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產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)方法范文第1篇

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計(jì) 切割分排機(jī) 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械壓力機(jī)

中圖分類號：TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0041-02

當(dāng)前，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶群體由原先集中式變?yōu)閭€(gè)體戶，在機(jī)械產(chǎn)品需求方面用戶呈現(xiàn)出多樣化和個(gè)性化特點(diǎn)，從而提出了低成本、高質(zhì)量和個(gè)性化方面的更高要求，這就使機(jī)械制造商面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。模塊化設(shè)計(jì)制造是在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中引入模塊化思想，同時(shí)柔性加工技術(shù)、成組技術(shù)、CAD技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，將同一功能的機(jī)械產(chǎn)品單元設(shè)計(jì)為性能各異、可以互換的模塊，重點(diǎn)解決是機(jī)械設(shè)計(jì)制造周期、成本與款式、規(guī)制之間的關(guān)系。設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品系列化模塊化可帶來精度高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)勢。模塊化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品大規(guī)模定制、使產(chǎn)品越加符合當(dāng)前市場需求的有效方法之一，有利于提高企業(yè)在市場的核心競爭力。

1 模塊化設(shè)計(jì)概述

1.1 模塊化設(shè)計(jì)定義及目的

模塊化設(shè)計(jì)的界定是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的不斷發(fā)展中逐步形成的，它指的是在某一范圍內(nèi)為滿足市場的不同需求，根據(jù)功能分析為基礎(chǔ)，對功能相同或者相同功能而性能、規(guī)格各異的產(chǎn)品進(jìn)行劃分，并以功能模塊形式進(jìn)行系列設(shè)計(jì)，以期達(dá)到變通對模塊的選擇和組合，即可構(gòu)成顧客定制的個(gè)性化產(chǎn)品。其內(nèi)容包括創(chuàng)建和組合，其中模塊是具有一定功能的零件、組件或部件，一般為批量生產(chǎn)。鑒于不同模塊可組合成差異化產(chǎn)品，設(shè)計(jì)的重用率因而得以提升，使設(shè)計(jì)成本大大降低，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)速度的提升及定制設(shè)計(jì)規(guī)?；?。

模塊化設(shè)計(jì)的宗旨為用設(shè)計(jì)上的少變?nèi)M足客戶需求的多變；以設(shè)計(jì)時(shí)間的最少投入、加工速度的專業(yè)化來提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，應(yīng)對市場中交貨期的日益縮短；采用最有效的方式取得最快速的產(chǎn)品創(chuàng)新；設(shè)計(jì)方法從組合上求創(chuàng)新、并從功能角度出發(fā)，達(dá)到產(chǎn)品通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，使其可靠性及質(zhì)量得以提升，通過平臺的建立、共享產(chǎn)品通用模塊，滿足產(chǎn)品大量定制下的經(jīng)濟(jì)效益規(guī)?；?。模塊化設(shè)計(jì)同時(shí)具有如下優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品內(nèi)部繁復(fù)性減少，同時(shí)產(chǎn)品外部增加多樣性，客戶需求與企業(yè)目標(biāo)之間的差距得以協(xié)調(diào)；模塊化產(chǎn)品的配置設(shè)計(jì)通過規(guī)?；_發(fā)迅速提高，生產(chǎn)成本得到降低；設(shè)計(jì)人員得以減輕工作強(qiáng)度，可使其投入更多精力在技術(shù)上創(chuàng)新；在適應(yīng)生產(chǎn)的定制規(guī)模化同時(shí)也可適應(yīng)個(gè)性化產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)；模塊的高質(zhì)量和可靠性有利于定制產(chǎn)品成功率一次達(dá)標(biāo)；基于模塊的封裝性，拆卸和組裝變得更為便捷，還可以模塊為單元進(jìn)行拆裝維修，操作空間、測試設(shè)備限制不存在，維修工作極大簡化，加快維修速度與效率。

1.2 模塊化設(shè)計(jì)特點(diǎn)

模塊化設(shè)計(jì)具有獨(dú)立性、通用性、互換性和系列化等特點(diǎn)。每個(gè)模塊都是相互獨(dú)立的，只具有對外的接口，為提高其性能，可在不調(diào)整外部接口的前提下，開始獨(dú)立設(shè)計(jì)和優(yōu)化各個(gè)模塊。模塊化設(shè)計(jì)具有較大范圍的通用化特征，每個(gè)模塊的組成結(jié)構(gòu)相對固定，參數(shù)、性能、對外接口形式和尺寸等也基本上固定不變，當(dāng)模塊屬性能滿足產(chǎn)品部分功能需求，不管是在產(chǎn)品橫系列還是縱系列模塊都能通用。模塊本身所具備的屬性使其在整體產(chǎn)品中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，無論是在其整體的設(shè)計(jì)過程中還是維修期間，都比常規(guī)設(shè)計(jì)更加方便，在必要情況下可以只更新模塊，互換性很強(qiáng)。若一批模塊外形相似且名稱相同，但參數(shù)大小各異，那么模塊系列就此形成，模塊的系列化使其不但適用于產(chǎn)品系列，還能單獨(dú)適用于個(gè)性化產(chǎn)品中，在相應(yīng)范圍內(nèi)構(gòu)成不同功能或功能相同性能各異的多種產(chǎn)品。

1.3 模塊化設(shè)計(jì)方法

進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，相較模塊設(shè)計(jì)的系列化，合理劃分模塊變得極為重要，不僅需考慮管理與制造的方便、進(jìn)行模塊組合的時(shí)候是否能靈活地組合以及在系統(tǒng)中的可更換性，同時(shí)考慮模塊系列的擴(kuò)展及變型產(chǎn)品的輻射。劃分原則為焊接件簡化、外購件簡化、借用子裝配體簡化的原則，促使更多產(chǎn)品的組成。在模塊化設(shè)計(jì)過程中，還要注意模塊中具有接口特征的可調(diào)換性與組合性兩個(gè)通重要特征，進(jìn)一步提高模塊標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化及通用化程度。

模塊化在設(shè)計(jì)方式上，主要包括全系列模塊化設(shè)計(jì)、縱系列模塊化設(shè)計(jì)、橫系列模塊化設(shè)計(jì)和跨系列模塊化設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)的橫系列指產(chǎn)品主要參數(shù)不改變情況下，以基型產(chǎn)品為基礎(chǔ)，通過模塊發(fā)展變形產(chǎn)品，該設(shè)計(jì)方式極易實(shí)現(xiàn)，比如更換端面銑床的銑頭可加裝立銑頭形成立式銑床，加裝臥銑頭形成臥式銑床，加裝轉(zhuǎn)塔銑頭形成轉(zhuǎn)塔銑床?？v系列模塊化設(shè)計(jì)是在同一類型中對不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，即通過合理劃分區(qū)段，使與動力參數(shù)相關(guān)的模塊僅通用于同一區(qū)段內(nèi)，而與尺寸或動力無關(guān)的模塊通用于更廣范圍。模塊化設(shè)計(jì)全系列包括橫系列及縱系列兩項(xiàng)設(shè)計(jì)，例如運(yùn)用設(shè)計(jì)方式橫系列，通過更換端面銑床的銑頭形成立式銑床、臥式銑床、轉(zhuǎn)塔銑床等橫系列產(chǎn)品，還可改變工具銑床身和橫梁的高度和長度，形成縱系列產(chǎn)品?？缦盗挟a(chǎn)品設(shè)計(jì)就是改變某些模塊得到其他系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方式，此類設(shè)計(jì)方式主要是基于模塊化設(shè)計(jì)全系列適用結(jié)構(gòu)比較相似的模塊化設(shè)計(jì)跨系列產(chǎn)品上，比如德國某廠生產(chǎn)的模塊化鏜銑床通過橫系列模塊化設(shè)計(jì)方式發(fā)展為數(shù)控及各型鏜銑加工中心，在此基礎(chǔ)上，對立柱、滑座、工作臺進(jìn)行更換，原有模塊化鏜銑床可變?yōu)榭缦盗械穆涞冂M床。

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，模塊化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作過程是兩個(gè)不同層次的過程，而事實(shí)上，技術(shù)系統(tǒng)與模塊化設(shè)計(jì)遵循基本相似的設(shè)計(jì)流程，而較為復(fù)雜的模塊化設(shè)計(jì)，成本費(fèi)用更高，還需確保各個(gè)零部件功能的發(fā)揮不是單一的。模塊化設(shè)計(jì)流程在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用，見圖1。

2 模塊化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

機(jī)械設(shè)計(jì)是指滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及相應(yīng)技術(shù)的條件下，求解功能需求并最終鎖定最優(yōu)綜合方案的進(jìn)程，該進(jìn)程具有綜合性、多解性、近似性和層次性的特點(diǎn)，成為創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的核心和基礎(chǔ)，從根本上決定著機(jī)械產(chǎn)品的功能、性能、質(zhì)量和成本。當(dāng)前，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶群體由原先集中式變?yōu)閭€(gè)體戶，對機(jī)械產(chǎn)品用戶需求呈現(xiàn)個(gè)性化及多樣化特點(diǎn)，在個(gè)性化、高質(zhì)量及低成本方面顯示出更高要求。設(shè)計(jì)制造模塊化成為制造業(yè)面對上述挑戰(zhàn)的主要方式，基于產(chǎn)品模塊化的合理體系，個(gè)性化且滿足客戶需求的產(chǎn)品可快速組合成，同時(shí)還能通過批量生產(chǎn)與管理通用模塊降低生產(chǎn)和管理成本。

