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产品模块化设计方法范文1
关键词：模块化；低成本；易用性
中图分类号：J05 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2014）08-0050-01
一、模块化设计
模块是一个系统中具有相对独立性的、完成某一功能的一个部分。模块化设计就是为了设计出具有多种功能的不同系统。即设计出多种模块，将其经过不同方式的组合来构成不同系统，以解决系统种类、设计制造周期和成本之间的矛盾。它是一种标准化方法，是标准化原理在设计方面的应用。
二、当今时代背景下的模块化设计
当今，资源枯竭和环境恶化问题，正在对人类社会的生存发展造成巨大的威胁。因此，在提倡绿色设计与可持续设计的同时，探究有效的设计方法成为现今的一项研究热点。而由于模块化设计具有缩短产品设计周期、利于产品的更新换代、便于产品的改装，拓展及维护和有效降低成本等优越性，可以看出模块化设计是实施绿色设计与可持续发展的有效手段之一。
目前，模块化设计的思想已经渗透到许多领域，例如机床、减速器、家电等等。在每个领域，模块以及模块化设计都有其特定的含义。传统模块化设计强调模块的通用化、标准化和系列化，一般适用于系列分级特性比较明显的产业及其产品族的开发。
如今模块化设计在很多方面已经有了一套标准，以家具为例，这些标准主要有产品设计标准化、原材料标准化、设备的标准化、工艺标准化等。
三、低成本模块化设计如何达到易用性要求
（一）材料的选择
产品要使用户达到高受益，首先要满足用户的需求。而用户的需求通常由用户对材料的视觉、触觉甚至是嗅觉等感官支配决定的。因此，产品的材料和工艺直接影响人们和产品的互动。
当今的低成本模块化设计，在材料的选择方面已经有了标准，但是由于科技的发展，有些标准也许已过时，我们在考虑标准的同时，应该思考有没有比标准更好的选择。设计师在设计过程中应该尽量使用易再生且对环境没有危害的绿色材料。同时，应尽量选择来源充足，成本低廉却能达到产品所需要的功能要求的材料。即用最少的材料实现最佳的效果。
此外，为了降低成本，可以通过标准化减少原材料的种类，如控制表面装饰、油漆品种等。但是太少的种类容易造成产品多样性的缺失。因此，要根据产品的生产数量规模来确定原材料的品种。
（二）产品模块的指示与识别设计
模块从作用上划分，可以分为功能模块和装饰模块。
功能模块是决定该产品主要功能的模块。如柜类家具的旁板、背板等板式结构的功能模块组成了柜子框架这一形体模块。
为了达到产品的易用性要求，功能模块应该具有一个良好的指示与识别设计。产品的指示与识别设计是将其功能及特性准确合理地阐述的一种设计方式。为了使用户快速而准确的使用产品，首先需要通过把握人机工程学的要求以及用户的使用心理与习惯，来确立产品的自身形态、使用方式与操作方法。并且模块的连接处的设计应该尽量简单易操作。使用户在使用产品时获得一种方便愉悦、舒适安全的感觉。例如当今有很多模块化的简易书柜，它们由各种大小不一的模块组成，简单的框架造型与拼接方式让用户能够很快的明白产品的使用方法，而且可以使用户随自己意愿对其进行组合，体现了模块化设计多样性的一大特点。
（三）产品模块的语义认识
模块化产品的设计语义是通过产品的装饰模块来表述的。装饰模块主要包括装饰线条、线脚等装饰件，色彩模块、文字、标志等平面模块。它是构建产品的功能环境和人文环境的主要模块。装饰模块也是产品形态的一部分，它的形态风格因素是来源于人类长期以来的经验的积淀，使人们产生丰富的联想和想象，让人们不需要说明书就能悟得产品的使用方式。
（四）模块中情感因素的融入
现代产品设计是一种深入人心的造物活动，产品设计不单单是一种物的表象，而应被看作是物与人交流的媒介。因此模块化设计中，在满足以上提到的一些原则之后，也同样应该融入情感因素，使用户在使用时获得一种情感共鸣和心理满足。例如现在市面上有设计成屋形的文件柜，造型可爱有趣，使用方便的同时还能使用户获得一种愉悦。
四、结束语
当今模块化设计的原理在各个领域被广泛使用。本文阐述了当今模块化设计的发展，提出了低成本标准模块化设计在设计时应从模块的材料，模块的指示与识别，语义认识，情感因素的融入几个方面深入。从而实现产品的易用性，并使产品物美价廉，使用户获得高受益。
参考文献：
产品模块化设计方法范文2
关键词：模块化设计；衣橱；设计方法
1前言
随着社会经济的不断发展，人们生活水平也在迅速提高。其中居住条件的改善是最显著的标志之一，室内装饰、家具设计追求的不仅是实用、功能齐全，而且越来越具美感、富有时代感。另外，对于当前纷乱复杂的住房设计布置，现代家具设计要能随住房条件的不同而因地制宜。针对这一特点，家具模块化设计方法的出现在一定程度上满足人们对家具的这种要求，这时家具模块化设计优势之一，另外，家具模块化设计也使室内整齐划一，给人以整齐美观的感受。
模块化设计在其他行业中的应用发展已经成熟，它实际上是属于方法学的范畴。由于室内设计技术的发展以及制造业技术的不断更新，家具模块化设计技术的优势体现出来而逐渐投入应用。开始时在家具行业尤其是办公家具中应用较多，效果也很明显。对于民用家具，近年来家具模块化设计技术也慢慢发展传播开来。由于对于民用家具模块化设计以往的例子不多，为了表述方便，本文就以衣橱为例，来探讨家具模块化设计技术，有不妥之处，望读者给予指正。
2家具模块化设计概念及设计方法介绍
家具业实施模块化设计后，
