論工程機械的模塊化設計

吳璽++譚順輝++王偉++張少華

摘 要：在新的經濟形勢下，針對工程機械產品面對的形勢和要求，分析模塊化設計在工程機械產品中的優勢所在，區別新產品和已有產品模塊化設計的思路、流程，利用模塊化設計的思路和方法解決問題，快速形成新產品、滿足客戶新需求，對于我國工程機械由制造大國向制造強國轉變具有突破性意義。

關鍵詞：工程機械 模塊化 模塊重組

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市場風云變幻的今天，企業是否能夠快速生產出高性價比的產品來滿足顧客的需要成為企業立足壯大的關鍵所在。而模塊化設計允許企業通過重組等手段快速形成新產品而為越來越多的企業所關注。通過對一定范圍內不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，創建并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同的產品，以滿足不同需求，這種方法就稱為模塊化設計。

機械工程作為現代工業技術發展的基礎和支撐，為科學技術、社會發展、人民生活和國防建設等提供了必要的產品裝備。本世紀初的幾年，依靠國家基礎建設投資、房地產業、倉儲物流裝卸等行業，我國工程機械行業總體規模得到了空前發展。但隨著2008年全球性金融危機的蔓延、4萬億投資引發的通貨膨脹、2011年來，投資、消費和出口的全面下滑，經濟二次探底、近兩年國內房地產業的下滑等，使得工程機械產品遭受冷遇。新的經濟形勢對工程機械裝備提出了全面和苛刻的要求：高性能、高機動性、高可靠性、良好的維修性和經濟性等。而模塊化設計方法的應用為上述問題的解決和改善提供了良好的思路。

1 工程機械產品模塊化流程

現有模塊化設計的方法基本上可分為兩類：一是按照功能劃分，這種劃分方式主要從系統的觀點出發，將整個產品系統劃分為相對獨立的功能單元，通過對模塊的不同選擇和組合構成不同的產品；二是按照產品或零部件的形狀結構劃分，這種劃分方式主要用于產品比較簡單，但個別零部件形狀結構較復雜的產品。

現代工程機械產品大多是一個由若干裝置、零部件，按照一定的機構或結構形式組成的具有某種功能的機械系統。因此，工程機械產品具有整體性、相關性、層次性和可分性的特征，這就使按照功能分解或形狀結構劃分對產品實施模塊化設計成為可能。工程機械的模塊化研究和開發，主要有兩種情形：

（1）新產品系列的模塊化設計；

（2）已有產品系列的適應性模塊化設計；

對于新產品而言，系統性比較強，從整個產品角度著手，以功能分解為主的模塊化設計方法比較合適；而對于已有產品而言，更多考慮的是零部件的變型改造設計，因此以形狀特征為主的模塊化設計方法更適合。

對新產品系列進行以功能分解為主的模塊化設計，優點是進行了充分的市場調查和顧客需求分析，從整個產品著手，系統性更強，提供了整套的方案評估方法，對設計的優劣可以進行有效分析；缺點是對產品功能進行了重點的分解分析，而缺乏對產品結構方面的考慮，有一定的局限性。新產品系列模塊化設計的流程如圖1所示。

對已有產品系列的適應性模塊化設計，優點是有針對性的對產品零部件的結構充分分析，完成模塊的變型改造設計，快速形成新的產品以滿足需求；缺點是針對性的變型改造設計使用范圍較窄。已有產品系列的適應性模塊化設計流程如圖2所示。

2 國際知名工程機械產品的模塊化應用

近年來，工程機械裝備逐漸朝向一機多用、作業功能多樣化的方向發展，擴大了工程機械的應用領域。如液壓挖掘機同一主機，通過配備不同的作業模塊（如挖掘、裝載、壓實、剪切和破碎等）就可以完成多樣化作業。在國際知名工程機械公司中均可見到模塊化設計的“身影”。如世界最大的塔機制造商—— 利勃海爾，構建了利勃海爾模塊化系統，使其生產的塔機作為標準配置，可以以多種方式進行組合和擴展；世界最大的土方工程機械和建筑機械廠商—— 卡特彼勒，設計出平地機模塊化后輪軸、輪式裝載機模塊化散熱器、履帶式推土機模塊化動力傳動系統等；還有如寶峨、德馬格、馬尼托瓦克等公司，均利用模塊化設計發揮其產品的最大潛能。其中，馬尼托瓦克起重集團的所有產品在設計時均采用了模塊化的概念，通過新單元的增加快速擴展了其產品功能。