2.1 模塊化設(shè)計(jì)在機(jī)械壓力機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

模塊化設(shè)計(jì)方法非常適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。機(jī)械壓力機(jī)可以拆解為機(jī)身、滑塊、傳動、氣動、、拉伸墊部件等，但分解出的模塊較大，無法將這些模塊組合成新產(chǎn)品，需進(jìn)一步細(xì)化分解為具有較強(qiáng)通用性的模塊。飛輪制動器是機(jī)械壓力機(jī)的重要部件，由氣缸、剎車片和底座組成。但由于底座受機(jī)床結(jié)構(gòu)和安裝位置的限制，不能全部通用，所以飛輪制動器不能作為1個(gè)模塊來采用模塊化設(shè)計(jì)，可將其分為3個(gè)模塊來進(jìn)行設(shè)計(jì)。不同的壓力機(jī)氣缸是可以相同的，在裝配過程中只需適當(dāng)調(diào)整氣壓氣缸便能使用于多種規(guī)格的機(jī)械壓力機(jī)上。剎車片可直接作為通用件。底座可根據(jù)安裝位置結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)具體需求選擇不同氣缸、底座和剎車片進(jìn)行組合形成的飛輪制動器可在各種規(guī)格的壓力機(jī)上使用。由于機(jī)械壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)和系統(tǒng)的泵站為外購的，因而其本身就是一個(gè)獨(dú)立的模塊，但是分配系統(tǒng)具有向不同點(diǎn)輸送的功能，這就需要根據(jù)企業(yè)需求對系統(tǒng)的裝配部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)過程中可將液壓系統(tǒng)、系統(tǒng)的分配元件及管路集中起來，形成集中控制模塊，只需留出對外接口即可適用于多種機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械壓力機(jī)的氣動部件的控制氣路可通過三聯(lián)件、壓力表、減壓閥及其他氣動元件的組合形成一個(gè)中央控制模塊，在該模塊中，只需留出對外接口即可適用于噸位相近的不同的壓力機(jī)上。

通常來說，在大型的機(jī)械壓力機(jī)上，都設(shè)置有相應(yīng)的爬梯，爬梯的主要功能是供機(jī)械維修人員上下行走。常規(guī)設(shè)計(jì)中，一般將爬梯作為一個(gè)整體焊接件進(jìn)行設(shè)計(jì)，或是設(shè)計(jì)為上下兩部分以便于上梁和立柱的拆解。事實(shí)上，若能按照模塊化設(shè)計(jì)的理念分解爬梯，其通用性會更強(qiáng)。機(jī)床大小于爬梯寬度無關(guān)，設(shè)計(jì)中大可按照人體寬度來設(shè)計(jì)爬梯跨度，而爬梯的高度則根據(jù)機(jī)床高度設(shè)計(jì)，為此，可在考慮爬梯總功能的基礎(chǔ)上將爬梯設(shè)計(jì)為許多節(jié)，把每個(gè)節(jié)都看作是一個(gè)模塊，那么在具體設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員只需要根據(jù)機(jī)床的高度來選擇節(jié)的種類和數(shù)量，而不是重復(fù)設(shè)計(jì)。裝配爬梯時(shí)，可利用螺釘將選擇好的節(jié)牢固連接起來。

2.2 模塊化設(shè)計(jì)在切割分排機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

切割分排機(jī)是生產(chǎn)方便面的重要設(shè)備。在經(jīng)過和面、熟化、復(fù)合壓片、連續(xù)壓片、切條成型、蒸面這些步驟之后，需要將蒸熟的面條送至切割分排機(jī)完成面條的定長切斷和分派，在切割分排過程中，面條被折為兩層，方便面基本成型，之后進(jìn)行油炸、冷卻、包裝。

2.2.1 模塊劃分

模塊化設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)切割分排機(jī)的功能和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行模塊劃分，大部分模塊為必選模塊，其中電機(jī)包括1.1 kW、1.5 kW兩種。按照產(chǎn)品規(guī)格不同，分為3萬包、5萬包、12萬包、15萬包四類。二次拉伸網(wǎng)、分排架、滴油裝置為可選模塊，主要是按班產(chǎn)量或客戶要求選擇有或無。除此之外，一整的切割分排機(jī)，還應(yīng)包括必不可少的標(biāo)準(zhǔn)件、連接件、緊固件等。對于3萬包、5萬包、12萬包、15萬包這4種類型，其主要區(qū)別在于4種系列產(chǎn)品的有效工作寬度不同，但它們所要實(shí)現(xiàn)的功能是相同的，因而模塊劃分亦相同。

在模塊劃分下進(jìn)行切割分排機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)最終衍生出來的并不僅僅是3、5、12、15萬包這4種產(chǎn)品，這只是按照產(chǎn)量不同來劃分的，屬于第一個(gè)層次的分類，而在此基礎(chǔ)上，還能根據(jù)客戶的不同需求、不同排架長短、有無二次拉伸網(wǎng)、由于滴油裝置、不同分排裝置衍生出更多種類的產(chǎn)品，通過計(jì)算，僅按照3萬包的產(chǎn)量，就可衍生出16種產(chǎn)品。另外一方面，每個(gè)模塊都有各自接口，且在接口約束框架內(nèi)，每個(gè)模塊都是不斷發(fā)展著的，客戶需求不同，切割分排機(jī)生產(chǎn)的方便面的種類也會有所增加，這對于豐富產(chǎn)品線具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2.2.2 模塊化參數(shù)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果

模塊劃分完成后，需分析各個(gè)模塊之間的關(guān)系，也就是進(jìn)行各模塊之間的接口分析，以明確兩個(gè)模塊之間是否直接相連，這樣以來，在切割分排機(jī)設(shè)計(jì)過程中，可從源頭上避免模塊之間相互干涉現(xiàn)象的出現(xiàn)。必要情況下，進(jìn)行接口分析的時(shí)候應(yīng)進(jìn)一步對每個(gè)模塊的外形輪廓尺寸、接口尺寸等加以明確。比如蒸網(wǎng)主傳動軸模塊與二次拉伸網(wǎng)、電機(jī)、左箱體、右箱體、主傳動軸模塊存在接口，挑面輥組件模塊與左箱體、右箱體、主傳動軸模塊存在接口，分排架模塊與分排架支腳、后分排輥組件、滴油裝置、淌板、左箱體、右箱體模塊存在接口，左箱體、右箱體模塊都與蒸網(wǎng)主傳動軸、挑面輥組件、折疊機(jī)構(gòu)、柵輪、二次拉伸網(wǎng)、切刀托輥組件、小膠輥組件、上壓輥組件、前分排輥組件、分排架、機(jī)架、罩殼模塊存在接口。

為便于數(shù)據(jù)管理，需制定針對方便面生產(chǎn)設(shè)備各機(jī)組的編碼規(guī)則，見圖2。按照圖中的編碼規(guī)則解讀切割分排機(jī)的編碼，比如FM12.07為12萬包切割分排機(jī)的編碼，F(xiàn)M12.06.10為12萬包切割分排機(jī)某一部件的編碼，F(xiàn)M05.08.03-2為為5萬包油炸機(jī)某一零件的編碼。相應(yīng)地，按照編碼規(guī)則對切割分排機(jī)各個(gè)模塊進(jìn)行編碼。編碼后，編制切割分排機(jī)的合同數(shù)據(jù)列表，當(dāng)客戶選擇了某一具體規(guī)格的切割分排機(jī)，根據(jù)客戶具體需求，選用相應(yīng)的模塊，進(jìn)行模塊配置。

以切割分排機(jī)中的切刀托輥組件的模塊化設(shè)計(jì)為例，3、5、12、15萬包這四種產(chǎn)品的相應(yīng)模塊中，除切刀、切刀棍、托輥件號不同以及標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量不同外，其他各個(gè)零件均相同，四者存在大量共用件。應(yīng)用Pro/E建立切刀托輥組件模型，建模過程中，在族表中列出不同零部件，并選用不同件號，以生成不同模型組合。之后利用Pro/E所具有的強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)能力實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件和零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

通過采用模塊化+參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，在面機(jī)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，企業(yè)的設(shè)計(jì)效率明顯提升，產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短，原來的一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、計(jì)算到完成工程圖紙的時(shí)間為3個(gè)月，現(xiàn)在的4個(gè)產(chǎn)品利用同一平臺、每個(gè)機(jī)組再加上不同選項(xiàng)，其工程設(shè)計(jì)時(shí)間僅為4個(gè)月，且衍生出了64中不同組合的產(chǎn)品。另外，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，零部件使用種類和使用量明顯減少，大大降低了總生產(chǎn)成本。

3 結(jié)語

總之，模塊化設(shè)計(jì)方法是實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品大規(guī)模定制、使產(chǎn)品越加符合當(dāng)前市場需求的有效方法之一，在提高效率、降低成本、保證質(zhì)量等方面具有很大優(yōu)勢。但模塊化設(shè)計(jì)也有帶來不利影響的可能性，在機(jī)械設(shè)計(jì)中還需加強(qiáng)分析，對其進(jìn)行合理應(yīng)用。相信隨著模塊化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、通用化程度的進(jìn)一步提升，模塊的互換性也會隨之強(qiáng)化，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造水平將會步上一個(gè)新臺階。

