标准化模块化法ppt课件.ppt

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1、面向模块化的设计面向模块化的设计 1.1.标准化设计标准化设计2.2.模块化设计模块化设计 2.1 2.1 模块化概念及其价值模块化概念及其价值 2.2 2.2 模块化产品开发模式模块化产品开发模式 2.3 2.3 模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 2.4 2.4 模块系列设计模块系列设计 2.5 2.5 模块化产品设计模块化产品设计 2.6 2.6 模块化设计案例分析模块化设计案例分析 标准化设计标准化设计标准：标准：为了在一定的范围内获得最佳秩序，经协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

2、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。标准化的功能：标准化的功能：确保质量；提高工作效率。 标准化的基本方法标准化的基本方法 简化：简化：削减多余的、可替代的、低功能的对象。两个要素： 1.简化的必要性界限：品种、规格超出了必要的范围。 2.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。标准化设计标准化设计 协调：协调：系统中各组成部分或各相关

3、因素相互适应，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。 标准化设计标准化设计 通用化：通用化：在互相独立的系统中，选择和确定具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

4、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。标准化设计标准化设计 充分利用已有的标准化成果和资源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：标准化成果是一种成熟的、公开的资源，可拿来就用。 是通用的共同技术语言。 合理利用标准化成果是企业提高水平和效率的捷径。全面实施系列化、通用化设计全面实施系列化、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

5、；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。标准化设计标准化设计标准件的选用原则标准件的选用原则 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。 标准化设计标准化设计 如直接用手拆装，选用滚花头螺钉或蝶

6、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。标准化设计标准化设计模块化的目的和对象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

7、、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。 模块化概念及其价值模块化概念及其价值模块化的功能和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

8、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。 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

9、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：模块化是标准化的高级形式：模块化是标准化原理在应用上的发展，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

10、需求。 模块化概念及其价值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。模块化模块化通用化系列化组合化通用化系列化组合化 典型化接口规范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与广义模块化 狭义模块化：狭义模块化：按严密的定义和方法开展的产品或系统的模块化工作。 广义模块化：广义模块化：将模块化作为一种思维方法与工作方法，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

11、块模块 ：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

12、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模块化概念及其价值模块化的价值模块化的价值 模块化是一种思维方法，用它来分析复杂系统，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 模块化是现代标准化的核心和前沿，是解决产品多品种、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概念及其价值 模块化是一种现代设计方法，可在“高水平继承的前提下，有重点地异步并行创

13、新”， 模块化是企业产品研发、创新平台建设的核心。模块化概念及其价值模块化概念及其价值1.研发效率、成本管理、LCC控制以及产品质量）之外，2.是否还需要增补其他内容？产品研发创新，提高效率，降低成本，3.（可实现向外委托开发，提高可维修性），改进企业管理架构模块化的效益模块化的效益 面向速度面向速度快：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。 面向质量面向质量可靠可靠 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。 模块化概念及其价值模块化概念及其价值 面向成本面向成本低：低：（例如定制不

14、收试制费） 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。 面向用户面向用户满意：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。模块化概念及其价值模块化概念及其价值 面向市场面向市场取得竞争优势取得竞争优势 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

15、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。 模块化概念及其价值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。 模块化哲理：以不变以不变或少变(模块体系)应万变应万变(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)。 模块化的方法论基础： 系统工程方法系统工程方法（系统的分解和组合） 标准化方法标准化方法（规范化、通用化、系列化）。 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，构成产产品族品族。模块化概念及其价值模块化概念及其价值 模块化效益原理：创新创新(市场占有率市场占有率)

16、继承性继承性(生产率）。生产率）。 模块化产品生产模式：大规模大规模生产（模块）个性化定制定制组装（产品）。 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。 模块化概念及其价值模块化概念及其价值 当一个模块系统投入使用，新模块系统的预研就开始着手。 由于新旧模块体系具有基本相同的接口体系（遵循同一“设计规则”），在新旧过渡时期，允许混用。 产品体系的螺旋式上升： 新产品设计中，在保持大多数模块稳定的情况下，更新部分模块，及时满足用户的个性化需求，实现产品的渐进式发展。 可有局部的小

