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產品模塊化設計方法范文第1篇

關鍵詞：模塊化設計 切割分排機 機械設計 機械壓力機

中圖分類號：TH12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0041-02

當前，隨著社會經濟的發(fā)展，用戶群體由原先集中式變?yōu)閭€體戶，在機械產品需求方面用戶呈現(xiàn)出多樣化和個性化特點，從而提出了低成本、高質量和個性化方面的更高要求，這就使機械制造商面臨嚴峻挑戰(zhàn)。模塊化設計制造是在機械設計過程中引入模塊化思想，同時柔性加工技術、成組技術、CAD技術等先進技術的運用，將同一功能的機械產品單元設計為性能各異、可以互換的模塊，重點解決是機械設計制造周期、成本與款式、規(guī)制之間的關系。設計機械產品系列化模塊化可帶來精度高，性能穩(wěn)定，結構簡單，成本低廉的優(yōu)勢。模塊化設計是實現(xiàn)機械產品大規(guī)模定制、使產品越加符合當前市場需求的有效方法之一，有利于提高企業(yè)在市場的核心競爭力。

1 模塊化設計概述

1.1 模塊化設計定義及目的

模塊化設計的界定是從產品設計以及生產的不斷發(fā)展中逐步形成的，它指的是在某一范圍內為滿足市場的不同需求，根據(jù)功能分析為基礎，對功能相同或者相同功能而性能、規(guī)格各異的產品進行劃分，并以功能模塊形式進行系列設計，以期達到變通對模塊的選擇和組合，即可構成顧客定制的個性化產品。其內容包括創(chuàng)建和組合，其中模塊是具有一定功能的零件、組件或部件，一般為批量生產。鑒于不同模塊可組合成差異化產品，設計的重用率因而得以提升，使設計成本大大降低，實現(xiàn)了機械產品設計速度的提升及定制設計規(guī)模化。

模塊化設計的宗旨為用設計上的少變去滿足客戶需求的多變；以設計時間的最少投入、加工速度的專業(yè)化來提高設計生產效率、縮短產品生產周期，應對市場中交貨期的日益縮短；采用最有效的方式取得最快速的產品創(chuàng)新；設計方法從組合上求創(chuàng)新、并從功能角度出發(fā)，達到產品通用化和標準化，使其可靠性及質量得以提升，通過平臺的建立、共享產品通用模塊，滿足產品大量定制下的經濟效益規(guī)模化。模塊化設計同時具有如下優(yōu)點：產品內部繁復性減少，同時產品外部增加多樣性，客戶需求與企業(yè)目標之間的差距得以協(xié)調；模塊化產品的配置設計通過規(guī)?；_發(fā)迅速提高，生產成本得到降低；設計人員得以減輕工作強度，可使其投入更多精力在技術上創(chuàng)新；在適應生產的定制規(guī)模化同時也可適應個性化產品的小批量生產；模塊的高質量和可靠性有利于定制產品成功率一次達標；基于模塊的封裝性，拆卸和組裝變得更為便捷，還可以模塊為單元進行拆裝維修，操作空間、測試設備限制不存在，維修工作極大簡化，加快維修速度與效率。

1.2 模塊化設計特點

模塊化設計具有獨立性、通用性、互換性和系列化等特點。每個模塊都是相互獨立的，只具有對外的接口，為提高其性能，可在不調整外部接口的前提下，開始獨立設計和優(yōu)化各個模塊。模塊化設計具有較大范圍的通用化特征，每個模塊的組成結構相對固定，參數(shù)、性能、對外接口形式和尺寸等也基本上固定不變，當模塊屬性能滿足產品部分功能需求，不管是在產品橫系列還是縱系列模塊都能通用。模塊本身所具備的屬性使其在整體產品中占據(jù)相當重要的地位，無論是在其整體的設計過程中還是維修期間，都比常規(guī)設計更加方便，在必要情況下可以只更新模塊，互換性很強。若一批模塊外形相似且名稱相同，但參數(shù)大小各異，那么模塊系列就此形成，模塊的系列化使其不但適用于產品系列，還能單獨適用于個性化產品中，在相應范圍內構成不同功能或功能相同性能各異的多種產品。

1.3 模塊化設計方法

進行機械設計時，相較模塊設計的系列化，合理劃分模塊變得極為重要，不僅需考慮管理與制造的方便、進行模塊組合的時候是否能靈活地組合以及在系統(tǒng)中的可更換性，同時考慮模塊系列的擴展及變型產品的輻射。劃分原則為焊接件簡化、外購件簡化、借用子裝配體簡化的原則，促使更多產品的組成。在模塊化設計過程中，還要注意模塊中具有接口特征的可調換性與組合性兩個通重要特征，進一步提高模塊標準化、規(guī)格化及通用化程度。

模塊化在設計方式上，主要包括全系列模塊化設計、縱系列模塊化設計、橫系列模塊化設計和跨系列模塊化設計。模塊化設計的橫系列指產品主要參數(shù)不改變情況下，以基型產品為基礎，通過模塊發(fā)展變形產品，該設計方式極易實現(xiàn)，比如更換端面銑床的銑頭可加裝立銑頭形成立式銑床，加裝臥銑頭形成臥式銑床，加裝轉塔銑頭形成轉塔銑床?？v系列模塊化設計是在同一類型中對不同規(guī)格的基型產品進行設計，即通過合理劃分區(qū)段，使與動力參數(shù)相關的模塊僅通用于同一區(qū)段內，而與尺寸或動力無關的模塊通用于更廣范圍。模塊化設計全系列包括橫系列及縱系列兩項設計，例如運用設計方式橫系列，通過更換端面銑床的銑頭形成立式銑床、臥式銑床、轉塔銑床等橫系列產品，還可改變工具銑床身和橫梁的高度和長度，形成縱系列產品。跨系列產品設計就是改變某些模塊得到其他系列產品的設計方式，此類設計方式主要是基于模塊化設計全系列適用結構比較相似的模塊化設計跨系列產品上，比如德國某廠生產的模塊化鏜銑床通過橫系列模塊化設計方式發(fā)展為數(shù)控及各型鏜銑加工中心，在此基礎上，對立柱、滑座、工作臺進行更換，原有模塊化鏜銑床可變?yōu)榭缦盗械穆涞冂M床。

在機械設計中，模塊化產品的設計和制作過程是兩個不同層次的過程，而事實上，技術系統(tǒng)與模塊化設計遵循基本相似的設計流程，而較為復雜的模塊化設計，成本費用更高，還需確保各個零部件功能的發(fā)揮不是單一的。模塊化設計流程在機械設計中運用，見圖1。

2 模塊化設計方法在機械設計中的運用

機械設計是指滿足經濟指標及相應技術的條件下，求解功能需求并最終鎖定最優(yōu)綜合方案的進程，該進程具有綜合性、多解性、近似性和層次性的特點，成為創(chuàng)新機械產品的核心和基礎，從根本上決定著機械產品的功能、性能、質量和成本。當前，隨著社會經濟的發(fā)展，用戶群體由原先集中式變?yōu)閭€體戶，對機械產品用戶需求呈現(xiàn)個性化及多樣化特點，在個性化、高質量及低成本方面顯示出更高要求。設計制造模塊化成為制造業(yè)面對上述挑戰(zhàn)的主要方式，基于產品模塊化的合理體系，個性化且滿足客戶需求的產品可快速組合成，同時還能通過批量生產與管理通用模塊降低生產和管理成本。

