模块化设计系列培训资料-(三)传统模块化方法-73p

模块化概念及其价值
▲模块化思维的基本模式：系统＝模块＋接口。 系统＝模块＋接口 系统 ▲模块化哲理：以不变 以不变或少变(模块体系)应万变 以不变 应万变 (多样化需求)。 ▲ 模块化思想：通用化 通用化(模块)＋组合化 组合化(装配)。 通用化 组合化 ▲模块化的方法论基础： 系统工程方法（系统的分解和组合） 系统工程方法 标准化方法（规范化、通用化、系列化）。 ＋标准化方法 ▲模块化产品构成模式： 由（通用＋改型＋专用）模块的组合 模块的组合，构成产 模块的组合 产 品族。 品族
标准化设计
● 充分利用已有的标准化成果和资源 ▲标准具有先进性和实用性：标准是一种成熟的、 公开的先进资源，可拿来就用，是一笔经济实惠 的高水准的财富。 ▲是通行的共同技术语言是一笔可免费共享(有 例外)的巨大财富。 ▲采用标准是企业上水平的捷径。 全面实施系列化、 ●全面实施系列化、通用化设计 ▲ 产品层次结构的规范化和系列化： ——分析、明确并规范产品的层次结构（功能性 能、结构模式及尺寸的层次）。
标准化设计
——层次结构体系可为产品的系列化、通 用化设计提供线索和思路；避免产品开发 的盲目性，减少产品品种规格；并有助于 企业生产过程中各部门的思想统一，有助 于生产组织管理。 ▲ 产品构成要素的通用化 对产品的多种基本要素（例如，元器件、 零部件、原材料、性能参数、结构要素等） 进行通用化，不仅可减少产品构成要素品 种规格，而且可减少相关要素的品种规格。
模块化概念及其价值
——维护与发展过程：适应市场需求，淘汰过时 模块，补充改型模块和新功能模块。 ——更新换代过程。 ▲超前性：构建模块化系统，周期较长，投入较 大，应高起点并预见到技术发展趋势，才可能有 生命力。 ●模块化设计方法 模块化设计方法：下面两种方法实质是一样的。 模块化设计方法 ▲系统分解组合法：通过对产品族的分析，把其 中相同或相似的功能单元或要素分离出来，经归 并、集成，统一为一系列的标准单元（模块）； 用不同模块的组合构成多样化的产品。
模块化概念及其价值
●模块化的功能和价值 ▲功能：研究一个系统中整体和个体的关系及它 们的形成和实施过程。即研究建立模块体系和由 模块组合成（产品）系统过程中的特点、规律和 方法。 ▲价值： ——21 世纪企业竞争的前沿。 ——现代“大规模定制”生产模式的基础和前提。 模块化过程： ●模块化过程：是一个有目标、有组织的、动态的 活动过程。包括生产技术过程（设计和制造）和 生产技术的管理过程。其特点是：
模块化概念及其价值
▲面向市场——取得竞争优势 面向市场 取得竞争优势 ——产品构成模式有良好的规划，可实现有序和 持续发展。 ——产品构成具有柔性，对变化的市场和机遇， 可作出快速反应。 ——易于采用新技术、实现创新成果的产业化 (体现为新模块)。 ——可减少低层次的重复劳动，而将精力投向新 技术、新产品。 ——有助于保护企业的技术秘密。 ●模块化设计的思维特征 ▲模块化思维的基本特点：将复杂系统化整为零 系统化整为零 进行处理，把高度困难的任务变得相对容易。
标准化设计
▲协调：系统中各组成部分或各相关因素 协调： 相互适应，建立起合理的秩序或相对平衡 关系。 优化： ▲优化：对系统的构成因素及其关系进行 选择、设计或调整，使之达到最理想的效 果。 ●标准化的形式 规范化： ▲规范化：使事物典型化、有序化 。规范 化可视为标准化的初级形式。 典型化： ▲典型化：使简化、统一后的对象具有概 括和代表同类事物的基本特征的性质。
模块化概念及其价值
▲目的性：有一个明确、清晰的对象目标，有相 应的计划和措施支持，否则模块化进程就可能夭 折。 ▲综合性：模块化系统是牵连面甚广的复杂系统， 需有多学科专家的通力合作。 ▲动态性：保持模块化系统的实时性和先进性。 充分发挥模块化的优势。 ——形成和成熟的过程：起初允许同一功能模块 的竞争，定型后，则作为企业标准之一，强行实 施。以取得批生产的效益。
模块化概念及其价值