模块化设计既是一种新的设计方法，又是一种新的思维方式，是设计领域中一个形式简单但意义深远的变革，有助于复杂问题的解决。家具模块化设计不仅产品满足用户多样化需求的程度提高，企业对市场的响应能力亦增强，新产品的开发与成本降低，还延长了产品的生命周期。与传统的设计方法相比较，家具模块化设计呈现出许多新特征：1）家具模块化设计是针对模块和家具产品系统的设计，既要进行模块划分设计，又不能落下家具成品设计。2）家具模块化设计主要构件为标准化、通用化的零部件，这些部件能快速进行组合，方法千变万化，能能实现家具的多样化。模块化设计对于标准化设计有其自身的优点，标准化设计出来的仅仅是一个整体的产品，模块化设计就要灵活得多了，因而复杂性和考虑因素就要更多，在设计一开始就要考虑模块可组合成产品的多样性。也可以说模块化设计是标准化设计的一个发展，这种发展是基于实现产品多样化这一目的而出现的，
从以上家具模块化设计的概念考虑，笔者根据自己的共组经验以专业知识，认为家具模块化设计工作要从三个方面展开：1）家具模块化总体设计。总体设计时主要工作是整体策划，划分以下大致范围。这一阶段要重视起来，因为其决定了以后工作的方向与工程师的意图，良好的模块化总体设计，是模块化设计得以实现的基础。2）家具模块设计。家具模块设计指的是设计的具体过程，可以说是家具设计的关键环节，起到一个过渡作用对下面的模块化家具组合的效果有着直接的影响作用。3）家具模块化产品设计。在这个阶段工作中的任务主要是对模块的组合方式进行分析及评价，然后针对不同消费者的需求组合成不同的家具格式。由家具模块化设计的以上特点可知，设计中的逻辑关系非常紧凑，环环相扣，每道工序都要认真对待。
3设计实例分析
本文选取民用家具一个典型的柜体家具――衣橱为例，以2中所给的思想方法为基础，逐步探讨如何进行好一般家具的模块化设计。(注：此家具的尺寸为宽：900；深：580；高：2100)
3.1衣橱模块化总体设计
衣橱模块化总体设计指的是确定衣橱的总体设计绘制所有可能的模块化组合方案，并论证其可行。
首先了解衣橱的内部配置并分析其功能。衣橱虽说造型相对简单，其内部配置却非常丰富，而这些配置受到相关条件的限制。是家具标准的限制，国家标准中对衣橱的内部功能尺寸作了明确的规定(见表1)。其次要考虑到人体高度与衣橱尺寸的的配合。设计师要根据这些限制条件，剔除不合理的配置形式，绘制出一些常用的衣橱内部配置图，然后再进行市场需求调查分析，进一步剔除和添加一些设计要素，完成内部配置图。
表1：家具标准中的衣橱尺寸
3.2模块设计
由上文描述可知，模块设计是家具设计中的关键，家具模块的合理性对模块化家具的产品性能、外观以及模块的通用化程度和加工成本都有很大的影响。这个设计环节由功能分析、模块划分和模块设计部分组成
3.2.1功能分析
家具的功能分析是家具模块化设计中的基本环节，只有在功能分析的基础上，进行合理的家具功能分解，才能实现合理的家具模块划分。
每一件单体家具都具有特定的功能衣橱的主体功能是存放衣物。随着生活多元化趋势的日益明显，衣橱的功能发生了变化。作为主要的储藏家具，它已经不仅仅用来收纳衣物，很多人喜欢将各种物品摆在衣橱里，如领带、鞋、被子、帽子、包、熨衣板，甚至床都可以通过衣橱加以收纳。衣橱主要的收纳形式有挂、叠、摞、摆、团等，所需要的空间各不相同例如摞和团占有的空间较少、摆和挂占有的空间较大。衣橱收纳物品的种类、大小和数量影响着收纳形式，下面列表说明各种收纳物品的纳形式：
表2：衣橱收纳形式分析表
从衣橱收纳形式分析可知，衣橱收纳物品的构成要素主要有六种：挂杆(挂衣杆、挂裤架、领带架、挂钩)、固定式的开放搁板(包括木质搁板、丝网储藏架)、拉出式的丝网篮筐或搁板、全封闭或半封闭的抽屉以及柜桶，其他一些储物形式通过附属的家具配件完成，例如收纳床必须借助专门的金件。
3.2.2模块划分
衣橱功能分析之后，可以开始衣橱模块的划分。按照模块功能独立和结构独立的原则，分析衣橱的各种内部配件，提炼出能作为独立的衣橱模块的要素，建立衣橱的功能模块系统(见图2)。从这个系统可知，衣橱模块划分的过程为：总功能分析子功能分析提炼功能确定模块。
衣橱的总功能是存放衣物，它由一系列子功能组成，如支承功能、悬挂衣物功能、平放衣物功能、围合功能、照明功能以及其它功能分析组成各个子功能的要素。衣橱的独立模块(见表3)。
表3：衣橱功能模块
3.2.3模块设计
通过对衣橱的功能分解，对功能要素的简化与归并，得出了具有特定功能和接口结构的通用独立单元，即模块。得到模块之后要做的工作是要对模块的结构、接口和尺寸进行设计，并将设计好的模块统一存入模块库。
衣橱是典型的嵌套式组合方式，由挂衣杆、抽屉、搁板等插件模块套装于柜框模块之内。因此设计的重点是柜框，因为所有的插件都要与柜框连接，柜框的设计，是实现衣橱多样化的保证。柜框由拒顶板、底板、旁板、背板及背拉条组成，具有支承的功能。要保证柜框的通用性理所当然要进行通用性方面的设计。根据笔者的工作经验，合理的旁板在这项要求中是属于关键点，而孔位设计对于旁板设计非常重要。家具旁板的孔位设计主要有两种方法，一种是把所有的系统孔钻好，另一种是将需要的系统孔钻好。对于第一种方案旁板的通用性当然会好的，但一般会造成资源浪费，且过多的孔散发板材甲醛，对身体有害。第二种方案虽然节省资源，但没有丝毫通用性而言。这两种方法由于其自身缺陷而不完美，因此，作者认为应该只钻所需通用孔应会比较好。
