在計算機行業中，由于采用了標準的總線結構，來自不同國家和地區廠家的模塊，不斷進行精心改進和研究，促使計算機技術達到空前的發展。

1.2模塊化設計方式和模塊化系統

1.2.1 模塊化設計的主要方式

（1）橫向系列模塊化設計。不改變產品主參數，利用模塊發展變形產品。這種方式易實現，應用廣。

（2）縱向系列模塊化設計。在同一類型中對不同規格的基型產品進行設計。

（3）橫向系列和跨系列綜合模塊化設計。除發展橫系列產品之外，改變某些模塊還能得到其它系列產品者，便屬于橫向系列和跨系列模塊化設計了。

（4）全系列模塊化設計。全系列包括縱向系列和橫向系列。

（5）全系列和跨系列模塊化設計。在全系列基礎上用于結構比較類似的跨產品的模塊化設計。

1.2.2模塊化系統的劃分與功能介紹

按產品中模塊使用多少，模塊化系統可分為純模塊化系統和混合系統———由模塊和非模塊組成的模塊化系統，機械模塊化系統多是這種類型。按模塊組合可能性多少，模塊化系統可分為：閉式系統，設計時主要考慮到所有可能的方案；開式系統，設計時主要考慮模塊組合變化規則。模塊要實現一定功能，整個產品系列功能和相應的模塊類型如圖1 所示。

基本功能是系統中基本的、經常的、重復的、不可缺少的功能，在系統中基本不變的功能。相應模塊稱為基本模塊。

輔助功能主要指實現安裝和聯接所需的功能。相應模塊稱為輔助模塊。

特殊功能是表征系統中某種或某幾種產品特殊的、使之更完善或有所擴展的功能。相應模塊稱為特殊模塊。

圖1 模塊化產品系統中功能和模塊類型

適應功能是為了和其它系統或邊界條件相適應所需要的可臨時改變的功能。相應模塊稱為適應模塊。

用戶專用功能指某些不能預知的、由用戶特別指定的功能，該功能由于其不確定性和極少重復，由非模塊化單元實現。

2、模塊化設計的步驟

模塊化設計分為兩個不同層次，第一個層次為系列模塊化產品研制過程，如圖2所示。第二個層次為單個產品的模塊化設計，如圖3 所示。總的說來，模塊化設計遵循一般技術系統的設計步驟，但比后者更復雜，花費更高，要每個零部件都能實現更多的部分功能。模塊化設計的主要步驟如下：

圖2模塊化產品設計過程 圖3模塊化系列產品研制過程

（1）市場調查與分析，模塊化設計成功的前提；

（2）進行產品功能分析，擬定產品系列型譜；

（3）確定參數范圍和主參數；

（4）確定模塊化設計類型，劃分模塊；

（5）模塊結構設計，形成模塊庫；

（6）編寫技術文件。

3 模塊化與其它現代技術的結合

3.1 模塊化與成組技術在對事物的處理上的共同特點

模塊化與成組技術都是針對現代生產的多樣化提出的。成組技術主要以零件在形狀、工藝上具有的相似性為其理論依據，研究并利用有關事物的相似性，把相似的問題歸類成組，通過對相似零件的標準化和規范化處理，以達到“使小批量的產品具有流水作業的生產方式”的目的。而模塊化技術也是追求“小批量的系統（產品），中批量的子系統（模塊），大批量的元素（零件）”的效果，也利用機床部件在功能上的相似性，把那些具有相似功能的部件經過統一、歸并和簡化而形成模塊。兩者在對事物的處理上有以下共同點：集中處理具有相似性和重復性的事務；把具有一定相似性和重復性的事物標準化、規范化；信息的重復使用。成組技術在結合計算機技術的條件下，在工藝設計和制造中取得了很大的進展。模塊化技術也將具有這個特點。

3.2 模塊化與柔性制造技術

柔性制造技術以生產多樣化、快節奏為目標，強調系統對生產反應的靈活性和自身的多變性和可變性。模塊化正好為實現柔性技術這一要求提供了現實依據，模塊化技術在利用通用模塊解決機床共性之后，集中精力解決個性問題，并用“以最少的模塊組合成最多的機床”這一指導思想來實現多樣化的要求，當以機床為生產工具時，則利用其模塊的特性，一機多用，一模多用，通過機床模塊的重新組合，達到系統的柔性要求。應用模塊化技術，從硬件上實現系統的柔性是目前國內外制造業的一個重要研究方向。