▲接口规范化：接口参数规范化；有时包括布局规范 化（包括模数化）。这是模块互换的基础。 ▲结构组合化：是模块化产品的装组特点。 模块化＝通用化 系列化＋ 通用化＋ 模块化 通用化＋系列化＋组合化 典型化＋ ＋典型化＋接口规范化 ● 狭义模块化与广义模块化 ▲狭义模块化：按严密的定义和方法开展的产品或系统 狭义模块化： 狭义模块化 的模块化工作。 ▲广义模块化：将模块化作为一种思维方法与工作方法， 广义模块化： 广义模块化 来分析和解决各种复杂系统的问题。此中，物质的和非 物质的通用要素均可视作为模块。此时模块化概念的核 心是清晰的，而其轮廓则变得模糊。
模块化概念及其价值
模块化概念及其价值
● 模块的类型 模块的类型： ▲功能模块：具有相对独立的功能，其性能参数 （常指线性尺寸外的参数）能满足通用互换或兼 容的要求。 ▲（机械）结构模块：具有尺寸互换性的（机械） 结构部件。 ▲ 单元模块：是指既具有功能互换性，又具有 尺寸互换性，即具有完全互换性的独立功能部件。 是二者的综合体。 ▲集成模块：是小模块的集合，集成可使系统结 构简化。
模块化概念及其价值
▲基本型派生发展法 基本型派生发展法：将产品系统分解成通用部分、准 基本型派生发展法 通用部分和专用部分，集中力量设计一种基本型，以其 为基础，修改准通用部分，设计专用部分，派生出满足 多种需要的产品。 ● 模块化是标准化的高级形式 ： 模块化是标准化原理在 模块化是标准化的高级形式： 应用上的发展，由模块可以直接构成整机以至大的系统， 从而在更高层次上实现了简化。它是下述五个方面的综 合体。 ▲结构典型化：模块是一种具有典型性的单元。 ▲部件通用化：可通用于两种以上产品。 ▲部件系列化：在基型的基础上派生，适应多样化需 求。
模块化概念及其价值
▲模块化效益原理：创新 市场占有率 ＋继承性 创新(市场占有率 创新 市场占有率)＋ (生产率）。 生产率） 生产率 大规模生产（模块）＋ ▲模块化产品生产模式：大规模 大规模 个性化定制 定制组装（产品）。 定制 ▲模块体系的阶梯式上升： ——一个模块体系的建立，投入颇大，应保持相 对稳定，以取得批生产效益。 ——当原有模块系统不能适应技术发展及市场需 求时，则需更新换代，跳跃式上升。
● 模块 ：是构成系统的具有某种特定功能和接口 结构的典型的通用独立单元。其特征为： ▲具有相对独立的、不受干扰的特定功能，可以 单独考核（运转、调试）、预制、储备，某些模 块还可作为商品流通于市场。 ▲模块是系统的组成部分，它是系统分解的产物。 用模块可以组合成新系统，也易于从系统中拆卸 和更换。 ▲模块是一个标准（或通用）单元，模块结构具 有典型性、通用互换性或兼容性，并往往可构成 系列。 ▲具有能传递功能、能组成系统的接口（输入、 输出）结构。
模块化概念及其价值
●模块化的价值 ▲模块化是一种富有哲理的新思维 富有哲理的新思维方法，用它来 富有哲理的新思维 分析复杂系统，解决大型问题，可使问题简化， 条理分明，进而取得良好的秩序、质量和效益。 ▲模块化是大规模定制的基础和前提 大规模定制的基础和前提，“是大规 大规模定制的基础和前提 模定制产品开发中的关键”，“为了进入大规模 定制的模式，要求将产品模块化 将产品模块化”，将企业“转 将产品模块化 转 向模块化的企业”。 向模块化的企业 ▲模块化是现代标准化的核心和前沿 现代标准化的核心和前沿，是解决产 现代标准化的核心和前沿 品多品种、小批量与周期、质量、成本之间矛盾 的有效手段。
模块化概念及其价值
▲模块化“是对传统的发展思路、设计思想、管 理模式的一种冲击 冲击，更是一种改革 改革”（总装备部 冲击 改革 语），是现代企业发展的必然趋势、必由之路 必由之路， 必由之路 是“21世纪企业竞争的前沿 21世纪企业竞争的前沿 21世纪企业竞争的前沿”。 ▲模块化是一种现代设计方法，可在“高水平继 承的前提下，有重点地进行创新 进行创新”，“是国外武 进行创新 器装备发展的总趋势 总趋势”。 总趋势 平台建设的核心。 ▲模块化是企业产品研发、创新平台建设的核心 平台建设的核心 美国强调国防科学和技术战略集中的问题之一是 “武器平台设计与建造的模块化”。
