模塊化設(shè)計有哪些原理與原則
模塊化設(shè)計的目的是為了降低程序復(fù)雜度，使程序設(shè)計、調(diào)試和維護(hù)等操作簡單化。以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理的模塊化設(shè)計的內(nèi)容，希望大家喜歡!
模塊化設(shè)計的介紹
模塊化設(shè)計，簡單地說就是程序的編寫不是開始就逐條錄入計算機(jī)語句和指令，而是首先用主程序、子程序、子過程等框架把軟件的主要結(jié)構(gòu)和流程描述出來，并定義和調(diào)試好各個框架之間的輸入、輸出鏈接關(guān)系。逐步求精的結(jié)果是得到一系列以功能塊為單位的算法描述。以功能塊為單位進(jìn)行程序設(shè)計，實現(xiàn)其求解算法的方法稱為模塊化。模塊化的目的是為了降低程序復(fù)雜度，使程序設(shè)計、調(diào)試和維護(hù)等操作簡單化。
所謂的模塊化設(shè)計，簡單地說就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產(chǎn)品要素進(jìn)行多種組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產(chǎn)品。模塊化設(shè)計是綠色設(shè)計方法之一，它已經(jīng)從理念轉(zhuǎn)變?yōu)檩^成熟的設(shè)計方法。將綠色設(shè)計思想與模塊化設(shè)計方法結(jié)合起來，可以同時滿足產(chǎn)品的功能屬性和環(huán)境屬性，一方面可以縮短產(chǎn)品研發(fā)與制造周期，增加產(chǎn)品系列，提高產(chǎn)品質(zhì)量，快速應(yīng)對市場變化;另一方面，可以減少或消除對環(huán)境的不利影響，方便重用、升級、維修和產(chǎn)品廢棄后的拆卸、回收和處理。
模塊化設(shè)計的原則
?、?力求以少量的模塊組成盡可能多的產(chǎn)品，并在滿足要求的基礎(chǔ)上使產(chǎn)品精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，模塊間的聯(lián)系盡可能簡單;
?、谀K的系列化，其目的在于用有限的產(chǎn)品品種和規(guī)格來最大限度又經(jīng)濟(jì)合理地滿足用戶的要求。
模塊化設(shè)計的原理
模塊化產(chǎn)品是實現(xiàn)以大批量的效益進(jìn)行單件生產(chǎn)目標(biāo)的一種有效方法。產(chǎn)品模塊化也是支持用戶自行設(shè)計產(chǎn)品的一種有效方法。產(chǎn)品模塊是具有獨立功能和輸入、輸出的標(biāo)準(zhǔn)部件。這里的部件，一般包括分部件、組合件和零件等。模塊化產(chǎn)品設(shè)計方法的原理是，在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能、不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的顧客定制的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求。這是相似性原理在產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，是一種實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化的有機(jī)結(jié)合及多品種、小批量與效率的有效統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化方法。
模塊化設(shè)計產(chǎn)品優(yōu)點
(一)對企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的貢獻(xiàn)
由于模塊化推進(jìn)了創(chuàng)新的速度，使得企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者對競爭者的舉動做出的反應(yīng)時間大大縮短。作為一條規(guī)則，管理者不得不更加適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計上的各種發(fā)展，僅僅了解直接競爭廠商的競爭戰(zhàn)略是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這個產(chǎn)品的其他模塊的創(chuàng)新及行業(yè)內(nèi)部易變的聯(lián)盟都有可能招致激烈的競爭。模塊是產(chǎn)品知識的載體，模塊的重用就是設(shè)計知識的重用，大量利用已有的經(jīng)過試驗、生產(chǎn)和市場驗證的模塊，可以降低設(shè)計風(fēng)險，提高產(chǎn)品的可靠性和設(shè)計質(zhì)量。模塊功能的獨立性和接口的一致性，使模塊研究更加專業(yè)化和深入，可以不斷通過升級自身性能來提高產(chǎn)品的整體性能和可靠性，而不會影響到產(chǎn)品其他模塊。模塊功能的獨立性和接口的一致性，使各個模塊可以相對獨立地設(shè)計和發(fā)展，可以進(jìn)行并行設(shè)計、開發(fā)和并行試驗、驗證。模塊的不同組合能滿足用戶的多樣性需求，易于產(chǎn)品的配置和變型設(shè)計，同時又能保證這種配置變型可以滿足企業(yè)批量化生產(chǎn)的需求。
(二)對企業(yè)工作效率和成本控制的貢獻(xiàn)
設(shè)計和零部件的重用可以大大縮短設(shè)計周期;并行的產(chǎn)品開發(fā)和測試可以大大縮短設(shè)計周期;利用已有成熟模塊可大大縮短采購周期、物流周期和生產(chǎn)制造周期，從而加快產(chǎn)品上市時間;如果劃分模塊時考慮到企業(yè)售后服務(wù)的特定需求，同樣可以縮短服務(wù)周期和耗費資源時間。模塊和知識的重用可以大大降低設(shè)計成本;采用成熟的經(jīng)過驗證的模塊，可以提高采購批量，降低采購和物流成本;采用成熟的經(jīng)過生產(chǎn)驗證的模塊，可以大大減少由于新產(chǎn)品的投產(chǎn)對生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)整的頻率，使新產(chǎn)品更容易生產(chǎn)制造，可以降低生產(chǎn)制造成本;產(chǎn)品平臺中及平臺之間存在大量的互換模塊，可以降低售后服務(wù)成本。
(三)對企業(yè)組織的貢獻(xiàn)
