产品的标准化与模块化

• 世界上任何产品都有它的行业标准，标准化产品 关联到相关产品配套，对品质有着很大作用。 • 标准化的生产可提高生产效率和产品品质； • 标准化的报价更精准； • 标准化的设计更人性化，标准化的安装质量更可 靠，服务更有保证； • 标准化的厨房家具能与各种电器相配套，能够科 学利用厨房空间，并有良好的视觉与实用效果。 在欧洲三十年以前就已制定出厨房及厨柜的标准 化。
标准源自文库的发展
• 1798年，美国E.惠特尼（1765～1825）提出零部件互换 性建议，应用生产，开始了最初的标准化。 • 1850～1900年蒸汽动力的采用和轮船、铁路运输的发展， 促使西方国家商业竞争加剧，要求产品规格、质量和性能 统一化，标准化工作也有了相应发展。 • 1901年，英国成立了世界第一个国家标准团体──“英国 标准学会”。 • 1906年，成立了世界最早的国际性标准团体──“国际电 工委员会”。 • 1947年，成立了目前世界最大的国际标准化机构──“国 际标准化组织”，中国于1978年9月加入。
标准化在产品设计中的作用
2. 标准化是提高效益的普遍行动准则 标准化原理之一是简化，通过设计标准 化，直接或间接地简化经营要素，从而降低 成本，改善经营管理，提高企业效益。
标准化在产品设计中的作用
3. 标准化可以有效地利用已有的技术积累 产品设计本身是利用已有的技术积累， 并加以继承和发展的过程。具体地说，就是 对已有的技术积累进行选优、组合、变换，研 制出新产品。而产品设计标准化就是有效应 用现行标准和为适应新的需要不断制定新标 准，修订旧标准，循环往复，以至无穷。
零部件的通用化
通用化就是不断地增加通用件的品种和 扩大通用件的使用范围。实现通用化的方法 有统一设计法和逐步积累法两种。将那些变 翩素较少，而且重复使用频率较高的零部 件，有计划地进行统一设计，独立编号。零 部件通用化要求在互换性的基础上尽可能扩 大同一产品零件、部件、构件等的使用范 围，其内容包括:按零部件统一化，互换性等 标准化原则，编制零部件图册，设计中优 先采用标准件、通用件。以合理压缩和简化 零部件的品种和规格。。
产品设计中的标准化工作是重要技术基 础工作，是简化设计、节省设计人员、保证 设计质量、提高设计效率、提高技术水平、 缩短制造周期，保证和提高产品质量，继而 提高经济效益的重要环节。
产品设计标准化的手段及方法
实现标准化设计的方法
在设计的各个阶段要认真进行产品图样 及设计文件的标准化审查，其目的是检查各 种图样和设计文件是否符合各种标准的要 求。对产品设计进行标审是贯彻三级标准的 一项重要手段，也是保证产品在设计，研制 和生产过程中，贯彻实施技术标准的一项有 效措施。
产品模块化设计 分类
• 产品模块化设计按照自顶向下研究分类，包括系 统级模块、产品级模块、部件级模块、零件级模 块； • 再按照功能及加工和组合要求研究分类，包括基 本模块、通用模块、专用模块； • 然后按照接口组合要求研究分类，包括内部接口 模块、外部接口模块。
• 以产品级模块化为例，就是在需求调查的基础上，对装备 产品的构成进行分析，考察其中的功能互换性与几何互换 性的关系，并划分基本模块、通用模块或专用模块，以模 块为基础进行内部接口、外部接口设计，通过加、减、换、 改相应模块以构成新的产品，并满足装备产品的功能指标 的要求。
• 模块化设计涉及到两个基本过程:模块划分 和模块组合。 • 模块是模块化产品的基本组成单元,合理有 效的模块划分是模块化设计的前提与基础。
• 模块划分的基本思路为:依据模块划分的原 则,从不同的角度将产品划分为若干基本单 元→进行相关度计算,建立相关矩阵→聚类 成模块。
模块划分的原则
• 模块划分最基本的原则是以少数块组成尽 可能多的产品。一般来说,并没有完全统一 的模块划分的原则,因为研究对象不同,其侧 重点也不同。
模块化的概念与绿色设计
• 将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来，可 以同时满足产品的功能属性和环境属性，一方面 可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列， 提高产品质量，快速应对市场变化；另一方面， 可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、 升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。
