厲建峰

(南京中興軟件有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210012)

0 前言

近期國家確定了2020年“新基建”戰(zhàn)略規(guī)劃，其中5G通訊設(shè)備的快速迭代發(fā)展被擺在最重要的位置，新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，5G設(shè)備建設(shè)提速規(guī)模商用是未來通訊業(yè)的主題工作。伴隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)信息的需求量增加，需要在網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋、通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷加大投入，為更好地解決這些問題，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的集成模塊技術(shù)成為突破傳統(tǒng)設(shè)備零散的設(shè)計變成創(chuàng)造快速化迭代的有效工具，對提高設(shè)備通用性和設(shè)計與裝配的成本方面有著重要的作用。特別是5G時代通訊設(shè)備業(yè)的快速迭代發(fā)展，產(chǎn)品模塊設(shè)計與生產(chǎn)越來越顯示出其在設(shè)備制造業(yè)中的重要地位，同時作為通訊設(shè)備制造商，可以通過設(shè)計的模塊集成，實現(xiàn)供應(yīng)鏈的整合，從而提高供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的效率和效能，降低供應(yīng)鏈全成本，縮短設(shè)計制造與供貨周期，成為智能化制造的重要一環(huán)[1]。

本文通過分析模塊化設(shè)計與集成技術(shù)在通訊設(shè)備機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用入手，提出了一種基于通訊設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的集成模塊控制架構(gòu)，并且在這一構(gòu)架下定義定制功能模塊，設(shè)置模塊依存關(guān)系以及集成方式，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的集成化運作。為我國快速發(fā)展的5G通訊設(shè)備制造商轉(zhuǎn)化創(chuàng)造成本優(yōu)勢奠定理論基礎(chǔ)。

1 集成模塊技術(shù)在通訊結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用

眾所周知，模塊化技術(shù)在傳統(tǒng)行業(yè)，如重工業(yè)機械、汽車、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)非常成熟并對企業(yè)的發(fā)展起到了重要作用[2]。同時通訊設(shè)備制造行業(yè)也逐漸接受了模塊化設(shè)計的思路，主要原因是通訊設(shè)備行業(yè)相比以前集成度和規(guī)模性已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化，在催生批量加工與發(fā)貨的同時，亟需解決從產(chǎn)品小批量發(fā)貨到批量設(shè)計生產(chǎn)與發(fā)貨的系列化問題[3]。通訊設(shè)備行業(yè)推行集成模塊化設(shè)計，可以最大限度地利用使用成熟結(jié)構(gòu)和模塊，最大限度地使用通用設(shè)備模塊中的材料，減少使用材料的品種，既可以降低材料采購成本，又可以保證供貨渠道，提高采購競爭力，利于與供方建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，從而達(dá)成成為領(lǐng)先的目的。

2 5G通訊設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計集成模塊實踐

2.1 通訊產(chǎn)品集成模塊化設(shè)計思路

模塊化是一種處理復(fù)雜系統(tǒng)的產(chǎn)品或過程的新方法，對于結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模塊化設(shè)計來說，需要對產(chǎn)品系統(tǒng)有著深刻的理解，并且運用系統(tǒng)的功能分析法對產(chǎn)品系統(tǒng)進行功能性的分析和分解[4]。通訊產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的模塊集成技術(shù)，從根本上說就是將模塊控制思路引入通訊設(shè)備結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計中的過程，比如將通信設(shè)備按照配置模塊各種組合產(chǎn)品進行整合，優(yōu)化設(shè)計思路，進行集中設(shè)計與使用，可以大大降低產(chǎn)品裝配成本和采購成本，這在各種通信機模塊如電源模塊、功能板卡模塊、交直流電源模塊、強迫風(fēng)冷模塊等有很好的應(yīng)用前景?？傮w來說，在通訊設(shè)備集成模塊技術(shù)的實現(xiàn)方面，一般都是按照功能結(jié)構(gòu)、加工工藝、集成度高低、用途、外形尺寸等方面進行細(xì)分，特別是通信設(shè)備功能模塊較多且復(fù)雜，在分類方面占據(jù)較大范圍。

圖1 通訊業(yè)集成模塊技術(shù)設(shè)計思路簡圖

通過面向通訊產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的集成模塊組織設(shè)計來提高設(shè)計組織運作效率，須對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及工藝、生產(chǎn)流程有準(zhǔn)確的了解，主要分為以下幾個步驟：

第一步，通訊設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計部門確定結(jié)構(gòu)產(chǎn)品功能系統(tǒng)是否能夠或需要集成模塊化。盡管很多系統(tǒng)可以模塊化，但并不是能夠模塊化的系統(tǒng)都必須模塊化。一個系統(tǒng)能否模塊化主要取決于系統(tǒng)的可分性與系統(tǒng)投入的多樣性，在大規(guī)模定制中實施模塊化就是要追求高效與整體可變性和多樣性。

第二步，運用功能分析法分解系統(tǒng)形成模塊集成。作為模塊化的設(shè)計者必須有整體、全局的觀念，能夠運用功能分析的方法，從需求、功能、結(jié)構(gòu)、特征的角度把系統(tǒng)當(dāng)作一個不可分割的整體，系統(tǒng)內(nèi)部某些有著密切內(nèi)在聯(lián)系而又承擔(dān)系統(tǒng)某一功能，且是系統(tǒng)不可或缺的組成部分就構(gòu)成一個模塊。