模塊化有利于企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊分工，規(guī)范不同團(tuán)隊間的信息接口，進(jìn)行更為深入的專業(yè)化研究和不同模塊系統(tǒng)的并行開發(fā);抽象平臺和模塊的建立，可以實現(xiàn)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)之間的交互，使并行工程擁有實施的根基，工藝、財務(wù)、采購和售后服務(wù)可以在產(chǎn)品研發(fā)早期就介入產(chǎn)品研發(fā)項目;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的模塊接口有利于形成產(chǎn)品的供應(yīng)商規(guī)范，有利于產(chǎn)業(yè)分工的細(xì)化。
模塊化設(shè)計的趨勢
模塊化是在傳統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的設(shè)計思想，現(xiàn)已成為一種新技術(shù)被廣泛應(yīng)用，尤其是信息時代電子產(chǎn)品不斷推陳出新，模塊化設(shè)計的產(chǎn)品正在不斷涌現(xiàn)。如何使產(chǎn)品的模塊化設(shè)計全方位地滿足市場的多樣化需求，應(yīng)當(dāng)引起企業(yè)經(jīng)營者、新產(chǎn)品開發(fā)人員及其標(biāo)準(zhǔn)化研究者的高度重視。模塊化設(shè)計已被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、電子產(chǎn)品、航天、航空等設(shè)計領(lǐng)域，但至今模塊化術(shù)語尚未給出公認(rèn)的權(quán)威性定義。企業(yè)一方面必須利用產(chǎn)品的批量化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化來縮短上市周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面還要不斷地進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新使產(chǎn)品越來越個性化，滿足客戶的定制需求。這樣，如何平衡產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化與定制化、柔性化之間的矛盾，成為贏得競爭的關(guān)鍵能力。平臺化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)可以在保持產(chǎn)品較高通用性的同時提供產(chǎn)品的多樣化配置，因此平臺化、模塊化的產(chǎn)品是解決定制化生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)這對矛盾的一條出路。
模塊化設(shè)計的特征
1.相對獨立性，可以對模塊單獨進(jìn)行設(shè)計、制造、調(diào)試、修改和存儲，這便于由不同的專業(yè)化企業(yè)分別進(jìn)行生產(chǎn);
2.互換性，模塊接口部位的結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，容易實現(xiàn)模塊間的互換，從而使模塊滿足更大數(shù)量的不同產(chǎn)品的需要;
3.通用性，有利于實現(xiàn)橫系列、縱系列產(chǎn)品間的模塊的通用，實現(xiàn)跨系列產(chǎn)品間的模塊的通用。
(一)模塊化與系列化、組合化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)系
模塊化設(shè)計技術(shù)是由產(chǎn)品系列化、組合化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的需求而孕育的。系列化的目的在于用有限品種和規(guī)格的產(chǎn)品來最大限度、且較經(jīng)濟(jì)合理地滿足需求方對產(chǎn)品的要求。組合化是采用一些通用系列部件與較少數(shù)量的專用部件、零件組合而成的專用產(chǎn)品。通用化是借用原有產(chǎn)品的成熟零部件，不但能縮短設(shè)計周期，降低成本，而且還增加了產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性。標(biāo)準(zhǔn)化零部件實際上是跨品種、跨廠家甚至跨行業(yè)的更大范圍零部件通用化。由于這種高度的通用化，使得這種零部件可以由工廠的單獨部門或?qū)ｉT的工廠去單獨進(jìn)行專業(yè)化制造。
(二)產(chǎn)品模塊化、系列化設(shè)計分類與庫管理
產(chǎn)品模塊要求通用程度高，相對于產(chǎn)品的非模塊部分生產(chǎn)批量大，對降低成本和減少各種投入較為有利。但在另一方面又要求模塊適應(yīng)產(chǎn)品的不同功能、性能、形態(tài)等多變的因素，因此對模塊的柔性化要求就大大提高了。對于生產(chǎn)來說，盡可能減少模塊的種類，達(dá)到一物多用的目的。對于產(chǎn)品的使用來說，往往又希望擴(kuò)大模塊的種類，以更多地增加品種。針對這一矛盾，設(shè)計時必須從產(chǎn)品系統(tǒng)的整體出發(fā)，對產(chǎn)品功能、性能、成本諸方面的問題進(jìn)行全面綜合分析，合理確定模塊的劃分。產(chǎn)品模塊化設(shè)計按照自頂向下研究分類，包括系統(tǒng)級模塊、產(chǎn)品級模塊、部件級模塊、零件級模塊;再按照功能及加工和組合要求研究分類，包括基本模塊、通用模塊、專用模塊;然后按照接口組合要求研究分類，包括內(nèi)部接口模塊、外部接口模塊。以產(chǎn)品級模塊化為例，就是在需求調(diào)查的基礎(chǔ)上，對裝備產(chǎn)品的構(gòu)成進(jìn)行分析，考察其中的功能互換性與幾何互換性的關(guān)系，并劃分基本模塊、通用模塊或?qū)Ｓ媚K，以模塊為基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)部接口、外部接口設(shè)計，通過加、減、換、改相應(yīng)模塊以構(gòu)成新的產(chǎn)品，并滿足裝備產(chǎn)品的功能指標(biāo)的要求。
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