3 結語

對工程機械產品進行模塊化設計，通過分析評價模塊劃分過程，面向不同客戶組合模塊實現產品創新，使企業獲得面向客戶的競爭優勢；通過模塊的升級換代逐步使產品升級換代，快速響應客戶需求，對變化的市場和機遇做出敏捷的反應；縮短設計、制造周期，降低成本；模塊間明確的功能分割，使得發生故障后易于判斷，縮短了故障診斷時間，提高用戶滿意度；以模塊為單位進行維修，顯著改善維修條件，加快維修速度，提高服務質量等。

現如今，模塊化設計已經在武器裝備（方艙、雷達、航空電子設備等）、建筑、機械（數控機床、模具、減速機等）、電力、船舶、電工電子（微機、通信設備、電動控制儀表等）行業中得到廣泛的應用，并取得了顯著效益。我國要有工程機械的制造大國向工程機械制造強國轉變，模塊化設計不失為一個很好的思路和方法。

參考文獻

[1] 賈延林.模塊化設計[M].機械工業出版社，1993.

[2] 施進發，梁錫昌.機械模塊學理論[J].中國機械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓婭.機械產品模塊化設計方法研究[D].機械科學研究院碩士論文，2006.

[4] 李福龍，劉安心，劉紅良.軍用工程機械傳動系統的模塊化設計[J].工程機械，2008（3）：44-47.endprint

摘 要：在新的經濟形勢下，針對工程機械產品面對的形勢和要求，分析模塊化設計在工程機械產品中的優勢所在，區別新產品和已有產品模塊化設計的思路、流程，利用模塊化設計的思路和方法解決問題，快速形成新產品、滿足客戶新需求，對于我國工程機械由制造大國向制造強國轉變具有突破性意義。

關鍵詞：工程機械 模塊化 模塊重組

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市場風云變幻的今天，企業是否能夠快速生產出高性價比的產品來滿足顧客的需要成為企業立足壯大的關鍵所在。而模塊化設計允許企業通過重組等手段快速形成新產品而為越來越多的企業所關注。通過對一定范圍內不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，創建并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同的產品，以滿足不同需求，這種方法就稱為模塊化設計。

機械工程作為現代工業技術發展的基礎和支撐，為科學技術、社會發展、人民生活和國防建設等提供了必要的產品裝備。本世紀初的幾年，依靠國家基礎建設投資、房地產業、倉儲物流裝卸等行業，我國工程機械行業總體規模得到了空前發展。但隨著2008年全球性金融危機的蔓延、4萬億投資引發的通貨膨脹、2011年來，投資、消費和出口的全面下滑，經濟二次探底、近兩年國內房地產業的下滑等，使得工程機械產品遭受冷遇。新的經濟形勢對工程機械裝備提出了全面和苛刻的要求：高性能、高機動性、高可靠性、良好的維修性和經濟性等。而模塊化設計方法的應用為上述問題的解決和改善提供了良好的思路。

1 工程機械產品模塊化流程

現有模塊化設計的方法基本上可分為兩類：一是按照功能劃分，這種劃分方式主要從系統的觀點出發，將整個產品系統劃分為相對獨立的功能單元，通過對模塊的不同選擇和組合構成不同的產品；二是按照產品或零部件的形狀結構劃分，這種劃分方式主要用于產品比較簡單，但個別零部件形狀結構較復雜的產品。

現代工程機械產品大多是一個由若干裝置、零部件，按照一定的機構或結構形式組成的具有某種功能的機械系統。因此，工程機械產品具有整體性、相關性、層次性和可分性的特征，這就使按照功能分解或形狀結構劃分對產品實施模塊化設計成為可能。工程機械的模塊化研究和開發，主要有兩種情形：

（1）新產品系列的模塊化設計；

（2）已有產品系列的適應性模塊化設計；

對于新產品而言，系統性比較強，從整個產品角度著手，以功能分解為主的模塊化設計方法比較合適；而對于已有產品而言，更多考慮的是零部件的變型改造設計，因此以形狀特征為主的模塊化設計方法更適合。