标准化设计
●标准件的选用原则 ▲基本原则：最大限度限制其品种规格。如Inter 公司某计算机仅用一种螺钉。简化了产品制造和 管理，方便维修。 ▲紧固件选用原则： ——以大代小，以长代短。 ——采用同一种螺钉头结构，减少工具品种。 ——选用螺钉组合件，缩短装配时间。 ——需常拆卸的面板、盖板，采用松不落螺钉。
(三)面向模块化的设计（Ⅰ） 三 面向模块化的设计 面向模块化的设计（ ——经典模块化方法 经典模块化方法
3.1 标准化设计 3.2 模块化概念及其价值 3.3 模块化产品开发模式 3.4 模块化的系统分解技法 3.5 模块系列设计 3.6 模块化产品设计 3.7 模块化设计案例分析
标准化设计
●标准：为了在一定的范围内获得最佳秩序，经协 标准： 商一致并由公认机构批准，共同使用的或重复使 用的一种规范性文件。 企业标准化： ●企业标准化：为在企业生产、经营、管理范围内 获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同 的或重复使用的规则的活动。 标准化目的： ●标准化目的：获得最佳秩序（治乱，使之有序化） 和效益。 标准化对象： ●标准化对象：公用性和复用性的事物和概念，包 括物和“非物”（如程序）。 标准化的功能： ●标准化的功能：其价值
▲面向成本——低：（例如定制不收试制费） 面向成本 低 ——模块的大规模生产，取得批生产的效益。 ——可最大限度减少零部件品种规格，降低全流 程成本。 ——模块是相对稳定的通用部件，易于专业化生 产和外包、协作。 面向用户——满意：（例如施乐复印机） 满意： ▲面向用户 满意 ——可满足用户的个性化定制需求。 ——模块化产品，易于拆装和测试，便于产品的 维修和升级。
标准化设计
●标准化的基本方法 简化： ▲简化：削减多余的、可替代的、低功能的对象。 为达到事物的“精炼”和“合理”需把握两个界 限： ——简化的必要性界限：品种、规格超出了必要 的范围。 ——简化的合理性界限：应达到“总体功能最佳” 的目标。即品种构成从全局看效果最佳。 统一： ▲统一：对标准化对象的形式、功能或其他技术 特性所确立的一致性，应与被取代的事物功能等 效。
模块化概念及其价值
●模块化的效益 面向速度——快：（例如即插式人造卫星） ▲面向速度 快 ——基于模块平台：资源共享、继承性强，研发、 制造周期短。 ——产品主要由通用模块组成，可快速上市。 面向质量——可靠：（例如军用装备新模块不 可靠： ▲面向质量 可靠 得超过30％） ——模块经反复优化，多处应用，其设计可靠性 得到多次验证。 ——模块批量生产，工艺稳定，制造质量有保证。
标准化设计
——如直接用手拆装，选用滚花头螺钉或蝶形螺 母。 ——在适用的地方，尽可能采用自攻螺钉（免攻 丝和修配过孔）。 ▲连接器选用原则： ——尽量采用同一类连接器，以多芯代替少芯， 减少品种规格。 ——选用徒手快速解脱连接器，提高装卸效率。 ——优先选用有导向、锁紧、护套 和系留结构的 连接器。
标准化设计
▲通用化：在互相独立的系统中，选择和确定具 通用化： 有功能互换性或尺寸互换性的子系统或功能单元。 系列化： ▲系列化：对同一类产品中的一组产品同时进行 标准化。 模块化： ▲模块化：上述方法的综合运用。 标准化的正作用和负作用： ● 标准化的正作用和负作用：标准化有助于确保 质量、提高效率，但如果运用不当，也会产生负 效果，导致技术和管理的僵化，限制技术进步和 创造性思维的发挥。应实行动态标准化。
模块化概念及其价值
●模块化的目的和对象 ▲目的：满足多样化的需求和适应激烈市场竞争，在多 品种、小批量的生产方式下，实现最佳效益和质量。 ▲任务和对象： ——优化产品族（系统）的构成模式，以最少的要素组 合，构成最多的产品品种。 ——对象：构成系统或产品族的典型的、成熟的、可通 用（重用、复用）的要素。包括：子系统、组件、部件、 器件、典型电路、逻辑组件、软件程序、计算方法、文 件格式（模板）、接口等等。 ▲目标：建立模块系统和模块化的对象（产品族）系统。