17、跳跃，但新模块一般以不超过30为限。升级换代属跳跃式上升。模块化概念及其价值模块化概念及其价值模块化产品开发模式模块化产品开发模式模块化设计特点模块化设计特点：与一般产品设计方法有原则上的区别 面向产品族面向产品族：一种模块能通用于多种产品。 传统设计：面向某一具体产品； 模块化设计：是面向整个产品族系统。 由上而下设计由上而下设计： 传统设计：主要着眼于功能设计、详细设计，由下而上。 模块化设计：首先由上而下着眼于产品族系统分解和组合所得的通用模块体系和由模块组合成的产品系统的宏模型设计。 是标准化设计：是标准化设计：模块是部件级通用件，可通用于多种产品。 两个设计对象两个设计对象： 传统设

18、计的对象是产品；模块化设计有两个对象（模块、产品）。 形成两个专业化的设计、制造体系： 1）以设计制造产品为主（整机厂）。 2）以设计制造模块为主（模块制造簇群）。模块化产品开发模式模块化产品开发模式 三个设计层次三个设计层次： 模块化系统总体设计。 模块系统设计。 模块化产品设计。 三个模块系列三个模块系列：构成模块化产品的三个相互独立、而又相互关联的模块系列。 （电路）硬件模块系列：能通用于产品族的功能单元（如印制板组件）。 模块化产品开发模式模块化产品开发模式 （机械）结构模块系列：具有尺寸互换性的通用结构单元（如机柜、插箱、插件）。 软件模块系列：能通用于产品族的功能程序段。模块化产品

19、开发的基本模式模块化产品开发的基本模式 不同模块组合可构成柔性的、可变的、多样化的产品，实现“以不变（模块系列）应多变（用户需求）的产品开发模式。模块化产品开发模式模块化产品开发模式 产品主要由通用模块组成，对部分模块进行变型设计和/或设计专用模块，即可推出新产品。 新产品新产品通用模块通用模块（不变部分）（不变部分）改型模块改型模块（可变部分（可变部分）新功能模块新功能模块（专用部分）（专用部分） 模块与产品剥离：模块与产品剥离：以通用部件形式独立存在（独立编号）。并构成模块体系，作为产品开发的共享平台。 可实现销售点定制可实现销售点定制销售点储备模块，按需组装产品。特别适用于比较稳定的产品

20、和大型产品，是大规模定制的最佳模式。 模块化产品开发模式模块化产品开发模式两大设计团队及其任务两大设计团队及其任务 产品开发部（产品研发设计）产品开发部（产品研发设计）：目标是针对明明天市场天市场，任务： 模块化系统宏模型（总体、架构）设计（包括模块系统更新）。 模块系列设计：形成企业产品开发的通用模块平台供产品（快速）设计选用。 新（专用）模块设计：满足用户特殊需求。 新产品设计：定型后转“产品工程部”。模块化产品开发模式模块化产品开发模式 产品工程部（产品快速设计）产品工程部（产品快速设计）：目标是以最快的速度满足今天的订单需要今天的订单需要。其任务是充分运用现有技术平台，选用模块，快速进

21、行产品设计。 基本型产品设计：选用现有模块，进行接口和组装设计。 改型产品设计：以现有模块为主，部分模块改型。 新型（新功能、性能）产品设计：以现有和/或改型模块为基础，配加新功能模块，进行接口、组装设计构成新产品。新产品中，新模块比例不宜大于30。模块化产品开发模式模块化产品开发模式关于参数化设计关于参数化设计 参数化设计不属于模块化范畴，模块化强调不变因素（涉及生产效率），模块可储备，可拿来就用。 当然，参数化可提高变型设计的效率，可简化工艺准备工作，可降低变型成本。 参数化设计有助于模块的系列化设计，提高系列化产品中的共性因素。但参数规格宜严加控制，变型产物宜列入派生模块系列。模块化产品