模块化设计原理
模块划分的角度
• 模块的划分根据其划分角度的不同,有不同 的划分方式,最终得到不同的基本单元。从 产品生命周期的观点看,这些不同的划分角 度分别是面向产品生命周期中的不同阶段 因此,可以根据模块划分所面向的生命周期 中的具体阶段,把模块划分为5个阶段
(1)面向设计的模块划分 当某类产品的市场需求种类较多或者需求的 变化较快时,模块划分通常侧重于面向设计, 主要根据产品各个组成部分之间功能上的 相关程度进行模块划分,即对产品的总功能 进行分解得到一系列基本的功能单元,然后 按照相关性影响因素进行聚类分析,最后得 到功能模块
模块的特征
模块：一组具有同一功能和接合要素（指联接部位的形状、 尺寸、联接件间的配合或啮合等），但性能、规格或结构不 同却能互换的单元。这里的部件，一般包括分部件、组合件 和零件等
系列产品中的模块是一种通用件，模块化与系列化已成为现今装备产 品发展的一个趋势。模块是模块化设计和制造的功能单元，具有三大 特征： 1.相对独立性，可以对模块单独进行设计、制造、调试、修改和存 储，这便于由不同的专业化企业分别进行生产；
(4)面向回收的模块划分 如果市场对产品的环保性能要求较高,模块划 分通常侧重于面向回收,在这类模块划分中, 应重点考虑材料和可重用部件的问题。 应用绿色准则(重用性、升级性、维护性、回 收性和处理性)、功能准则和零件合并准则 来指导模块的划分;
产品设计需经如下三个阶段
①初步设计(方案设计或模拟品试制) 阶段根据国家有关技术经济政策、标准规定 以及产品系列化要求，参与技术任务书和方 案评审。 掌握设计意图，同时对产品设计提出《标准 化综合要求》
②技术设计阶段 a.按着“标准化综合要求”对新产品提出应贯彻的 型式、参数、性能、精度、试验方法、检验规则 以及基础、材料、寿命、 能耗、安全、环保等各类标准的名称。 b.提供有关标准、手册、典型图册以及各种文件的 编制规定及其它资料。 c.根据产品型号编制规定，向有关专业归口所申报 批准新产品的型号和名称。 d.对所编制的设计文件和图样进行标准化预审。
(2)面向制造的模块划分 如果产品的市场需求相对稳定,而制造过程比 较复杂,模块划分通常侧重于面向制造,在模 块划分中应重点考虑加工方面的问题。通 常模块内部越简单,其制造就越容易
(3)面向使用、装配和维修的模块划分 如果用户需要经常对产品的某些部分进行更换或维 护时,产品模块划分通常侧重于面向装配和维修,在 这一类模块划分中,应重点考虑的是装卸和接口方 面的问题。 面向装配的模块化设计重点从保证装配过程和装 配质量的角度进行模块划分。产品划分的模块越多, 接口就越多,装配中考虑的因素也越多,对装配过程和 装配质量影响也越大
产品的标准化与模块化
产品标准化
• 对产品（或零件）的类型、性能、规格、质量、 所用原材料、工艺装备和检验方法等规定统一标 准，并使之贯彻实施的过程。
标准件
• 标准化的零件，叫做标准件。如对各种机电产品 上使用的螺栓、螺帽、螺钉、垫圈等零件，分别 给予一定的符号或代号，加以统一规定，制订成 各种标准。标准化后，就可以根据不同的需要、 用途，按照规定的标准组织生产和使用。
③工作图设计阶段 a。对工作图和设计文件进行标审 b.对工艺文件和工装图样进标审 C.统计和计算标准化程度系数。 d.对尚没有国、专(部)标准 标准的产品，应组织或配合设计品标准(草案)或技 术条件。
产品设计之模块化设计
• 模块化设计是对一定范围内的不同功能 或相同功能不同性能、不同规格的产品进 行功能分析的基础上，划分并设计出一系 列功能模块，通过模块的选择和组合构成 不同的顾客定制的产品，以满足市场的不 同需求。
2.互换性，模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化，容易实现模 块间的互换，从而使模块满足更大数量的不同产品的需要；
3.通用性，有利于实现横系列、纵系列产品间的模块的通用，实现 跨系列产品间的模块的通用。
模块化与系列化、组合化、通用化和标准化的关系