參考文獻(xiàn)

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產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)方法范文第2篇

對模塊化的定義以及模塊元件的定義進(jìn)行闡述，并對模塊元件的結(jié)合方式進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)論述模塊化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法以及目前模塊化的市場應(yīng)用前景，以不同的企業(yè)應(yīng)用為例進(jìn)行對比總結(jié)，最后得出模塊化產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計(jì)；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號：

F27

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16723198（2013）10008301

1 模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法

在模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，通過分析得出模塊化設(shè)計(jì)原則，以作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，方法如下：

（1）模塊化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品必須滿足所有需求：依據(jù)文獻(xiàn)、調(diào)查，及訪談獲得使用者需求的重要資料，將其整理后，根據(jù)使用者需求項(xiàng)目進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，以利用不同單元模塊搭配組合，滿足不同使用者的需求。

（2）依據(jù)功能需求進(jìn)行分割，設(shè)置模塊化單元：將可合并的功能加以整合成為獨(dú)立的單元，進(jìn)行單元模塊設(shè)計(jì)，并考慮單元模塊間的連接，制定標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，一次為單元模塊設(shè)計(jì)的依據(jù)。

（3）可排列組合的模塊單元：設(shè)計(jì)的模塊強(qiáng)調(diào)可靈活排列組合，能適用于各種空間環(huán)境，滿足不同人群的需求，且考慮各模塊設(shè)計(jì)風(fēng)格的一致性，其各系統(tǒng)的單元均能互換使用。

2 模塊化導(dǎo)入產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析

產(chǎn)品開發(fā)程序分為十個(gè)階段：（1）確認(rèn)顧客需求。（2）建立目標(biāo)規(guī)格。（3）概念產(chǎn)生。（4）概念選擇。（5）概念測試。（6）設(shè)定最終規(guī)格。（7）專案計(jì)劃。（8）經(jīng)濟(jì)分析。（9）建立競爭產(chǎn)品標(biāo)桿。（10）模型與原型。

由以上活動可以看出在概念發(fā)展階段主要是了解客戶需求，并將客戶需求轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品目標(biāo)規(guī)格，并建立產(chǎn)品概略外形及概略的產(chǎn)品組裝流程圖，最后產(chǎn)生數(shù)個(gè)產(chǎn)品雛型，經(jīng)過專案團(tuán)隊(duì)評估分析，以找出最佳的產(chǎn)品雛型。所以在產(chǎn)品概念階段既導(dǎo)入模組化設(shè)計(jì)有以下的缺點(diǎn)：

（1）模組化設(shè)計(jì)會限制設(shè)計(jì)及創(chuàng)新的自由度，設(shè)計(jì)初期應(yīng)集思廣益，主動尋找好的產(chǎn)品創(chuàng)意，針對不同的市場與顧客需求，權(quán)衡考量設(shè)計(jì)可能會產(chǎn)生的各方面影響，如一開始既受限于模組化的框架，不利于產(chǎn)品創(chuàng)新的發(fā)展。

（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)變更所影響的產(chǎn)品架構(gòu)幅度較大，反復(fù)的設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致于產(chǎn)品架構(gòu)與功能模組之間也不斷地跟著變動，如此變動造成在產(chǎn)品開發(fā)初期花費(fèi)太多時(shí)間于模組化過程中，導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間過長，延遲產(chǎn)品上市時(shí)間，不利于產(chǎn)品取得市場優(yōu)勢。

系統(tǒng)層級設(shè)計(jì)階段主要是根據(jù)產(chǎn)品概念發(fā)展階段所產(chǎn)出的產(chǎn)品雛型，定義產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品子系統(tǒng)與構(gòu)件之劃分以及產(chǎn)品系統(tǒng)的最終組裝方案等，在此階段產(chǎn)品架構(gòu)定義明確，不容易產(chǎn)生大變動的設(shè)計(jì)變更，所以在系統(tǒng)層級設(shè)計(jì)階段根據(jù)產(chǎn)品架構(gòu)定義產(chǎn)品模塊，界定模塊界面，避免花費(fèi)太多時(shí)間于大幅度及重復(fù)地模塊化變更，以縮短產(chǎn)品開發(fā)之時(shí)間。

3 模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則

產(chǎn)品的構(gòu)成是由許多的零件在空間上進(jìn)行裝配而成，但一產(chǎn)品的組成少則十幾個(gè)零件，多則上千上萬個(gè)零件，如何將這些零件依產(chǎn)品之架構(gòu)分成不同之模塊，模塊的范圍如何界定，在模塊化過程中應(yīng)依據(jù)哪些準(zhǔn)則，基于上述之問題本研究提出之模組化設(shè)計(jì)的原則如下。

（1）單一功能化：模塊單一功能化應(yīng)是產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)的第一步，一產(chǎn)品按照其功能可以區(qū)分為不同的系統(tǒng)，例如自行車依其功能性不同可分為五大系統(tǒng)包含車架系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車輪系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而這五大系統(tǒng)既可分為五個(gè)模組。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化：也可以稱之為重復(fù)化，就是同樣的零組件重復(fù)出現(xiàn)在不同的產(chǎn)品上。在產(chǎn)品開發(fā)過程中重復(fù)使用現(xiàn)有零組件，可以分?jǐn)傞_發(fā)的成本，降低新零件數(shù)量，縮短整體開發(fā)時(shí)程。標(biāo)準(zhǔn)化分為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)化及外部標(biāo)準(zhǔn)化。

（3）規(guī)格化：也可稱之為參數(shù)化或數(shù)據(jù)化。模塊化設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)模塊可搭配變換，所以模塊與模塊之間鎖固方式的相關(guān)參數(shù)（例如螺栓大小、螺栓孔數(shù)量、螺栓孔距離等），及模塊實(shí)體的相關(guān)參數(shù)，須建立系統(tǒng)化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，唯有如此才可以確保模塊在組裝的時(shí)候，彼此之間能夠正確穩(wěn)固的結(jié)合、安裝。

（4）可拆解化：產(chǎn)品元件之間的接合可分為永久接合及可拆式接合，模組化設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)模組可搭配變換，所以模組與模組之間鎖固方式不可使用永久接合方式，應(yīng)以可拆式接合為主。

4 模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

產(chǎn)品開發(fā)分為數(shù)個(gè)不同階段，本研究依據(jù)產(chǎn)品開發(fā)流程，在系統(tǒng)層級階段導(dǎo)入模組化設(shè)計(jì)，本研究所提出之產(chǎn)品模組化流程如下：

（1）建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)者在此階段提出產(chǎn)品的架構(gòu)與主要功能。個(gè)別的組成元件與其主要的功能需求予以決定，并傳遞到下一個(gè)步驟。

（2）選擇元件：設(shè)計(jì)者選擇符合上一步驟定義所需要的元件。

（3）取得組裝關(guān)聯(lián)：分析并定義出產(chǎn)品元件之間的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)性。

（4）驗(yàn)證組裝關(guān)聯(lián)：檢查產(chǎn)品元件間的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)性，是否滿足整個(gè)產(chǎn)品的主要功能需求，這些關(guān)聯(lián)是否合理，是否有矛盾的現(xiàn)象。

（5）確認(rèn)：確認(rèn)所有選擇的元件是否都有被使用到。如果必要的修改已經(jīng)完成，則視為所有的元件都已滿足所定義的需求。

（6）建立產(chǎn)品架構(gòu)：當(dāng)所有的元件都已經(jīng)被選擇，且彼此間的關(guān)聯(lián)性已被完整定義，此產(chǎn)品的架構(gòu)即定義完成。

參考文獻(xiàn)

[1]童時(shí)中.模塊化原理設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)方法范文第3篇

引言

目前，對“模塊化”設(shè)計(jì)的研究多出現(xiàn)在機(jī)械、電子、建筑等領(lǐng)域，而日用陶瓷設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的相關(guān)研究甚少。筆者通過查閱相關(guān)資料，對“模塊化”設(shè)計(jì)幾個(gè)主要領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié)，并結(jié)合日用陶瓷造型設(shè)計(jì)中的實(shí)際需求和設(shè)計(jì)實(shí)例，對每種設(shè)計(jì)方法和其中的設(shè)計(jì)啟示進(jìn)行分析、概括。本選題以現(xiàn)代化大生產(chǎn)中的日用陶瓷造型設(shè)計(jì)方法為落腳點(diǎn)。對比沿用多年的日用陶瓷造型設(shè)計(jì)方法在細(xì)節(jié)方面已顯現(xiàn)出的弊端――例如，配件種類多而繁雜;手工組合效率低且損耗大;有著“牽一發(fā)而動全身”的特點(diǎn)?！澳K化”設(shè)計(jì)方法則可以使日用陶瓷造型設(shè)計(jì)過程更簡易，并為設(shè)計(jì)的多元化創(chuàng)造可能性，同時(shí)可以改良生產(chǎn)、簡化流程、節(jié)約成本。