22、开发模式模块化产品开发模式模块化设计的三维矩阵模块化设计的三维矩阵 模块化设计三维矩阵图（参照Hall模式，见下图）：传统方法对目标的分析是单一的，系统工程对目标的考虑则是跨学科的三维结构模式。 三维矩阵图的运用 确定每一阶段的每一步骤，该由哪些专业人员组成学际小组，来进行模块化系统的规划、开发等工作。 模块化产品开发模式模块化产品开发模式 对于不同对象，有的阶段或步骤可省略；有的可把一个步骤分成几步来做，有的则反之。矩阵中各项活动是相互影响紧密配合的。需反复迭代、优化。 用三维矩阵去规划、设计、管理或控制模块化系统，将使模块化的进程有条不紊，有利于提高效率和质量。 把思维过程和工作阶段综合起

23、来，可以用一个二维矩阵（或活动矩阵）表来表示，用以表达模块化过程的各个阶段是必须采用的步骤。其中模块化产品开发所需要的阶段是无法回避的，但各个阶段的步骤可据实际情况选定。模块化产品开发模式模块化产品开发模式 设计模块化设计模块化 统一思想认识统一思想认识成立模块化领导小组成立模块化领导小组 需求及现状分析需求及现状分析 模块化企业规划模块化企业规划模块化体系总体设计模块化体系总体设计 组织结构调整组织结构调整 各模块系统设计各模块系统设计 企业平台构建企业平台构建 模块化产品设计模块化产品设计 模块化动态管理模块化动态管理模块化产品开发模式模块化产品开发模式模块化模块化工作的工作的三维矩三维矩

24、阵法阵法模块化产品开发模式模块化产品开发模式模块化产品开发模式模块化产品开发模式模块化工作的模块化工作的二维活动二维活动矩阵矩阵 把工作阶段和工作步骤综合起来可以用一个活动矩阵表把工作阶段和工作步骤综合起来可以用一个活动矩阵表示。表中可列入应参加该项活动的相关部门或专业人员。示。表中可列入应参加该项活动的相关部门或专业人员。 模块化系统活动矩阵模块化系统活动矩阵 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 步骤步骤 阶段阶段 明确问题明确问题 指标设计指标设计 系统综合系统综合 系统分析系统分析 系统选择系统选择 决策决策 计划实施计划实施 A A 规划阶段规划阶段 A1A1 A6

25、A6 B B 总体设计总体设计 B2B2 B3B3 B4B4 B5B5 B6B6 C C 模块设计模块设计 C3C3 C4C4 C5C5 C6C6 C7C7 D D 模块生产模块生产 D6D6 D7D7 E E 模块运用模块运用 E1E1 E2E2 E3E3 E5E5 E7E7 F F 模块更新模块更新 F2F2 F3F3 F4F4 F5F5 F6F6 F7F7 企业模块化企业模块化模块化思维模块化思维模块化设计模块化设计 模块化组织管理模块化组织管理共享技术平台共享技术平台模块化生产线模块化生产线模块化营销模块化营销组织再造组织再造模块化过程管理模块化过程管理 模块化企业模块化企业模块化规划

26、模块化规划模块化产品开发模式模块化产品开发模式模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法系统分解基本原则系统分解基本原则： 模块的内聚度大，耦合度小：是由模块的独立性所要求的。 模块的内聚度（模块强度）：内聚可以看作把把构成模块的要素结合在一起的粘合剂。或者说应把相互依赖关系密切的要素聚合成模块，使其实现一定的功能。 模块的耦合度（模块结合度）：是指模块间的依赖程度。模块间的依赖程度弱、接口简单，有助于系统中模块的组合或分离，使一个模块的修改（接口不变）不致影响其他模块。 内聚与耦合是衡量模块独立性和设计“优劣”的度量方法，模块化设计的目标是力求增加模块的内聚，尽量减小模块间的耦合，但内聚比耦合

27、更为重要。 把模块视作黑箱：系统分解是功能的分解，只考虑模块的功能和接口，而基本不涉及其内部的具体结构。将系统分解为较少数的几个子系统，其内部结构复杂、但外在表现（输入、输出）简单。模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 以功能为核心进行分解以功能为核心进行分解 系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体，系统要素间的功能联系有三种方式：平面联系， 立体联系，网状联系。 模块是具有某种特定功能的独立单元，功能是构成模块的依据，也是进行系统分解的基础。 模块以系统各层次主要功能（主体模块）为核心而构成、扩展或集成。 模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法系统分解为模块

