模塊化設(shè)計方法在機械產(chǎn)品設(shè)計中的運用探討

曹銀才

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的蕭條，用工的費用越來越高，制造業(yè)的競爭壓力越來越大，制造業(yè)面臨著很大的挑戰(zhàn)，但與此同時同樣面臨著很大的機遇。制造企業(yè)想要在這種競賽中跑贏競爭者，必須要解決這樣一個難題，即如何通過創(chuàng)新，加快新產(chǎn)品的研發(fā)速度，持續(xù)為市場提供產(chǎn)品質(zhì)量越來越好、生產(chǎn)效率越來越高，成本越來越合理的新產(chǎn)品，從而激發(fā)消費者的購買欲望，創(chuàng)造更加穩(wěn)定的市場環(huán)境。模塊化設(shè)計方法就是解決這種難題的一種方法，模塊化設(shè)計可以滿足周期短、品種多、成本合理控制的要求。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計;機械設(shè)計;應(yīng)用

我國經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展使企業(yè)面臨著越來越激烈的市場競爭環(huán)境，同時客戶的需求也越來越個性化。少品種、大批量的傳統(tǒng)機械制造模式已經(jīng)是過去式，現(xiàn)在式是多品種小批量。模塊化設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計模式相比，周期短、設(shè)計靈活，可以以更少的人員完成更多的設(shè)計任務(wù)，且設(shè)計的產(chǎn)品制造質(zhì)量易于控制、成本低。這些突出的優(yōu)點使其在設(shè)計方面得到廣泛的認(rèn)可，在機械設(shè)計方面也逐步成為主流的設(shè)計方法。綜上所述，模塊化設(shè)計是機械制造企業(yè)的最優(yōu)選擇，它在理念上和設(shè)計上都能滿足其產(chǎn)品制造的需求。

1 模塊化設(shè)計方法的特點

1.1 根據(jù)用戶的需求設(shè)計

傳統(tǒng)的機械設(shè)計著眼點在產(chǎn)品個體本身，按照固有的產(chǎn)品設(shè)計流程進(jìn)行，因其設(shè)計周期長，成本高不能適應(yīng)多品種小批量的市場環(huán)境。模塊化設(shè)計著眼點在于客戶的需要，通過對市場進(jìn)行前瞻性規(guī)劃建立各種基本功能單元，通過調(diào)查客戶的需求不斷豐富各個性功能單元，通過各功能單元的組合設(shè)計不斷向市場推出新的產(chǎn)品。

1.2 設(shè)計的周期短、成本合理

隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代的不斷加快，靈活性強、效率高的模塊化設(shè)計方法逐步運用到機械產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)之中。模塊化設(shè)計中靈活的功能單元組合使得設(shè)計周期短，功能單元的機械結(jié)構(gòu)模塊化使得產(chǎn)品制造過程適應(yīng)柔性化制造的要求，推出產(chǎn)品的周期就變得越來變短，成本越來越合理。

1.3 產(chǎn)品生命周期管理簡單方便

由于模塊化設(shè)計是建立在各種不同功能單元模塊相互組合的基礎(chǔ)之上的，產(chǎn)品的設(shè)計過程管理、制造過程管理和產(chǎn)品售后管理易于應(yīng)用信息化技術(shù)實現(xiàn)。當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問題時，制造商可以較為容易的引導(dǎo)客戶有效反饋產(chǎn)品的問題，快速鎖定問題點（必要時快速準(zhǔn)備待更換的零部件），通過電話指導(dǎo)或到達(dá)現(xiàn)場快速幫助客戶解決問題，讓客戶的損失最小。

2 模塊化技術(shù)在機械設(shè)計中的運用

2.1 機械產(chǎn)品設(shè)計的理念

機械產(chǎn)品必須要滿足國家標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、安全指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，同時客戶對產(chǎn)品的高品質(zhì)和個性化要求日益拔高。這就使得產(chǎn)品在設(shè)計時必須要充分調(diào)查市場，了解客戶的需求，并結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)做前瞻性的技術(shù)規(guī)劃。建立模塊化設(shè)計的理念成了必須，充分分析已有的技術(shù)和厘清需要開發(fā)的技術(shù)，應(yīng)用模塊化技術(shù)建立產(chǎn)品基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā)任務(wù)清單，規(guī)定各設(shè)計人員的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計任務(wù)內(nèi)容，設(shè)計任務(wù)接口和進(jìn)度要求，做到任務(wù)清晰，責(zé)任明確。

