于清

（合肥美的電冰箱有限公司 安徽合肥 230601）

1 前言

時(shí)代高速發(fā)展，消費(fèi)差異化、個(gè)性化的需求日益彰顯，而傳統(tǒng)的現(xiàn)代化大生產(chǎn)過(guò)分依賴(lài)規(guī)模效應(yīng)，如何調(diào)和二者之間的矛盾，已成為突破發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。于是，作為先進(jìn)設(shè)計(jì)方法代表的模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，以低成本、高效率、可靠性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，有效解決了長(zhǎng)期困擾我們的難題，它的橫空出世開(kāi)創(chuàng)了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的新紀(jì)元，誰(shuí)能在最短時(shí)間內(nèi)全面實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)，誰(shuí)就能在行業(yè)取得超越常規(guī)的高速發(fā)展。

模塊化設(shè)計(jì)并非簡(jiǎn)單的疊加，要以產(chǎn)品最佳的獨(dú)立功能單元和零部件作為切入點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拆分，定義其特定的通用接口，使之能夠充分互換、拓展，從而使枯燥的機(jī)械、電氣設(shè)備變成可自由拓展的、“有活力”的“生命體”。

2 模塊化定義

模塊通常是由元件和零部件組合而成的、具有獨(dú)立功能的、可成系列單獨(dú)制造的標(biāo)準(zhǔn)化單元，通過(guò)不同形式的接口與其它單元組成產(chǎn)品，且可分、可合、可互換。模塊是構(gòu)成系統(tǒng)的，具有特定功能，可兼容、互換的獨(dú)立單元。

模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)預(yù)測(cè)、功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列通用的功能模塊。根據(jù)用戶(hù)的要求，對(duì)這些模塊進(jìn)行選擇和組合，就可以構(gòu)成不同功能、或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品，這種設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為模塊化設(shè)計(jì)。

3 模塊化設(shè)計(jì)價(jià)值

通過(guò)模型分析，劃分基本模塊，定義標(biāo)準(zhǔn)接口，用模塊組合的方式，以少變應(yīng)多變，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)重用性，以盡可能少的投入生產(chǎn)盡可能多的產(chǎn)品，以最為經(jīng)濟(jì)的方法滿(mǎn)足各種要求，同時(shí)提升品質(zhì)可靠度，減少開(kāi)發(fā)周期和費(fèi)用，解決定制化和大規(guī)模生產(chǎn)之間的矛盾。企業(yè)通過(guò)建立模塊化設(shè)計(jì)，可以達(dá)到以下的目標(biāo)：

（1）優(yōu)化零部件設(shè)計(jì)，縮短研發(fā)開(kāi)發(fā)周期；

（2）增加零部件的通用性，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的可靠性；

（3）降低研發(fā)成本和產(chǎn)品成本。

4 模塊化設(shè)計(jì)實(shí)施

4.1 模塊劃分

如何合理劃分模塊，是模塊化過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，是系統(tǒng)分解的核心工作內(nèi)容。模塊劃分是將市場(chǎng)調(diào)查和需求預(yù)測(cè)所掌握的對(duì)產(chǎn)品的總功能要求，分解為若干個(gè)功能單元，由此確定相應(yīng)的功能模塊的過(guò)程。劃分模塊應(yīng)遵循的原則是：

（1）功能單元分解化原則：功能單元的劃分，取決于用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品發(fā)展的要求，并借助一定的科學(xué)方法對(duì)功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行透徹的分析；

（2）功能單元獨(dú)立化原則：對(duì)已分解的功能單元在結(jié)構(gòu)上盡可能做到獨(dú)立化，以利于拼組、搭配，構(gòu)成多種變型品種。

（3）部件模塊化原則：部件是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累而形成的結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立的單元。以部件為模塊單元，便于模塊化的互換，同時(shí)也便于借鑒以往的設(shè)計(jì)成果。部件模塊化強(qiáng)調(diào)功能的獨(dú)立性。

（4）組件模塊化原則：功能分解細(xì)化后，可進(jìn)一步將部件中的某些組件模塊化。組件模塊化有時(shí)比部件模塊化更靈活、更經(jīng)濟(jì)。

總之，模塊不能過(guò)大（劃分過(guò)粗），太大了控制過(guò)于復(fù)雜，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、維護(hù)都不方便；模塊也不能太?。▌澐诌^(guò)細(xì)），太小了功能意義消失，反而使模塊之間關(guān)系增強(qiáng)、模塊的獨(dú)立性降低，從而影響模塊的階層結(jié)構(gòu)。模塊的大小（劃分程度）必須以模塊的功能意義、復(fù)雜程度、便于管理、經(jīng)濟(jì)適用為標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)包括模塊創(chuàng)建和模塊組合兩大過(guò)程，模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)一組能滿(mǎn)足基準(zhǔn)產(chǎn)品和改型產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模塊系列。在模塊系列設(shè)計(jì)中，首先是創(chuàng)立基準(zhǔn)模塊系列，由基準(zhǔn)模塊系列可組合成基準(zhǔn)產(chǎn)品，通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)產(chǎn)品的操作，可產(chǎn)生各種派生、改型產(chǎn)品。

模塊化設(shè)計(jì)不是輕而易舉的事，可以說(shuō)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。不經(jīng)過(guò)嚴(yán)密科學(xué)的分析、論證，不掌握科學(xué)方法，不按照必要的科學(xué)程序是難以取得好的效果的。模塊化設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定模塊的功能、結(jié)構(gòu)型式、接口方式。