3.3模塊化與計算機輔助技術

將計算機輔助技術（CAD、CAPP、CAM）和數據庫技術引入模塊化技術，在一定程度上替代人類完成大量人工無法完成的復雜計算和重復性工作，且在穩定性、一致性、條理性等到方面超過了人類。另一方面，通過模塊化方法，把復雜系統分解成相對簡單的子系統，對各子系統應用計算機技術，可充分發揮計算機的強大功能。

4 模塊化設計技術的應用

數控立式車床的模塊劃分是指對機床進行功能分析與結構分析，合理劃分具有某一或某些功能的結構單元。因此，模塊劃分合理與否是模塊化設計成敗的關鍵。

4.1 數控立式車床模塊劃分原則

根據現有立式車床的結構形式和模塊化要求，模塊劃分原則可總結如下：以獨立的功能單元作為模塊，即對于已分解的功能單元在結構上盡可能做到獨立化，這樣的模塊易于拼組和搭配，便于構成多種變形產品；以部件作為模塊，這樣的模塊具有完整性，容易保證裝配質量；以組件作為模塊，功能分解細化后，還可進一步將部件中的某些組件模塊化，通過更換或取舍組件或一些零件，可以使部件具有不同用途和性能。這比更換整個部件要經濟靈活。在模塊劃分過程中，還要重視機床大件（基礎件）的模塊化，大件的結合要素要規范，便于聯接與分離。同時，要考慮在模塊中留有一定的發展空間，以便引入新技術時不會阻礙模塊的結構。

4.2 數控立式車床的功能分解

在進行模塊劃分時，必須從數控立式車床的總功能出發，把總功能分解成相對獨立的分功能，分功能繼續分解至不宜再分時就構成功能元，功能元是組成總功能或分功能的最基本單元，常與一定的功能模塊相對應。在進行總功能分解時，應考慮用戶的要求和實現總功能所必需的分功能，由于用戶條件各不相同，所確定的機床規格及性能也會不同，其模塊的組成也會有很大的差異。對于單柱數控立式車床CK 系列來說，其總功能為車削，可以車削內外圓柱、內外圓錐、溝槽、平面、螺紋以及各種旋轉曲面體。而對單柱數控車銑加工中心CX系列來說，除了上述的車削外，還必須具備有銑鏜功能，這些功能可以按傳動功能、執行功能、支承功能、輔助功能和監測等分功能進一步分解。

4.3 數控立式車床的模塊劃分

通過對總功能進行分解，可以看出某一或某些功能與實現某一或某些功能的模塊存在對應關系。其中有單一模塊實現某一功能，即一一對應關系；某一功能由多個模塊來實現，即單對多的關系；某些多個功能由一個模塊來實現，即多對單的關系。如圖4所示。

第7篇：產品模塊化設計方法范文

[關鍵詞]船舶；外舾裝；模塊化；設計；應用

中圖分類號：U671.91 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0277-02

引言

世界金融危機爆發以來，不僅對國際經濟往來造成了巨大的影響，同時也在一定程度上引發了國際航運市場的動蕩，我國船舶工業一方面需要面臨外部環境的挑戰，還需要加快對船舶生產模式的內部改革。模塊化造船模式符合以中間產品為導向，按照區域組織進行統一生產，不僅可以實現船舶制造中每一模塊的分類，而且有助于實現設計、生產以及管理的一體化，是現代船舶制造工業生產的發展趨勢。

1 國內外造船業發展現狀分析

早在上世紀七十年代，國外造船業就已經開始對模塊化造船模式進行研究，現如今已經得到了廣泛的應用。在這其中相比于船體結構模塊化的發展而言，舾裝模塊的發展更為迅速，而舾裝模塊在機電設備、自動化系統裝備以及為武器配備方面又有著較大的優勢。與國外相比，我國船舶模塊化生產模式的起步較晚，直到上世紀80年代，我國造船業才逐步開始采用殼、舾、涂一體化的生產模式，并在此基礎上不斷進行橫向以及縱向發展。模塊化生產模式改變了我國傳統的以系統為導向的設計和生產思想理念，能夠實現船體的均衡、連續組裝，不僅大大提升了生產效率，而且實現了船舶制造業在技術上的重大突破。然而，我國模塊化技術的起步較晚，其應用程度還比較低，主要局限在部分機電設備和模塊單元中，在船舶外舾裝中的應用程度還不太高。下面就簡要分析下船舶外舾裝模塊化設計的理念和應用。