對新產品系列進行以功能分解為主的模塊化設計，優點是進行了充分的市場調查和顧客需求分析，從整個產品著手，系統性更強，提供了整套的方案評估方法，對設計的優劣可以進行有效分析；缺點是對產品功能進行了重點的分解分析，而缺乏對產品結構方面的考慮，有一定的局限性。新產品系列模塊化設計的流程如圖1所示。

對已有產品系列的適應性模塊化設計，優點是有針對性的對產品零部件的結構充分分析，完成模塊的變型改造設計，快速形成新的產品以滿足需求；缺點是針對性的變型改造設計使用范圍較窄。已有產品系列的適應性模塊化設計流程如圖2所示。

2 國際知名工程機械產品的模塊化應用

近年來，工程機械裝備逐漸朝向一機多用、作業功能多樣化的方向發展，擴大了工程機械的應用領域。如液壓挖掘機同一主機，通過配備不同的作業模塊（如挖掘、裝載、壓實、剪切和破碎等）就可以完成多樣化作業。在國際知名工程機械公司中均可見到模塊化設計的“身影”。如世界最大的塔機制造商—— 利勃海爾，構建了利勃海爾模塊化系統，使其生產的塔機作為標準配置，可以以多種方式進行組合和擴展；世界最大的土方工程機械和建筑機械廠商—— 卡特彼勒，設計出平地機模塊化后輪軸、輪式裝載機模塊化散熱器、履帶式推土機模塊化動力傳動系統等；還有如寶峨、德馬格、馬尼托瓦克等公司，均利用模塊化設計發揮其產品的最大潛能。其中，馬尼托瓦克起重集團的所有產品在設計時均采用了模塊化的概念，通過新單元的增加快速擴展了其產品功能。

3 結語

對工程機械產品進行模塊化設計，通過分析評價模塊劃分過程，面向不同客戶組合模塊實現產品創新，使企業獲得面向客戶的競爭優勢；通過模塊的升級換代逐步使產品升級換代，快速響應客戶需求，對變化的市場和機遇做出敏捷的反應；縮短設計、制造周期，降低成本；模塊間明確的功能分割，使得發生故障后易于判斷，縮短了故障診斷時間，提高用戶滿意度；以模塊為單位進行維修，顯著改善維修條件，加快維修速度，提高服務質量等。

現如今，模塊化設計已經在武器裝備（方艙、雷達、航空電子設備等）、建筑、機械（數控機床、模具、減速機等）、電力、船舶、電工電子（微機、通信設備、電動控制儀表等）行業中得到廣泛的應用，并取得了顯著效益。我國要有工程機械的制造大國向工程機械制造強國轉變，模塊化設計不失為一個很好的思路和方法。

參考文獻

[1] 賈延林.模塊化設計[M].機械工業出版社，1993.

[2] 施進發，梁錫昌.機械模塊學理論[J].中國機械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓婭.機械產品模塊化設計方法研究[D].機械科學研究院碩士論文，2006.

[4] 李福龍，劉安心，劉紅良.軍用工程機械傳動系統的模塊化設計[J].工程機械，2008（3）：44-47.endprint

摘 要：在新的經濟形勢下，針對工程機械產品面對的形勢和要求，分析模塊化設計在工程機械產品中的優勢所在，區別新產品和已有產品模塊化設計的思路、流程，利用模塊化設計的思路和方法解決問題，快速形成新產品、滿足客戶新需求，對于我國工程機械由制造大國向制造強國轉變具有突破性意義。

關鍵詞：工程機械 模塊化 模塊重組

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市場風云變幻的今天，企業是否能夠快速生產出高性價比的產品來滿足顧客的需要成為企業立足壯大的關鍵所在。而模塊化設計允許企業通過重組等手段快速形成新產品而為越來越多的企業所關注。通過對一定范圍內不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，創建并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同的產品，以滿足不同需求，這種方法就稱為模塊化設計。

機械工程作為現代工業技術發展的基礎和支撐，為科學技術、社會發展、人民生活和國防建設等提供了必要的產品裝備。本世紀初的幾年，依靠國家基礎建設投資、房地產業、倉儲物流裝卸等行業，我國工程機械行業總體規模得到了空前發展。但隨著2008年全球性金融危機的蔓延、4萬億投資引發的通貨膨脹、2011年來，投資、消費和出口的全面下滑，經濟二次探底、近兩年國內房地產業的下滑等，使得工程機械產品遭受冷遇。新的經濟形勢對工程機械裝備提出了全面和苛刻的要求：高性能、高機動性、高可靠性、良好的維修性和經濟性等。而模塊化設計方法的應用為上述問題的解決和改善提供了良好的思路。

