1、對產(chǎn)品模塊化與系列化設(shè)計(jì)的 探討,2008-2,一、快速設(shè)計(jì)技術(shù),1、快速設(shè)計(jì)技術(shù) 快速設(shè)計(jì)(Rapid Design :RD)也稱快速響應(yīng)設(shè)計(jì)(Rapid Response Design : RRD)、敏捷設(shè)計(jì)(Agile Design)。目前國際上針對快速設(shè)計(jì)的并行設(shè)計(jì)技術(shù)、快速原型技術(shù)、系列化模塊化技術(shù)和虛擬制造技術(shù)等發(fā)展較為迅速。 產(chǎn)品多樣化、瞬變性 21世紀(jì)更加個(gè)性化的市場趨勢 產(chǎn)品投放市場的時(shí)間,目的：縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，以及提高企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力。 應(yīng)用：現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)化前沿“模塊化”研究報(bào)告 20世紀(jì)末美國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的復(fù)興、日本產(chǎn)業(yè)停滯等現(xiàn)象，大部分都可以從

2、這個(gè)角度來解釋。他們又認(rèn)為，“在信息技術(shù)革命的背景下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生根本性的變化，經(jīng)濟(jì)學(xué)和經(jīng)營學(xué)領(lǐng)域里找到了更深層次的原因模塊化，是模塊化推動了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)生了結(jié)構(gòu)性變化。,電腦產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天這樣的產(chǎn)業(yè)集群，其根源在于電腦設(shè)計(jì)的模塊化。廣泛采用模塊設(shè)計(jì)的方法，戲劇性地提高了創(chuàng)新的速度。 依據(jù)產(chǎn)品架構(gòu)理論(模塊化是一種產(chǎn)品架構(gòu)形式)尋求構(gòu)筑新的企業(yè)制勝模式。 電腦產(chǎn)品由整體(一體化)架構(gòu)轉(zhuǎn)向模塊化架構(gòu)。這個(gè)模塊化架構(gòu)一經(jīng)出現(xiàn)，便推動著美國信息產(chǎn)業(yè)快速持續(xù)增長并且形成了較為合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 模塊化設(shè)計(jì)方法已經(jīng)在機(jī)械如數(shù)控機(jī)床、模具、減速箱、工業(yè)汽輪機(jī)和電工電子如微機(jī)、通信設(shè)備、電動控制儀表以及船舶

3、、建筑、電力、武器裝備如方艙、雷達(dá)、航空電子設(shè)備等行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用 。,美國參數(shù)技術(shù)公司PTC：產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的全球領(lǐng)先者 PTC，成立于1985年，總部設(shè)在美國馬薩諸塞(麻省)的沃爾瑟姆 。今天，有50,000多家客戶使用PTC的產(chǎn)品開發(fā)、內(nèi)容管理和動態(tài)出版解決方案。被公認(rèn)為是幫助離散型制造商優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)績效的全球領(lǐng)先者。 中國兵器裝備研究院 通過引進(jìn)和應(yīng)用PTC 公司的產(chǎn)品開發(fā)體系，利用PTC產(chǎn)品開發(fā)體系的專用工具，靈活地實(shí)現(xiàn)自頂向下的裝備新產(chǎn)品模塊化、系列化設(shè)計(jì)工作。 三一重工攜手PTC公司CAX/PDM項(xiàng)目啟動 以實(shí)現(xiàn)集團(tuán)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、聯(lián)手PTC強(qiáng)強(qiáng)合作打造重工行業(yè)標(biāo)志性企業(yè)。,2、機(jī)械產(chǎn)