2.1 模塊化設計在機械壓力機設計中的應用

模塊化設計方法非常適用于結構復雜的機械產品的設計。機械壓力機可以拆解為機身、滑塊、傳動、氣動、、拉伸墊部件等，但分解出的模塊較大，無法將這些模塊組合成新產品，需進一步細化分解為具有較強通用性的模塊。飛輪制動器是機械壓力機的重要部件，由氣缸、剎車片和底座組成。但由于底座受機床結構和安裝位置的限制，不能全部通用，所以飛輪制動器不能作為1個模塊來采用模塊化設計，可將其分為3個模塊來進行設計。不同的壓力機氣缸是可以相同的，在裝配過程中只需適當調整氣壓氣缸便能使用于多種規(guī)格的機械壓力機上。剎車片可直接作為通用件。底座可根據(jù)安裝位置結構來進行設計。根據(jù)具體需求選擇不同氣缸、底座和剎車片進行組合形成的飛輪制動器可在各種規(guī)格的壓力機上使用。由于機械壓力機的液壓系統(tǒng)和系統(tǒng)的泵站為外購的，因而其本身就是一個獨立的模塊，但是分配系統(tǒng)具有向不同點輸送的功能，這就需要根據(jù)企業(yè)需求對系統(tǒng)的裝配部件進行設計，根據(jù)模塊化設計原則，設計過程中可將液壓系統(tǒng)、系統(tǒng)的分配元件及管路集中起來，形成集中控制模塊，只需留出對外接口即可適用于多種機械產品。機械壓力機的氣動部件的控制氣路可通過三聯(lián)件、壓力表、減壓閥及其他氣動元件的組合形成一個中央控制模塊，在該模塊中，只需留出對外接口即可適用于噸位相近的不同的壓力機上。

通常來說，在大型的機械壓力機上，都設置有相應的爬梯，爬梯的主要功能是供機械維修人員上下行走。常規(guī)設計中，一般將爬梯作為一個整體焊接件進行設計，或是設計為上下兩部分以便于上梁和立柱的拆解。事實上，若能按照模塊化設計的理念分解爬梯，其通用性會更強。機床大小于爬梯寬度無關，設計中大可按照人體寬度來設計爬梯跨度，而爬梯的高度則根據(jù)機床高度設計，為此，可在考慮爬梯總功能的基礎上將爬梯設計為許多節(jié)，把每個節(jié)都看作是一個模塊，那么在具體設計中設計人員只需要根據(jù)機床的高度來選擇節(jié)的種類和數(shù)量，而不是重復設計。裝配爬梯時，可利用螺釘將選擇好的節(jié)牢固連接起來。

2.2 模塊化設計在切割分排機設計中的應用

切割分排機是生產方便面的重要設備。在經過和面、熟化、復合壓片、連續(xù)壓片、切條成型、蒸面這些步驟之后，需要將蒸熟的面條送至切割分排機完成面條的定長切斷和分派，在切割分排過程中，面條被折為兩層，方便面基本成型，之后進行油炸、冷卻、包裝。

2.2.1 模塊劃分

模塊化設計過程中，根據(jù)切割分排機的功能和結構，進行模塊劃分，大部分模塊為必選模塊，其中電機包括1.1 kW、1.5 kW兩種。按照產品規(guī)格不同，分為3萬包、5萬包、12萬包、15萬包四類。二次拉伸網、分排架、滴油裝置為可選模塊，主要是按班產量或客戶要求選擇有或無。除此之外，一整的切割分排機，還應包括必不可少的標準件、連接件、緊固件等。對于3萬包、5萬包、12萬包、15萬包這4種類型，其主要區(qū)別在于4種系列產品的有效工作寬度不同，但它們所要實現(xiàn)的功能是相同的，因而模塊劃分亦相同。

在模塊劃分下進行切割分排機的模塊化設計最終衍生出來的并不僅僅是3、5、12、15萬包這4種產品，這只是按照產量不同來劃分的，屬于第一個層次的分類，而在此基礎上，還能根據(jù)客戶的不同需求、不同排架長短、有無二次拉伸網、由于滴油裝置、不同分排裝置衍生出更多種類的產品，通過計算，僅按照3萬包的產量，就可衍生出16種產品。另外一方面，每個模塊都有各自接口，且在接口約束框架內，每個模塊都是不斷發(fā)展著的，客戶需求不同，切割分排機生產的方便面的種類也會有所增加，這對于豐富產品線具有重要現(xiàn)實意義。

2.2.2 模塊化參數(shù)化設計及應用效果

模塊劃分完成后，需分析各個模塊之間的關系，也就是進行各模塊之間的接口分析，以明確兩個模塊之間是否直接相連，這樣以來，在切割分排機設計過程中，可從源頭上避免模塊之間相互干涉現(xiàn)象的出現(xiàn)。必要情況下，進行接口分析的時候應進一步對每個模塊的外形輪廓尺寸、接口尺寸等加以明確。比如蒸網主傳動軸模塊與二次拉伸網、電機、左箱體、右箱體、主傳動軸模塊存在接口，挑面輥組件模塊與左箱體、右箱體、主傳動軸模塊存在接口，分排架模塊與分排架支腳、后分排輥組件、滴油裝置、淌板、左箱體、右箱體模塊存在接口，左箱體、右箱體模塊都與蒸網主傳動軸、挑面輥組件、折疊機構、柵輪、二次拉伸網、切刀托輥組件、小膠輥組件、上壓輥組件、前分排輥組件、分排架、機架、罩殼模塊存在接口。

為便于數(shù)據(jù)管理，需制定針對方便面生產設備各機組的編碼規(guī)則，見圖2。按照圖中的編碼規(guī)則解讀切割分排機的編碼，比如FM12.07為12萬包切割分排機的編碼，F(xiàn)M12.06.10為12萬包切割分排機某一部件的編碼，F(xiàn)M05.08.03-2為為5萬包油炸機某一零件的編碼。相應地，按照編碼規(guī)則對切割分排機各個模塊進行編碼。編碼后，編制切割分排機的合同數(shù)據(jù)列表，當客戶選擇了某一具體規(guī)格的切割分排機，根據(jù)客戶具體需求，選用相應的模塊，進行模塊配置。

以切割分排機中的切刀托輥組件的模塊化設計為例，3、5、12、15萬包這四種產品的相應模塊中，除切刀、切刀棍、托輥件號不同以及標準件數(shù)量不同外，其他各個零件均相同，四者存在大量共用件。應用Pro/E建立切刀托輥組件模型，建模過程中，在族表中列出不同零部件，并選用不同件號，以生成不同模型組合。之后利用Pro/E所具有的強大的參數(shù)化設計能力實現(xiàn)各個部件和零件的參數(shù)化設計。

通過采用模塊化+參數(shù)化的設計方法，在面機產品開發(fā)設計過程中，企業(yè)的設計效率明顯提升，產品開發(fā)周期大大縮短，原來的一個產品從設計、計算到完成工程圖紙的時間為3個月，現(xiàn)在的4個產品利用同一平臺、每個機組再加上不同選項，其工程設計時間僅為4個月，且衍生出了64中不同組合的產品。另外，產品質量不斷提升，零部件使用種類和使用量明顯減少，大大降低了總生產成本。

3 結語

總之，模塊化設計方法是實現(xiàn)機械產品大規(guī)模定制、使產品越加符合當前市場需求的有效方法之一，在提高效率、降低成本、保證質量等方面具有很大優(yōu)勢。但模塊化設計也有帶來不利影響的可能性，在機械設計中還需加強分析，對其進行合理應用。相信隨著模塊化設計標準化、規(guī)格化、通用化程度的進一步提升，模塊的互換性也會隨之強化，機械設計與制造水平將會步上一個新臺階。

參考文獻

[1] 蔡業(yè)彬.模塊化設計方法及其在機械設計中的應用[J].機械設計與制造，2005（8）：154-156.

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[3] 諶炎輝.復雜機電產品模塊化設計若干關鍵技術及應用研究[D].西安：西安電子科技大學，2013.