28、的基本途径系统分解为模块的基本途径 以物理功能（例如，电气、机械、光学、声学、其它物理量、信息等）。 按整机（系统）的组装结构或维修结构为单元而构成。产品实体大多体现为机械结构形式，产品分解的最一般方法是以组装结构为主，其它功能模块往往以机械结构模块为载体，参与整机或系统的组装。模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法模块功能分组方法：模块功能分组方法：模块化设计首先是将产品划分为功能单元，形成一个个模块。下述分组方法常根据具体情况结合运用。 逻辑流分组法：逻辑流分组法：把全系统的单元按照它们与整个系统的功能关系进行分组，分组原则为： 按功能流程图所确定的的单元功能关系，来定位和组装各单元。

29、选择适当的方法划分组件，使模块间只留下极少的输入、输出接口。 模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 回路分组法：回路分组法：按特定功能对回路进行分组。回路可以是电回路、液压回路、动力回路等。分组原则： 把一个给定回路的所有零件或逻辑上有关的一组零件，全部安装在一个壳体中。 把一组回路中的每一个回路设计成一个独立的模块。 元件分组法：元件分组法：将具有类似功能或共同特性的元器件划分为一组。分组原则： 将执行类似功能的产品放在一起，如放大电路放在一起； 尽量将电子元器件集中放置；模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 把低价格的元器件集中安装成一个模块，以便发生故障后废弃。 将那些控制或监控

30、某一功能的仪表和仪器安装在一个仪表板上，以便于操作人员监控。 组装结构分组法：根据产品的组装结构对机械结构进行分组。分组原则： 需权衡和兼顾多种因素，如热损失、元件尺寸、成品尺寸、质量大小以及外观要求等。 机械结构模块的组装接口应便于装拆。 模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 维修频率分组法：根据维修的需要分组。分组原则： 从维修着眼，模块是能从整机上整个地拆下来的设计部件，维修是以模块为单位进行的。 把那些维修频率相近的零部件、元器件划分成组。这种方法特别适用于产品故障模式为耗损型、疲劳型的产品。 把易损件组合成为一个模块，损坏后整体废弃。模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法电子产

31、品机械结构分解要点电子产品机械结构分解要点 分解的基本出发点：分解的基本出发点：按电气功能分解；按组装结构分解。 以组装结构分解为基础：以组装结构分解为基础：电气功能模块以组装结构为载体构成整机。机箱、机柜没有自己独立的产品功能，而仅有载体功能。系统通用要素的提取和分离系统通用要素的提取和分离 将系统层层分解为要素：系统分解为子系统；产品分解为单元；单元分解为构成要素。 提取相同或相似要素并与产品分离，成为一种独立功能要素。模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法相似要素的简化、归并、统一相似要素的简化、归并、统一 将相同或相似要素（标准化理论中的“重复事物”）简化、归并成典型的功能单元，典型

32、化在不同层次上进行，形成各级模块的雏形。由功能比较稳定的要素归并、统一，构成通用（基型）模块。 把电气功能和各种需求分组、并典型化，分配到结构模块。 模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法分解点的选择分解点的选择 应使模块的内聚度大（功能稳定）、耦合度小（接口简易），使系统既容易组合，又容易拆散。 分解点选在系统的比较薄弱的结合部（接口数少）。维修性好。模块的规模和层次模块的规模和层次 模块规模大：模块规模大：易于组成系统，但模块构成复杂，技术处理比较困难；模块通用性小，组合灵活性差；模块改型工作量大；模块寿命短。 模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 模块规模小：模块规模小：易于处理（

33、设计、修改），但模块数量多，组合困难。 就结构模块而言，基型模块的规模越大越好，以便形成量产。例如，机柜的基型模块包含的通用要素越多，通用性就越大，改型就越少。 有效的解决办法是，将系统分成层次将系统分成层次，每个层次由数量及规模适中的模块组成。由此，可使系统构成简化，条理分明，各个层次在技术上也易于处理。模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法非典型要素的标准化处理非典型要素的标准化处理 非典型要素包括：特殊功能要素；外购的商品化部件；较小的、分立的构成要素等。处理方法如下： 转化：转化：作为专用模块或归纳成新模块。 改造：改造：进行附加设计，使之适应本模块化系统。 增加接口：增加接口：在相