日用陶瓷造型設(shè)計(jì)中模塊化設(shè)計(jì)的具體方法

在楊華的碩士畢業(yè)論文《可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下模塊化產(chǎn)品開發(fā)研究及應(yīng)用》中，系統(tǒng)分析了模塊化產(chǎn)品拓展的類型（圖中名稱僅供參考），如圖一：

圖一 模塊化產(chǎn)品拓展的類型

圖中以最直觀的幾何形態(tài)的組合構(gòu)成說明了不同模塊化產(chǎn)品拓展方式的方法，根據(jù)此種類型劃分，加之前文中的相關(guān)內(nèi)容，可以將模塊分為基礎(chǔ)模塊和附屬模塊，從而對對模塊化設(shè)計(jì)的方法做出進(jìn)一步分析、歸納。

1.基礎(chǔ)模塊替換法

基礎(chǔ)模塊，也就是產(chǎn)品整體中的主體部分，與附屬部分組合為一個(gè)有機(jī)整體，又可以相互獨(dú)立。這一方法是由圖一中的“共享構(gòu)建模塊化”總結(jié)而來，此方法的主導(dǎo)設(shè)計(jì)思想是“一體多用”，也就是將同一模塊用于多種形態(tài)甚至多重功能的產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品造型與功能的同步拓展。它可以通過減少產(chǎn)品構(gòu)件的數(shù)量來節(jié)約生產(chǎn)成本。在設(shè)計(jì)過程中需要注意，不同的基礎(chǔ)模塊上的接口必須都是統(tǒng)一的并且與附屬模塊的接口或接觸面相吻合，簡言之，是要將核心模塊標(biāo)準(zhǔn)化。

如圖二，筆者運(yùn)用基礎(chǔ)模塊替換法設(shè)計(jì)了一套調(diào)料罐，其中包括三款體積不同底徑相同的罐體，和一款三者通用的底座。在與底座組合前后，三款調(diào)味罐的形態(tài)都各自具有鮮明的特點(diǎn);在組合之后，又成為了一系列產(chǎn)品，這便是筆者試圖達(dá)到的基礎(chǔ)模塊替換法的功效。

圖二 《精靈》調(diào)味罐系列

2.附屬模塊替換法

這一方法是由圖一中的“互換構(gòu)建模塊化”總結(jié)而來。從提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本的角度看，附屬模塊替換法是一種比較合理的設(shè)計(jì)方法。它是在產(chǎn)品主體完全一致的情況下，通過配以不同的附屬模塊，來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)和功能的多樣化。由于附屬模塊體積較小、生產(chǎn)便捷，又具備各不相同的形態(tài)和功能，所以，在二者組合之后，會豐富產(chǎn)品的種類，更大程度地滿足不同客戶群體的需求，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種簡便、有效的方法。

3.基礎(chǔ)模塊變形法

與前兩種方法相比，此種方法更顯靈活，是在一種或多種附屬模塊不變的情況下，對基礎(chǔ)模塊的進(jìn)行局部變化，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在變化中始終保持完整性。這一方法是由圖一中的“量體裁衣模塊化”總結(jié)而來，它是標(biāo)準(zhǔn)化與個(gè)性化的結(jié)合，類似于“定制”的概念――根據(jù)特定客戶的特定需求所制造的模塊，結(jié)合可以共用的附屬模塊，組合出獨(dú)一無二的產(chǎn)品，既可以在主體的形態(tài)、色彩、設(shè)計(jì)等方面充分滿足不同客戶的需求，又可以節(jié)省部分重新制造的成本，使消費(fèi)者不再需要犧牲個(gè)性化需求而被動接受標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。

例如某品牌護(hù)膚品包裝設(shè)計(jì)，其中就運(yùn)用了基礎(chǔ)模塊變形法。在該款設(shè)計(jì)中，爽膚水和乳液包裝的區(qū)別在于瓶身的高度不同，這是根據(jù)兩款產(chǎn)品實(shí)際所需容量的不同而“定制”的，這一設(shè)計(jì)既可以使其在外觀上容易區(qū)分，又具有一定的功能性。兩款包裝的瓶蓋和底托是統(tǒng)一的模塊，可以互換，這樣的設(shè)計(jì)，一方面可以減少系列產(chǎn)品中的構(gòu)件數(shù)量，降低生產(chǎn)成本;另一方面，在生活中，當(dāng)同時(shí)打開兩款產(chǎn)品時(shí)，無需區(qū)分蓋子，方便使用。

4.模塊組合法

組合化是模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一，也是構(gòu)成模塊化產(chǎn)品系統(tǒng)的主要方法。這一方法為產(chǎn)品提供了最大程度的多樣性和可定制性，可以通過變換產(chǎn)品的數(shù)量、構(gòu)件類型、排列組合方式，產(chǎn)生多種整體效果各異的產(chǎn)品。需要注意的是，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，需要使其具有標(biāo)準(zhǔn)的接口或接觸面，以保證拼合的完整性。

如圖三，在這組花插的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師在造型上采用了簡潔的長方體作為原型，運(yùn)用了統(tǒng)一的接觸面寬度，在水平和垂直空間上將四個(gè)基礎(chǔ)模塊進(jìn)行了不同的組合，使每組花插在體量、色彩、可用程度等方面都各不相同，使原本簡單的模塊充分發(fā)揮了各自的功效。這種設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念可以應(yīng)用于日用陶瓷造型設(shè)計(jì)中，以滿足不同的市場需求。

圖三 組合花插二

5.幾何形造型法

從立體構(gòu)成的角度看，基礎(chǔ)的構(gòu)成元素和構(gòu)成方法對“模塊化”設(shè)計(jì)的思想有著重要的指導(dǎo)作用。其中，幾何形態(tài)和幾何形造型方法在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。因此，在探索“模塊化”在日用陶瓷造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用時(shí)，有必要對幾何形造型方法進(jìn)行相關(guān)研究。

幾何形態(tài)的產(chǎn)品之所以被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域并得到消費(fèi)者的青睞，一方面是因?yàn)閹缀涡螒B(tài)簡潔，適合產(chǎn)品大工業(yè)批量生產(chǎn)的要求;另一方面是因?yàn)閹缀涡螒B(tài)的產(chǎn)品既具有單純、統(tǒng)一等美感要素，符合各層次消費(fèi)群體的審美要求，又便于使用。但是，未經(jīng)變化的幾何形態(tài)往往顯得過于死板、單調(diào)，而且不便于使用，因此，需要設(shè)計(jì)師在造型過程中，綜合考慮多方面因素，通過對幾何原體進(jìn)行切割、組合、變異等手法，對其進(jìn)行更加深入的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，使最終的產(chǎn)品形態(tài)在單純、統(tǒng)一的美感中又不失細(xì)節(jié)的精致和功能的實(shí)用。

在幾何形造型方法中，切割、組合、變形和綜合是幾種主要方法，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，這些方法常常共存，服務(wù)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完整性。圍繞本文主題，筆者重點(diǎn)對切割和組合兩種方法進(jìn)行解讀。

切割，即切除或分割，也就是在原有幾何形態(tài)的基礎(chǔ)上運(yùn)用這兩種方法使其產(chǎn)生新的形態(tài)和空間結(jié)構(gòu)。切除，也就是設(shè)計(jì)中常用的“減法”，通常表現(xiàn)為體量上的減少;分割，則是改變幾何形態(tài)表面或整個(gè)形體的造型。分割又可以分為幾何式和自由式兩種。

組合，即將兩個(gè)或兩個(gè)以上的單元體通過積聚的方式構(gòu)成一個(gè)整體，達(dá)到豐富形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)的雙重目的。它是與切除相對概念的“加法”，包括單元體上的增加和多個(gè)單元體的拼合構(gòu)成兩種形式。在組合方法的運(yùn)用，尤其是多個(gè)單元體的運(yùn)用過程中，需要通過連續(xù)、重復(fù)、漸變、放射等美學(xué)處理方法得以實(shí)現(xiàn)。

在設(shè)計(jì)的實(shí)踐過程中，單獨(dú)依靠一種變換方法往往難以達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果，這就需要多種方法有機(jī)結(jié)合，也就是綜合的方法。在“模塊化”設(shè)計(jì)中，通過對簡單形體的切割、打散、組合，創(chuàng)造出三維空間中新穎的產(chǎn)品造型。

結(jié)論

產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)方法范文第4篇

關(guān)鍵詞：市場經(jīng)濟(jì)；機(jī)械制造；快速設(shè)計(jì)

一、快速設(shè)計(jì)技術(shù)是市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求

快速設(shè)計(jì)技術(shù)是當(dāng)前市場在對產(chǎn)品多樣化、瞬變性等需求的形勢下提出并發(fā)展起來的?？焖僭O(shè)也稱快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、敏捷設(shè)計(jì)?？焖僭O(shè)計(jì)技術(shù)是當(dāng)前市場在對產(chǎn)品多樣化、瞬變性等需求的形勢下提出并發(fā)展起來的。當(dāng)前國際市場需求快速變化的特點(diǎn)和21世紀(jì)更加個(gè)性化的市場趨勢，使產(chǎn)品投放市場的時(shí)間日益成為決定產(chǎn)品競爭力的重要因素，促進(jìn)了快速設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)與制造的主要目的是縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，以及提高企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力。