2 模塊化設計基礎理論

2.1 模塊化設計基礎

所謂模塊，即組成系統的獨立單元，具有結構獨立、功能獨立以及可互換兼容的特征，而模塊化就是指對模塊進行組合、拆解的過程，是以模塊作為基礎，根據生產原理、使用功能以及應用環境等因素實現模塊的多重組合和安裝，實現模塊向系統的轉化，使新形成的系統能夠發揮出不同的功能和作用，在應用性能方面也能得到充分的提升。模塊化的理論基礎與設計步驟分別如圖1與圖2所示。

2.2 模塊化設計的基礎

在船舶生產的過程中，進行模塊化設計需要根據客戶的生產需求，結合自身企業的發展規模和形勢，總結出模塊化設計的基礎：

（1） 以產品系統為基礎

傳統的設計方法是根據用戶的具體實際需求，從改變產品的結構和功能上出發進行設計，而模塊化設計理念強調對同一類型產品之間所有系統以及具有相似功能系統之間的聯系，通過不斷比較實現新系統功能。

（2） 以標準化設計為基礎

模塊化設計強調設計對象為具有一定普遍性的子系統，不僅僅局限于使用在一種產品或模塊中，而是能夠在需要實現類似功能的系統或單元中推廣開來，這就需要在設計過程中運用標準化的設計理念進行限定。

（3） 以組合化設計為基礎

傳統設計理念強調對最終產品功能的實現，其構成模式是整體式的，對于其中的細節和子系統的掌握沒有足夠的重視性。對于模塊化設計而言，其構成方式則是組合式的，可以根據不同的功能對其中的組建單元或子系統進行靈活的組合，其作為組合的單元經常作為商品的形式存在，不僅強調系統最終的功能，而且對整個組裝過程中的協調性、組合性都有所要求。

（4） 以新理論為基礎

一切設計以及應用的基礎都離不開基本理論，同樣對于模塊化設計而言，要想設計出技術過硬、水平較高的產品必須具備扎實的專業知識功底和工作經驗，必須對模塊組裝過程中的每個單元“了如指掌”，對產品各個模塊的功能和設計理念熟記于心，對于不斷提升的用戶需求，運用現代化標準化、模塊化的理論進行模塊的創新和提升，設計出一個具有“高生命力”的模塊化系統，供制造船舶使用。

3 船舶外舾裝模塊化設計的實現

3.1 設計原理

目前國內外在造船模塊方面應用比較廣泛的方法為殼舾涂一體化模塊，大多是從船體模塊與舾裝模塊兩個方面開展。考慮到舾裝模塊和船體之間的關聯，筆者把舾裝模塊劃分為自持式與依附式兩類。前者又稱實物造船模型，具備特有的支架形式，可實現預制，當完工以后再逐漸安裝到船體上。首先將預舾裝單元升級成模塊，使其可以用于其他類似船型。常見的自持式模塊包括凸輪軸滑油模塊、CO2滅火裝置模塊等。后者也稱為設計模塊，布置范圍通常很大。兩種類型模塊特點不同，決定了自持式模塊大多采用設備模塊化，而依附式模塊必須從功能與布置兩個角度開展研究。

3.2 船舶外舾裝模塊化設計特點

根據專業類別不同，可以把造船劃分為電氣舾裝、機艙舾裝與船裝三個環節。外舾裝作業包括起貨設備、系泊設備等的安裝。由于使用外舾裝功能模塊可以極大地提升相應配套設備的功能模塊化程度，因此必須外舾裝功能模塊化設計的實現必須具備以下幾個重要特點：

首先，船長與其他設備配套廠家必須共同協作，逐漸形成動態聯盟，加強不同企業間的互動。船廠方面應當將獲得的分解結果供給配套企業參考，幫助配套企業更好地參與到模塊化工作中。配套企業在設備模塊化過程中取得的成果也應當及時反饋給船廠，使整體舾裝模塊化水平得到改善。由于造船所采用的原材料均有統一的國家標準，原材料供應商之間的競爭十分激烈，這也使得廠家可以更加方便地選擇成本低、質量上乘的材料。

其次，外舾裝功能模塊化的不確定性較強，這主要是客戶需求的差異性決定的。在實現外舾裝設備功能模塊化時，必須對市場動向高度敏銳，確保模塊平臺與模塊庫的及時更新。

最后，由于外舾裝布置范圍大，在設計時極易出現疏漏。但是管路情況相對簡單明了，很少出現彎管現象。由于外舾裝有良好對稱性，可以提高制作與安裝的效率。外舾裝模塊化設計的發展特點如圖3所示。