模块化设计的目标是成品，在总体设计阶段，设计人员就已大致决定了模块设计范围。因此，模块设计时设计师要做的工作是分析衣橱产品的不同的内部配置样式，绘制每一种配置形式的旁板孔位置，使它可以安装所有的那些内部配件。图3绘制的是同一柜框的五种配置图，图4相应的钻孔图，具有通用性，兼有全钻孔与只钻必需孔两种钻孔方案的长处，易实现大批量生产，又能满足客户的定制需求，是一种值得提倡的设计方法。表3列出的衣橱模块能组合出很多为客户所需的衣橱。家具企业可在在原有产品类型的基础上，结合消费者的需求特点，设计出适合企业特点的旁板和其他家具模块。
3.3模块化产品设计
衣橱模块佳产品设计是指在客户需求的基础上，选择适合的模块。这个工作需要设计人员与客户沟通，共同做好。也有的客户愿意自己做，也就是选择自己所需的模块，自己按自己的需求和喜好安装衣橱。可见，衣橱模块化设计大有优势，有效实现定制的工作。
目前市场上由于衣橱模块化产品很复杂，消费者特别是那些准备自己组装的必须首先了解不同组合方式，做判断选择是充分考虑各种因素。所以，家具企业需要建立模块库和模块化产品库，提供一模块佳衣橱的目录，绘制出所有的模块化衣橱的图样，建立衣橱的产品族。组合出来的产品既有共性，又有个性，这是衣橱产品族的特点。
4结束语
产品模块化设计方法范文3
【关键词】模块化设计；机械设计；设计特点
一、模块化的设计方法
机械设备由众多零件组成，设计阶段也是分类进行的，应用模块化设计理念，能够在短时间内完成工作任务，设计结果也更具有可行性。模块化设计需要考虑各部件投入使用后是否能够实现功能，这与模块之间的配合有很大联系，将设备主体分开设计，彼此之间相互独立又能够共同配合实现功能。设计期间要考虑部件如果发生损坏是否便于更换，以此来保障运行过程稳定可靠，此类设计理念是通过整体细分来实现的。设计期间外形也能得到很好的优化，拥有完善的设计流程，并不是逐次完成设计任务的，先将主体设计完成后，再进行细致的划分，这种设计理念下，机械设备功能更完善，使用期间如果发生故障，检修任务也更容易进行。掌握设计方法才能够优化完成任务，机械设备使用安全性也因此得到了保障。
二、模块设计的内涵及特点
1、模块化设计内涵
设计任务可以从多个层面共同进行，并且这一特征是传统设计方法中所不具备的。先对产品的框架进行设计，在逐层开展内容完善，这样机械设计任务开展形式拥有更多的选择，并且不会出现设计形式混乱的情况。机械设计需要将参数完善记录，方便对设计图形进行审核，完全达到安全标准才能够投入到生产环节中。通常情况下是同横向与纵向两方面来探讨设计形式，将数据依次填写到框架中，对比分析是否存在误差。设计期间结合使用需求可以随时对模块进行改变，确保工作任务能够高效开展。
2、设计的特点。
2.1便于维修。模块化设计理念与传统设计方法相比较，拥有很多新的特点。首先是使用阶段发生故障更便于维修，修理任务也可以在局部进行，节省时间的同时在维修效率上也有明显提升。各模块均可灵活拆卸，故障严重时，通过调试很难使之恢复正常，此时直接将木块更换，快速完成维修任务。由此可见，无论是设计还是使用，该种设计理念都有很多突破，解决了机械设备使用中遇到的问题。2.2简化包装设计。包装是设计工作中的重要内容，同时也十分复杂。要根据设备的外形对包装进行设计，保护运输安全也要合理利用空间，这些标准很难同时实现，但通过模块化设计，包装环节更简单便于实施。传统包装方法中，工作人员要根据不用零件的设计形式探讨包装方案，对基层工作人员相关专业知识要求严格，并且在包装过程中会浪费大量时间，并不利于机械生产加工高效进行。应用模块化设计理念后，包装工程中所面对的产品也都是划分后的，并不需要基层工作人员了解机械设计原理，对控制成本支出及提升生产效率都有很大的帮助。加强模块化设计理念应用后，工作人员可以更高效的完成包装任务，为机械设备使用阶段提供便捷性。2.3模块化包装的成本低。应用模块化设计方法后，在机械生产包装流程中有明显的简化，同时成本支出也得到有效控制。传统的设计理念中，存在很多不确定因素，因此预算的成本支出也很容易发生变化，在工作任务开展过程中，包装所用材料通过计算可以得到准确结果。这样管理人员更明确不必要的成本支出，解宝鑫辽宁金螳螂幕墙装饰有限公司110167严格控制资金使用，这也是模块化设计理念中节约成本的依据。虽然资金支出得到了控制，但产品使用质量并不会因此受到影响。
三、模块化设计机械设计中的应用
1、模块化技术和成组技术的共同点。它们提出的依据都是现代产品的多样化。进行成组的时候都是依据零件特点等因素，主要是利用物体之间的相似性，并且将这些相似的事物进行组合，通过对相似零件规范化的处理，达到小批产品也具有流水作业的情况。而模块化追求的是小产品和中产品以及大批量零件之间的效果，也是利用它们之间的相似度，把一些零件划分，最后制成模块。它们之间的共同点主要表现是，对相似的零件进行集中处理；
2、模块化技术的应用。模块化设计理念需要计算机设备支持才能完成设计任务，应用该技术也需要全面的方案规划，明确机械生产的使用方向，这样在模块划分时才更具有科学性。设计任务通常是先整体再局部，以实现使用功能为目标。不断完善设计方案，借助计算机软件对使用功能进行检测，确保能够达到检验标准，才可以投入到生产环节中。数控机床对模块化的划分是指对机床运动分析和结构分析得出的结构，将具有同样功能的结构进行合理的划分。模块化划分的好坏之间影响着模块化设计的成败。