• 模块化设计技术是由产品系列化、组合化、通用化和标准 化的需求而孕育的。 • 系列化的目的在于用有限品种和规格的产品来最大限度、 且较经济合理地满足需求方对产品的要求。 • 组合化是采用一些通用系列部件与较少数量的专用部件、 零件组合而成的专用产品。 • 通用化是借用原有产品的成熟零部件，不但能缩短设计周 期，降低成本，而且还增加了产品的质量可靠性。 • 标准化零部件实际上是跨品种、跨厂家甚至跨行业的更大 范围零部件通用化。由于这种高度的通用化，使得这种零 部件可以由工厂的单独部门或专门的工厂去单独进行专业 化制造。
• 产品设计标准化是企业科研、生产活动中的重要 环节，它对合理地发展产品品种，促进专业化生 产、简化设计、工艺、缩短设计、试制周期、降 低成本、保证产品质量、提高经济效益，都有重 要作用。
标准化在产品设计中的作用
1. 标准化是保证产品质量的前提
以标准形式加以规定的技术和零部件是 经过使用和验证过的，减少了过失的概率和 质量检验的次数。
• 模块化产品设计方法的原理是，在对一定范围内 的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的 产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系 列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的 顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。这是 相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种 实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批 量与效率的有效统一的标准化方法
标准化在产品设计中的作用
5. 产品的设计过程是贯彻标准的过程 一产品在设计过程中要提高产品“三化” (标准化、通用化、系列化)水平，大量采 用标准件，通用件，一方面可以大量节省设 计土作量、提高设计效率;另一方面可以保 证产品的互换性和协作配合，缩短新产品试 制和生产准备周期。相反，如在设计中不贯 彻有关标准，就会使设计出现反复，甚至给 工艺、工装、供应、计划和生产带来困难。
标准化如何应用在产品设计中
产品设计经过初步设计、技术设计和工作图设计三个阶段。
所谓设计是拟定产品必须实现的质量指 标，为实现该目标而决定产品原理、结构、 材料、特性及其它各项要素。之后决定零部 件的构成，在这过程中，遵循标准化原则， 确定设计方案，从而达到产品设计标准化。
在产品设计中标准化的应用
标准化在产品设计中的作用
4. 标准化是采用计算机设计的基础 采用计算机进行设计和设计管理，是提 高设计效率的重要手段，而要付诸实施，必 须建立在标准化的基础之上
标准化在产品设计中的作用
5. 标准化是集体进行设计的基础 在现代科学技术条件下，产品的设计和 制造技术已超出个人的知识范围，这就要求 从个人自由思考进行设计转变为集体思考进 行设计。而实现这种转变，要求对技术和经 验加以集中，标准正是积累技术和经验并可 加以利用的最好形式。
产品质量标准化
产品质量标准化，是指为保证产品的适 用性，对产品的型式、尺寸，主要性能参 数，质量指标等加以规定并贯彻于产品设计 中。
产品系列化
产品系列化是指将产品的主要参数、型式、尺 寸、 基本结构等作出合理的安排，以协调同类 产品和配套产品之间的关系，达到以最少的品种， 满足最广泛的需要。 2. 根据一定的技术经济要求，按照一定的规律， 对同类产品的品种、规格合理分档、分级，形成 系列，叫品种规格系列化。 3. 品种规格系列化的内容，用十六个字可以基本 概括，即“确定范围，合理分档、同类归并、统 一设计”。 4. 系列化是搞好产品设计的一个重要原则，主要内 容有:制定产品参数系列标准;编制产品系列型谱， 进行产品系列设计。 1.
标准的分类及意义
• 标准按其适用范围可分为国际标准、国家标准、 专业标准和企业标准。 • 标准化是现代技术经济科学体系的一个重要组成 部分。 • 实行标准化能简化产品品种，加快产品设计和生 产准备过程，保证和提高产品和工程质量；扩大 产品零件、部件的互换性,降低产品和工程成本;促 进科研成果和新技术、新工艺的推广；合理利用 能源和资源；便于国际技术交流等。。