3.3 外舾裝功能模塊化分解方案

針對中間產品可以采用分層次的解決方案，首先把外舾裝功能模塊進行分解，得到艙口蓋、系泊、舵等中間產品模塊，再繼續分解，得到設備、基座和管理等模塊。基于客戶需求的分解方案可以更加準確地劃分模塊化范圍，采用模糊聚類法開展不同模塊的相關性研究，最后把不同中間產品整合為一體，最大程度去貼合客戶需求。進行中間產品模塊分解時，可考慮從設計或者制造等不同思路展開。

3.4 搭建產品平臺

可以從產品矩陣的角度進行平臺搭建，借助矩陣學理論，用系列化手段將設計范圍內的產品完全覆蓋，矩陣中任何一個元素均表示一種產品，根據橫、縱產品的不同對用戶需求進行擴展。橫系列模塊化不用修改基型產品參數，應用與實現相對容易。而進行縱系列模塊化設計時，由于副參數受主參數影響將發生變化，因此設計時首先應對動力系數進行區段的劃分。

4 小結

舾裝模塊化未來的發展前景依然廣闊，逐漸成為我國縮短與歐美發達國家造船技術的重要工具。本文首先介紹了模塊化原理，并討論兩種不同類型的舾裝模塊，從理論方面對外舾裝模塊化設計的應用展開論述，有一定的理論意義與實踐價值。

參考文獻

[1] 馬晶，梅林林，趙婷等.基于現代造船模式的船舶舾裝模塊化設計應用分析[J].農家科技（下旬刊），2014，（2）：232-232.

[2] 楊王峰，鄭子龍，楊斌等.現代船舶舾裝設計與制造效率提高方法研究[J].中國水運（下半月），2014，14（3）：4-6.

第8篇：產品模塊化設計方法范文

關鍵詞：大規模定制；服務模塊化；平臺模型

中圖分類號：F273.7 文獻標識碼：A

Abstract： With the realization of mass customization， the operation of business becomes more and more modular， especially in the service industry. The modular platform should be established based on modularization as the modular network， so that more closely connected with outside， to promote the realization of service mass customization. The design of services modular platform is crucial. This research built a platform model including the process module， service module， organization module， service packs， interface and market positioning to provide a new perspective and reference for the realization of the service module.

Key words： mass customization； service modularization； platform model

1 服務模塊化及平臺作用

服務模塊化的根本是流程標準化。服務業和制造業模塊化都可以使復雜系統簡單化，從而提高組織經營管理的效率。因此，對于服務業和制造業模塊化而言，只要是由不同功能模塊組成的模塊化系統，其能否高效運行的關鍵都在于標準化，標準化模塊的優點包括可重用性、更快的開發周期。流程標準化設計可以形成基本的標準子流程和自定義子流程，以實現組合的最大靈活性，這使得流程能夠快速響應顧客需求的變化。大規模定制從大規模生產標準產品轉變為有效地提供滿足單個客戶的需求，其目的是應用大批量的效能生產出滿足客戶個性化需求的產品。在服務方面，服務業模塊化需要更多地將顧客按需求進行分類，并結合服務企業的特點，將服務系統分解成結構和功能上獨立的服務生產程序，然后按照模塊化生產服務產品，協調客戶需求形成模塊組合，促使服務系統能夠更快速地響應顧客多樣化產品需求。基于模塊化能夠簡化設計和開發流程的特點，服務企業可以通過模塊化系統中的通用模塊實現大規模標準化生產，通過定制模塊滿足客戶特殊需要，從而能夠以更低成本實現大規模定制化生產。

服務模塊化平臺發展已經成為趨勢，企業所面臨的挑戰是如何在服務標準化和個體化的同時，處理復雜的服務組合以及有關的結構性問題。因此，大規模定制的實現必須將整個企業營運轉向模塊化，形成模塊化產品為核心的設計、生產、營銷及管理體系，才能取得市場競爭的優勢。平臺產品定制（PPC）要求平臺有一個模塊化結構，定制化可以通過調換標準模塊和/或專用模塊組件形成許多符合市場細分和顧客需要的產品變體。平臺產品定制采用了大規模定制所倡導的方法，應用這種方法，產品變體從一個規定的產品平臺而來，以滿足顧客需求。如果說模塊化可能是企業競爭的利器，那么大規模定制則要求對企業進行模塊化改造建立“模塊化企業”，這樣平臺不僅成為一個完整的實體，而且在模塊化設計過程中能夠創建一系列子系統，每個子系統本身就是模塊或由模塊化部件構成的有機體。