3、数控机床在进行模块划分时的原则。（1）将具有独立功能的单位作为模块，也就是说对已经分解的单元结构上的划分尽可能的做到其独立性，这样方便不同模块之间的进行组合，能够拼凑出多种产品；（2）部件作为模块。在进行划分的时候，以部件作为模块，这样能够保证模块的完整性，而且也能够保证拼凑的产品的质量；（3）利用组件的方式作模块。设计人员对模块分解之后，还可以将模块进行组件，通过不断的试验更换某些零件，可以使部件的用途增加，这样比更换整个零件更具有经济效益；（4）在进行模块划分的时候，还要考虑到机床中大件的划分，保证其规范性，还要使其便于分离和结合。同时也要考虑到模块的发展空间，定时的进行升级。
4、数控机床的功能分解。机械生产是通过数控机床来完成控制任务的，模块化设计理念应用后，控制任务也要细致划分，以实现使用功能为目标，对生产环节进行分层次控制，这样功能划分更科学合理。机械设备使用阶段的科学性是对设计方案最好的评估，如果不能确定方案可行性，可以通过试验检测进行判断。当然，设计人员进行分解时，首先应该考虑的就是用户需求。由于用户之间的条件存在差异，所以会所在确定机床规格时候也要不同，也就是说在模块的组成中也会存在差异。对单柱的数控来说，其总功能是车削。在将其进行划分的时候，可以讲车削的沟槽和旋转面等方面进行。还要将其的铣镗功能进行划分，这些功能可以按其的执行功能和监测等方面进行划分。
模块化可以说是迄今为止机械包装中最好的设计方法，其开创了机械包装的设计的开放化和标准化。从而提高了机械制造商在竞争如此激烈的市场中的竞争力，同时也推进了我国机械化的水平。
作者:解宝鑫 单位:辽宁金螳螂幕墙装饰有限公司
参考文献
产品模块化设计方法范文4
关键词: 模块化;服务;大规模定制(MC);功能流;服务蓝图
中图分类号:F273;TP278 文献标识码:A
文章编号:1006-4311(2009)11-0099-05
0引言
模块化作为降低产品和服务开发、运营成本,实现产品和服务多样化,提升企业效益的重要手段在过去的几十年里受到了越来越大的重视。尤其是在今天全球化竞争日趋激烈,客户多样化、个性化需求趋势更加明显的环境下,企业更要注重在不损害客户满意度、客户体验与价值的前提下以最小的成本来满足客户多样化、个性化的需求,此即大规模定制(Mass Customization,MC)。模块化(Modularity)是大规模定制策略重要手段之一,而模块划分则是模块化的关键。
面向大规模定制的服务模块划分是一个重要而崭新的研究课题。但由于服务的无形性、易逝性等特点,相关方面的研究还较少,并且研究的系统性、创新性不够。李靖华分析了服务大规模定制的机理,认为服务的大规模定制是从定制化的一端向连续谱的另一端迈进的过程,即由定制到标准化,从无形到有形,从多个细分市场到规模市场前进,通过标准化、规模化实现大规模定制。他认为服务模块化包括内容模块化和过程模块化,不同模块间的接口(界面)较制造业模块化接口较弱,“对服务过程模块化而言,主要是一个服务过程的选择、穿越和体验性质。”“服务内容模块化更侧重于要约连续期间内提供的信息类服务,而服务过程模块化更侧重于单次要约提供的现场体验服务。”[1]
李秉翰对服务供应系统和投入资源作了讨论,从中导入模块化的观念,将服务流程区隔出可控和难以控制的模块,并将难以控制的作业作为外包模块,利用资源的专用和替代来解决服务提供时高客制和标准化的问题。他将服务分为核心服务、支持服务和促成服务,认为服务的标准化能带给企业竞争优势,而没有具体给出服务划分的方法。[2]
王日君等对产品模块化设计中的模块划分方法作了总结回顾,较为全面地论述了模块划分的定性的和定量的方法,并对两者进行了比较。[3]
夏辉梳理了模块化理论的相关文献,探究了模块化理论演进脉络,认为模块化理论沿着设计模块化、生产模块化、组织模块化、产业模块化的脉络演进。[4]
纪雪洪、王维以模块化产品生命周期研究,模块化产品、模块化组织与系统整合的研究两条线索,围绕运作管理、产品开发及组织管理等方面评述模块化主要研究成果。[5]国外相关研究文献也较少。本文对服务、大规模定制、模块化设计等相关文献做了回顾,在原有文献的基础上提出了面向大规模定制的服务模块划分方法,在服务模块化方面做了有益的探索。
1面向大规模定制的服务
1.1 服务的定义
经济合作与发展组织将服务定义为不直接与货物制造、采掘和农业直接相关的一组多样的经济活动,它具有“无形性”,“不可储存”,“必须在生产地直接消费”。并且这个经济部门与制造部门联系日益紧密,在发达经济体中已超过后者嘏占据绝对优势地位。[6]
徐晓飞认为,“服务是一个包括服务的目标、服务的主体(服务提供者)、服务的客体(服务接受者)、服务的具体内容、服务消耗的资源、服务应该达到的标准、服务的具体行为,以及服务发生的场景的交互过程”。[7] 大多数学者认为,服务是一种包含各种有形和无形服务的集合,我们可以把这种产品称为“服务包”.基本服务包一般由三方面组成:核心服务、便利服务和支持服务。著名学者James M・Tien从系统角度来看服务,认为服务系统可看做由三个基本要素:人(以行为、态度、价值等为特征)、流程(以协作、定制等为特征)和产品(以软件、硬件、基础设施等为特征)组成。[8]
以上从多个方面刻画了服务的特性。本文将服务定义为:在一个或多个场景下由人(服务人员、服务对象等)、服务资源、服务设施等构成的系统通过有形或无形的媒介向服务对象传递特定价值与体验的过程。
1.2 服务面临的挑战与MC
服务业在西方发达国家早已确立了十分重要的经济地位,其对经济的贡献度已经取代了传统的制造部门。[6]在我国,虽然制造业依然占据庞大的经济份额,但是由于制造业对资源的过度消耗,加之难以有效创造更多的工作岗位,制造业的的这种支配地位长期来看难以为继。因而,我们要更加注重服务相关研究,提升服务业的水平。