[4] 王春琦.基于模塊化拖掛式A型房車設計方法與應用研究[D].成都：西南交通大學，2013.

產品模塊化設計方法范文第2篇

對模塊化的定義以及模塊元件的定義進行闡述，并對模塊元件的結合方式進行總結。同時論述模塊化產品的設計原則、設計方法以及目前模塊化的市場應用前景，以不同的企業(yè)應用為例進行對比總結，最后得出模塊化產品的優(yōu)點以及發(fā)展趨勢。

關鍵詞：模塊化設計；產品設計；設計方法

中圖分類號：

F27

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2013）10008301

1 模塊化產品設計方法

在模塊化產品設計的過程中，通過分析得出模塊化設計原則，以作為設計的依據(jù)，方法如下：

（1）模塊化設計的產品必須滿足所有需求：依據(jù)文獻、調查，及訪談獲得使用者需求的重要資料，將其整理后，根據(jù)使用者需求項目進行模塊化設計，以利用不同單元模塊搭配組合，滿足不同使用者的需求。

（2）依據(jù)功能需求進行分割，設置模塊化單元：將可合并的功能加以整合成為獨立的單元，進行單元模塊設計，并考慮單元模塊間的連接，制定標準化尺寸，一次為單元模塊設計的依據(jù)。

（3）可排列組合的模塊單元：設計的模塊強調可靈活排列組合，能適用于各種空間環(huán)境，滿足不同人群的需求，且考慮各模塊設計風格的一致性，其各系統(tǒng)的單元均能互換使用。

2 模塊化導入產品設計分析

產品開發(fā)程序分為十個階段：（1）確認顧客需求。（2）建立目標規(guī)格。（3）概念產生。（4）概念選擇。（5）概念測試。（6）設定最終規(guī)格。（7）專案計劃。（8）經濟分析。（9）建立競爭產品標桿。（10）模型與原型。

由以上活動可以看出在概念發(fā)展階段主要是了解客戶需求，并將客戶需求轉換為產品目標規(guī)格，并建立產品概略外形及概略的產品組裝流程圖，最后產生數(shù)個產品雛型，經過專案團隊評估分析，以找出最佳的產品雛型。所以在產品概念階段既導入模組化設計有以下的缺點：

（1）模組化設計會限制設計及創(chuàng)新的自由度，設計初期應集思廣益，主動尋找好的產品創(chuàng)意，針對不同的市場與顧客需求，權衡考量設計可能會產生的各方面影響，如一開始既受限于模組化的框架，不利于產品創(chuàng)新的發(fā)展。

（2）產品設計初期，設計變更所影響的產品架構幅度較大，反復的設計變更導致于產品架構與功能模組之間也不斷地跟著變動，如此變動造成在產品開發(fā)初期花費太多時間于模組化過程中，導致產品開發(fā)時間過長，延遲產品上市時間，不利于產品取得市場優(yōu)勢。

系統(tǒng)層級設計階段主要是根據(jù)產品概念發(fā)展階段所產出的產品雛型，定義產品的結構，產品子系統(tǒng)與構件之劃分以及產品系統(tǒng)的最終組裝方案等，在此階段產品架構定義明確，不容易產生大變動的設計變更，所以在系統(tǒng)層級設計階段根據(jù)產品架構定義產品模塊，界定模塊界面，避免花費太多時間于大幅度及重復地模塊化變更，以縮短產品開發(fā)之時間。

3 模塊化產品設計原則

產品的構成是由許多的零件在空間上進行裝配而成，但一產品的組成少則十幾個零件，多則上千上萬個零件，如何將這些零件依產品之架構分成不同之模塊，模塊的范圍如何界定，在模塊化過程中應依據(jù)哪些準則，基于上述之問題本研究提出之模組化設計的原則如下。

（1）單一功能化：模塊單一功能化應是產品模塊化設計的第一步，一產品按照其功能可以區(qū)分為不同的系統(tǒng)，例如自行車依其功能性不同可分為五大系統(tǒng)包含車架系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車輪系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及轉向系統(tǒng)，而這五大系統(tǒng)既可分為五個模組。

（2）標準化：也可以稱之為重復化，就是同樣的零組件重復出現(xiàn)在不同的產品上。在產品開發(fā)過程中重復使用現(xiàn)有零組件，可以分攤開發(fā)的成本，降低新零件數(shù)量，縮短整體開發(fā)時程。標準化分為內部標準化及外部標準化。

（3）規(guī)格化：也可稱之為參數(shù)化或數(shù)據(jù)化。模塊化設計強調模塊可搭配變換，所以模塊與模塊之間鎖固方式的相關參數(shù)（例如螺栓大小、螺栓孔數(shù)量、螺栓孔距離等），及模塊實體的相關參數(shù)，須建立系統(tǒng)化標準規(guī)格，唯有如此才可以確保模塊在組裝的時候，彼此之間能夠正確穩(wěn)固的結合、安裝。

（4）可拆解化：產品元件之間的接合可分為永久接合及可拆式接合，模組化設計強調模組可搭配變換，所以模組與模組之間鎖固方式不可使用永久接合方式，應以可拆式接合為主。

4 模塊化產品設計流程

產品開發(fā)分為數(shù)個不同階段，本研究依據(jù)產品開發(fā)流程，在系統(tǒng)層級階段導入模組化設計，本研究所提出之產品模組化流程如下：

（1）建立產品結構：設計者在此階段提出產品的架構與主要功能。個別的組成元件與其主要的功能需求予以決定，并傳遞到下一個步驟。

（2）選擇元件：設計者選擇符合上一步驟定義所需要的元件。

（3）取得組裝關聯(lián)：分析并定義出產品元件之間的設計關聯(lián)性。

（4）驗證組裝關聯(lián)：檢查產品元件間的設計關聯(lián)性，是否滿足整個產品的主要功能需求，這些關聯(lián)是否合理，是否有矛盾的現(xiàn)象。

（5）確認：確認所有選擇的元件是否都有被使用到。如果必要的修改已經完成，則視為所有的元件都已滿足所定義的需求。

（6）建立產品架構：當所有的元件都已經被選擇，且彼此間的關聯(lián)性已被完整定義，此產品的架構即定義完成。

參考文獻

[1]童時中.模塊化原理設計方法及應用[M].北京：中國標準出版社，2000.

產品模塊化設計方法范文第3篇

引言

目前，對“模塊化”設計的研究多出現(xiàn)在機械、電子、建筑等領域，而日用陶瓷設計領域中的相關研究甚少。筆者通過查閱相關資料，對“模塊化”設計幾個主要領域中的設計方法進行了總結，并結合日用陶瓷造型設計中的實際需求和設計實例，對每種設計方法和其中的設計啟示進行分析、概括。本選題以現(xiàn)代化大生產中的日用陶瓷造型設計方法為落腳點。對比沿用多年的日用陶瓷造型設計方法在細節(jié)方面已顯現(xiàn)出的弊端――例如，配件種類多而繁雜;手工組合效率低且損耗大;有著“牽一發(fā)而動全身”的特點。“模塊化”設計方法則可以使日用陶瓷造型設計過程更簡易，并為設計的多元化創(chuàng)造可能性，同時可以改良生產、簡化流程、節(jié)約成本。

日用陶瓷造型設計中模塊化設計的具體方法

在楊華的碩士畢業(yè)論文《可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下模塊化產品開發(fā)研究及應用》中，系統(tǒng)分析了模塊化產品拓展的類型（圖中名稱僅供參考），如圖一：

圖一 模塊化產品拓展的類型

圖中以最直觀的幾何形態(tài)的組合構成說明了不同模塊化產品拓展方式的方法，根據(jù)此種類型劃分，加之前文中的相關內容，可以將模塊分為基礎模塊和附屬模塊，從而對對模塊化設計的方法做出進一步分析、歸納。

