产品模块化设计

当今制造业企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。

以下总结了推行模块设计过程需要关注的要点：

1 产品模块化设计各个部门远景目标：

1）产品开发：产品开发过程分解为平台开发和产品开发过程，

专门的团队进行平台的设计和优化，新产品的开发由平台通过

变量配置实现；

2）产品制造：产品制造部门按照产品平台分配产线和装配资源；3）供应链管理：实现零库存，根据模块的要求选择能够承接模

块设计和开发的供应商；

4）市场部门：实现按订单制定产品开发和制造计划。

2 模块化实施过程：

1）产品系列平台划分，采用“产品型号组方法”则是对整个目

标市场划分所进行的全部变型型号的规划和开发。新产品规划

要定义一组变型型号。配置应当与市场定位关联，其实际定义

应当与产品性能的部分关联，并体现出不同变型型号之间的差

异。

2)产品模块划分，可以采用MFD方法进行模块划分，步骤包

括：

a 定义客户需求,利用卡诺模型区分客户需求与满意度关

系、使用QFD方法定义客户需求与产品性能的对应关系；

b 选择技术方法，定义产品功能树，使用波氏方法选择

技术方法；使用DPM矩阵描述技术方法与产品性能的对

应关系；

c 产生模块概念，定义模块驱动与技术解决方案的对应关

系，最理想的模块技术解决方法是可以自己组合成一个模

块，至少可以作为一个模块的基础; 不够优化的技术解决

方法应该和其他技术解决方法整合在一起组成模块。

d 评估模块概念,定义模块接口，优化模块接口。

e 模块优化，创建模块规格说明，进行模块优化，进行

经济和技术上的评价。

3）选项变量定义；在一个平台上定义许可的选项/选项集，定义选项之间的关系和约束。

3 模块化设计考核指标

1）部署通用产品结构的型号组/ 全部型号组；

2）通用模块实例/ 全部的模块实例；

3）CAD/PDM系统中零部件族的利用率；

4 模块化设计风险

1）组织结构和流程变革，产品开发由以前的型号之间的简单复

制转变为由一个基本型号产生多个变型型号的模式；企业需要

设置专门的平台设计组进行平台和选项变量的设计；如何在企

业资源、产品开发进度都异常紧张的情况下完成这样的转变是

对企业管理的巨大考验；

2）供应商的变化，以前的零部件供应商需要转变为模块供应商，按照统一的接口进行模块的设计与生产，对于供应商产品研发

和制造过程多需要大规模的调整；整机厂在减少零部件的同时，更需要定义准确的模块的之间的接口与功能，才可以适应模块

化设计和装配的需要。

5 模块设计需要PLM系统支持

模块设计很难使用手工设计方式完成，需要依赖于PLM系统的产品结构管理等功能实现，模块化对于IT系统的要求包括：

1）三维CAD的深度集成，三维模型设计过程中采用参数设计的

方式定义模块变型主参数，进行深度集成后有利于CAD模型

无缝传输到PLM系统。

2）产品平台和选项管理，能够支持通用的产品平台定义，通关

选项配置生成变型型号；

3）BOM管理，BOM管理是模块化设计的基础，不进行BOM 管理，模块设计也无从谈起；PLM需要实现

D-BOM,E-BOM,M-BOM的转化。

4）与ERP集成，M-BOM在PLM产生后，传输到ERP系统，为制造部门提供准确的BOM数据。

总之，模块化设计是一个复杂的系统工程，对企划、开发、采购、制造、市场等各个部门的工作和管理模式都将带来很大的变化，实现模块化设计将给企业产品开发的效率、产品质量的提高、产品成本控制带来巨大效益。