2.2 產(chǎn)品模塊的劃分

產(chǎn)品的模塊劃分，遵循的第一個原則是每個模塊要確保具有獨立功能，只有通過具有獨立特征的功能模塊才能組合形成多規(guī)格的系列產(chǎn)品。產(chǎn)品的模塊劃分，遵循的第二個原則是每個獨立的功能模塊要有可以實現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊，功能的實現(xiàn)是建立在機械結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)的基礎(chǔ)上的。產(chǎn)品功能模塊劃分的第三個原則是每個功能模塊必須是基于掌握的技術(shù)可實現(xiàn)和驗證的，也就是劃分產(chǎn)品模塊的邊界條件是可以自己掌握的技術(shù)程度，更深層次的技術(shù)可以通過合作來實現(xiàn)。產(chǎn)品的模塊劃分，遵循的第四個原則是在機械結(jié)構(gòu)需要簡單和組合需要靈活之間找到平衡點，這個平衡點就是回答要滿足客戶的高品質(zhì)個性化需求，產(chǎn)品怎樣設(shè)計才能實現(xiàn)制造過程的高效。最后需要注意的一點是，產(chǎn)品模塊的劃分不是一成不變的，它是隨著對產(chǎn)品技術(shù)的積累和理解的不斷深入，以及對客戶需求理解的加深而不斷優(yōu)化和豐富。

2.3 產(chǎn)品模塊編碼

對劃分的產(chǎn)品模塊要進(jìn)行編碼，產(chǎn)品模塊編碼是模塊化設(shè)計和智能制造的基礎(chǔ)，現(xiàn)在的設(shè)計和制造都應(yīng)用信息化管理系統(tǒng)，對各個模塊進(jìn)行整理歸納，建立模塊編碼規(guī)則，根據(jù)編碼規(guī)則對每個模塊賦予唯一碼，這個唯一碼就是其在信息管理系統(tǒng)中的身份證，無論是在設(shè)計環(huán)節(jié)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)還是售后環(huán)節(jié)，都可以通過這個進(jìn)行識別和管理。

2.4 產(chǎn)品模塊的有效組合

對產(chǎn)品模塊進(jìn)行有效地組合，需要先建立基礎(chǔ)產(chǎn)品模型。即要先設(shè)計出符合國家法律法規(guī)的基本型產(chǎn)品，這個產(chǎn)品的主要特點是功能單元模塊齊全，性能區(qū)間完整，客戶的個性化需要不做特別要求。建立基礎(chǔ)產(chǎn)品模型后，參照基本型產(chǎn)品模型，解構(gòu)客戶的個性化需求，識別出需要的功能單元和性能要求，選擇產(chǎn)品功能單元模塊和實現(xiàn)功能單元的結(jié)構(gòu)模塊再進(jìn)一步進(jìn)行變形變動設(shè)計，并通過各種驗證試驗和主觀評價來檢測和評審產(chǎn)品的品質(zhì)。

模塊化設(shè)計是適應(yīng)根據(jù)用戶需求設(shè)計的產(chǎn)品設(shè)計模式，它具有設(shè)計周期短、設(shè)計成本較低、可以實現(xiàn)柔性化制造和產(chǎn)品生命周期管理簡單方便等特點。是機械產(chǎn)品設(shè)計中的一種科學(xué)高效的設(shè)計方法。機械產(chǎn)品設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)掌握這一設(shè)計方法，在不斷加深理解用戶需求的過程中，在不斷積累產(chǎn)品技術(shù)豐富產(chǎn)品模塊的過程中推陳出新，快速推出顧客青睞的創(chuàng)新產(chǎn)品。

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