1.基礎模塊替換法

基礎模塊，也就是產品整體中的主體部分，與附屬部分組合為一個有機整體，又可以相互獨立。這一方法是由圖一中的“共享構建模塊化”總結而來，此方法的主導設計思想是“一體多用”，也就是將同一模塊用于多種形態(tài)甚至多重功能的產品中，實現(xiàn)新產品造型與功能的同步拓展。它可以通過減少產品構件的數(shù)量來節(jié)約生產成本。在設計過程中需要注意，不同的基礎模塊上的接口必須都是統(tǒng)一的并且與附屬模塊的接口或接觸面相吻合，簡言之，是要將核心模塊標準化。

如圖二，筆者運用基礎模塊替換法設計了一套調料罐，其中包括三款體積不同底徑相同的罐體，和一款三者通用的底座。在與底座組合前后，三款調味罐的形態(tài)都各自具有鮮明的特點;在組合之后，又成為了一系列產品，這便是筆者試圖達到的基礎模塊替換法的功效。

圖二 《精靈》調味罐系列

2.附屬模塊替換法

這一方法是由圖一中的“互換構建模塊化”總結而來。從提高生產效率、節(jié)約生產成本的角度看，附屬模塊替換法是一種比較合理的設計方法。它是在產品主體完全一致的情況下，通過配以不同的附屬模塊，來實現(xiàn)產品形態(tài)和功能的多樣化。由于附屬模塊體積較小、生產便捷，又具備各不相同的形態(tài)和功能，所以，在二者組合之后，會豐富產品的種類，更大程度地滿足不同客戶群體的需求，是產品設計的一種簡便、有效的方法。

3.基礎模塊變形法

與前兩種方法相比，此種方法更顯靈活，是在一種或多種附屬模塊不變的情況下，對基礎模塊的進行局部變化，從而實現(xiàn)產品在變化中始終保持完整性。這一方法是由圖一中的“量體裁衣模塊化”總結而來，它是標準化與個性化的結合，類似于“定制”的概念――根據(jù)特定客戶的特定需求所制造的模塊，結合可以共用的附屬模塊，組合出獨一無二的產品，既可以在主體的形態(tài)、色彩、設計等方面充分滿足不同客戶的需求，又可以節(jié)省部分重新制造的成本，使消費者不再需要犧牲個性化需求而被動接受標準化的產品。

例如某品牌護膚品包裝設計，其中就運用了基礎模塊變形法。在該款設計中，爽膚水和乳液包裝的區(qū)別在于瓶身的高度不同，這是根據(jù)兩款產品實際所需容量的不同而“定制”的，這一設計既可以使其在外觀上容易區(qū)分，又具有一定的功能性。兩款包裝的瓶蓋和底托是統(tǒng)一的模塊，可以互換，這樣的設計，一方面可以減少系列產品中的構件數(shù)量，降低生產成本;另一方面，在生活中，當同時打開兩款產品時，無需區(qū)分蓋子，方便使用。

4.模塊組合法

組合化是模塊化設計的特點之一，也是構成模塊化產品系統(tǒng)的主要方法。這一方法為產品提供了最大程度的多樣性和可定制性，可以通過變換產品的數(shù)量、構件類型、排列組合方式，產生多種整體效果各異的產品。需要注意的是，在設計產品時，需要使其具有標準的接口或接觸面，以保證拼合的完整性。

如圖三，在這組花插的設計中，設計師在造型上采用了簡潔的長方體作為原型，運用了統(tǒng)一的接觸面寬度，在水平和垂直空間上將四個基礎模塊進行了不同的組合，使每組花插在體量、色彩、可用程度等方面都各不相同，使原本簡單的模塊充分發(fā)揮了各自的功效。這種設計方法和設計理念可以應用于日用陶瓷造型設計中，以滿足不同的市場需求。

圖三 組合花插二

5.幾何形造型法

從立體構成的角度看，基礎的構成元素和構成方法對“模塊化”設計的思想有著重要的指導作用。其中，幾何形態(tài)和幾何形造型方法在現(xiàn)代設計中被廣泛應用。因此，在探索“模塊化”在日用陶瓷造型設計中的應用時，有必要對幾何形造型方法進行相關研究。

幾何形態(tài)的產品之所以被廣泛應用于產品設計領域并得到消費者的青睞，一方面是因為幾何形態(tài)簡潔，適合產品大工業(yè)批量生產的要求;另一方面是因為幾何形態(tài)的產品既具有單純、統(tǒng)一等美感要素，符合各層次消費群體的審美要求，又便于使用。但是，未經變化的幾何形態(tài)往往顯得過于死板、單調，而且不便于使用，因此，需要設計師在造型過程中，綜合考慮多方面因素，通過對幾何原體進行切割、組合、變異等手法，對其進行更加深入的細節(jié)設計，使最終的產品形態(tài)在單純、統(tǒng)一的美感中又不失細節(jié)的精致和功能的實用。

在幾何形造型方法中，切割、組合、變形和綜合是幾種主要方法，在產品設計的過程中，這些方法常常共存，服務于產品設計的完整性。圍繞本文主題，筆者重點對切割和組合兩種方法進行解讀。

切割，即切除或分割，也就是在原有幾何形態(tài)的基礎上運用這兩種方法使其產生新的形態(tài)和空間結構。切除，也就是設計中常用的“減法”，通常表現(xiàn)為體量上的減少;分割，則是改變幾何形態(tài)表面或整個形體的造型。分割又可以分為幾何式和自由式兩種。

組合，即將兩個或兩個以上的單元體通過積聚的方式構成一個整體，達到豐富形態(tài)結構和功能結構的雙重目的。它是與切除相對概念的“加法”，包括單元體上的增加和多個單元體的拼合構成兩種形式。在組合方法的運用，尤其是多個單元體的運用過程中，需要通過連續(xù)、重復、漸變、放射等美學處理方法得以實現(xiàn)。

在設計的實踐過程中，單獨依靠一種變換方法往往難以達到理想的設計效果，這就需要多種方法有機結合，也就是綜合的方法。在“模塊化”設計中，通過對簡單形體的切割、打散、組合，創(chuàng)造出三維空間中新穎的產品造型。

結論

產品模塊化設計方法范文第4篇

關鍵詞：市場經濟；機械制造；快速設計

一、快速設計技術是市場經濟發(fā)展的必然要求

快速設計技術是當前市場在對產品多樣化、瞬變性等需求的形勢下提出并發(fā)展起來的。快速設也稱快速響應設計、敏捷設計?？焖僭O計技術是當前市場在對產品多樣化、瞬變性等需求的形勢下提出并發(fā)展起來的。當前國際市場需求快速變化的特點和21世紀更加個性化的市場趨勢，使產品投放市場的時間日益成為決定產品競爭力的重要因素，促進了快速設計技術的發(fā)展。產品快速設計與制造的主要目的是縮短產品的設計周期，提高產品設計質量，以及提高企業(yè)對市場的快速響應能力。

產品快速設計與制造并沒有將其解決問題的范圍擴大到企業(yè)的整個生產領域，而只是將重點放在縮短產品的設計開發(fā)周期上，尤其是總體結構和工藝設計方案階段，以提高產品一次開發(fā)成功和快速響應市場的能力。產品快速設計是先進制造技術發(fā)展的產物，是計算機輔助設計與制造技術的發(fā)展和延伸，它涉及到并行工程技術、產品數(shù)據(jù)管理（PDM）技術、專家系統(tǒng)、集成建模、優(yōu)化技術、網絡技術以及價值工程和生產工程技術等?？焖僭O計的理論和方法主要有數(shù)字化設計、網絡化協(xié)同設計、模塊化設計、智能化設計和綠色設計等。