34、应模块上设计专用接口或设计接口模块，使之与本系统协调。 模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 集成：集成：将非典型要素附加或集成于主要要素（模块）。 集装：集装：将非典型要素适当归并，集装于标准的机械结构模块中。接口的处理接口的处理 模块的输入、输出端数：模块的输入、输出端数：在树状分级结构中，上级模块的输出是下级模块的输入。 就模块本身功能而言，希望输入端数多，可减少模块数量。但难于配套使用。 就模块兼容性而言，希望接口数越多越好，可扩大通用范围。模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法 接口的协调与匹配：接口的协调与匹配：实现接口协调的主要问题是接口的标准化。 把接口结构作为模块的组成

35、部分，通过连接件组装成系统。 设立接口模块，作为模块化系统的组成部分之一。 维修性的考虑：维修性的考虑：是系统分解时需考虑的原则之一。从维修出发，模块是指能从装配关系上整个拆下来的设计部件。缩短故障诊断时间和更换时间的有效办法是以较大单元（模块）来更换。系统分解效果的评价：系统分解效果的评价：模块的外在状态对模块化程度的影响。模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法模块化的系统分解技法模块化的主要因素影响方向模块化的主要因素影响方向构成系统的模块数（大）接口的简易性（简）模块的大小（小）模块的完全性(黑箱)（强）模块内的结合强度（强）模块的通用性（大）模块间的结合强度（弱）

36、产品中专用模块数（少）模块间的结合枝数（少）系统分解效果的评价：系统分解效果的评价：就宏模型而言，可根据模块的外在构成状态对模块化程度的影响（指好的倾向）来进行评价。模块系列设计的重要性和内容模块系列设计的重要性和内容 模块系列设计是模块化设计中承上启下的环节：既需严格遵循宏模型所界定的原则和参数，又需顾及组合成各种产品的可能性、有效性和方便性。 前提：有一个架构合理、接口清晰、通用面宽、考虑周到的模块化系统宏模型。 任务：设计一个构思巧妙、便于分解和组合、宜于扩展的模块系列。它是将宏模型中的模块由“黑箱”转换为（白箱）的详细设计过程过程。 模块化系统的合理性取决于宏模型，而生命力（竞争力）则

37、主要取决于微模型。模块系列设计模块系列设计 模块系列设计的内容： 模块系列总体设计：比宏模型更为具体的系列模块的模型。 各类模块的详细设计：按总体设计给出的模型，画出成套制造图纸。其方法同一般产品设计。模块构成要素的典型化模块构成要素的典型化（可减少品种规格） 功能典型化功能典型化：是产品功能类型的统一。 在对类似功能单元分析的基础上简化、统一成一种或几种典型结构（模块）。 典型化包括层次（复杂性）不同模块的典型化及一些构成要素的典型化，如对在多个模块中使用的变压器实施典型化。 模块系列设计模块系列设计模块系列设计模块系列设计 在电子设备设计中，功能典型化的主要内容就是各类功能电路的典型化。

38、结构形式典型化结构形式典型化：是产品结构模式的统一。 统一模块组装成产品的模式。 使模块具有统一的结构模式和接口参数、协调的外观造型风格，为模块系列的详细设计规定出具体的构成方案。 接口典型化接口典型化：机械、电气、机电、信号、信息等接口的典型化，是扩大模块通用性的重要手段 内部接口和外部接口均需规范化，使之具有尽可能大的互换性和兼容性。 比较复杂或差异较大的接口，设计接口模块 以优化为主导： 模块系列设计不是现有产品或部件的简单综合。 应从模块系列的寿命周期出发，善于运用创造性思维，开发出的模块，应功能先进，结构合理、易于扩展，不仅模块个体最佳，而且组装出的产品系列最佳，并实行多方案优选。模