1 工程機械產品模塊化流程

現有模塊化設計的方法基本上可分為兩類：一是按照功能劃分，這種劃分方式主要從系統的觀點出發，將整個產品系統劃分為相對獨立的功能單元，通過對模塊的不同選擇和組合構成不同的產品；二是按照產品或零部件的形狀結構劃分，這種劃分方式主要用于產品比較簡單，但個別零部件形狀結構較復雜的產品。

現代工程機械產品大多是一個由若干裝置、零部件，按照一定的機構或結構形式組成的具有某種功能的機械系統。因此，工程機械產品具有整體性、相關性、層次性和可分性的特征，這就使按照功能分解或形狀結構劃分對產品實施模塊化設計成為可能。工程機械的模塊化研究和開發，主要有兩種情形：

（1）新產品系列的模塊化設計；

（2）已有產品系列的適應性模塊化設計；

對于新產品而言，系統性比較強，從整個產品角度著手，以功能分解為主的模塊化設計方法比較合適；而對于已有產品而言，更多考慮的是零部件的變型改造設計，因此以形狀特征為主的模塊化設計方法更適合。

對新產品系列進行以功能分解為主的模塊化設計，優點是進行了充分的市場調查和顧客需求分析，從整個產品著手，系統性更強，提供了整套的方案評估方法，對設計的優劣可以進行有效分析；缺點是對產品功能進行了重點的分解分析，而缺乏對產品結構方面的考慮，有一定的局限性。新產品系列模塊化設計的流程如圖1所示。

對已有產品系列的適應性模塊化設計，優點是有針對性的對產品零部件的結構充分分析，完成模塊的變型改造設計，快速形成新的產品以滿足需求；缺點是針對性的變型改造設計使用范圍較窄。已有產品系列的適應性模塊化設計流程如圖2所示。

2 國際知名工程機械產品的模塊化應用

近年來，工程機械裝備逐漸朝向一機多用、作業功能多樣化的方向發展，擴大了工程機械的應用領域。如液壓挖掘機同一主機，通過配備不同的作業模塊（如挖掘、裝載、壓實、剪切和破碎等）就可以完成多樣化作業。在國際知名工程機械公司中均可見到模塊化設計的“身影”。如世界最大的塔機制造商—— 利勃海爾，構建了利勃海爾模塊化系統，使其生產的塔機作為標準配置，可以以多種方式進行組合和擴展；世界最大的土方工程機械和建筑機械廠商—— 卡特彼勒，設計出平地機模塊化后輪軸、輪式裝載機模塊化散熱器、履帶式推土機模塊化動力傳動系統等；還有如寶峨、德馬格、馬尼托瓦克等公司，均利用模塊化設計發揮其產品的最大潛能。其中，馬尼托瓦克起重集團的所有產品在設計時均采用了模塊化的概念，通過新單元的增加快速擴展了其產品功能。

3 結語

對工程機械產品進行模塊化設計，通過分析評價模塊劃分過程，面向不同客戶組合模塊實現產品創新，使企業獲得面向客戶的競爭優勢；通過模塊的升級換代逐步使產品升級換代，快速響應客戶需求，對變化的市場和機遇做出敏捷的反應；縮短設計、制造周期，降低成本；模塊間明確的功能分割，使得發生故障后易于判斷，縮短了故障診斷時間，提高用戶滿意度；以模塊為單位進行維修，顯著改善維修條件，加快維修速度，提高服務質量等。

現如今，模塊化設計已經在武器裝備（方艙、雷達、航空電子設備等）、建筑、機械（數控機床、模具、減速機等）、電力、船舶、電工電子（微機、通信設備、電動控制儀表等）行業中得到廣泛的應用，并取得了顯著效益。我國要有工程機械的制造大國向工程機械制造強國轉變，模塊化設計不失為一個很好的思路和方法。

參考文獻

[1] 賈延林.模塊化設計[M].機械工業出版社，1993.

[2] 施進發，梁錫昌.機械模塊學理論[J].中國機械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓婭.機械產品模塊化設計方法研究[D].機械科學研究院碩士論文，2006.

[4] 李福龍，劉安心，劉紅良.軍用工程機械傳動系統的模塊化設計[J].工程機械，2008（3）：44-47.endprint