二、機械產品快速設計的內涵在于針對市場和客戶需求

現(xiàn)代機械產品市場的發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)在用戶需求個性化加強、產品交貨期和生命周期縮短、產品功能價格比提高等方面?！百|量、時間、效益”成為現(xiàn)代產品設計的準則，三者之間既相互矛盾而又辨證統(tǒng)一。機械產品快速設計技術正是解決這一矛盾的有效手段?？焖僭O計技術的目標在于高效率地完成高質量設計，縮短產品設計開發(fā)周期，提高企業(yè)對市場的快速響應能力。一切有助于加快產品開發(fā)速度的理論、方法和手段都可以成為快速設計技術與方法的組成部分?？焖僭O計技術與方法以現(xiàn)代設計理論為基礎，融合并行設計、模塊化設計理 論、基于知識的智能化設計技術與方法，集成各種計算機輔助技術（CAX）、網絡、計算機技術、仿真技術、產品數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)管理和分享技術，構建特定產 品的設計系統(tǒng)，加快產品設計進度，提高設計質量，快速響應市場需求。

因此，機械產品快速設計的內涵在于針對市場和客戶需求，應該充分利用各種產品設計 工具及針對具體產品的設計知識及經驗，快速制定滿足設計需求的可用于制造的方案，并使方案快速付諸實施。針對這一目標，快速設計從內容上應包含以下幾個方面：一是機械產品族結構規(guī)劃。利用模塊化設計方法對產品的結構變形及規(guī)格系列進 行規(guī)劃，建立系列化的產品族結構，構造模塊系統(tǒng)并利用參數(shù)化、變量化方法建 立產品庫、模塊庫，利用知識化方法建立產品設計對象及其設計過程知識庫；二是機械產品設計方案的快速生成。根據(jù)用戶需求，利用知識化方法和變量化方法，匹配并定制特定產品所需模塊，通過模塊綜合，生成滿足用戶需求的產品設計方案；三是機械產品設計方案的快速評價與仿真。 對產品設計方案進行裝配、運動仿真和動、靜態(tài)性能分析，評價方案的可行性及設計需求滿足程度，對產品設計方案進行優(yōu) 化并對影響產品性能的薄弱模塊環(huán)節(jié)進行修改。

三、我國機械產品快速設計的實施策略

實施機械產品快速設計是一項系統(tǒng)化工程。其實施策略可概括為以下幾個方面。

一是要建立產品需求信息的快速捕捉和決策機制。 充分利用網絡技術，快速捕捉復雜多變的市場動態(tài)信息，為產品正確地預測 和決策提供保證，并使企業(yè)和用戶之間的溝通更為直接、快速。市場分析是進行 模塊化產品規(guī)劃的基礎，準確的產品定位是模塊化發(fā)揮最大效益的前提。確定市 場需求量大、前景廣闊的一類產品為模塊化系統(tǒng)的設計對象，根據(jù)用戶需求分析， 確定產品的功能、性能、參數(shù)范圍。

二是要建立模塊化產品數(shù)據(jù)庫、知識庫及其管理系統(tǒng)。通過產品規(guī)劃、模塊的識別以及產品設計所需的各種知識的提取和加工，建立產品模塊及產品知識管理系統(tǒng)。利用基于知識的模塊化的產品模型及產品知識 管理系統(tǒng)，能最大限度地重用已有產品模塊及其設計知識，使快速設計建立在科 學、正確和合理的基礎之上，因而成為能支持富有競爭力的快速產品設計策略的 最有力的工具。

三是要構造機械產品的快速設計集成平臺和軟件工具集。以重點行業(yè)和典型產品的創(chuàng)新設計為背景，提出適合快速設計的軟件體系結構，以支撐軟件的二次開發(fā)為主要手段，利用各種接口將 CAD/CAE/CAM 的應用程序、數(shù)據(jù)庫、規(guī)范與標準庫連接成一個集成化系統(tǒng)。通過開發(fā)各種構件和專 用工具集，建立一個支持復雜信息環(huán)境下工程設計應用開發(fā)、應用集成和系統(tǒng)運 行的軟件平臺。以該平臺為基礎，構建適用于企業(yè)和產品特點的快速設計軟件

系 統(tǒng)，是實現(xiàn)產品的快速設計有效途徑。

四、我國機械產品快速設計系統(tǒng)框架模型

實施機械產品快速設計應以現(xiàn)代設計理論和方法為指導，根據(jù)市場需求，綜合運用產品創(chuàng)新、概念設計、詳細設計所需各種設計技術和設計工具，進行科學化、系統(tǒng)化的設計。 基于述快速設計技術原理究，可建立機械產品快速設計框架體系。該體系分為方法層，工具層與應用層。方法層建立機械產品快速設計的技術、方法體系；工具層提供應用方法層論述的設計技術和方法的工具體系；應用層利用工具層提供的快速設計工具構建面向產品快速設計系統(tǒng)。

1、機械產品快速設計的技術構成

機械產品快速設計基本技術和方法包括模塊化設計技術，智能化設計技術和各種計算機輔助技術（CAx）。模塊化設計技術是實施快速設計，構建機械產品快速設計系統(tǒng)的核心和基礎技術，包括模塊化產品族規(guī)劃、模塊化產品數(shù)據(jù)建模和管理、模塊化產品方案設計、方案評價技術等；智能化設計技術是提高產品設計速度和質量的重要手段，主要任務包括產品設計經驗和知識的采集、整理、表達、建模以及基于知識的推理求解技術等；各種計算機輔助技術是快速設計的重要工具，包括各種 CAD、CAE、CAM 工具。 企業(yè)實現(xiàn)產品族系列規(guī)劃和客戶化產品設計要以產品結構的模塊化為基礎。 構建模塊化的產品族系統(tǒng)將使多數(shù)新產品設計任務可以利用對現(xiàn)有的產品和模 塊進行變型獲得初始設計方案，而無需從零開始重新設計。在進行模塊化設計的過程中，引入智能化設計的手段和 CAx 工具，可提高產品設計開發(fā)的質量和效率，保障產品設計、制造的成功率。將 CAx 技術和智能化技術引入機械產品快速設計系統(tǒng)的重點在于智能化設計與 CAx 技術的集成，構建 KBE（Knowledge Based Engineering）系統(tǒng)，通過對 產品設計知識和經驗加以總結、提煉，提高設計進程的智能化和自動化程度；利用 CAx 平臺，建立產品數(shù)字化三維實體模型、進行產品結構動、靜態(tài)性能的分 析和產品裝配、運動仿真、可制造性分析，實現(xiàn)數(shù)字化的產品設計。

2、快速設計軟件工具系統(tǒng)的構成

實施機械產品快速設計需要構建特定的計算機輔助快速設計（CARD）系統(tǒng)， 利用計算機平臺來完成產品數(shù)字化的設計開發(fā)過程。快速設計需要各種計算機輔助工具的支持，一方面要充分利用現(xiàn)有的、發(fā)展 成熟的方法和工具，同時還要設計開發(fā)面向具體應用、解決具體設計問題的計算 機軟件系統(tǒng)。這些都稱為快速設計軟件工具，根據(jù)在快速設計系統(tǒng)中的應用可以 劃分為如圖 2－5 所示的三個層次：支撐快速設計的支撐平臺；實現(xiàn)特定方法或 特定任務的快速設計使能工具；面向具體產品的專用快速設計系統(tǒng)?？焖僭O計的使能工具則是針對快速設計技術中的具體技術方法開發(fā)的軟件工具，如實施模塊化設計的模塊劃分工具、模塊綜合工具以及應用智能化設計的 知識建模工具、知識推理工具等。使能工具通過在快速設計支撐平臺的基礎上進 行二次開發(fā)等手段使 CAD、CAE 工具軟件能夠有效地溶入快速設計系統(tǒng)。專用快速設計系統(tǒng)是針對特定類型產品的專用設計工具。通過將快速設計使能工具集在統(tǒng)一的平臺下集成，并針對具體產品的特點建立相應的設計知識庫、 模型庫、圖形庫，可快速地構建特定產品快速設計系統(tǒng)。 快速設計軟件工具系統(tǒng)的層次性使之能夠滿足對一定范圍內不同種類的產品進行快速設計的需求?？焖僭O計系統(tǒng)使能工具集由模塊化設計工具集，智能化設計工具集和 CAx 應用工具集三類構成，從快速設計系統(tǒng)構建和應用的角度可分為快速設計系統(tǒng)構建工具集和產品方案快速設計工具集。