当前,服务业和制造业一样面临着既要降低运营成本,又要满足客户多样化、个性化需求的困境。许多学者和企业工程管理人员提出利用大规模定制的策略来达到这一目标,并从管理和技术的角度对此作了大量研究,取得了显著的成效。一些学者认为MC策略同样可以应用于服务部门,帮助服务性企业在激烈的竞争环境中获取竞争优势。 [9]
2模块化:概念与意义
2.1 模块与模块化的定义
对于模块,一般认为模块是具有确定独立功能的单元,它是系统的组成部分,具有独立性、互换性和通用性。按照青木昌彦等的观点,模块是半自律的子系统,通过和其他同样的子系统按照一定的规则和其他子系统相互联系而构成更加复杂的系统或过程。而模块化,Baldwin和Clark认为它是一个将系统进行分解和整合的动态过程,在这个过程中系统在不损害其功能的同时来混合和匹配其他部件。[4]以上是对于模块和模块化比较经典的定义,当然还有许多其他的定义,限于篇幅,本文在此不一一罗列。
模块化是相对于集成化而言的,自20世纪50年代被提出以来,它已经被广泛地应用于运作管理、产品开发、组织管理等多个领域,并取得了一大批重要的研究和实践成果。模块化具有很广的外延。按照所应用的领域和视角的不同,文献[4]将模块化分为设计模块化、生产模块化、组织模块化和产业模块化。这是一个从微观到宏观的划分。
一般认为,产品模块化设计包含两个基本过程:模块创建过程和模块配置过程。模块创建是依据某种标准把产品或服务创建成以模块为基本构成单元的过程,它是模块化设计的前提和基础,它直接影响到整个系统的功能与效益;而模块配置则是在准确把握客户需求的基础上,在设计、价值等的约束下,通过对不同功能的模块组合的可行性以及合理性进行评价,进而配置出满足客户个性化需求产品,提供特定服务价值和服务体验的过程。
对于模块化的类型或者是形式,大都采用Ulrich的分类方法,他将其分为六种不同的模块化:共享构件模块化、互换构件模块化、“量体裁衣”式模块化、混合模块化、总线模块化和可组合模块化。[1]
2.2 模块化的优点与缺点
对于模块化的优缺点,许多学者都对此作了探讨与总结。[3-5]本文将其分别概括如下,见表1,主要涉及到标准化、降低复杂性、规模经济、系统风险等方面。
3模块的划分与配置方法
3.1 模块划分
模块划分是实现模块化的关键。它将产品与服务的内容、流程与作业系统等在一些约束下进行分解与归并。目前关于模块划分的方法大体上可以分为三类:①利用经验,按照生产或服务作业流程、功能等将系统自然分解;②利用数值方法实现相似构件或子系统的聚类划分模块;③其他启发式方法。如功能流程图方法,它先忽略功能,对构件和流程进行抽象描述,利用功能结构中的各种输入输出流(物料流、信息流、能量流等)的相似性找到共用模块。其中,第二种方法经常被产品制造业采用以实现产品通用与延缓客户端的完全定制时间。以上的的方法都是面向有形产品生产的,要想将上述方法应用于服务部门还需要结合服务以及服务系统的特点来考虑。
模块划分包括内容划分、流程划分、资源划分以及组织划分。内容划分是指将产品或服务的内容按照一定的规则进行分解;流程划分则是将生产或服务运作的流程按照其功能、结构等来将整个系统分解;资源划分是将服务所需要的支持性实体或工具按照一定的规则划分成适宜的模块;组织划分则涉及到将生产或服务的人员或单位进行合理分解与归并。完整的模块划分包含这四个部分。对于有形产品,它们的模块化主要是内容和流程的模块化,其中又以内容模块化为主,如将产品的各个构建进行相似性分析与聚合。
3.2 模块配置方法
模块的配置即是按照客户的需求将划分好的模块按照一定的方式连接起来,完成特定功能,向客户传递价值的过程。此即构造从客户需求到功能模块选择,从功能选择到模块组合,满足客户需求的映射关系或运作规则(时间、逻辑、结构、技术要求等等)。考虑到升级的需要还可以为后续加入的模块采用总线式即插即用的结构,并预留一定的空间。
对于模块的配置应该考虑到以下几个方面的问题:①满足客户的价值需求:快速响应(Time)、成本较低(Cost)、特定体验(Experience);②在满足客户需求的前提下降低服务提供成本;③满足物理的、技术的、能力的、逻辑等方面的约束(Constraints)。
以函数的形式表示,该问题可以概括为如下的两层最优化问题:
Max Customer_Benefits(M1,M2,M3…Mn)
Max Supplier_Benefits(M1,M2,M3…Mn)
s.t.Physical_constraints(M1,M2,M3…Mn)≤0
Logical_constraints(M1,M2,M3…Mn)≤0
Technological_constraints(M1,M2,M3…Mn)≤0
Competence_constraints(M1,M2,M3…Mn)≤0
它表示在实现客户需求的前提下,按照特定规则来匹配模块并最终实现企业的利益最大化。其中,Supplier_Benefits表示企业价值需求,Customer_Benefits表示客户价值需求,下面的是约束:Physical_constraints,Logical_constraints,Technological_
constraints 和Competence_constraints,分别表示物理、技术、能力、逻辑四个方面的约束。所有这些目标函数和约束等式或不等式都是模块(表示为M1, M2, M3…Mn)的函数。由这一最优化问题可以看出,当涉及的模块和规则很多、目标函数和规则很复杂(如非线性)时,它显然是NP问题。因而大部分的配置问题要么借助于启发式算法将其简化求解,要么借助于形式化等方法简单地进行模块配置。这里只是借助于这一形式说明模块配置需要考虑的角度、目的及其解决方向。