模塊化設(shè)計(jì)的具體方法和步驟，不同行業(yè)不同企業(yè)各有不同。模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的模塊組合并不是模塊實(shí)體的生產(chǎn)組裝，它是根據(jù)市場(chǎng)或用戶(hù)的需求進(jìn)行功能分析，選用現(xiàn)有模塊或設(shè)計(jì)專(zhuān)用模塊進(jìn)行組合。

4.3 創(chuàng)立嶄新的研發(fā)開(kāi)發(fā)模式

如圖1所示，開(kāi)發(fā)模式從原有的“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)+專(zhuān)業(yè)技術(shù)平臺(tái)+先行技術(shù)預(yù)研”向“產(chǎn)品平臺(tái)化模塊化+產(chǎn)品預(yù)研”轉(zhuǎn)型，提升產(chǎn)品力。

4.4 模塊專(zhuān)家隊(duì)伍&制度建立

模塊專(zhuān)家的主要工作職責(zé)推行某一類(lèi)或多類(lèi)零部件模塊化，主導(dǎo)零部件的模塊化設(shè)計(jì)規(guī)范制定，定義接口及參數(shù)，梳理現(xiàn)有零部件，分析關(guān)鍵特征，對(duì)接口進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，及時(shí)新增、修訂企業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)手冊(cè)。

模塊專(zhuān)家作為項(xiàng)目組成員參加新項(xiàng)目中與模塊相關(guān)的技術(shù)評(píng)審，對(duì)不符合模塊化要求的企劃、工業(yè)設(shè)計(jì)或其它設(shè)計(jì)方案有權(quán)提出否決意見(jiàn)。對(duì)所管控的模塊，通過(guò)直接設(shè)計(jì)或?qū)徍说确绞?，全面約束該類(lèi)零部件必需符合模塊化標(biāo)準(zhǔn)。

模塊專(zhuān)家主導(dǎo)零部件標(biāo)準(zhǔn)化工作，對(duì)所負(fù)責(zé)領(lǐng)域內(nèi)的零部件進(jìn)行物料整合，及時(shí)維護(hù)、更新優(yōu)選件清單，有效控制新增零部件數(shù)量。

模塊專(zhuān)家主導(dǎo)所負(fù)責(zé)零部件的質(zhì)量改進(jìn)、成本優(yōu)化工作，參與降成本技術(shù)評(píng)審，解決影響產(chǎn)品品質(zhì)、成本等方面的與模塊化相關(guān)的問(wèn)題。

模塊專(zhuān)家跟蹤零部件的設(shè)計(jì)趨勢(shì)和發(fā)展方向，對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的該類(lèi)零部件，進(jìn)行模塊化前瞻性先行技術(shù)研究，承擔(dān)所負(fù)責(zé)領(lǐng)域中的技術(shù)咨詢(xún)。

4.5 模塊化IT系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

在PLM研發(fā)IT系統(tǒng)中進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，按照模塊化設(shè)計(jì)規(guī)范，通過(guò)IT系統(tǒng)配置明晰選配關(guān)系，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，避免錯(cuò)誤，將個(gè)人經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，固化到IT系統(tǒng)中，通過(guò)IT系統(tǒng)的配置鎖定正確的選項(xiàng)，屏蔽不允許的設(shè)計(jì)方式，確保新開(kāi)發(fā)的零部件均為模塊化優(yōu)選的。通過(guò)IT系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，能極大提升設(shè)計(jì)自動(dòng)化和防差錯(cuò)化，最大限度地減少基本模塊數(shù)量，滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的需求。

4.6 模塊化設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中可能存在困難

（1）老品切換受限：因模具設(shè)備等因素，模塊化優(yōu)選方案無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)，對(duì)現(xiàn)有的模具、設(shè)備進(jìn)行全面更新切換，使得老產(chǎn)品及部分改型產(chǎn)品無(wú)法按照新模塊化設(shè)計(jì)理念進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)；

（2）成本因素：標(biāo)準(zhǔn)化模塊化方案在長(zhǎng)期、綜合成本（包括隱性成本）上占有很大優(yōu)勢(shì)，但在某些情況下，體現(xiàn)在材料成本上，特別是加上切換過(guò)程的成本，往往在表面上比原有方案的成本高。

5 結(jié)論

模塊化是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的利器，大規(guī)模定制要求企業(yè)進(jìn)行模塊化改造，并轉(zhuǎn)向以模塊化設(shè)計(jì)為開(kāi)發(fā)理念的新型企業(yè)。模塊化設(shè)計(jì)以其低成本、短周期，并易于滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求的，而成為各大企業(yè)所追逐的目標(biāo)。模塊化設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)方法的革命，是標(biāo)準(zhǔn)化的核心，讓我們以滿(mǎn)腔熱情迎接模塊化設(shè)計(jì)時(shí)代的到來(lái)！

[1] 李春田. 現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)化前沿-模塊化研究.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[2] 李春田. 標(biāo)準(zhǔn)化概論. 中國(guó)人民大學(xué)出版社，2005

[3] 童時(shí)中. 模塊化研究及實(shí)踐的現(xiàn)狀和發(fā)展，電子機(jī)械工程，2011