3、快速設計系統(tǒng)集成平臺

快速設計集成平臺的作用體現(xiàn)在兩個方面：一是將快速設計使能工具集和各種支撐工具有機集成在統(tǒng)一的框架內，使之能夠為具體的產品設計任務提供快速設計支持；二是提供對并行協(xié)同設計模式的支持，使各個設計環(huán)節(jié)之間能夠進行有效的分工與合作。

機械產品快速設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模是基于信息理論和計算機技術建立一定的數(shù)據(jù)模式定義和描述整個生命周期中產品的數(shù)據(jù)內容、活動過程及數(shù)據(jù)聯(lián)系的信息模型。構建機械產品 快速設計系統(tǒng)首先要解決產品建模問題，支持快速設計系統(tǒng)的集成和快速方案設計過程。 機械產品快速設計是以模塊化設計技術為基礎，面向產品族的設計開發(fā)，產品結構以模塊作為基本構成單元。產品的結構構成模式為產品----模塊----子模塊，具有層次化的特點。其中，產品、模塊與子模塊是一組具有相對關系的概念，如在加工中心機床中，刀庫模塊對整個機床來說是模塊，但對組成刀庫的 子模塊來說，它本身可視為一個模塊化產品，擁有自己獨立的模塊系統(tǒng)。因此， 可以對產品、模塊和子模塊建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，即模塊數(shù)據(jù)模型。集成化模塊數(shù)據(jù)模型的信息構成，主要包括功能信息、性能信息、、結構信息、管理信息和知識信息。

作者單位：咸寧學院信息工程學院

參考文獻：

[1]汪應洛．《新世紀的生產系統(tǒng)--精簡、靈捷、柔性生產系統(tǒng)》．《中國機械工程》，1995,5．

產品模塊化設計方法范文第5篇

[內容摘要]信息技術的發(fā)展和組織形態(tài)的演進導致了分工的發(fā)展和演變。模塊化分工是在價值模塊化、產品模塊化和組織模塊化的基礎上形成的一種新型分工方式，是對傳統(tǒng)分工方式的發(fā)展和創(chuàng)新。模塊化技術的出現(xiàn)和發(fā)展、模塊化設計規(guī)則的形成和應用是模塊化分工形成的前提條件。模塊化分工在分工經濟性、組織形式、價值創(chuàng)造方式以及資源和能力、制度和技術、協(xié)調和整合等方面具有不同于傳統(tǒng)分工方式的新特性，能夠給組織帶來新的競爭優(yōu)勢。

[關鍵詞]模塊化分工；模塊化技術；分工經濟性；競爭優(yōu)勢

20世紀90年代以來，隨著知識經濟的興起、信息技術的發(fā)展和組織形態(tài)的演進，分工方式發(fā)生了新的變化，產業(yè)間完整的產品生產分工向產品內的部件生產分工、產品增值過程分工、產品生產環(huán)節(jié)分工和產品要素分工等復合分工方式發(fā)展，一種新型分工形式――模塊化分工應運而生。本文將在簡要回顧分工演進歷程的基礎上，提出并界定模塊化分工方式，分析模塊化分工不同于傳統(tǒng)分工形式的特殊屬性，以及組織基于模塊化分工而獲得的競爭優(yōu)勢。

一、分工的演進：縱向鏈狀分工、橫向平行分工與網絡狀模塊化分工

分工可以按照不同屬性進行分類：按照其發(fā)生的歷史順序可以分為自然分工和社會分工；按照分工的層次可以分為一般分工、特殊分工和個別分工；按照技術特征可以分為有機分工和混合分工；按照經濟與技術的關系可以分為技術分工和經濟分工；按照分工主體之間的聯(lián)系可以分為橫向分工、縱向分工和混合分工；按照分工與專業(yè)化的精細發(fā)展程度可以分為產業(yè)分工、產品分工、零部件分工、工藝分工和生產服務分工等。本文參考上述分類方法，根據(jù)分工與組織演進的關系將分工劃分為縱向鏈狀分工、橫向平行分工和網絡狀模塊化分工三種演進形式，并重點對模塊化分工進行理論分析。

(一)縱向鏈狀分工

縱向鏈狀分工是指按照部件或工序先后順序將生產過程分解為不同階段的經濟行為?？v向鏈狀分工一般是圍繞最終產品進行“后向”分工，在產業(yè)鏈層次上將生產縱向劃分為n個階段，每個階段成為分工體系中的一個組分，從而衍生出一條越來越復雜的產品價值鏈(見圖1)。在縱向鏈狀分工中，經濟系統(tǒng)之間的單向作用表現(xiàn)為下游企業(yè)對上游企業(yè)的單向制約作用，即下游生產環(huán)節(jié)規(guī)定著上游生產環(huán)節(jié)，也就是上游生產的部件或工序必須符合下游生產環(huán)節(jié)的需要?？v向鏈狀分工是最基礎的分工機制，是一種沿著產業(yè)鏈進行的垂直分工，按照縱向鏈狀分工形成獨立經濟組織的過程可以看成是縱向一體化企業(yè)的解體，是縱向專業(yè)化過程。

縱向鏈狀分工既可以發(fā)生在企業(yè)內部，也可以發(fā)生在企業(yè)之間。一般而言，企業(yè)內部采取的主要是縱向鏈狀分工，形成緊密型的企業(yè)組織結構。企業(yè)之間的縱向鏈狀分工方式與鏈條式的生產組織形式相對應，不同企業(yè)按照縱向鏈狀分工參與產業(yè)鏈的形成，這種產業(yè)鏈在組織形式上往往表現(xiàn)為初級形態(tài)的企業(yè)集群，如江浙一帶在改革開放初期發(fā)展起來的專業(yè)村、專業(yè)鎮(zhèn)。這些專業(yè)村、專業(yè)鎮(zhèn)主要是圍繞某一種產品進行工序或部件的專業(yè)化分工，形成產業(yè)鏈條，中小企業(yè)(甚至包含一些家庭手工作坊)以產業(yè)鏈條為紐帶相對集聚，形成“塊狀經濟”。

(二)橫向平行分工

橫向平行分工是主要發(fā)生在不同的行業(yè)、部門和不同的區(qū)域之間的一種分工形式。與縱向鏈狀分工不同的是，橫向平行分工中經濟系統(tǒng)組分之間的作用是相互的，組分之間通過大量的產品交換和相互采購發(fā)生聯(lián)系并產生相互作用，組分與組分之間的關系相對松散。橫向平行分工使各個組分相互作用構成更為復雜的經濟系統(tǒng)，經濟系統(tǒng)的子系統(tǒng)或者各個層次交叉重疊，相互關系也更加復雜(見圖2)。橫向平行分工的各組分之間交換的是產品，而不是(或不僅僅是)構成同一產品的部件或生產工序，因而橫向平行分工是更加“宏觀”層次的分工，專業(yè)化的細分程度相對粗放。