4、品快速設(shè)計(jì)的內(nèi)容 快速設(shè)計(jì)從內(nèi)容上包含以下幾個(gè)方面： 機(jī)械產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)規(guī)劃 利用模塊化設(shè)計(jì)方法對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變形及規(guī)格系列進(jìn)行規(guī)劃，建立系列化的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)； 四大產(chǎn)品系列及多種規(guī)格系列產(chǎn)品 產(chǎn)品系統(tǒng)配置表、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 構(gòu)造模塊系統(tǒng)并利用參數(shù)化、變量化方法建立產(chǎn)品庫、模快庫； CP、 HP 、AD、COT、DEV,利用知識化方法建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)對象及其設(shè)計(jì)過程知識庫。 標(biāo)準(zhǔn)件庫 外購件庫 特征庫 管路庫 管線庫 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的快速生成 根據(jù)用戶需求，利用知識化方法和變量化方法，匹配并定制特定產(chǎn)品所需模塊； 通過模塊綜合，生成滿足用戶需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的快速評價(jià)與仿真 對產(chǎn)品設(shè)計(jì)方

5、案進(jìn)行裝配、運(yùn)動仿真和動、靜態(tài)性能分析，評價(jià)方案的可行性及設(shè)計(jì)需求滿足程度； 對產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化并對影響產(chǎn)品性能的薄弱模塊環(huán)節(jié)進(jìn)行修改。,3、機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架模型 基于快速設(shè)計(jì)技術(shù)原理研究，可建立機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)框架體系。該體系分為方法層，工具層與應(yīng)用層。 機(jī)械產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的技術(shù)構(gòu)成 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)（核心和基礎(chǔ)技術(shù)） 包括模塊化產(chǎn)品族規(guī)劃、模塊化 產(chǎn)品數(shù)據(jù)建模和管理、模塊化產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)、方案評價(jià)技術(shù)等； 智能化設(shè)計(jì)技術(shù) （提高速度和質(zhì)量的重要手段） 包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識的采 集、整理、表達(dá)、建模以及基于知識的推理求解技術(shù)等； 各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（快速設(shè)計(jì)的重要工具） 包括各種 C

6、AD、SolidWorks工具。, 快速設(shè)計(jì)軟件工具系統(tǒng)的構(gòu)成 現(xiàn)有的、發(fā)展成熟的方法和工具， 設(shè)計(jì)開發(fā)面向具體應(yīng)用、解決具體設(shè)計(jì)問題的計(jì)算 機(jī)軟件系統(tǒng)。 快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成平臺（作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面） 將快速設(shè)計(jì)使能工具集和各種支撐工具有機(jī)集成在統(tǒng)一的框架內(nèi)，使之能夠?yàn)榫唧w的產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)提供快速設(shè)計(jì)支持； 提供對并行協(xié)同設(shè)計(jì)模式的支持，使各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間能夠進(jìn)行有效的分工與合作。,二、產(chǎn)品模塊化與系列化設(shè)計(jì),1、電子設(shè)備模塊化及標(biāo)準(zhǔn)化 模塊是具有相對獨(dú)立功能和通用接口的單元 實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備模塊化的基礎(chǔ) 以“電路為先導(dǎo)，結(jié)構(gòu)為先行”的模式組裝出定制的產(chǎn)品 電路模塊 功能差異 多變因素 受限制 結(jié)構(gòu)模

7、塊 電路的載體 變化因素少，尺寸互換性 工藝、工裝通用化 縮短產(chǎn)品制造周期和降低成本 結(jié)論：結(jié)構(gòu)模塊可以獨(dú)立先行，以結(jié)構(gòu)模塊去制約電路模塊；沒有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化就沒有大規(guī)模定制。,電子設(shè)備模塊化的發(fā)展 模數(shù)數(shù)列 將元器件、零部件、整機(jī)的形狀及其間組裝關(guān)系，置于一個(gè)兩維或三維的坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中來考慮，即各種元器件、零部件定位于坐標(biāo)網(wǎng)格的固定點(diǎn)上，并且它們的外形尺寸占有整數(shù)倍的網(wǎng)格格距。如將格距稱之為“模數(shù)”，則元器件、零部件的尺寸及其安裝間距應(yīng)是模數(shù)的倍數(shù)。 解決模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的互換、兼容和空間損失最小等問題的有效辦法 數(shù)系 0.5mm、2.5mm、25mm三種格距 重要接口 外接口 房屋建筑與房間