2 服務模塊化平臺模型構建的理論基礎

2.1 服務模塊化平臺的基礎資源

戰略資源基礎觀點（RBV）認為，企業獲得和保持競爭優勢，需要通過部署和分配寶貴的資源，以提高其效率和效果。然而，資源只能是競爭優勢的來源，業務流程和競爭力的成功還取決于將組織的核心流程轉變為戰略能力，并始終為客戶提供卓越的價值。也就是說企業調配資源的能力，不是捆綁單一的、離散的技術和技能，而是可組合的流程和服務。資源重組形成服務模塊，而服務模塊組合構成了滿足客戶需求的服務載體。

面對客戶需求的差異和變化，戰略管理是使企業的內部基礎與外部環境所提供的機會和相適應，以戰略實施作為企業內部與外部環境相連接的中間環節，決定了戰略資源匹配成為戰略實施的關鍵問題。企業通過各組模塊組合來動態引導和調整資源投入，如果模塊化服務流程之間相互依存關系沒有得到相應的處理和協調，系統就會要求資源的重組來提高服務質量以達到或超過顧客的要求和期望。

2.2 服務模塊化平臺的組織功能

組成企業環境的三個主要因素包括市場壓力、行業環境、行業競爭的復雜性，不斷變化的外界環境，促使企業不斷進行戰略變革，而戰略變革需要組織變革的配合才能成功。模塊化強調服務靈活性，用靈活的定制形成高效的標準化服務生產體系。比如物流服務，模塊可以被定義為整合流程，并減少其復雜性，實現更好的客戶響應；在銀行業價值鏈分解成獨立的模塊功能單元，可以被看作是以模塊化的方式開發服務和管理差異性需求。尤其在超競爭環境下，企業優勢集中于設計、組織、優化及管理內部和組織相互之間的各種業務流程，尋求動態檢測、改變、整合組織內部和組織間流程的方法。完善而有效的組織不僅為資源或要素的運行提供了適當載體，也可以部分地彌補或緩解資源、要素方面的缺陷，當戰略與組織結構達到最佳配合時，才能有效實現戰略既定目標。

Benass提出模塊化組織，他認為模塊化組織是一種新的組織形式，模塊化組織通過應用更小的單元對大組織進行分割，每個單元負責特定的領域，并半獨立地對各種業務問題作出自己的決策。模塊化組織直接處理供應商問題，扁平化結構是它的顯著特征。而且模塊化組織本質上是一種組織創新而非僅僅是模塊化產品，以模塊化組織為結構的公司能夠在高技術和成熟市場中發揮效率及充分利用資源的作用。Schillin這樣描述模塊化組織：“松耦合組織網絡取代緊密集成的層次結構，允許靈活配置成各種復合組織”。

為此，企業為能夠適應動蕩市場的要求，需要“模塊化組織”或類似于組織的“修補”，這種修補是企業在動蕩的市場中，經常重新劃分和配置他們的市場結構的過程。重新調整企業業務結構并配置資源，這種調整結構涉及到增加、分割、轉讓、合并或退出，以滿足不斷變化的業務或市場機會，重新配置資源并尋找新的市場機會，這也是企業重組組織和改變部門職責，發揮企業資源和資源再利用功能的表現。

2.3 服務模塊化平臺的動態能力

動態的競爭環境始終考驗企業如何利用資源和能力建立和保持競爭優勢，組織的行動需要穩定可靠的組織目標和能力，如果管理者不能辨別方向以及建立自己的獨特能力，他們會發現難以實現戰略目標。

企業為了適應這樣一個多變的環境，識別市場變化，應充分利用信息和通信技術，以配合外部組織的環境，使他們不斷地發展自己的組織內部的動態能力。而這恰恰體現Teece等提出的動態能力的精髓，動態能力強調管理能力的發展是以組織的、功能性的和科技能力的獨特聯合來應對環境變化和維持企業的競爭優勢，能促使企業在動態、復雜多變的環境下保持動態多變性和持續競爭力，也被理解為公司增強競爭力所需要的整合和配置資源的能力。動態能力作為集成、重新構造、獲得和釋放具體資源來匹配甚至產生市場變化的過程，可以提升持續競爭力。為應對快速變化的市場，公司需要整合、建立和重新配置內部資源來達到增強外部競爭力，從動態能力的觀點來看，競爭優勢不僅是擁有獨特的資源，也包括資源配置和管理。具體而言，企業需要通過耦合價值創造和實施跨業務的協同，將重組的資源投入到新的戰略，以更有效的方式應用公司的資源和能力。此外，這些類型的耦合過程，已被描述為“創造性破壞”的過程，是企業價值創造和市場演變的重要組成部分。