4面向大规模定制的服务模块划分与配置
4.1 面向MC的服务模块划分准则
由于服务部门特性,面向大规模定制的服务划分不同于传统制造部门。许多学者对服务特性对其实施大规模定制策略的影响作了探讨。赵愚和王迎军着重对服务的各项特性对模块化运营方面影响作了系统探讨,并提出了包含价值链维度、企业边界维度和顾客接触维度的服务模块化的系统分析框架;[10]从多个角度考虑了服务模块化问题,具有一定的理论价值,但是没有给出具体方法。李靖华也做了相似的工作,只不过他是通过对服务特性对大规模定制实施的影响作研究,藉此探讨服务大规模定制的实现机理。[1]
面向大规模定制的服务模块划分准则主要有以下几点:首先必须评估服务需求种类及其规模、盈利性;对服务包进行分解,确立最基本服务内容,并对服务进行细分;服务模块化必须对服务人员、服务系统流程及其资源、组织等通盘考虑,满足系统的能力约束;实现服务系统的高效率;服务模块等尽可能实现标准化。
4.2 功能流的启发式模块划分方法
一些学者运用流(Flow)的概念对系统的各个部分进行分析,它将流分为支配流(Dominant Flow)(图1-a)、分支流(Branching Flow)(图1-b)、转换―传输流(Conversion-Transmission Flow)(图1-c)等三种;然后运用这些概念将流经系统各个部分的信息流、物料流、能量流进行合理归并得到所要划分的模块。[11-13]
关于上述三种类型的功能流有如下命题[11]:
命题1:支配流:流通过的一系列子功能的集合,从系统中流的入口,或者初始状态到系统的出口,或者系统内流的转换处定义为一个模块。
命题2:分支流:与流相关联的平行功能链的分支组成模块。每一个模块与产品中其余部分的接口在流分支的位置。
命题3:转换-传输流:一个转换子功能或者是一个转换-传输对,或者是一个转换-传输子功能链构成一个模块。
由这些命题可将系统分解、归并为不同模块。这种方法以产品与流程的功能结构为基础,划分模块简单有效。它的主要缺陷是没有考虑到人员流动与资源利用及约束的限制。另外,应用于其他领域需要改变功能流内容,例如可以加入资源、人员等功能流。
4.3 服务蓝图
服务蓝图(Service Blueprint)是详细描画服务系统的图片或地图,服务过程中涉及到的不同人员可以理解并客观使用它,而无论他的角色或个人观点如何。服务蓝图直观上同时从几个方面展示服务:描绘服务实施的过程、接待客户的地点、客户雇员的角色以及服务中的可见要素。它提供了一种把服务合理分块的方法,再逐一描述过程的步骤或任务、执行任务的方法和顾客能够感受到的有形展示。
蓝图包括顾客行为、前台员工行为、后台员工行为和支持过程。在服务蓝图上有三条区隔线:互动边界线(客户与前台服务人员之间)、可视边界线(客户可以看到的部分)和内部互动线(前后台服务人员之间),它将整个蓝图划分为四个行为部分。包括顾客及其看待服务过程的观点是它与其他流程图最为显著的区别。
服务蓝图同样也有不足之处,它虽然以客户的视角来描述流程,但是由于受平面图形的限制难以描述整个服务流程所涉及的资源、设施、人员等,并且对于非常复杂的流程不能详尽地描述。
4.4 基于服务蓝图的功能流服务模块划分方法
将流的概念运用于服务模块划分,需要考虑到人员、资源的流动与调配。另外由于客户交互的需要,还需要注意服务系统前后台的划分。本文将服务蓝图和流图的服务模块划分方法结合起来,并采用多维角度来实现服务模块的划分。其模块划分方法如下:
①根据服务流程确定互动线、可视线与内部互动线,以及服务系统所用的资源(服务辅助设施等)将服务系统各部分构件区隔开来。形成网状分隔线(一些资源分界线可以是曲线),如图2。
②确定服务系统各个部分构件的信息流、物料流、人员活动流等。
③利用功能流的模块划分方法将各个模块细分。
④将划分好的模块置入①形成的网格中,对特殊位置模块重新调整:确保得到的模块不得跨越服务蓝图分界线,否则,需要需重新对模块划分;对于横跨资源分界线的模块则可考虑进一步根据资源细分。
在将系统进行模块划分时应注意两个方面:一是将外包部分的模块和自有部分区隔开来看做一个独立的构件纳入到功能流图当中;二是确定各个部分构件所使用的资源与服务设施,使用相同的资源与设施的尽量归于同一模块。
这里,资源线可以是代表的是时间、空间和其他等的限制,资源分隔线和服务蓝图的两条互动线与一条可视线就自然得组成了一组约束,它将由功能流方法划分的模块很好地进行了限制,使模块划分更加准确。
产品模块化设计方法范文5
1.研究的意义及目的
改革开放以来，中国家具产业持续快速发展，取得了令世界瞩目的成就。但与整个家具行业相比，学校家具业仍然存在很多问题。模块化应用于学生公寓的研究工作在我国还处于起步阶段，面对如今市场家具模块化的发展，学生公寓家具模块化设计方法是很必要的，模块化设计是通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合多样化的目的。
本文主要通过探讨学生公寓家具模块化设计的方法和思路，对家具模块化进行分析，在美学设计的角度上，对学生公寓家具进行模块的建立、模块的选择、模块的组合，充分体现出模块化的实施过程。研究的目的是通过合理的划分来提高学生公寓内部空间的使用效率，为学生提供功能丰富、使用安全、设计美观、灵活多变、相对独立的家具，以符合现代学生的性格特点以及满足学习生活的需要，实现“以人为本”的设计理念。