39、块构成的集成化：模块构成的集成化：小模块集成为大模块，可简化产品系统的设计、组装、调试。 功能集成：多种功能集成为一体，构成为一个新模块。 模块系列设计模块系列设计 模块集成：小模块集成为大模块，或进而集成为子系统。 散件集装：各种离散的构成要素，装入一个标准结构载体。 小模块归附：将小模块或通用要素附加到大模块。 配套集成：把相关功能模块集成于一体。模块构成的系列化模块构成的系列化 将模块的主要参数（包括尺寸）、结构模式和布局作出合理的安排与规划，满足产品族组装的需要。模块系列设计模块系列设计 基型模块系列基型模块系列：产品中最基本、最典型、规格适中、通用性较大、性能和结构较佳的模块。 基型

40、模块派生系列基型模块派生系列：在保持基型模块结构模式不变的基础上，为满足多种产品的不同需要，例如，由功能参数(如功率)、结构尺寸(高、宽、深)、(内、外)接口的不同，而派生的模块系列。模块的基型与变型模块的基型与变型 三种类型的模块：以具有某种结构和布局模式的模块化机柜为例： 基型机柜模块：它由不变要素构成。是某种类型机柜中，用量最大的一种机柜。可适用于异地囤货、组装。 模块系列设计模块系列设计 派生型机柜模块：在保持基型机柜的基本结构和布局模式不变的情况下，通过改变（替换）基型机柜的某些构件而形成的机柜。它的大多数零件与基型机柜相同。 产品用机柜（专用）模块：指用于产品的机柜，它是在基型或派

41、生型机柜的基础上，附加构件而成。基型机柜的构成和特点基型机柜的构成和特点 基型机柜的构成：是不随产品类型而变的构件的集合，原则上是直接选用。 以众多产品中的主流型产品为依据，增大基型的直接应用量。模块系列设计模块系列设计 提高基型机柜兼容性的途径提高基型机柜兼容性的途径： 最大限度地兼容众多类型产品和模块的接口，提高通用性。 分析和考虑不同产品的特殊需求、不同模块可能出现的接口，包容在基型机柜上的可能性。 把最基本的、最通用的防护结构作为基型机柜的组成部分的可能性。例如，有关的防尘结构，散热结构（进出风口）、EMC结构等。 在有关构件上增加冗余结构要素，以扩大兼容性。例如，开系列孔；在多个位置

42、设置同一类型接口；在构件上增加一个弯边，用以安装特殊用途的构件（在多数的情况下，这个弯边可能是多余的，但并不碍事）。模块系列设计模块系列设计派生型（变型）机柜设计原则派生型（变型）机柜设计原则 变型适用于:基型机柜不能满足需求、但其结构形式可以借用。 基型机柜变型要素：应该对涉及变型要素的各个构件的处理原则作出规定。例如： 机柜在高度、宽度、深度方向的延伸所形成派生型机柜。 机柜与内部模块的接口要素改变而形成派生型机柜。 变型手段： 构件附加：例如附加某些构件，变成EMC型机柜。 模块系列设计模块系列设计 构件替换：修改、并替换基型机柜上的相关构件。例如替换前门部件，构成具有新外观的机柜。 基

43、型机柜的变型需加以控制： 变型的必要性：可否不变？用已有机柜能否满足功能要求？ 变型结构是否有一定通用性？ 这一变型需求，可否纳入基型机柜的兼容性范畴处理？即通过对基型机柜某构件的处理，既不影响原有功能，又能满足新功能。模块系列设计模块系列设计模块化产品设计的基本方法模块化产品设计的基本方法 模块组合法模块组合法 型：产品通用模块之和。 型：产品通用模块改型模块。 型：产品通用模块改型模块新功能模块。 基本型派生法：基本型派生法： 研制一种基本型，通过变型（某些零部件的附加、替换、再加工），构成派生型产品，以满足不同需求。 是大型装备模块化的主要模式。例如飞机、舰船、坦克等。 模块化产品设计模