動態理論回答了企業如何在戰略變革（把主動性戰略意圖轉化為被動性戰略進程）的過程中，選擇適合于自己的變革工具，讓員工有序地進行合作，充分發揮各個成員的才智并匯聚成合力，確保新的戰略方向，幫助企業完成相適應的組織變革。模塊化服務平臺的方式給管理者提供一個更好的工具，即在不增加資源需求的情況下，開發和提供新的服務或解決方案。然而，模塊化與標準化結合使用，如果沒有對流程和組織方面的深入分析，大規模定制服務就不會成功。

3 服務模塊化平臺理論模型構建

經濟全球化趨勢的加快、信息技術的發展和市場需求的日益復雜化，模塊化設計、生產與制造的應用范圍日益拓展，導致企業各種能力要素和價值模塊化，使企業組織具備了模塊化傾向，由此產生了模塊化組織。企業提供商業服務，必須包括模塊化服務平臺與客戶互動的營銷渠道，以知識和技術能力成為服務供應商的核心價值，讓提供的所有服務和細分市場相匹配，這需要良好的組織的協調方法，它增加企業的靈活性和響應能力，并協助企業從競爭對手中獲得更多的市場份額。

為此，我們在資源為基礎觀念（RBV）、模塊化組織和動態能力的觀念基礎上設計服務模塊化平臺模型，模型共有六部分構成，包括流程模塊、服務模塊、組織模塊、服務包、接口以及市場定位部分。在平臺中體現以下設計思路。（1）市場定位的改變會引起其他部分相應改變，體現市場中客戶為中心的價值觀；（2）服務模塊的組合可根據服務包要求來變化和調整；（3）組織模塊是其中最活躍的部分，它是模塊化實現大規模定制的關鍵；（4）流程模塊和服務模塊，取決于服務企業的資源，顯示資源在服務企業的重要性；（5）作為服務模塊的接口是信息溝通和服務“嵌入”供應鏈及關系紐帶。

大規模定制模式下的產品設計從客戶需求的識別開始，通過市場分析和客戶關系管理，將外部的需求信息轉化為產品族的決策信息，再在相關產品族的基礎上，共同構建出產品平臺模型。以服務產品平臺為依托，根據客戶的要求進行定制設計，通過標準和定制模塊的組裝，從而得到客戶需要的定制產品。最后，客戶的定制產品通過客戶關系管理的映射，客戶可以對自己關心的產品功能進行動態配置，企業對產品平臺進行動態的修改，從而把定制模塊按照客戶的需求進行修改，使得客戶最終得到滿意的產品。

戰略定位與市場變化的情況都需要通過“接口”與組織相連。模塊化的平臺最困難的挑戰是協調模塊和它們之間的接口，因為服務提供商提供服務有關的客戶支持戰略是高度定制的，這需要深入了解客戶需求，并專注于客戶感知和關系建立。接口將市場探知、需求識別返回到決策系統，以完成服務定位分析（SPA）。模塊化結構有利于產品裝配的靈活性和快速創新，但對產品來說更重要的是提高整體性能，為促使模塊化平臺系統提供更為激進的而不是漸進式創新，組件接口和標準必須定期進行修改。

模塊化有助于提高系統的可靠性和可維護性，標準化的產品模塊可重構模塊化產品設計系統，幫助企業面對突如其來的市場變化迅速調整內部系統，所以模塊化平臺系統具有模塊可擴展、可定制、可更換等特點，并增加了對不可預測事件的防范，如突然的市場變化或意外的生產故障等，而且該系統有助于快速推出新產品，并可根據客戶需求調整生產。為探索服務戰略和服務相關業務模式，企業需要在服務定位、業務模式、模塊化流程三個方面需要匹配。最近開展的對物流領域的服務模塊化研究顯示，隨著供應鏈分離和新服務運營模式的出現，服務標準化、模塊化和服務生產結構的匹配是高效服務生產有用的工具，企業應當通過感知消費動態并對部門資源進行再分配，促使創新的“push”作用與需求的“pull”作用緊密結合，為客戶提供優質服務。