2.研究的内容
研究的主要内容是针对学生公寓组合家具进行模块化设计，结合学生公寓布局相关规则，研究实用、合理、高效的公寓空间布局方法，利用量化的算法合理地评价量化学生公寓布局，从而改善布局的效率以及优化布局的格局，使学生公寓组合家具模块化设计具有如下特点：
模块化设计可以创造多种不同形态的产品，而且是降低产品成本，缩短生产周期的一种有效方法。所以，采用模块化设计思想对学生公寓设计进行探讨，一方面有利于标准化的设计和规范的管理，另外一方面能充分提高企业生产效率，节约资源，可提高学校家具行业的市场竞争力，保持良好的发展态势。
模块化设计系统在家具业具有很大的发展潜力，是适合时展要求和生产的实际需要，对于促进现代工业进步与模块化的发展具有现实意义与指导意义。
3.国内外研究的情况
20世纪初期，德意志制造联盟的HermanMuthesius开始倡导标准化。后来包豪斯校长WalterGropius进一步强调了标准化的重要性，并联合部分设计师进行标准化设计以实现大规模工业化生产。二战以后，重建欧洲使得家具业十分需要生产效率高、标准化、系列化、便于装配且具有良好结合性能的家具。在这种情况下，32mm系统应运而生，产生了“部件即产品”的全新概念。它是以单元组合设计理论为指导，通过对零部件的设计、制造、包装、运输、现场装配来完成板式家具产品。70年代，32mm系统的逐步成熟，生产设备、五金件及原材料生产实现了模数化、系统化，拆卸设计模式在板式家具生产中获得了前所未有的发展。
而在我们中国，在传统家具设计中就已经体现出模块化设计的概念，主要是体现在几案类家具中。从宋朝黄伯思设计的“燕几”，到明代戈汕设计的“蝶几”，到后来的组合式家具“匡几”和“套几”，无不将模块化设计的意念体现得淋漓尽致。
宋朝由黄伯思设计的“燕几”（如图1所示），以七张几桌为单元，可以拼合成25件76种格局的组合桌。这七个单位三种规格是：长7尺，宽1.75尺的长桌两张；长5.25尺，宽1.75尺的中型长桌两张；长3.5尺，宽1.75尺的小长桌三张。可见，它们的宽度相同，而长度则分别是宽度的4、3、2倍。
明代戈汕设计的“蝶几”（如图2所示）是由等腰直角三角形和直角梯形组合而成，计六种十三只小几。能组成瓶、山、鼎、亭和蝴蝶等方类、直类、曲类、空类和杂类等130多种形式，变幻无穷。
“匡几”（如图3所示）以委婉胜，拆卸后的小部位可整理成箱，组装后可成架、成柜。变化组合更见精妙之处。
“套几”（如图4所示）是清代制作得十分有特色的家具。套几使用方便，一般为四件套，同样式样的几逐个减小可分可合，使用灵活，可根据需要决定是套用还是拉出分别使用，故名套几。这种套几的组合方式在现代模块家具中仍有运用。
从20世纪后期开始，我国对于家具模块化的重要研究、重要的学术理论为家具模块化设计奠定了稳固的基础。
杨文嘉教授在1992年和2002年在《家具》杂志上连载了文章《32mm系统家具的应用》以及《崭新的制造模式：大规模定制》。为我国家具模块化设计开了先河，行业开始关注系统家具的设计，并为中国家具业实现大规模定制和家具模块化设计奠定了基础。胡剑虹博士2002年的博士论文《面向大规模定制的家具设计与制造――住宅家具系统设计》重点讨论了家具模块化设计当中标准板的设计方法以及家具的接口设计，为我国家具模块化设计以研究提供了大量的理论基础。随后，林海博士2003年的博士论文《面向大规模定制的家具设计与制造――论家具的模块化设计》中明确研究了大规模定制下的家具模块化设计的系统框架与设计的方法、步骤，提出家具产品通用化、标准化和模块化的思想。
近几年，与家具产业息息相关的主要体现在板式家具的模块化的设计上，最突出和集中的是应用在厨房空间的橱柜模块化设计。此外，重点大多都是以宏观的角度，分析家具模块化的等相关理论，对于家具模块化的研究具有一定的指导意义。其中具有代表作用学术研究如东北林业大学杨玲的硕士论文《模块组合家具的设计研究》，南京林业大学李雪莲的硕士论文《家具模块化设计方法研究与设计实务》，南京林业大学柳献忠博士的博士论文《现代美式家具结构模块化及其应用研究》等，都在家具的模块化概念上提出自己独特的见解与观点。如重点研究拆装、组装等家具形式，拓展了模块组合家具的范围，借鉴其优点和长处，丰富和发展模块组合家具的设计和生产；研究了如何令不同结构的产品在最大程度上进行模块统一的方法，实现了较高的模块化通用程度，并对其他品种的家具模块化设计提供了研究方法；应用模块化原理和方法对结构模块化进行了应用研究，对现代美式各种常见家具结构特点进行系统的模块分解和详细设计等等。还有合肥工业大学钟华的硕士论文《基于模块化的柜类家具的绿色设计应用研究》以家具为研究对象，立足绿色设计理念，运用模块化的设计方法，探索柜类家具的设计原则，达到保持产品个性，提升产品绿色性能的目的。并对柜类家具进行了详细地分析，建立了绿色模块化系统，从良好的可拆卸性能和绿色材料选用体现家具的绿色性能。以上的研究内容都为本课题的研究提供非常重要的参考价值。
4.结语
迄今为止，在国内对于学生公寓设计相关的研究主要是集中在空间布局以及室内设计上，对学生公寓家具进行模块化设计的研究相对较少。因此，关于学生公寓组合家具模块化设计方法研究具有意义非常的价值，拟通过相关对应的研究，为学生公寓家具模块化的相关研究提供有效理论依据。
参考文献
[1] 胡景初，方海，彭亮. 世界现代家具发展史[M]. 北京：中央编译出版社，2004.