第三步，面向產(chǎn)品模塊設(shè)計以集成模塊化的思路完成劃分，并挑選、整合定制所需的社會資源(包括機遇產(chǎn)品定制設(shè)計商、零部件制造供應(yīng)商、物流商等)，在此基礎(chǔ)上，與將組建供應(yīng)鏈的眾合作伙伴洽談，在達(dá)成合作意向的基礎(chǔ)上確定各自的職能以實現(xiàn)定制所需的供應(yīng)鏈模塊化功能要求，并以一定的方式形成初步方案。

同時還必須要重視的一點就是，模塊化是以網(wǎng)絡(luò)組織與虛擬組織為基礎(chǔ)，供應(yīng)鏈中的產(chǎn)品模塊化設(shè)計商、核心企業(yè)和合作供應(yīng)商等共同構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)，這些成員之間需要大量的溝通與協(xié)調(diào)，才能確保模塊的匹配、系統(tǒng)的精確。因此，產(chǎn)品設(shè)計商、核心企業(yè)以及模塊供應(yīng)商們必須根據(jù)所在供應(yīng)鏈實際，建立一套有效的組織模塊間的界面管理機制，實現(xiàn)組織模塊間高效的溝通與協(xié)調(diào)。

通訊設(shè)備制造行業(yè)的供應(yīng)鏈整合可以達(dá)到很高的水平，這主要得益于設(shè)備的模塊化產(chǎn)生的幾個優(yōu)勢：

1) 通訊設(shè)備組件的兼容和標(biāo)準(zhǔn)化，允許供應(yīng)商或者制造商存儲相對少的標(biāo)準(zhǔn)化組件，取代大量不兼容的組件，大大降低了庫存風(fēng)險和成本；

2) 產(chǎn)品模塊化讓通訊設(shè)備商快速地完成產(chǎn)品組裝成為可能，降低了制造周期時間，進一步降低制造商的持有產(chǎn)品庫存的風(fēng)險；

3) 很多通訊設(shè)備企業(yè)最先利用先進的信息與通信技術(shù)，將即時獲得顧客的需求信息，迅速地傳遞到內(nèi)部組裝部門并及時地通知組件供應(yīng)商，率先實現(xiàn)了大量定制(Mass Customization)生產(chǎn)方式。

總體上來講，高度模塊化的設(shè)備結(jié)構(gòu)給設(shè)計和實際使用用戶均帶來了極大的好處。集成模塊開發(fā)不僅允許模塊之間的水平開發(fā)，而且可以通過對類似模塊之間的創(chuàng)新和競爭(開發(fā)新的模塊或者對原有的模塊進行改進)充分改善系統(tǒng)的功能作為新系統(tǒng)的有效補充。

2.2 通訊設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊集成實踐

對于大部分通訊結(jié)構(gòu)件的設(shè)計，集成模塊化設(shè)計分兩大塊，一類是通訊機房類結(jié)構(gòu)功能模塊的設(shè)計(如電源功能模塊、風(fēng)扇功能模塊)。二類是通訊基站類設(shè)備的功能模塊設(shè)計(如無線接入設(shè)備、無線發(fā)射點及其天線等功能模塊)。以下就以對標(biāo)準(zhǔn)機房內(nèi)風(fēng)扇功能集成模塊化演變設(shè)計為例闡述。

如下圖演化過程看到，在之前一個布局位置可能設(shè)置了4集風(fēng)扇或者2集風(fēng)扇模塊，是因為在3G/4G設(shè)備中互相切換平滑過渡的需要，導(dǎo)致需要通過較復(fù)雜的配置來實現(xiàn)。通過整合后充分考慮到布局控件的合理利用和模塊的更換，設(shè)計為4模來實現(xiàn)所有功能，達(dá)到集成模塊的目標(biāo)。

圖2 風(fēng)扇功能模塊模塊化演化

表1 集成模塊演化效果

從集成模塊整合設(shè)計的結(jié)果可以看到，通過模塊集成的技術(shù)應(yīng)用，風(fēng)扇功能模塊的裝配操作時間和操作復(fù)雜度有了根本的改善，對應(yīng)的配置管理成本可以降低，增加了配置的靈活性，滿足大規(guī)模定制的需求，在一定程度上降低了配置成本。當(dāng)然模塊集成化需要綜合考慮不同產(chǎn)品的需要，還要結(jié)合當(dāng)前通訊設(shè)備的階段現(xiàn)狀和繼承性要求。

結(jié)構(gòu)部件的集成化設(shè)計是基于兩個方面的需求來進行的，一方面是國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的支持，另一方面是結(jié)合產(chǎn)品功能的需求，根據(jù)同類產(chǎn)品發(fā)展的需要，以滿足最終的產(chǎn)品需求為目標(biāo)來開展集成模塊設(shè)計。

3 總結(jié)

本文提出了一種基于結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計的集成模塊化控制架構(gòu)，研究系統(tǒng)集成模塊化的過程中設(shè)計和成本的控制問題，并且在這一構(gòu)架下定義定制功能模塊，設(shè)置模塊依存關(guān)系以及集成方式，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的集成化運作。針對通訊設(shè)備結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的成本控制和結(jié)構(gòu)件的整合設(shè)計，以實踐為基礎(chǔ)，通過分析基于結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計的模塊化成本控制架構(gòu)思路。同時作為通訊設(shè)備制造商，可以從所舉例子中學(xué)習(xí)到供應(yīng)鏈整合的優(yōu)勢所在，轉(zhuǎn)化成適合于通訊設(shè)備的供應(yīng)關(guān)系，從源頭上降低采購周期。