8、設(shè)施，如：門、電梯、地面等； 包裝和運(yùn)輸，如：汽車、船舶和空運(yùn)的托盤和集裝箱； 各類設(shè)備的集成，如：開關(guān)和傳動設(shè)備、電源、工業(yè)過程設(shè)備。,內(nèi)接口 印制電路板，連接器和機(jī)電元件； 半導(dǎo)體元件； 電纜和布線； 功能單元，如AC/DC轉(zhuǎn)換器，測量、控制功能單元和熔斷器等。 電子設(shè)備典型結(jié)構(gòu) 各類不同的模塊化典型結(jié)構(gòu)模式的出現(xiàn) 如：電子設(shè)備殼體逐步形成了盒、箱、柜（包括屏）、臺四大類型基本結(jié)構(gòu)模式，逐步形成了一些典型結(jié)構(gòu)。 具有普遍意義的結(jié)構(gòu)模式有： 1）嵌套式層次結(jié)構(gòu)（內(nèi)插式結(jié)構(gòu)）：主要是指由IEC297和IEC917系列標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的模式，它是一種插件插箱機(jī)柜系統(tǒng)。是目前標(biāo)準(zhǔn)化程度最高、也是應(yīng)用最廣

9、的一種模塊化結(jié)構(gòu)模式。 2）外插式結(jié)構(gòu)：其基本單元是盒式插件模塊，將具有獨(dú)立功能的模塊，并列地直接從外部進(jìn)行機(jī)械和電氣互連，從而構(gòu)成一套新的裝置。 3）層疊式結(jié)構(gòu)：由具有相對獨(dú)立功能的機(jī)箱模塊逐層疊裝而成，加上電氣互連就可構(gòu)成一套功能齊全的整機(jī)。,4）套裝式結(jié)構(gòu)：幾種模塊套裝于機(jī)箱模塊內(nèi)構(gòu)成整機(jī)，主要用于箱式的儀器。5）裝架（屏）式結(jié)構(gòu)：將各種具有規(guī)定尺寸的功能模塊集裝于標(biāo)準(zhǔn)的安裝架上構(gòu)成電子設(shè)備。 6）拼裝式結(jié)構(gòu)：將若干種不同結(jié)構(gòu)形式的模塊，按規(guī)定的模式組裝成一臺整機(jī)。通過巧妙的設(shè)計(jì)，幾種有限的模塊可組裝出多種形態(tài)各異的裝置，如各種形式的控制臺。7）單元組合式結(jié)構(gòu)：由若干風(fēng)格統(tǒng)一、但結(jié)構(gòu)各異

10、、有獨(dú)立功能的單元組合成成套裝置。 電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系 整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系由四大部分組成，即：IEC917族模數(shù)尺寸數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)；IEC297族（19in）機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)； 與設(shè)備環(huán)境特性有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及其試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；其它與電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。,2、產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì) 系列化是對同一產(chǎn)品中的各組產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的一種形式。 針對這一目標(biāo)采取的項(xiàng)目進(jìn)程是：通過模塊化設(shè)計(jì)的研究，建立模塊分類及庫管理，確立模塊接口的特征匹配，使零部件模塊能夠按照功能要求實(shí)現(xiàn)通用化、組合化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。 產(chǎn)品系列化，一般可分為：制定產(chǎn)品參數(shù)系列、編制系列型譜和開展系列化設(shè)計(jì)。 系列設(shè)計(jì)的方法 在系列內(nèi)選擇基型