產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)與制造并沒有將其解決問題的范圍擴(kuò)大到企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，而只是將重點(diǎn)放在縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期上，尤其是總體結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)方案階段，以提高產(chǎn)品一次開發(fā)成功和快速響應(yīng)市場的能力。產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展和延伸，它涉及到并行工程技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）技術(shù)、專家系統(tǒng)、集成建模、優(yōu)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及價(jià)值工程和生產(chǎn)工程技術(shù)等?？焖僭O(shè)計(jì)的理論和方法主要有數(shù)字化設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)和綠色設(shè)計(jì)等。

二、機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的內(nèi)涵在于針對市場和客戶需求

現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品市場的發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)在用戶需求個(gè)性化加強(qiáng)、產(chǎn)品交貨期和生命周期縮短、產(chǎn)品功能價(jià)格比提高等方面?！百|(zhì)量、時(shí)間、效益”成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，三者之間既相互矛盾而又辨證統(tǒng)一。機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)技術(shù)正是解決這一矛盾的有效手段?？焖僭O(shè)計(jì)技術(shù)的目標(biāo)在于高效率地完成高質(zhì)量設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期，提高企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力。一切有助于加快產(chǎn)品開發(fā)速度的理論、方法和手段都可以成為快速設(shè)計(jì)技術(shù)與方法的組成部分?？焖僭O(shè)計(jì)技術(shù)與方法以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，融合并行設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)理 論、基于知識的智能化設(shè)計(jì)技術(shù)與方法，集成各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAX）、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)管理和分享技術(shù)，構(gòu)建特定產(chǎn) 品的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)度，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，快速響應(yīng)市場需求。

因此，機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的內(nèi)涵在于針對市場和客戶需求，應(yīng)該充分利用各種產(chǎn)品設(shè)計(jì) 工具及針對具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)知識及經(jīng)驗(yàn)，快速制定滿足設(shè)計(jì)需求的可用于制造的方案，并使方案快速付諸實(shí)施。針對這一目標(biāo)，快速設(shè)計(jì)從內(nèi)容上應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：一是機(jī)械產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)規(guī)劃。利用模塊化設(shè)計(jì)方法對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變形及規(guī)格系列進(jìn) 行規(guī)劃，建立系列化的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)，構(gòu)造模塊系統(tǒng)并利用參數(shù)化、變量化方法建 立產(chǎn)品庫、模塊庫，利用知識化方法建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)對象及其設(shè)計(jì)過程知識庫；二是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的快速生成。根據(jù)用戶需求，利用知識化方法和變量化方法，匹配并定制特定產(chǎn)品所需模塊，通過模塊綜合，生成滿足用戶需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案；三是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的快速評價(jià)與仿真。 對產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行裝配、運(yùn)動仿真和動、靜態(tài)性能分析，評價(jià)方案的可行性及設(shè)計(jì)需求滿足程度，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu) 化并對影響產(chǎn)品性能的薄弱模塊環(huán)節(jié)進(jìn)行修改。

三、我國機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的實(shí)施策略

實(shí)施機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)化工程。其實(shí)施策略可概括為以下幾個(gè)方面。

一是要建立產(chǎn)品需求信息的快速捕捉和決策機(jī)制。 充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，快速捕捉復(fù)雜多變的市場動態(tài)信息，為產(chǎn)品正確地預(yù)測 和決策提供保證，并使企業(yè)和用戶之間的溝通更為直接、快速。市場分析是進(jìn)行 模塊化產(chǎn)品規(guī)劃的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的產(chǎn)品定位是模塊化發(fā)揮最大效益的前提。確定市 場需求量大、前景廣闊的一類產(chǎn)品為模塊化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對象，根據(jù)用戶需求分析， 確定產(chǎn)品的功能、性能、參數(shù)范圍。

二是要建立模塊化產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、知識庫及其管理系統(tǒng)。通過產(chǎn)品規(guī)劃、模塊的識別以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的各種知識的提取和加工，建立產(chǎn)品模塊及產(chǎn)品知識管理系統(tǒng)。利用基于知識的模塊化的產(chǎn)品模型及產(chǎn)品知識 管理系統(tǒng)，能最大限度地重用已有產(chǎn)品模塊及其設(shè)計(jì)知識，使快速設(shè)計(jì)建立在科 學(xué)、正確和合理的基礎(chǔ)之上，因而成為能支持富有競爭力的快速產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略的 最有力的工具。

三是要構(gòu)造機(jī)械產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)集成平臺和軟件工具集。以重點(diǎn)行業(yè)和典型產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為背景，提出適合快速設(shè)計(jì)的軟件體系結(jié)構(gòu)，以支撐軟件的二次開發(fā)為主要手段，利用各種接口將 CAD/CAE/CAM 的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)庫連接成一個(gè)集成化系統(tǒng)。通過開發(fā)各種構(gòu)件和專 用工具集，建立一個(gè)支持復(fù)雜信息環(huán)境下工程設(shè)計(jì)應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用集成和系統(tǒng)運(yùn) 行的軟件平臺。以該平臺為基礎(chǔ)，構(gòu)建適用于企業(yè)和產(chǎn)品特點(diǎn)的快速設(shè)計(jì)軟件

系 統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)有效途徑。

四、我國機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架模型

實(shí)施機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)應(yīng)以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法為指導(dǎo)，根據(jù)市場需求，綜合運(yùn)用產(chǎn)品創(chuàng)新、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)所需各種設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)工具，進(jìn)行科學(xué)化、系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)。 基于述快速設(shè)計(jì)技術(shù)原理究，可建立機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)框架體系。該體系分為方法層，工具層與應(yīng)用層。方法層建立機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的技術(shù)、方法體系；工具層提供應(yīng)用方法層論述的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法的工具體系；應(yīng)用層利用工具層提供的快速設(shè)計(jì)工具構(gòu)建面向產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

1、機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的技術(shù)構(gòu)成

機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)基本技術(shù)和方法包括模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，智能化設(shè)計(jì)技術(shù)和各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAx）。模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)是實(shí)施快速設(shè)計(jì)，構(gòu)建機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)技術(shù)，包括模塊化產(chǎn)品族規(guī)劃、模塊化產(chǎn)品數(shù)據(jù)建模和管理、模塊化產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)、方案評價(jià)技術(shù)等；智能化設(shè)計(jì)技術(shù)是提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量的重要手段，主要任務(wù)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識的采集、整理、表達(dá)、建模以及基于知識的推理求解技術(shù)等；各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)是快速設(shè)計(jì)的重要工具，包括各種 CAD、CAE、CAM 工具。 企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品族系列規(guī)劃和客戶化產(chǎn)品設(shè)計(jì)要以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的模塊化為基礎(chǔ)。 構(gòu)建模塊化的產(chǎn)品族系統(tǒng)將使多數(shù)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)可以利用對現(xiàn)有的產(chǎn)品和模 塊進(jìn)行變型獲得初始設(shè)計(jì)方案，而無需從零開始重新設(shè)計(jì)。在進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)的過程中，引入智能化設(shè)計(jì)的手段和 CAx 工具，可提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的質(zhì)量和效率，保障產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的成功率。將 CAx 技術(shù)和智能化技術(shù)引入機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重點(diǎn)在于智能化設(shè)計(jì)與 CAx 技術(shù)的集成，構(gòu)建 KBE（Knowledge Based Engineering）系統(tǒng)，通過對 產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識和經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)、提煉，提高設(shè)計(jì)進(jìn)程的智能化和自動化程度；利用 CAx 平臺，建立產(chǎn)品數(shù)字化三維實(shí)體模型、進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)動、靜態(tài)性能的分 析和產(chǎn)品裝配、運(yùn)動仿真、可制造性分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2、快速設(shè)計(jì)軟件工具系統(tǒng)的構(gòu)成

實(shí)施機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)需要構(gòu)建特定的計(jì)算機(jī)輔助快速設(shè)計(jì)（CARD）系統(tǒng)， 利用計(jì)算機(jī)平臺來完成產(chǎn)品數(shù)字化的設(shè)計(jì)開發(fā)過程?？焖僭O(shè)計(jì)需要各種計(jì)算機(jī)輔助工具的支持，一方面要充分利用現(xiàn)有的、發(fā)展 成熟的方法和工具，同時(shí)還要設(shè)計(jì)開發(fā)面向具體應(yīng)用、解決具體設(shè)計(jì)問題的計(jì)算 機(jī)軟件系統(tǒng)。這些都稱為快速設(shè)計(jì)軟件工具，根據(jù)在快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用可以 劃分為如圖 2－5 所示的三個(gè)層次：支撐快速設(shè)計(jì)的支撐平臺；實(shí)現(xiàn)特定方法或 特定任務(wù)的快速設(shè)計(jì)使能工具；面向具體產(chǎn)品的專用快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)。快速設(shè)計(jì)的使能工具則是針對快速設(shè)計(jì)技術(shù)中的具體技術(shù)方法開發(fā)的軟件工具，如實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)的模塊劃分工具、模塊綜合工具以及應(yīng)用智能化設(shè)計(jì)的 知識建模工具、知識推理工具等。使能工具通過在快速設(shè)計(jì)支撐平臺的基礎(chǔ)上進(jìn) 行二次開發(fā)等手段使 CAD、CAE 工具軟件能夠有效地溶入快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)。專用快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)是針對特定類型產(chǎn)品的專用設(shè)計(jì)工具。通過將快速設(shè)計(jì)使能工具集在統(tǒng)一的平臺下集成，并針對具體產(chǎn)品的特點(diǎn)建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)知識庫、 模型庫、圖形庫，可快速地構(gòu)建特定產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 快速設(shè)計(jì)軟件工具系統(tǒng)的層次性使之能夠滿足對一定范圍內(nèi)不同種類的產(chǎn)品進(jìn)行快速設(shè)計(jì)的需求。快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)使能工具集由模塊化設(shè)計(jì)工具集，智能化設(shè)計(jì)工具集和 CAx 應(yīng)用工具集三類構(gòu)成，從快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)建和應(yīng)用的角度可分為快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)建工具集和產(chǎn)品方案快速設(shè)計(jì)工具集。