44、块化产品设计模块化产品设计模块化产品设计模块化产品族系列层次产品族基型产品A基型产品B基型产品C派生型B1派生型B2派生型B3派生型B4 基型模块改型基型模块改型 需注意模块的通用互换要素及接口的兼容性不能变。改型模块就是派生型模块。 新（专用）模块设计新（专用）模块设计 需遵循设计规则，采用通用接口，其各参数的确定应考虑通用化、系列化因素，易于实现由专用模块到通用模块的平滑过渡。模块化产品的装联设计：模块化产品的装联设计：与一般产品基本相同，但因是现有模块的组合，需特别注意，整机的总体效果不等于是模块之和。 抑制和减少模块间的干扰，例如，散热、EMC、噪声。 模块化产品设计模块化产品设计 考

45、虑结构的整体性，不应留下拼凑和割裂的痕迹。 妥善处理维修和线缆管理问题。 模块结合的基本方式模块结合的基本方式 共享构件模块化： 扩大模块的通用性，使之通用于产品族。 统一机芯式结构：源自钟表结构，共享机芯，通过改变外观实现多样化。机柜可通过改变前门部件实现多样化。插箱可通过附加的装饰性面板（面框）实现多样化。 可组合模块化：用于功能扩展或兼容：设计产品时，为可能与之相连的模块预留接口。模块化产品设计模块化产品设计 以标准（通用）接口进行连接，结构形式不限。例如，个人电脑中有若干通用插槽，供功能扩展之用。 互换构件模块化： 在组装结构相同情况下，通过模块替换，满足个性化需求。 其基本特点是：新

46、产品主流型产品可互换的模块。 量体裁衣模块化： 产品主要由通用模块组成，通过不同模块（包括改型 模块和专用模块）的柔性组合，满足用户的个性化需求。 模块化产品设计模块化产品设计 把组成产品的各功能模块系列化（功能、尺寸），增大组合的灵活性，应对用户的多样化需求。 新模块采用参数化设计，以适应用户的不同需要。 总线模块化： 是一种可以附加（插入）许多不同构件的标准结构，如计算机和电子设备上广泛使用的“总线”。 混合模块化： 构件混合在一起形成了不同的新产品。例如不同色漆的混合，得到一种新的颜色。模块化产品设计模块化产品设计 模块结合的基本方式模块结合的基本方式模块化产品设计模块化产品设计(a)

47、共享构件模块化(b) 互换构件模块化(c) 量体裁衣模块化(d) 总线模块化(e) 可组合模块化(f) 混合模块化电子设备模块化设计特点电子设备模块化设计特点 以电气功能为主导：功能是电子产品的灵魂，是电子产品中最活跃的因素，是市场竞争的主要因素。 以结构模块为先行： 电子设备的基本结构模式，已有国际标准的约束，可呈相对稳定状态。 以标准化的系列化的机械结构模块为载体来规范和制约电路模块设计，并实现整机组装，可取得产 品研发的速度、质量和成本上的优 势。可占据市场竞争的先机。模块化产品设计模块化产品设计 最大限度减少印制板规格尺寸(源头)： 如果印制板有n13种高度，有n22种深度，则最少会产

48、生n1 n2 6种插件和插箱。图示为印制板带来的附加工作量。模块化产品设计模块化产品设计印制印制板规格板规格设计工作量设计工作量制造工作量制造工作量管理工作量管理工作量增加部分增加部分模块化产品设计模块化产品设计模块化产品设计中的若干技巧性问题模块化产品设计中的若干技巧性问题 以宏模型（设计规则）为纲：可保持模块系列和产品系列的整体性和协调性。 冗余设计：预留功能扩展余地，提高模块的通用性和兼容性。 功能冗余：扩大模块适用性。例如电路功能冗余。 结构空间冗余：预留空间，供产品扩容或扩展功能之用。 冗余的多寡：冗余多，费用增加；通用性大，设计、制造、管理等的全流程费用下降。冗余的规模和程度，由经济核算确定。 接口冗余：预留接口，扩大兼容性。例如，为同一模块设多处安装点，以适应不同布局；预留可选模块的接口；为某一系列模块设置系列接口；开系列孔，使相关构件位置可调；在设备的多处设置接地点，供选用；在可能的走线处设绑线架等。布局规范化 可使结构布局简洁、条理分明，便于组装、使用和维护。 布局规范化是形成基型模块的主要方法，规范化的布局应固化于相应的“设计规则”。模块化产品设计模块化产品设计