11、 KS-C200 最具代表性 規(guī)格適中 用量較大 結(jié)構(gòu)較先進(jìn) 使用性能可靠 有發(fā)展前途 基型產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì),向橫的方向擴(kuò)展（在基型產(chǎn)品基礎(chǔ)上擴(kuò)展外部的變型產(chǎn)品系列） KS-C300 KS-S200 KS-L200 KS-M100 集束型 星 型 直線型 獨(dú)立式 圖樣中表示的產(chǎn)品代號 向縱的方向擴(kuò)展（主要零部件可通用的幾種規(guī)格裝產(chǎn)品形成一個(gè)族產(chǎn)品系列） 變型系列或族產(chǎn)品系列 C12A0 C12C0 C12D0 C12A1 C12C1 C12D1 C12A2 C12C2 C12D2 ,三、關(guān)于解決方案的建議,1、認(rèn)識公司產(chǎn)品的特點(diǎn)及現(xiàn)狀 公司引進(jìn)國外技術(shù)，采用國際通行的工藝集成模塊系統(tǒng)，形成了國產(chǎn)化

12、的生產(chǎn)秩序和系列化多品種的規(guī)模。 系統(tǒng)消化吸收 單元模塊創(chuàng)新 產(chǎn)品投入期、成長期 電子設(shè)備更新?lián)Q代快，應(yīng)用領(lǐng)域廣，功能、使用場合的差異及用戶個(gè)性化和小批量的生產(chǎn)需求。 產(chǎn)品多樣化 瞬變性 離散型產(chǎn)品 定制化 設(shè)計(jì)周期短 日益增長的市場需求與產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的矛盾 公司 2008年的新目標(biāo) 十一五計(jì)劃項(xiàng)目 擴(kuò)大銷售 降低成本 縮短周期,產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需要從源頭抓起，打好基礎(chǔ) 產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的思想和基礎(chǔ)架構(gòu)還不明晰； 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置不系統(tǒng)，裝配圖繪制不規(guī)范 ，圖紙及BOM不完整； 圖樣編號不易識別，單元結(jié)構(gòu)工藝性、可靠性不強(qiáng)，信息共享程度低，圖紙重用性低。 2、幾點(diǎn)建議 學(xué)習(xí)繼承產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及成

13、果，認(rèn)清我們的優(yōu)勢和差距，明確當(dāng)前最迫切需要解決的問題。 設(shè)計(jì)人員需要不斷更新知識，轉(zhuǎn)變觀念 思維決定一切 不管你的產(chǎn)品是用什么精密技術(shù)加工出來的，它終究還是一幫人群策群力想出來的，。 想清楚了再做 大部分公司預(yù)算5%用于設(shè)計(jì)，但是70%產(chǎn)品成本都是由設(shè)計(jì)產(chǎn)生的部分原因是80%的質(zhì)量問題都是無意間被設(shè)計(jì)到產(chǎn)品之中去的。要留出30%40%的預(yù)算來檢測并修改產(chǎn)品真是馬后炮。,多好才算夠好 6 西格瑪是我們追求的完美水平。 6 西格瑪管理哲學(xué)就是99%還不夠好。換句話說，要達(dá)到99.99966%的成功率。 而我們現(xiàn)在也就能達(dá)到2西格瑪多一點(diǎn)（安打率大約在70%上下）。 又好又快 設(shè)計(jì)進(jìn)度和設(shè)計(jì)質(zhì)量不是矛盾的 不注重質(zhì)量，只求進(jìn)度等于拔苗助長。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng)不僅是一個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)用問題，而是代表著先進(jìn)的設(shè)計(jì)管理理念，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程再造 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置/編碼 軟件應(yīng)用/模板、BOM 系統(tǒng)化、模塊化、規(guī)范化、完整性 協(xié)同設(shè)計(jì)/流程整合/快速設(shè)計(jì) 選擇合適的項(xiàng)目作為實(shí)施切入點(diǎn),模板、BOM測試 新開發(fā)項(xiàng)目 積極參