3、快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成平臺

快速設(shè)計(jì)集成平臺的作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是將快速設(shè)計(jì)使能工具集和各種支撐工具有機(jī)集成在統(tǒng)一的框架內(nèi)，使之能夠?yàn)榫唧w的產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)提供快速設(shè)計(jì)支持；二是提供對并行協(xié)同設(shè)計(jì)模式的支持，使各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間能夠進(jìn)行有效的分工與合作。

機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模是基于信息理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)建立一定的數(shù)據(jù)模式定義和描述整個(gè)生命周期中產(chǎn)品的數(shù)據(jù)內(nèi)容、活動過程及數(shù)據(jù)聯(lián)系的信息模型。構(gòu)建機(jī)械產(chǎn)品 快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)首先要解決產(chǎn)品建模問題，支持快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)的集成和快速方案設(shè)計(jì)過程。 機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)是以模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，面向產(chǎn)品族的設(shè)計(jì)開發(fā)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以模塊作為基本構(gòu)成單元。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)構(gòu)成模式為產(chǎn)品----模塊----子模塊，具有層次化的特點(diǎn)。其中，產(chǎn)品、模塊與子模塊是一組具有相對關(guān)系的概念，如在加工中心機(jī)床中，刀庫模塊對整個(gè)機(jī)床來說是模塊，但對組成刀庫的 子模塊來說，它本身可視為一個(gè)模塊化產(chǎn)品，擁有自己獨(dú)立的模塊系統(tǒng)。因此， 可以對產(chǎn)品、模塊和子模塊建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，即模塊數(shù)據(jù)模型。集成化模塊數(shù)據(jù)模型的信息構(gòu)成，主要包括功能信息、性能信息、、結(jié)構(gòu)信息、管理信息和知識信息。

作者單位：咸寧學(xué)院信息工程學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

[1]汪應(yīng)洛．《新世紀(jì)的生產(chǎn)系統(tǒng)--精簡、靈捷、柔性生產(chǎn)系統(tǒng)》．《中國機(jī)械工程》，1995,5．

產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)方法范文第5篇

[內(nèi)容摘要]信息技術(shù)的發(fā)展和組織形態(tài)的演進(jìn)導(dǎo)致了分工的發(fā)展和演變。模塊化分工是在價(jià)值模塊化、產(chǎn)品模塊化和組織模塊化的基礎(chǔ)上形成的一種新型分工方式，是對傳統(tǒng)分工方式的發(fā)展和創(chuàng)新。模塊化技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展、模塊化設(shè)計(jì)規(guī)則的形成和應(yīng)用是模塊化分工形成的前提條件。模塊化分工在分工經(jīng)濟(jì)性、組織形式、價(jià)值創(chuàng)造方式以及資源和能力、制度和技術(shù)、協(xié)調(diào)和整合等方面具有不同于傳統(tǒng)分工方式的新特性，能夠給組織帶來新的競爭優(yōu)勢。

[關(guān)鍵詞]模塊化分工；模塊化技術(shù)；分工經(jīng)濟(jì)性；競爭優(yōu)勢

20世紀(jì)90年代以來，隨著知識經(jīng)濟(jì)的興起、信息技術(shù)的發(fā)展和組織形態(tài)的演進(jìn)，分工方式發(fā)生了新的變化，產(chǎn)業(yè)間完整的產(chǎn)品生產(chǎn)分工向產(chǎn)品內(nèi)的部件生產(chǎn)分工、產(chǎn)品增值過程分工、產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)分工和產(chǎn)品要素分工等復(fù)合分工方式發(fā)展，一種新型分工形式――模塊化分工應(yīng)運(yùn)而生。本文將在簡要回顧分工演進(jìn)歷程的基礎(chǔ)上，提出并界定模塊化分工方式，分析模塊化分工不同于傳統(tǒng)分工形式的特殊屬性，以及組織基于模塊化分工而獲得的競爭優(yōu)勢。

一、分工的演進(jìn)：縱向鏈狀分工、橫向平行分工與網(wǎng)絡(luò)狀模塊化分工

分工可以按照不同屬性進(jìn)行分類：按照其發(fā)生的歷史順序可以分為自然分工和社會分工；按照分工的層次可以分為一般分工、特殊分工和個(gè)別分工；按照技術(shù)特征可以分為有機(jī)分工和混合分工；按照經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的關(guān)系可以分為技術(shù)分工和經(jīng)濟(jì)分工；按照分工主體之間的聯(lián)系可以分為橫向分工、縱向分工和混合分工；按照分工與專業(yè)化的精細(xì)發(fā)展程度可以分為產(chǎn)業(yè)分工、產(chǎn)品分工、零部件分工、工藝分工和生產(chǎn)服務(wù)分工等。本文參考上述分類方法，根據(jù)分工與組織演進(jìn)的關(guān)系將分工劃分為縱向鏈狀分工、橫向平行分工和網(wǎng)絡(luò)狀模塊化分工三種演進(jìn)形式，并重點(diǎn)對模塊化分工進(jìn)行理論分析。

(一)縱向鏈狀分工

縱向鏈狀分工是指按照部件或工序先后順序?qū)⑸a(chǎn)過程分解為不同階段的經(jīng)濟(jì)行為?？v向鏈狀分工一般是圍繞最終產(chǎn)品進(jìn)行“后向”分工，在產(chǎn)業(yè)鏈層次上將生產(chǎn)縱向劃分為n個(gè)階段，每個(gè)階段成為分工體系中的一個(gè)組分，從而衍生出一條越來越復(fù)雜的產(chǎn)品價(jià)值鏈(見圖1)。在縱向鏈狀分工中，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的單向作用表現(xiàn)為下游企業(yè)對上游企業(yè)的單向制約作用，即下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)定著上游生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也就是上游生產(chǎn)的部件或工序必須符合下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要?？v向鏈狀分工是最基礎(chǔ)的分工機(jī)制，是一種沿著產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行的垂直分工，按照縱向鏈狀分工形成獨(dú)立經(jīng)濟(jì)組織的過程可以看成是縱向一體化企業(yè)的解體，是縱向?qū)I(yè)化過程。

縱向鏈狀分工既可以發(fā)生在企業(yè)內(nèi)部，也可以發(fā)生在企業(yè)之間。一般而言，企業(yè)內(nèi)部采取的主要是縱向鏈狀分工，形成緊密型的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)。企業(yè)之間的縱向鏈狀分工方式與鏈條式的生產(chǎn)組織形式相對應(yīng)，不同企業(yè)按照縱向鏈狀分工參與產(chǎn)業(yè)鏈的形成，這種產(chǎn)業(yè)鏈在組織形式上往往表現(xiàn)為初級形態(tài)的企業(yè)集群，如江浙一帶在改革開放初期發(fā)展起來的專業(yè)村、專業(yè)鎮(zhèn)。這些專業(yè)村、專業(yè)鎮(zhèn)主要是圍繞某一種產(chǎn)品進(jìn)行工序或部件的專業(yè)化分工，形成產(chǎn)業(yè)鏈條，中小企業(yè)(甚至包含一些家庭手工作坊)以產(chǎn)業(yè)鏈條為紐帶相對集聚，形成“塊狀經(jīng)濟(jì)”。

(二)橫向平行分工

橫向平行分工是主要發(fā)生在不同的行業(yè)、部門和不同的區(qū)域之間的一種分工形式。與縱向鏈狀分工不同的是，橫向平行分工中經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)組分之間的作用是相互的，組分之間通過大量的產(chǎn)品交換和相互采購發(fā)生聯(lián)系并產(chǎn)生相互作用，組分與組分之間的關(guān)系相對松散。橫向平行分工使各個(gè)組分相互作用構(gòu)成更為復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的子系統(tǒng)或者各個(gè)層次交叉重疊，相互關(guān)系也更加復(fù)雜(見圖2)。橫向平行分工的各組分之間交換的是產(chǎn)品，而不是(或不僅僅是)構(gòu)成同一產(chǎn)品的部件或生產(chǎn)工序，因而橫向平行分工是更加“宏觀”層次的分工，專業(yè)化的細(xì)分程度相對粗放。