橫向平行分工的各個組分之間既可能存在互補關系，也可能存在競爭關系。當各個組分相互組合才能構成最終產品(或滿足最終消費)時，它們之間是互補關系；當幾個組分在構成最終產品的過程中可以相互替代時，它們之間就是相互競爭關系。橫向平行分工有時候也表現(xiàn)為區(qū)域分工的形式，各地區(qū)根據(jù)資源分布、生產傳統(tǒng)和區(qū)位特點進行產品或產業(yè)層次的分工，然后通過市場交換互通有無。參與行業(yè)內的橫向平行分工的企業(yè)與企業(yè)之間往往不存在組織上的聯(lián)系，即使存在組織聯(lián)系也是松散型的組織結構，參與分工的企業(yè)之間的替代性和互補性都相對較弱。

(三)網絡狀模塊化分工

模塊化分工是指將一個復雜的系統(tǒng)或過程按照一定的聯(lián)系規(guī)則分解為可進行獨立設計的半自律性子系統(tǒng)的經濟行為。一個復雜系統(tǒng)可以按照模塊化分工的形式分解為半自律的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)本身還可以繼續(xù)分解為更加細化的價值模塊。子系統(tǒng)的分解方式既可以是縱向鏈狀分工，也可以是橫向平行分工，在模塊系統(tǒng)內部構成網絡狀分工體系(見圖3)。在模塊化分工條件下，各個組分可以按照標準獨立地發(fā)展，每個模塊之間在設計過程和生產過程中可以互不干擾。在子系統(tǒng)(模塊)構成更加復雜的系統(tǒng)時，每個組分所形成的產品(價值)模塊之間是互補關系。模塊化分工是一種更加細致的專業(yè)化分工，同時它也是按照成員企業(yè)的優(yōu)勢能力要素進行的分工，有利于突出差異化、創(chuàng)新及劃分更細的價值取向，使參與分工的企業(yè)更好地發(fā)揮比較優(yōu)勢，實現(xiàn)網絡組織內部的資源互補。模塊化分工是模塊化生產方式形成和發(fā)展的基礎。

二、模塊化技術、模塊化設計與模塊化分工

模塊化技術的出現(xiàn)是模塊化分工方式產生的前提條件。以電子技術為基礎的信息技術的進步，特別是微電子、計算機與電信三個主要技術領域不同階段的創(chuàng)新和傳播，建立了新的信息技術范式――模塊化技術，為模塊化分工的形成和模塊化生產方式的應用奠定了技術基礎。模塊化技術是一種“化繁為簡、聚零為整”的技術，是信息技術向智能化、集成化、系統(tǒng)化方向發(fā)展的結果。現(xiàn)在，模塊化技術已經成為產業(yè)發(fā)展過程中出現(xiàn)的、用于解決復雜系統(tǒng)問題的新思路、新方法、新手段。模塊化技術在空間上分割了流水線技術，產品的設計開發(fā)、模塊加工、產品裝配、包裝、銷售不必集中在一個企業(yè)內完成，使得產品的模塊化設計成為可能。模塊化設計包括“模塊分解化”和“模塊集中化”兩個階段。模塊化設計是模塊化分工的前奏，如果將模塊化設計落實到生產過程中，“模塊分解化”就是模塊化分工，“模塊集中化”就是模塊化分工后的模塊整合。模塊化分工后，各模塊主體獨立于其他模塊處理個別信息和有限的系統(tǒng)信息，各模塊發(fā)出的“看得見的”信息可能是存在差異的信息，于是就存在一個信息的優(yōu)選問題。來自各個子系統(tǒng)的異化信息由所在于系統(tǒng)的“舵手”對它從“舵手”本身所處的系統(tǒng)環(huán)境角度加以解釋后以簡約形式反饋到整個系統(tǒng)。在由各個子系統(tǒng)的“舵手”聯(lián)合對反饋過來的異化信息進行比較、解釋、選擇，通過信息

的處理、傳達、交換，使單一的模塊之間的聯(lián)系規(guī)則不斷被篩選，并得到進化發(fā)展?！岸媸帧蓖ㄟ^事后對整體規(guī)則的整合，找出最合適的模塊組合，形成生產系統(tǒng)，并在此過程中優(yōu)選出相應的系統(tǒng)聯(lián)系規(guī)則作為整個生產系統(tǒng)“看得見的”信息。由于模塊系統(tǒng)區(qū)分了“看得見的設計規(guī)則”和“隱形的設計規(guī)則”，每個模塊的設計和改進都可以獨立于其他模塊的設計和改進，每個模塊的設計信息都被“濃縮化”了，保證了模塊具有一定的自由度，只要符合設計規(guī)則，可采用任何方法或模塊組合產品，使得最終產品成為模塊的組合。

模塊化設計規(guī)則的形成和應用，界面聯(lián)系規(guī)則的標準化，技術變化的速度和競爭的強度，是模塊化分工的主要催化力量。一個產業(yè)中的零部件越容易標準化，技術變化的速度越快，產業(yè)的競爭強度越大，就越容易導致模塊化，形成產品模塊。所謂產品模塊，就是可組合成系統(tǒng)的、具有某種確定功能和接口結構的、典型的通用獨立單元，包括功能模塊、結構模塊和單元模塊三種類型。產品模塊的形成為模塊化設計提供了可能性。模塊化設計就是有目的地、持續(xù)并嚴格地應用模塊化技術對產品進行模塊化分解和模塊化集中的過程，它既是一種標準化設計，又是一種組合化設計。模塊化設計分為兩個不同層次，第一個層次是系列模塊化產品研制過程，需要根據(jù)市場調研結果對整個系列進行模塊化設計，本質上是在系列產品研制過程中尋找通用模塊和專用模塊；第二個層次是單個產品的模塊化設計，需要根據(jù)用戶的具體要求對模塊進行選擇和組合，并加以必要的設計計算和校核計算，本質上是選擇及組合的過程。模塊化設計不是面向某一個產品，而是面向整個產品系統(tǒng)；既需要形成特定功能的模塊，也需要形成有使用功能的產品。模塊化設計通過限制元件之間或任務之間交互作用的范圍，可以減少設計或生產過程中發(fā)生循環(huán)的次數(shù)，縮小發(fā)生循環(huán)的范圍，從而提高了復雜性的可控范圍。模塊化設計可以使復雜產品大型設計的不同部分同時進行，從而縮短完成特定生產過程或設計過程所需的時間，實現(xiàn)并行生產。

模塊化分工產生于模塊化技術和模塊化設計的基礎之上，其實模塊化分工本身就是一種特殊的設計結構，其中分工的參數(shù)和任務結構在單元(模塊)內是相互獨立的，而在單元(模塊)之間是相互聯(lián)系的，體現(xiàn)了獨立性與依賴性的辯證統(tǒng)一。技術變化速度越快，產品的升級換代就越快，產品的生命周期就越短，就越是需要加快產業(yè)演進的速度。建立在模塊化設計基礎上的模塊化分工和生產能夠加快產品創(chuàng)新步伐和產業(yè)演進速度，適應技術革新的需要。在高度競爭的環(huán)境中，企業(yè)將被迫克服組織慣性，采用與生產過程多樣化和生產工序模塊化相適應的分工方式和組織形式。模塊化分工已經成為新經濟時代分工演進的一種新趨勢，是企業(yè)從“縱向一體化”走向“專注核心環(huán)節(jié)”的必然選擇。隨著信息技術的發(fā)展、市場需求的變化、合作生產的興起，越來越多的企業(yè)開始實施“歸核化戰(zhàn)略”，首先將業(yè)務分解成一個個單一的能力要素，然后將能力要素進行細分，選擇出核心能力要素，再將核心能力要素集中于優(yōu)勢生產，構建核心競爭能力，形成比較優(yōu)勢，并以比較優(yōu)勢參與網絡組織的模塊化分工，構成模塊化網絡組織，從而實現(xiàn)資源共享，增強組織競爭優(yōu)勢。

