模块化设计-e-works

初级大 批量定制生 产区域 传统生产方式区域
源自文库
传统的大批 量生产方式
1970年，托夫勒（Alvin Toffler）在其《Future Shock》（未来的冲击）一书中提出了 一种全新的生产方式的设想：以类似于标准化或大批量生产的成本和时间，提供满足客 户特定需求的产品和服务。 1987年，达维斯（Stan Davis）在《Future Perfect》（未来的理想生产方式）一书中 首次将这种生产方式称为“Mass Customization”，即大批量定制，简称MC。
国外学术界 德国工业4.0 美国工业互联网 第三次工业革命 ……
制造业回归；“中国崛起”将可能被“第三次工业革命”所终结 国外的观点 锋芒对麦尖？ 中央的观点 紧紧抓住世界范围内新一轮科技革命和产业变革与我国 加快转变经济发展方式历史性交汇的历史性机遇，将 大大加快我国工业化和建设制造强国的进程。
浙江大学 顾新建教授，祁国宁教授
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浙江大学 顾新建教授，祁国宁教授
生产方式的演变与产品批量、种类的关系
大
工业2.0
大批量生产 20世纪10年代
产 品 批 量
成组技术，20世纪50年代 柔性制造，20世纪60年代 计算机集成制造，20世纪70年代 精益生产，20世纪80年代 全能制造，20世纪90年代 敏捷制造，20世纪90年代 分形企业，20世纪90年代 工业3.1 生物型制造，20世纪90年代 现代集成制造，20世纪90年代

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先标准化，后智慧化

工业4.0首要是要做标准化。 工业4.0工作组认为，推行工业4.0需要在8个关键领域 采取行动。其中第一个领域就是“标准化和参考架构” 。 标准化工作主要围绕智慧工厂生态链上各个环节制定 合作机制，确定哪些信息可被用来交换。 工业4.0将制定一揽子共同标准，使合作机制成为可能 ，并通过一系列标准（如成本、可用性和资源消耗） 对生产流程进行优化。 借助智慧工厂的标准化将制造业生产模式推广到国际 市场，以标准化提高技术创新和模式创新的市场化效 率，继续保持德国工业的世界领先地位。
理想状态线
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实现大批量定制的不同方法
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大批量定制中各相关部分的发展趋势示意图
消费 基本需求 安全需求 求美的需求 情感需求 自我实现的需求 者 批量生产 成组技术 精益生产 敏捷制造 大批量定制 企业 信息 技术 函数重用 模块重用 类的重用 组件重用 软件自动化
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从大批量生产到大批量定制的转变
研发 设计 制造 装配 销售 服务
大批量生产
按订单服务 STO
大批量生产
按库存生产 MTS
供 应 商
大批量生产
按订单装配
ATO
客 户
大批量生产
按订单制造
MTO
大批量生产
按订单设计
ETO
客户订单分离点
按订单研制 RTO
当前状态线
目标状态线
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模块
只面向部件 的模块的定 义 成套装置 热电联产装置 核电站 生产线 ……
整机 通用整机 非标整机 模 块 的 狭 义 定 义 强调通用 性的模块 的定义 部件 通用部件 专用部件 零件 通用零件 专用零件 结构单元 通用单元 专用单元
锅炉
工业汽轮机
发电机 工业汽轮机



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关键术语的定义

模块（ module） 组成系统的、具有确定功能和标准接口的典型的通用独立单元。

产品族（Product Family ）: 具有相似功能和/或结构的产品集合。

模块化产品平台 （modular product platform）： 产品经过模块化设计后形成的基本模块、通用模块和专用模块以及 这些模块间关系的集合。 。
管理 科学管理 人性化管理 柔性管理 创新管理 和谐管理 技术 产品 标准化 模块化 柔性化 人机一体化 个性化服务 智能化 体验服务
大众化服务 多样化服务 服务
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一种古老而又年轻的方法——模块化设计方法

模块化设计历史悠久，古老的建筑、家具乃至活字印 刷中都有模块化的身影。 说它年轻，西方学者在2012年初推出的第三次工业革 命的概念中将模块化视为主要代表性技术之一。 事实上，模块化已经为我们带来了许多好处，例如， 计算机、手机等产品性价比的快速提升。 但是，还有更多产品的模块化需要我们去开发，更大 范围的模块化需要我们去实现。
工业3.2 工业1.0 工业3.3
大批量定制，20世纪90年代
小 少
手工生产，19世纪
工业4.0
多
产品种类
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大批量定制的涵义
生产效益 大批量生产 彻底的大批量定制生产方式 高级大 批量定制生 中级大 产区域 批量定制生 产区域 中批量生产 优化方向 小批量生产 正常情况下不可能的区域 单件生产 传统的定制 单件 生产方式 小批量 中批量 生产批量 大批量 大批量定制生产区域
进汽系统
本体系统
…… 控制系统 汽轮机本体系统
模 块 的 广 义 定 义
汽缸
转子
……
叶片 汽轮机转子
前轴段 前汽封段 通流段 后汽封段 后轴段
模块按层次分有：整机、部件、零件、结构单元等模块。 按照通用性分有：①通用模块：指在产品族中被多个产品所采用的模块, 其尺寸、形状 或特性在不同产品中是完全一样的。其中如果在产品族中被几乎所有产品都采用的通用模 块又可被称为基本模块；②专用模块：指在产品族中只被个别产品所采用的模块, 是该产 品为了满足特定的需求(或功能)而采用的模块。
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工业4.0是网络化和智慧化的时代

工业4.0指利用信息物理系统(Cyber—Physical System简称 CPS)将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达 到快速，有效，个人化的产品供应。 工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模 式转变，目标是要建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与 服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会 产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程将发生改 变，产业链分工也将被重组。
模块化设计
浙江大学 顾新建
浙江大学 顾新建教授，祁国宁教授
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提纲
1 模块化设计的背景和需求 2 产品模块化设计方法 3 4 5 不同层次的模块化方法应用 不同行业的模块化方法应用 面向生命周期的模块化方法应用
6 产品模块化方法发展趋势 7 小结
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新一轮科技革命——两种前景