模塊化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用探討

曹銀才

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的蕭條，用工的費(fèi)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(shí)同樣面臨著很大的機(jī)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(gè)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(fèi)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(jì)方法就是解決這種難題的一種方法，模塊化設(shè)計(jì)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(jì);機(jī)械設(shè)計(jì);應(yīng)用

我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shí)客戶的需求也越來越個(gè)性化。少品種、大批量的傳統(tǒng)機(jī)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(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式相比，周期短、設(shè)計(jì)靈活，可以以更少的人員完成更多的設(shè)計(jì)任務(wù)，且設(shè)計(jì)的產(chǎn)品制造質(zhì)量易于控制、成本低。這些突出的優(yōu)點(diǎn)使其在設(shè)計(jì)方面得到廣泛的認(rèn)可，在機(jī)械設(shè)計(jì)方面也逐步成為主流的設(shè)計(jì)方法。綜上所述，模塊化設(shè)計(jì)是機(jī)械制造企業(yè)的最優(yōu)選擇，它在理念上和設(shè)計(jì)上都能滿足其產(chǎn)品制造的需求。

1 模塊化設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)

1.1 根據(jù)用戶的需求設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)著眼點(diǎn)在產(chǎn)品個(gè)體本身，按照固有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程進(jìn)行，因其設(shè)計(jì)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(jì)著眼點(diǎn)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(gè)性功能單元，通過各功能單元的組合設(shè)計(jì)不斷向市場推出新的產(chǎn)品。

1.2 設(shè)計(jì)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(qiáng)、效率高的模塊化設(shè)計(jì)方法逐步運(yùn)用到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之中。模塊化設(shè)計(jì)中靈活的功能單元組合使得設(shè)計(jì)周期短，功能單元的機(jī)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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)。當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問題時(shí)，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(diǎn)（必要時(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

2.1 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理念

機(jī)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(shí)客戶對產(chǎn)品的高品質(zhì)和個(gè)性化要求日益拔高。這就使得產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)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(jì)人員的設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容，設(shè)計(jì)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(gè)原則是每個(gè)模塊要確保具有獨(dú)立功能，只有通過具有獨(dú)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(gè)原則是每個(gè)獨(dú)立的功能模塊要有可以實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊，功能的實(shí)現(xiàn)是建立在機(jī)械結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上的。產(chǎn)品功能模塊劃分的第三個(gè)原則是每個(gè)功能模塊必須是基于掌握的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)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(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品的模塊劃分，遵循的第四個(gè)原則是在機(jī)械結(jié)構(gòu)需要簡單和組合需要靈活之間找到平衡點(diǎn)，這個(gè)平衡點(diǎn)就是回答要滿足客戶的高品質(zhì)個(gè)性化需求，產(chǎn)品怎樣設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)制造過程的高效。最后需要注意的一點(diǎn)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(jì)和智能制造的基礎(chǔ)，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)和制造都應(yīng)用信息化管理系統(tǒng)，對各個(gè)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(gè)模塊賦予唯一碼，這個(gè)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(jì)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(gè)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(jì)出符合國家法律法規(guī)的基本型產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是功能單元模塊齊全，性能區(qū)間完整，客戶的個(gè)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(gè)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(shí)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(dòng)設(shè)計(jì)，并通過各種驗(yàn)證試驗(yàn)和主觀評價(jià)來檢測和評審產(chǎn)品的品質(zhì)。

模塊化設(shè)計(jì)是適應(yīng)根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式，它具有設(shè)計(jì)周期短、設(shè)計(jì)成本較低、可以實(shí)現(xiàn)柔性化制造和產(chǎn)品生命周期管理簡單方便等特點(diǎn)。是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一種科學(xué)高效的設(shè)計(jì)方法。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)掌握這一設(shè)計(jì)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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