模块化在产品设计中的应用研究

模块化在产品设计中的应用研究

对模块化的定义以及模块元件的定义进行阐述，并对模块元件的结合方式进行总结。同时论述模块化产品的设计原则、设计方法以及目前模块化的市场应用前景，以不同的企业应用为例进行对比总结，最后得出模块化产品的优点以及发展趋势。

标签：模块化设计；产品设计；设计方法

F27

1 模块化产品设计方法

在模块化产品设计的过程中，通过分析得出模块化设计原则，以作为设计的依据，方法如下：

（1）模块化设计的产品必须满足所有需求：依据文献、调查，及访谈获得使用者需求的重要资料，将其整理后，根据使用者需求项目进行模块化设计，以利用不同单元模块搭配组合，满足不同使用者的需求。

（2）依据功能需求进行分割，设置模块化单元：将可合并的功能加以整合成为独立的单元，进行单元模块设计，并考虑单元模块间的连接，制定标准化尺寸，一次为单元模块设计的依据。

（3）可排列组合的模块单元：设计的模块强调可灵活排列组合，能适用于各种空间环境，满足不同人群的需求，且考虑各模块设计风格的一致性，其各系统的单元均能互换使用。

2 模块化导入产品设计分析

产品开发程序分为十个阶段：（1）确认顾客需求。（2）建立目标规格。（3）概念产生。（4）概念选择。（5）概念测试。（6）设定最终规格。（7）专案计划。（8）经济分析。（9）建立竞争产品标杆。（10）模型与原型。

由以上活动可以看出在概念发展阶段主要是了解客户需求，并将客户需求转换为产品目标规格，并建立产品概略外形及概略的产品组装流程图，最后产生数个产品雏型，经过专案团队评估分析，以找出最佳的产品雏型。所以在产品概念阶段既导入模组化设计有以下的缺点：

（1）模组化设计会限制设计及创新的自由度，设计初期应集思广益，主动寻找好的产品创意，针对不同的市场与顾客需求，权衡考量设计可能会产生的各

方面影响，如一开始既受限于模组化的框架，不利于产品创新的发展。

（2）产品设计初期，设计变更所影响的产品架构幅度较大，反复的设计变更导致于产品架构与功能模组之间也不断地跟着变动，如此变动造成在产品开发初期花费太多时间于模组化过程中，导致产品开发时间过长，延迟产品上市时间，不利于产品取得市场优势。

系统层级设计阶段主要是根据产品概念发展阶段所产出的产品雏型，定义产品的结构，产品子系统与构件之划分以及产品系统的最终组装方案等，在此阶段产品架构定义明确，不容易产生大变动的设计变更，所以在系统层级设计阶段根据产品架构定义产品模块，界定模块界面，避免花费太多时间于大幅度及重复地模块化变更，以缩短产品开发之时间。

3 模块化产品设计原则

产品的构成是由许多的零件在空间上进行装配而成，但一产品的组成少则十几个零件，多则上千上万个零件，如何将这些零件依产品之架构分成不同之模块，模块的范围如何界定，在模块化过程中应依据哪些准则，基于上述之问题本研究提出之模组化设计的原则如下。

（1）单一功能化：模块单一功能化应是产品模块化设计的第一步，一产品按照其功能可以区分为不同的系统，例如自行车依其功能性不同可分为五大系统包含车架系统、制动系统、车轮系统、传动系统及转向系统，而这五大系统既可分为五个模组。

（2）标准化：也可以称之为重复化，就是同样的零组件重复出现在不同的产品上。在产品开发过程中重复使用现有零组件，可以分摊开发的成本，降低新零件数量，缩短整体开发时程。标准化分为内部标准化及外部标准化。

（3）规格化：也可称之为参数化或数据化。模块化设计强调模块可搭配变换，所以模块与模块之间锁固方式的相关参数（例如螺栓大小、螺栓孔数量、螺栓孔距离等），及模块实体的相关参数，须建立系统化标准规格，唯有如此才可以确保模块在组装的时候，彼此之间能够正确稳固的结合、安装。

（4）可拆解化：产品元件之间的接合可分为永久接合及可拆式接合，模组化设计强调模组可搭配变换，所以模组与模组之间锁固方式不可使用永久接合方式，应以可拆式接合为主。

4 模块化产品设计流程

产品开发分为数个不同阶段，本研究依据产品开发流程，在系统层级阶段导入模组化设计，本研究所提出之产品模组化流程如下：

（1）建立产品结构：设计者在此阶段提出产品的架构与主要功能。个别的

组成元件与其主要的功能需求予以决定，并传递到下一个步骤。

（2）选择元件：设计者选择符合上一步骤定义所需要的元件。

（3）取得组装关联：分析并定义出产品元件之间的设计关联性。

（4）验证组装关联：检查产品元件间的设计关联性，是否满足整个产品的主要功能需求，这些关联是否合理，是否有矛盾的现象。

（5）确认：确认所有选择的元件是否都有被使用到。如果必要的修改已经完成，则视为所有的元件都已满足所定义的需求。

（6）建立产品架构：当所有的元件都已经被选择，且彼此间的关联性已被完整定义，此产品的架构即定义完成。

参考文献

[1]童时中.模块化原理设计方法及应用[M].北京：中国标准出版社，2000.

[2]王受之.世界现代设计史[M]北京：新世纪出版社，1995.

[3]王介民.工业产品艺术造型设计[M].北京：清华人学出版社，2004.