4 總 結

在服務細分市場，企業發現增長機會和應對客戶需求過程中，創建服務平臺生產戰略達到服務大規模定制目的，模塊化平臺應運而生，模塊化意味著“混合與匹配”的整合過程，其中既有標準界面的規范限定，也有關系協作。模塊化能力較強的企業，往往在跨企業關系協作上的表現也較為強勢。以傳統的價值鏈系統經過解構、整合和重建形成具有差異化競爭優勢的模塊化價值鏈體系，企業間價值模塊和模塊化價值鏈在共同的標準界面內形成交叉、融合，最終形成了模塊化網絡，而模塊化網絡需要企業在模塊化基礎上構建模塊化平臺，以便與市場、供應鏈相連，促進服務大規模定制的實現。

參考文獻：

[1] Emmi R， Pauliina U， Saara P. Developing the value perception of the business customer through service modularity[J]. Journal of Business & Industrial Marketing， 2011，26（5）：357-367.

[2] Howard W L， Heiko G. Exploring the alignment between service strategy and service innovation[J]. Journal of Service Management， 2011，22（5）：664-683.

[3] Pedro S C， J？irg H. Creating customer loyalty through service customization[J]. European Journal of Marketing， 2012，46（3）：331

第9篇：產品模塊化設計方法范文

【摘 要】 本文從價值工程與物料清單（bom）的概念入手，從滿足用戶產品功能需求的角度，將產品功能模塊化，根據價值工程原理對產品模塊的成本和功能進行匹配；在模塊化產品結構的bom設計中，通過對零部件的質量-成本的優化選擇來確定模塊的bom設計，從而在產品形成的源頭上實現對產品成本的優化控制。

【關鍵詞】 價值工程； bom設計； 質量-成本優化； 成本控制

通常使用者購買商品，首先考慮的是該商品的特定功能，然后才考慮該商品的價格等問題，而價格是受成本約束的，產品質量也是服務于產品功能的，價值工程（value engineering，ve）正是這一思路的體現。從產品自身看，產品功能的實現和成本因素的考慮都取決于“物料清單”（bill of material，bom），產品成本也是通過bom來歸集的。在很大程度上，產品成本在產品設計階段就已經決定了，在以后階段成本降低的空間相當有限。

一、產品功能的模塊化設計

在買方市場的現代社會，產品需求決定產品供給。產品需求總是以服務于客戶的特定功能需求為前提的，對產品功能需求的分析是bom設計首先要考慮的問題，也是產品成本控制的前提。Www.133229.Com

（一）產品功能需求分析

設計制造出能滿足市場需要的產品是產品被市場接受的重要前提，前面提到，人們購買產品，并不是要購買產品本身，而是購買產品所能實現的功能。因此，我們除了要關心市場對產品的需求以外，更要注重用戶對產品功能需求的分析，稱之為“產品功能需求分析”。一般產品往往能提供系列功能，需要企業做認真細致的市場調研。通常，人們比較重視產品的主要功能，次要功能容易被忽視，但細節上的問題也對產品影響很大，這就要求企業充分重視人們對產品的功能需求并關注其變化。

1.調查市場對產品功能的需求

可以通過產品銷售和售后服務網絡掌握用戶對產品的功能需求，了解產品在使用過程中出現的功能滿足方面的問題，作為今后產品改進的方向。調查方法包括：對重點客戶的訪問、問卷調查以及德爾菲法等，調查內容包括功能具體內容及功能重要性評價等，充分把握市場對產品功能的需求，保證產品所提供的功能是市場所需要的。

2.識別產品功能需求

分析人員要對調研資料進行充分的分析、歸納和總結，整理和明確市場對產品功能的需求，確認哪些功能是可以滿足的，哪些功能是產品無法滿足的，進一步對產品不同功能的需求程度進行系統分類，排列出產品功能的優先級，以便在設計制造等環節企業的重要資源向其傾斜。在識別產品功能需求中，還要注意分析用戶對產品潛在的功能需求，分析要有一定的超前意識，要跟上并引領產品發展的社會進步潮流。

（二）確定產品功能模塊

1.產品功能模塊化

產品設計模塊化是客戶功能需求多樣化的必然結果。在產品功能的設計中，應該將產品功能結構模塊化，這樣可以根據不同用戶的需求對功能模塊進行組合，進一步滿足不同用戶的個性化功能需求，更重要的是可以降低設計、制造和維護的成本。為了能更好地生產出滿足用戶功能需求的產品，將用戶視角的產品功能需求轉化為設計制造者視角的功能需求模塊是非常必要的。