橫向平行分工的各個(gè)組分之間既可能存在互補(bǔ)關(guān)系，也可能存在競爭關(guān)系。當(dāng)各個(gè)組分相互組合才能構(gòu)成最終產(chǎn)品(或滿足最終消費(fèi))時(shí)，它們之間是互補(bǔ)關(guān)系；當(dāng)幾個(gè)組分在構(gòu)成最終產(chǎn)品的過程中可以相互替代時(shí)，它們之間就是相互競爭關(guān)系。橫向平行分工有時(shí)候也表現(xiàn)為區(qū)域分工的形式，各地區(qū)根據(jù)資源分布、生產(chǎn)傳統(tǒng)和區(qū)位特點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)品或產(chǎn)業(yè)層次的分工，然后通過市場交換互通有無。參與行業(yè)內(nèi)的橫向平行分工的企業(yè)與企業(yè)之間往往不存在組織上的聯(lián)系，即使存在組織聯(lián)系也是松散型的組織結(jié)構(gòu)，參與分工的企業(yè)之間的替代性和互補(bǔ)性都相對較弱。

(三)網(wǎng)絡(luò)狀模塊化分工

模塊化分工是指將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)或過程按照一定的聯(lián)系規(guī)則分解為可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的半自律性子系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)行為。一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)可以按照模塊化分工的形式分解為半自律的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)本身還可以繼續(xù)分解為更加細(xì)化的價(jià)值模塊。子系統(tǒng)的分解方式既可以是縱向鏈狀分工，也可以是橫向平行分工，在模塊系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀分工體系(見圖3)。在模塊化分工條件下，各個(gè)組分可以按照標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立地發(fā)展，每個(gè)模塊之間在設(shè)計(jì)過程和生產(chǎn)過程中可以互不干擾。在子系統(tǒng)(模塊)構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)組分所形成的產(chǎn)品(價(jià)值)模塊之間是互補(bǔ)關(guān)系。模塊化分工是一種更加細(xì)致的專業(yè)化分工，同時(shí)它也是按照成員企業(yè)的優(yōu)勢能力要素進(jìn)行的分工，有利于突出差異化、創(chuàng)新及劃分更細(xì)的價(jià)值取向，使參與分工的企業(yè)更好地發(fā)揮比較優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組織內(nèi)部的資源互補(bǔ)。模塊化分工是模塊化生產(chǎn)方式形成和發(fā)展的基礎(chǔ)。

二、模塊化技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)與模塊化分工

模塊化技術(shù)的出現(xiàn)是模塊化分工方式產(chǎn)生的前提條件。以電子技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)的進(jìn)步，特別是微電子、計(jì)算機(jī)與電信三個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域不同階段的創(chuàng)新和傳播，建立了新的信息技術(shù)范式――模塊化技術(shù)，為模塊化分工的形成和模塊化生產(chǎn)方式的應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。模塊化技術(shù)是一種“化繁為簡、聚零為整”的技術(shù)，是信息技術(shù)向智能化、集成化、系統(tǒng)化方向發(fā)展的結(jié)果。現(xiàn)在，模塊化技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中出現(xiàn)的、用于解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的新思路、新方法、新手段。模塊化技術(shù)在空間上分割了流水線技術(shù)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、模塊加工、產(chǎn)品裝配、包裝、銷售不必集中在一個(gè)企業(yè)內(nèi)完成，使得產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)成為可能。模塊化設(shè)計(jì)包括“模塊分解化”和“模塊集中化”兩個(gè)階段。模塊化設(shè)計(jì)是模塊化分工的前奏，如果將模塊化設(shè)計(jì)落實(shí)到生產(chǎn)過程中，“模塊分解化”就是模塊化分工，“模塊集中化”就是模塊化分工后的模塊整合。模塊化分工后，各模塊主體獨(dú)立于其他模塊處理個(gè)別信息和有限的系統(tǒng)信息，各模塊發(fā)出的“看得見的”信息可能是存在差異的信息，于是就存在一個(gè)信息的優(yōu)選問題。來自各個(gè)子系統(tǒng)的異化信息由所在于系統(tǒng)的“舵手”對它從“舵手”本身所處的系統(tǒng)環(huán)境角度加以解釋后以簡約形式反饋到整個(gè)系統(tǒng)。在由各個(gè)子系統(tǒng)的“舵手”聯(lián)合對反饋過來的異化信息進(jìn)行比較、解釋、選擇，通過信息

的處理、傳達(dá)、交換，使單一的模塊之間的聯(lián)系規(guī)則不斷被篩選，并得到進(jìn)化發(fā)展?！岸媸帧蓖ㄟ^事后對整體規(guī)則的整合，找出最合適的模塊組合，形成生產(chǎn)系統(tǒng)，并在此過程中優(yōu)選出相應(yīng)的系統(tǒng)聯(lián)系規(guī)則作為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)“看得見的”信息。由于模塊系統(tǒng)區(qū)分了“看得見的設(shè)計(jì)規(guī)則”和“隱形的設(shè)計(jì)規(guī)則”，每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和改進(jìn)都可以獨(dú)立于其他模塊的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)信息都被“濃縮化”了，保證了模塊具有一定的自由度，只要符合設(shè)計(jì)規(guī)則，可采用任何方法或模塊組合產(chǎn)品，使得最終產(chǎn)品成為模塊的組合。

模塊化設(shè)計(jì)規(guī)則的形成和應(yīng)用，界面聯(lián)系規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)化，技術(shù)變化的速度和競爭的強(qiáng)度，是模塊化分工的主要催化力量。一個(gè)產(chǎn)業(yè)中的零部件越容易標(biāo)準(zhǔn)化，技術(shù)變化的速度越快，產(chǎn)業(yè)的競爭強(qiáng)度越大，就越容易導(dǎo)致模塊化，形成產(chǎn)品模塊。所謂產(chǎn)品模塊，就是可組合成系統(tǒng)的、具有某種確定功能和接口結(jié)構(gòu)的、典型的通用獨(dú)立單元，包括功能模塊、結(jié)構(gòu)模塊和單元模塊三種類型。產(chǎn)品模塊的形成為模塊化設(shè)計(jì)提供了可能性。模塊化設(shè)計(jì)就是有目的地、持續(xù)并嚴(yán)格地應(yīng)用模塊化技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行模塊化分解和模塊化集中的過程，它既是一種標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，又是一種組合化設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)分為兩個(gè)不同層次，第一個(gè)層次是系列模塊化產(chǎn)品研制過程，需要根據(jù)市場調(diào)研結(jié)果對整個(gè)系列進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，本質(zhì)上是在系列產(chǎn)品研制過程中尋找通用模塊和專用模塊；第二個(gè)層次是單個(gè)產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)，需要根據(jù)用戶的具體要求對模塊進(jìn)行選擇和組合，并加以必要的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，本質(zhì)上是選擇及組合的過程。模塊化設(shè)計(jì)不是面向某一個(gè)產(chǎn)品，而是面向整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)；既需要形成特定功能的模塊，也需要形成有使用功能的產(chǎn)品。模塊化設(shè)計(jì)通過限制元件之間或任務(wù)之間交互作用的范圍，可以減少設(shè)計(jì)或生產(chǎn)過程中發(fā)生循環(huán)的次數(shù)，縮小發(fā)生循環(huán)的范圍，從而提高了復(fù)雜性的可控范圍。模塊化設(shè)計(jì)可以使復(fù)雜產(chǎn)品大型設(shè)計(jì)的不同部分同時(shí)進(jìn)行，從而縮短完成特定生產(chǎn)過程或設(shè)計(jì)過程所需的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)并行生產(chǎn)。

模塊化分工產(chǎn)生于模塊化技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，其實(shí)模塊化分工本身就是一種特殊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中分工的參數(shù)和任務(wù)結(jié)構(gòu)在單元(模塊)內(nèi)是相互獨(dú)立的，而在單元(模塊)之間是相互聯(lián)系的，體現(xiàn)了獨(dú)立性與依賴性的辯證統(tǒng)一。技術(shù)變化速度越快，產(chǎn)品的升級換代就越快，產(chǎn)品的生命周期就越短，就越是需要加快產(chǎn)業(yè)演進(jìn)的速度。建立在模塊化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的模塊化分工和生產(chǎn)能夠加快產(chǎn)品創(chuàng)新步伐和產(chǎn)業(yè)演進(jìn)速度，適應(yīng)技術(shù)革新的需要。在高度競爭的環(huán)境中，企業(yè)將被迫克服組織慣性，采用與生產(chǎn)過程多樣化和生產(chǎn)工序模塊化相適應(yīng)的分工方式和組織形式。模塊化分工已經(jīng)成為新經(jīng)濟(jì)時(shí)代分工演進(jìn)的一種新趨勢，是企業(yè)從“縱向一體化”走向“專注核心環(huán)節(jié)”的必然選擇。隨著信息技術(shù)的發(fā)展、市場需求的變化、合作生產(chǎn)的興起，越來越多的企業(yè)開始實(shí)施“歸核化戰(zhàn)略”，首先將業(yè)務(wù)分解成一個(gè)個(gè)單一的能力要素，然后將能力要素進(jìn)行細(xì)分，選擇出核心能力要素，再將核心能力要素集中于優(yōu)勢生產(chǎn)，構(gòu)建核心競爭能力，形成比較優(yōu)勢，并以比較優(yōu)勢參與網(wǎng)絡(luò)組織的模塊化分工，構(gòu)成模塊化網(wǎng)絡(luò)組織，從而實(shí)現(xiàn)資源共享，增強(qiáng)組織競爭優(yōu)勢。