[2] 杨文嘉. 崭新的制造模式：大规模定制[J]. 家具，2002（1）.
产品模块化设计方法范文6
产品模块的定义为复合产品的结构单元。模块化产品由不同的构件块或模块共同构成,发挥整体功能效用的机器、组件或元件。模块化产品的优势体现于后期的加工和制造过程中,能够加速产品的研发过程并且降低成本,其衍生产品的研发可直接来源于对模块化产品单个产品的改造。新型的模块化设计已经融入了很多创新元素,之所以被产品系统设计领域所广泛接纳,归结为以下两点原因。①分解复杂系统后,得到的模块其自身就是一个复杂的系统。亚当斯密的古典分工理论将构成大头针的制造过程包含的每个步骤都归结为各自简单的操作。在现代制造业,如笔记本电脑的制造中,可分解为主板,显示屏,OS,连接设施等等,这些模块有各自的界面,逐一连接成一个整体。而这些模块的本体,又可以划分成若干个子模块。②在每个模块的详细设计过程中,具有很大的不可预测性和多变性,即整体的系统规则并不能完全套用到子模块的设计上。在设计的过程中,模块的联系规可自由进化发展,以达到各自的平衡和整体系统的和谐。系统的联系法则对模块的设计具有大局的指导作用,而每个模块独立的连接规则带给了整个系统创新动力。
2模块化设计的分类
模块化的两大优势是零件的标准化和外形的可塑性。故模块化的产品可以进行层次上的划分,成为一个多层次的系统。产品模块在形式上的划分可以分成两大类,其一是根据功能的不同进行的划分,其二是根据生产加工工艺进行的划分,即制造模块。以下是对模块化形式的四种基本分类:悬挂式模块。悬挂式模块是以某个基础性的设备部件为构造母体,通过连接其他的不同部件而能执行不同的任务。即一对一,同一模块出现在系列化产品中的所有个体产品中,每件产品接口一致,平台模块只承担同一种功能。类似的产品模块常被用于产品供电模块中,如安卓手机充电器可通用。负载式模块。负载式模块是以自身提供的标准接口,同时连接不同功能的模块任意组合方式,而完成各个不同的功能。即一对多,一个母体,对应多个子功能模块。这种产品模块的主要应用在卡槽,或卡盒结构上。最常见的就是电脑主板,电脑主板的内存扩展槽,不同容量不同品牌的内存条都可以被主板识别。拼接式模块。拼接式模块通过边界或接触的部分互相连接,所有的模块都通过同一个界面表现出来。各个模块有各自的子功能并互不干扰。其中每个独立模块无法反映整体的完整功能,产品是整个模块的合集,各个部件可能有多个界面。其代表应用如办公家具,多功能工具产品。如瑞士军刀组合了多种工具,包括剪刀,小刀,锉刀,起子等等。混合式模块。混合式模块是各个标准组建之间使用网络状的交织结构,即在整体之中的每一个子单元都必须提供两个或以上的连接点,这也是这种模块类型区别于简单线性连接的最大特征。该系统主要应用于复杂的系统内部。在产品系统中,该模块应用于横梁结构,管道结构等等,如拼接玩具乐高积木之类。
3模块化设计的基本方法及应用
首先,应用模块化设计方法必须对产品进行模块划分。最常见的方法是对产品进行装配性划分。即各个组成模块需要不同的生产厂商进行生产或代加工,以此作为依据的划分。如在电脑一体机的初期设计中,将每个部件分开生产,划分处理,最后整合到一体。这样成本相对单独研发降低了很多,是OEM(原始设备制造商)的一个概念。关于功能的划分,产品的子模块虽然在外形上有所不同,但是其功能是相同的。如台灯的白炽灯和节能灯,灯泡规格、外形不同甚至原理也有差别。但在整体系统中,与之发生连接的模块是相同的。灯泡即可根据功能划分划分成一个子模块。模块划分上,将同一属性的子功能并入同一模块,如电脑的电源系统,包含了电机,变压器,转接线等等。其次,保持各标准化部件的独立性,结合产品在生产和加工上的便利性进行考量,做出合理划分。将划分结果带入产品系统设计整体规划中,按规则对各个模块进行并行设计。使用并行设计可以使得多个模块之间的设计互不干扰,每个子功能模块保持自己的独立性。最终模块之间互相连接,以完成上一层级的子功能,再汇总成为整体的产品。即可以同时运转整个设计系统,又可以对单个组件单独开发,为后续的系列化产品的创新铺平了道路。确定模块之间的交互连接关系,细化功能特性,至此,模块化体系就以建立。在汽车制造业中,产品模块化设计被广泛采用。由于结构的复杂性市场的多变性,汽车制造业的巨头必须确保一定数量的缓冲库存。以梅赛德斯奔驰为例,他们把汽车的结构重新分解为由可大规模生产的模块构,并划分成各自的零件集团。如气囊、空调系统、仪表盘、方向盘等被划分成一个独立驾驶系统模块,并交付于通用汽车旗下的德尔菲汽车系统的工厂进行生产。而德尔菲汽车系统公司对该模块进行了更大的细分,建立了由几十个供应商组成的模块网络。
4总结
