支持变形设计理论的产品模块化设计策略研究

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1、支持变形设计理论的产品模块化设计策略研究赵中敏（淮海工学院东港学院实验中心，江苏222069）摘要：对模块化设计的意义、内涵、方法和步骤进行了分析与构建。关键词：大规模定制；快速响应；变形设计;模块化设计中图分类号:TB472文献标识码：ATheStrategyResearchoftheProductsModularizationDesignforDeformationDesignTheoryZhaoZhongminAbstract：Thisarticlehasanalyzedandbuillth

2、emeaning,contentandmethodofthemodularizationdesignaswellasitsprocess・Keywords：largescaleorder：quickresponse；deformationdesign；modularizationdesign刖5在新产品的开发和设计中如何有效地通过合理的设计技术和管理技术•提高对已有设计资源的垂用率，降低产品成本，快速响应市场，已成为一个企业在竞争中能否得以发展的关键因素。这就要求企业必须跟随用户需求，不断地迅速开

3、发新产品，以更高的性价比来适应市场的变化和用户需求的转移⑴。目前许多设计人员大多使用的是变型设计法，但往往并不能保证产品的快速交货、高质量和低成本②。这是因为企业的零部件都具有多样性和缺乏可重用性，新的产品和零部件设计出來后，需要动用过多的人力、物力资源去支持后续的工艺、工装、试制和试验等过程。据统计，即使新零件只占零件总数的10%,但它却占到产品总成本的70%以上⑶。这就是企业产品信息资源的无序状态和设计者的随意性和企业产品数据库不完备而影响产品成本及生产制造周期的原因。2变形设计理论与模块化设

4、计快速变形设计在某种程度上就是通过对产品成本影响较大、使用频率高的零部件进行标准化、模块化，通过对其它零部件的变形来满足足制。收稿日期:2006-03-02作者简介：赵中敏（1974—）•男，江苏连云港人•淮海工学院东港学院讲师，硕士•主要从事机械设计、机电一体化系统的研究与教学工作。28万方数据模块化足标准化原理的貝体应用⑷。模块化设计通常是指把性能不同而具有一定相同功能或用途的同类部件的联系尺寸（结合要素）标准化•使部件具有很强的互换性。通过模块的选择和组合可以构成不同的产品⑸，采用较少的不同

5、模块生产出不同种类的产品以满足不同用户的要求。零部件的模块化设计能够使企业充分利用规模经济的效应，促进设计重用，节省设计成本，在变形设计中占有重要的地位。3模块化设计3.1模块化设计的内涵“块”是指由若干个零件组成的一个部件。模块化设计的特性是：一个“块”可单独实现一个功能;“块”与“块”之间有明确的划分界面，各自独立。模块化设计允许不改动其体系结构中英它“块”，而只对体系结构中某个模块加以更改而改进产品的功能。和模块化设计柑对，一体化设计的特性是：产品的功能元素由多个“块”来实现;或者单个“块”

6、实现多个功能元索；没有明确划分“块”,“块”与“块”之间的界限可能很难鉴别或者根本不存在。一休化设计的结构可以保证产品设计整体性能的最优化，但同时，任何为了改进产品性能的局部修改都可能导致整个产品的重新设计。一体化设计的结构不会出现模块化设计结构常见的功能冗余，原料消耗相对较少，可以减少产品制造成本；此外一体化设计结构的产品也比较rFRn-A】】…A/••FR”■MrfA”】.•A—••(1)客户域功能域物理域过程域图2不同域的关系映射Figure.2Therelationshipmappingo

7、fdifferentfields（下转第33页）难以仿制。3.2模块化设计的方法使用模块化设计方法可降低变形设计研发费用，同时増加产品的种类。此外，进行模块化设计可以加快开发进程•设计易进行，易管理。然而,产品的性能并不一定会因使用模块化方法被优化，如果在一个产品中使用太多的模块将影响设计过程的管理；影响产品的可变性以及外购的可行性；降低产品性能以至于不能满足用户的要求。因此在使用模块化时必须兼顾考虑经济和技术两方甸的要求。本文提出的模块化设计方法划分是首先着眼于产品系统的功能分解，将总功能分解为

8、较为简单的分功能或功能单元，而后通过客户域、功能域、物理域和过程域这4个步骤完成从产品功能到模块化设计的结构体系中“块”的转换。（1）功能分解功能分解的步骤如图1。分解中对功能的要求是第一位的，用户购买产品时要求的不是产品的本身，而是产品所具有的满足某种需要的功能。从系统的观点岀发，可将系统的功能分为总功能和分功能。每个系统都有其总功能，一个系统的总功能确定后，通常很难立即找到相应的实体解答，可以将相对比较难以寻求实体解答的总功能分解。进行功能分解的目的就是将总功能分解为较为简单的