三、模塊化分工的特性分析

模塊化分工是專業(yè)化分工與一體化分工并存與耦合的一種新型分工形式。模塊化分工過程既是復(fù)雜系統(tǒng)簡單化的過程，也是形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與模塊化結(jié)構(gòu)的過程。作為“對愈加復(fù)雜的問題的解決方法”，模塊化分工與傳統(tǒng)分工之間存在著明顯的區(qū)別，具有一些新的特性。

1　模塊化分工具有超越傳統(tǒng)分工方式的經(jīng)濟(jì)性。模塊化分工是生產(chǎn)分工與職能分工、工序分工與知識分工、橫向分工與縱向分工、勞動分工與能力分工的融合，是價(jià)值創(chuàng)造形式的變化與重新組合，是對傳統(tǒng)分工方式的延伸與超越。模塊化分工不是簡單的勞動分工，而是一種基于企業(yè)能力要素和資源的分工。當(dāng)企業(yè)按照自身的知識狀況、能力特征、比較優(yōu)勢向?qū)ｉT化角度發(fā)展時(shí)，企業(yè)的核心資源就會得到充分利用，企業(yè)特殊的核心能力也將得到強(qiáng)化，其實(shí)企業(yè)就已經(jīng)進(jìn)入了能力分工過程。在自由市場經(jīng)濟(jì)中，某一企業(yè)之所以能夠長時(shí)期地獲取較高的投資回報(bào)率，是因?yàn)樵撈髽I(yè)與其他企業(yè)相比擁有無法仿制或復(fù)制的特殊核心能力。模塊化分工對傳統(tǒng)分工的超越還表現(xiàn)在，模塊化分工能夠打破空間限制，實(shí)現(xiàn)地理的分散性與組織接近性的統(tǒng)一。傳統(tǒng)的分工往往受到空間的限制，只能局限于同一個(gè)企業(yè)內(nèi)部或相對集中的同一地區(qū)內(nèi)的不同企業(yè)之間。模塊化分工不僅可以使產(chǎn)業(yè)鏈上的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)空間分離，而且可以分解生產(chǎn)工序、在不同地區(qū)生產(chǎn)產(chǎn)品模塊，再進(jìn)行地理上的集中，完成最終產(chǎn)品的組裝。

2　模塊化分工能夠創(chuàng)造選擇價(jià)值，增加分工的凈收益。傳統(tǒng)分工是一種以專業(yè)化效率為導(dǎo)向、力圖節(jié)約的經(jīng)濟(jì)行為，而模塊化分工是以顧客價(jià)值為導(dǎo)向、允許浪費(fèi)和重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象存在的經(jīng)濟(jì)行為，尤其是在隱模塊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的競爭中，適度的浪費(fèi)和重復(fù)能夠創(chuàng)造選擇價(jià)值，從而增加分工的凈收益。傳統(tǒng)分工的主要目的在于獲得分工經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，它對于競爭程度的影響更多的是依賴于交易效率和人口規(guī)模兩個(gè)因素：當(dāng)法律制度所決定的、界定每個(gè)交易中的合約及有關(guān)產(chǎn)權(quán)的效率上升時(shí)，分工水平和人均收入會上升，而競爭程度會下降；在固定人口規(guī)模條件下，當(dāng)分工水平上升時(shí)，每個(gè)專業(yè)的生產(chǎn)者人數(shù)會下降，競爭程度自然下降。模塊化分工并不會降低競爭程度，在分工過程中和分工后，各模塊研發(fā)主體只要遵循可見部分的設(shè)計(jì)規(guī)則，就可以試驗(yàn)完全不同的工程技術(shù)，各模塊供應(yīng)者具有較大的自由度，因而其信息處理和操作處理可以相互保密，從而使模塊研發(fā)的多個(gè)主體同時(shí)展開研發(fā)成為可能，它們之間存在著競爭關(guān)系。這種競爭關(guān)系保證了模塊化系統(tǒng)創(chuàng)新動力的充足性，激勵(lì)研發(fā)主體開發(fā)出符合理想界面標(biāo)準(zhǔn)和績效標(biāo)準(zhǔn)的模塊產(chǎn)品；同時(shí)也增加了模塊化系統(tǒng)的選擇價(jià)值，獨(dú)立的同種功能模塊的研發(fā)能夠預(yù)留幾個(gè)選擇的余地來應(yīng)對未來的不確定性。

3　模塊化分工是基于核心資源和能力要素而形成的分工方式。模塊化分工與傳統(tǒng)分工對企業(yè)資源和能力的要求不一樣。傳統(tǒng)分工是依據(jù)專業(yè)化效率原則進(jìn)行的分工，各組分是先分工、后專業(yè)化，企業(yè)參與傳統(tǒng)分工并不要求具有特殊的資源或能力，可以邊參與分工邊學(xué)習(xí)，逐漸適應(yīng)專業(yè)化生產(chǎn)；分工演化機(jī)制關(guān)注的是，分工如何在市場自由競爭的環(huán)境中節(jié)約內(nèi)生交易費(fèi)用，推動分工走向深化的問題。模塊化分工是依據(jù)功能原則進(jìn)行的分工，是對專業(yè)化分工的整合，要求以核心能力為基礎(chǔ)進(jìn)行分工，再在分工的基礎(chǔ)上強(qiáng)化核心能力?？梢哉f模塊化分工是傳統(tǒng)分工的進(jìn)一步延伸和深化。模塊化分工關(guān)注的是，如何通過模塊化分工充分發(fā)揮優(yōu)勢資源的互補(bǔ)效應(yīng)，如何推進(jìn)模塊在信息封閉體制和界面標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)動中獲得創(chuàng)新和發(fā)展，進(jìn)而增強(qiáng)整個(gè)組織的競爭實(shí)力問題。企業(yè)在自身核心資源和能力要素模塊化的基礎(chǔ)上參與模塊化分工，可以將其生產(chǎn)經(jīng)營活動聚焦于價(jià)值創(chuàng)造過程的某些環(huán)節(jié)，以使其已有的核心能力要素和經(jīng)營活動中所形成的能力要素

能夠得到最好的積累、培育和發(fā)揮。以核心能力要素參與模塊化分工的企業(yè)或業(yè)務(wù)單位盡管其業(yè)務(wù)邊界(有形邊界)縮小了，但是其能力邊界(無形邊界)有望得到急劇的擴(kuò)大，通過調(diào)用外部資源而取得快速成長和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“杠桿增長”。

4　模塊化分工過程是對技術(shù)和制度進(jìn)行有效整合的過程。模塊化分工與傳統(tǒng)分工對制度和技術(shù)的要求不一樣。傳統(tǒng)分工是將生產(chǎn)進(jìn)行分解和細(xì)化的過程，在交易效率允許的前提條件下，分工越細(xì)致，專業(yè)化水平就越高，分工程度也就越高。模塊化分工不僅僅是將復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分解的問題，它還是一個(gè)有效整合的過程。模塊化分工既是分工的過程，同時(shí)也是在分工的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將各個(gè)組分按照功能原則重新聚合的過程。也就是說，模塊化分工要比傳統(tǒng)分工復(fù)雜得多、精細(xì)得多。在進(jìn)行模塊化分工之前，不僅要有先進(jìn)的技術(shù)和高效率的制度作保障，也需要設(shè)計(jì)者對模塊化的對象有充分的認(rèn)識和把握，不僅要具備進(jìn)行模塊化分工的可能性，而且需要具備模塊化分工的必要性，這樣才能獲得模塊化分工的好處。因此，模塊化分工對技術(shù)水平和制度效率的要求更高。技術(shù)水平主要指的是將復(fù)雜系統(tǒng)分解為具有半自律功能的子系統(tǒng)的模塊化技術(shù)，制度效率主要是對模塊化系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)則和界面標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5　模塊化分工是集權(quán)和分權(quán)相結(jié)合的分工方式。傳統(tǒng)分工和模塊化分工所對應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)的集權(quán)、分權(quán)特征和穩(wěn)定性具有較大差異。由傳統(tǒng)分工演化而來的是分層組織結(jié)構(gòu)，主要包括集權(quán)和分權(quán)兩種基本形式。集權(quán)式組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部主要是科層等級制度，其演化動力來源于對上級或前一生產(chǎn)工序命令的執(zhí)行，組織內(nèi)存在著顯著的等級差。分權(quán)式組織結(jié)構(gòu)主要是指多部門化組織或M型組織，其演化動力是分工經(jīng)濟(jì)驅(qū)動的自發(fā)產(chǎn)物，其結(jié)果是形成兩級(或多級)分權(quán)的組織結(jié)構(gòu)。由模塊化分工演化而來的是模塊化組織結(jié)構(gòu)，集權(quán)和分權(quán)在模塊組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部是完全協(xié)調(diào)一致的：看得見的設(shè)計(jì)規(guī)則是各個(gè)子模塊必須遵守的共同信息，具有集權(quán)的特征；但各個(gè)子模塊(隱模塊)在設(shè)計(jì)上被賦予了很大的自力，具有較高的分權(quán)特征。模塊化組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)則在產(chǎn)生之初具有激烈的競爭性，但是，一旦成為系統(tǒng)的顯性規(guī)則后，往往是長期保持穩(wěn)定。設(shè)計(jì)規(guī)則的穩(wěn)定性確保了模塊化組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可預(yù)期性特征。

四、簡要結(jié)論