三、模塊化分工的特性分析

模塊化分工是專業(yè)化分工與一體化分工并存與耦合的一種新型分工形式。模塊化分工過程既是復雜系統(tǒng)簡單化的過程，也是形成網絡系統(tǒng)與模塊化結構的過程。作為“對愈加復雜的問題的解決方法”，模塊化分工與傳統(tǒng)分工之間存在著明顯的區(qū)別，具有一些新的特性。

1　模塊化分工具有超越傳統(tǒng)分工方式的經濟性。模塊化分工是生產分工與職能分工、工序分工與知識分工、橫向分工與縱向分工、勞動分工與能力分工的融合，是價值創(chuàng)造形式的變化與重新組合，是對傳統(tǒng)分工方式的延伸與超越。模塊化分工不是簡單的勞動分工，而是一種基于企業(yè)能力要素和資源的分工。當企業(yè)按照自身的知識狀況、能力特征、比較優(yōu)勢向專門化角度發(fā)展時，企業(yè)的核心資源就會得到充分利用，企業(yè)特殊的核心能力也將得到強化，其實企業(yè)就已經進入了能力分工過程。在自由市場經濟中，某一企業(yè)之所以能夠長時期地獲取較高的投資回報率，是因為該企業(yè)與其他企業(yè)相比擁有無法仿制或復制的特殊核心能力。模塊化分工對傳統(tǒng)分工的超越還表現(xiàn)在，模塊化分工能夠打破空間限制，實現(xiàn)地理的分散性與組織接近性的統(tǒng)一。傳統(tǒng)的分工往往受到空間的限制，只能局限于同一個企業(yè)內部或相對集中的同一地區(qū)內的不同企業(yè)之間。模塊化分工不僅可以使產業(yè)鏈上的設計、生產、銷售等環(huán)節(jié)實現(xiàn)空間分離，而且可以分解生產工序、在不同地區(qū)生產產品模塊，再進行地理上的集中，完成最終產品的組裝。

2　模塊化分工能夠創(chuàng)造選擇價值，增加分工的凈收益。傳統(tǒng)分工是一種以專業(yè)化效率為導向、力圖節(jié)約的經濟行為，而模塊化分工是以顧客價值為導向、允許浪費和重復建設現(xiàn)象存在的經濟行為，尤其是在隱模塊的設計和生產的競爭中，適度的浪費和重復能夠創(chuàng)造選擇價值，從而增加分工的凈收益。傳統(tǒng)分工的主要目的在于獲得分工經濟效應，它對于競爭程度的影響更多的是依賴于交易效率和人口規(guī)模兩個因素：當法律制度所決定的、界定每個交易中的合約及有關產權的效率上升時，分工水平和人均收入會上升，而競爭程度會下降；在固定人口規(guī)模條件下，當分工水平上升時，每個專業(yè)的生產者人數(shù)會下降，競爭程度自然下降。模塊化分工并不會降低競爭程度，在分工過程中和分工后，各模塊研發(fā)主體只要遵循可見部分的設計規(guī)則，就可以試驗完全不同的工程技術，各模塊供應者具有較大的自由度，因而其信息處理和操作處理可以相互保密，從而使模塊研發(fā)的多個主體同時展開研發(fā)成為可能，它們之間存在著競爭關系。這種競爭關系保證了模塊化系統(tǒng)創(chuàng)新動力的充足性，激勵研發(fā)主體開發(fā)出符合理想界面標準和績效標準的模塊產品；同時也增加了模塊化系統(tǒng)的選擇價值，獨立的同種功能模塊的研發(fā)能夠預留幾個選擇的余地來應對未來的不確定性。

3　模塊化分工是基于核心資源和能力要素而形成的分工方式。模塊化分工與傳統(tǒng)分工對企業(yè)資源和能力的要求不一樣。傳統(tǒng)分工是依據(jù)專業(yè)化效率原則進行的分工，各組分是先分工、后專業(yè)化，企業(yè)參與傳統(tǒng)分工并不要求具有特殊的資源或能力，可以邊參與分工邊學習，逐漸適應專業(yè)化生產；分工演化機制關注的是，分工如何在市場自由競爭的環(huán)境中節(jié)約內生交易費用，推動分工走向深化的問題。模塊化分工是依據(jù)功能原則進行的分工，是對專業(yè)化分工的整合，要求以核心能力為基礎進行分工，再在分工的基礎上強化核心能力?？梢哉f模塊化分工是傳統(tǒng)分工的進一步延伸和深化。模塊化分工關注的是，如何通過模塊化分工充分發(fā)揮優(yōu)勢資源的互補效應，如何推進模塊在信息封閉體制和界面標準的聯(lián)動中獲得創(chuàng)新和發(fā)展，進而增強整個組織的競爭實力問題。企業(yè)在自身核心資源和能力要素模塊化的基礎上參與模塊化分工，可以將其生產經營活動聚焦于價值創(chuàng)造過程的某些環(huán)節(jié)，以使其已有的核心能力要素和經營活動中所形成的能力要素

能夠得到最好的積累、培育和發(fā)揮。以核心能力要素參與模塊化分工的企業(yè)或業(yè)務單位盡管其業(yè)務邊界(有形邊界)縮小了，但是其能力邊界(無形邊界)有望得到急劇的擴大，通過調用外部資源而取得快速成長和發(fā)展，實現(xiàn)“杠桿增長”。

4　模塊化分工過程是對技術和制度進行有效整合的過程。模塊化分工與傳統(tǒng)分工對制度和技術的要求不一樣。傳統(tǒng)分工是將生產進行分解和細化的過程，在交易效率允許的前提條件下，分工越細致，專業(yè)化水平就越高，分工程度也就越高。模塊化分工不僅僅是將復雜系統(tǒng)進行分解的問題，它還是一個有效整合的過程。模塊化分工既是分工的過程，同時也是在分工的基礎上進一步將各個組分按照功能原則重新聚合的過程。也就是說，模塊化分工要比傳統(tǒng)分工復雜得多、精細得多。在進行模塊化分工之前，不僅要有先進的技術和高效率的制度作保障，也需要設計者對模塊化的對象有充分的認識和把握，不僅要具備進行模塊化分工的可能性，而且需要具備模塊化分工的必要性，這樣才能獲得模塊化分工的好處。因此，模塊化分工對技術水平和制度效率的要求更高。技術水平主要指的是將復雜系統(tǒng)分解為具有半自律功能的子系統(tǒng)的模塊化技術，制度效率主要是對模塊化系統(tǒng)內部的設計規(guī)則和界面標準的要求。

5　模塊化分工是集權和分權相結合的分工方式。傳統(tǒng)分工和模塊化分工所對應的組織結構的集權、分權特征和穩(wěn)定性具有較大差異。由傳統(tǒng)分工演化而來的是分層組織結構，主要包括集權和分權兩種基本形式。集權式組織結構內部主要是科層等級制度，其演化動力來源于對上級或前一生產工序命令的執(zhí)行，組織內存在著顯著的等級差。分權式組織結構主要是指多部門化組織或M型組織，其演化動力是分工經濟驅動的自發(fā)產物，其結果是形成兩級(或多級)分權的組織結構。由模塊化分工演化而來的是模塊化組織結構，集權和分權在模塊組織結構內部是完全協(xié)調一致的：看得見的設計規(guī)則是各個子模塊必須遵守的共同信息，具有集權的特征；但各個子模塊(隱模塊)在設計上被賦予了很大的自力，具有較高的分權特征。模塊化組織結構的設計規(guī)則在產生之初具有激烈的競爭性，但是，一旦成為系統(tǒng)的顯性規(guī)則后，往往是長期保持穩(wěn)定。設計規(guī)則的穩(wěn)定性確保了模塊化組織結構的穩(wěn)定性和可預期性特征。

四、簡要結論