2.產品功能模塊的劃分

通過功能整理，明確產品功能模塊。在功能模塊劃分中，要確保以下幾個問題：（1）基本功能模塊的通用性，以利于規模生產；（2）各功能產品模塊獨立制造，利于維修和單獨銷售；（3）模塊間接口簡單，便于裝配和分離；（4）各模塊的內外部關系要滿足高內聚低耦合的要求，提高模塊獨立性；（5）模塊分解大小適中，為模塊的功能組合提供便利。

二、產品模塊成本與功能的匹配

為實現產品的必要功能，對相應功能模塊的成本保障就成了產品設計中必須考慮的問題。

（一）產品各功能模塊的成本與功能的匹配

產品結構是為實現產品功能服務的，所以產品成本的控制必須在實現產品功能的前提下考慮。

首先，計算各模塊的功能評價系數。用層次分析法（ahp）對前述的產品功能需求及評價進行量化處理，計算得到各功能模塊的功能評價系數。

然后，確定各模塊的成本參數。從價值工程的角度看，希望成本c很低而功能f很高。在實際應用中，則強調成本c與功能f的匹配，用fi表示第i個功能模塊的功能評價系數，用ci表示第i個功能模塊的成本評價系數，則第i個功能模塊的價值vi=fi/ci。其中∑fi=1，∑ci=1。一般而言，vi越接近1越好；若vi大于1，說明該模塊功能重要，但產品模塊成本可能不足；若vi小于1，說明該模塊成本過高，是成本降低的重點；若vi接近于零，就應考慮該功能有無存在的必要，其功能能否被替代。總之，運用價值工程的方法對模塊功能/模塊成本進行平衡，使功能模塊的成本評價系數等于功能模塊的功能評價系數，即fi=ci。

（二）產品目標成本在各模塊間的分配

企業在制定目標成本時，既要充分考慮本企業的內部條件，又要考慮企業所處的外部環境，制定出一個低于現行成本經努力可以實現的目標成本，進而計算各模塊的目標成本，即：

某模塊的目標成本=該產品目標成本×該模塊的成本評價系數

根據產品結構模塊與產品功能模塊的對應關系，各功能模塊的目標成本即為各產品模塊的目標成本。

三、產品bom設計中質量-成本的優化

值得注意的是，從不同思路出發可能會出現同一功能可以由完全不同原理的產品結構來實現，根據用戶需求和成本優先的原則，確定產品bom結構。

在產品結構模塊的bom設計過程中，滿足要求的某零部件往往不止一個，設計者應該根據質量-成本優化的要求對其進行選擇。為形象地描述選擇過程，筆者用方框表示與節點，圓圈表示或節點，得到一個產品模塊結構的與或樹。

下面以一個案例來說明bom設計中質量-成本優化控制的過程。

背景資料：某公司的齒輪減速箱產品的輸出軸系模塊pi由輸出軸p1、大齒輪p2、軸承p3和定距環p4組成，p1、p2、p3和p4為底層零件，p1有備選零件x11和x12，p2有備選零件x21、x22和x23，p3有備選零件x31和x32，p4有備選零件x41和x42，輸出軸系模塊pi的目標成本為ci為240元，如圖1所示：

為表達方便起見，將備選零件的質量參數和成本參數列成表1

0-1規劃法求得最優解：x11=x22=x32=x42=1，質量最優值qi為1.92，設計成本234元<目標成本240元，滿足解的要求。這樣確定了零件選項，確定了輸出軸系模塊的bom結構，進而確定各產品結構模塊及齒輪減速箱產品的bom結構樹。

四、結論

從以上分析可以看出，運用價值工程原理對產品成本進行源頭控制有其獨特優勢。這個優勢表現在以下兩個方面：

第一，從滿足用戶產品功能需求的角度，將用戶對產品功能需求進行模塊化處理，對功能模塊進行組合，可以滿足不同用戶的個性化功能需求，從而降低產品整體的設計、制造和維護的成本。這樣不會出現產品功能剩余或功能不足的問題，同時也克服了單純追求降低產品成本而犧牲產品功能的弊端。

第二，從產品bom設計的角度，按照產品功能模塊設計相應的產品結構模塊，依據價值工程原理將產品目標成本在各產品結構模塊間進行分配，使產品各功能有與之匹配的成本保證。在模塊化產品結構的bom設計中，通過零部件的質量-成本優化選擇和控制來最終確定產品的bom，保證了在目標成本控制的條件下實現產品的質量最優，從而實現產品成本的源頭控制及優化控制的目標。

【參考文獻】

[1] 劉夫云，等.產品模塊化程度評價方法研究[j].中國機械工程，2008，（4）.