【产品管理】对产品模块化与系列化设计的探讨
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中国兵器装备研究院 通过引进和应用PTC 公司的产品开发体系，利用PTC产品开发体 系的专用工具，灵活地实现自顶向下的装备新产品模块化、系列 化设计工作。
三一重工携手PTC公司CAX/PDM项目启动 以实现集团产品设计、联手PTC强强合作打造重工行业标志性企 业。
2、机械产品快速设计的内容 快速设计从内容上包含以下几个方面：
标准件库 外购件库 特征库 管路库 管线库
⑵ 机械产品设计方案的快速生成 根据用户需求，利用知识化方法和变量化方法，匹配并 定制特定产品所需模块； 通过模块综合，生成满足用户需求的产品设计案。
⑶ 机械产品设计方案的快速评价与仿真 对产品设计方案进行装配、运动仿真和动、静态性能分 析，评价方案的可行性及设计需求满足程度； 对产品设计方案进行优化并对影响产品性能的薄弱模块 环节进行修改。
没有模块化、标准化就没有大规模定制。
电子设备模块化的发展 ⑴ 模数数列
将元器件、零部件、整机的形状及其间组装关系，置于一个两维 或三维的坐标网络系统中来考虑，即各种元器件、零部件定位于 坐标网格的固定点上，并且它们的外形尺寸占有整数倍的网格格 距。如将格距称之为“模数”，则元器件、零部件的尺寸及其安 装间距应是模数的倍数。 解决模块化产品结构的互换、兼容和空间损失最小等问题的有效 办法 数系 0.5mm、2.5mm、25mm三种格距
模块化设计方法已经在机械如数控机床、模具、减速箱、 工业汽轮机和电工电子如微机、通信设备、电动控制仪 表以及船舶、建筑、电力、武器装备如方舱、雷达、航 空电子设备等行业中得到广泛运用 。
美国参数技术公司PTC：产品开发技术的全球领先者
PTC，成立于1985年，总部设在美国马萨诸塞(麻省)的沃尔瑟姆 。 今天，有50,000多家客户使用PTC的产品开发、内容管理和动态 出版解决方案。被公认为是帮助离散型制造商优化产品开发绩效 的全球领先者。
对产品模块化与系列化设计 的 探讨
徐信志 2008-2
一、快速设计技术
1、快速设计技术 快速设计(Rapid Design :RD)也称快速响应设计
(Rapid Response Design : RRD)、敏捷设计(Agile
Design)。目前国际上针对快速设计的并行设计技术、
快速原型技术、系列化模块化技术和虚拟制造技术等 发展较为迅速。
重要接口
外接口 —房屋建筑与房间设施，如：门、电梯、地面等； —包装和运输，如：汽车、船舶和空运的托盘和集装箱； —各类设备的集成，如：开关和传动设备、电源、工业过程设备。
内接口 —印制电路板，连接器和机电元件； —半导体元件； —电缆和布线； —功能单元，如AC/DC转换器，测量、控制功能单元和熔断器等。
产品多样化、瞬变性 21世纪更加个性化的市场趋势 产品投放市场的时间
目的：缩短产品的设计开发周期，提高产品设计质量， 以及提高企业对市场的快速响应能力。
应用：现代标准化前沿——“模块化”研究报告
20世纪末美国产业经济的复兴、日本产业停滞等现象，大部分都 可以从这个角度来解释。他们又认为，“在信息技术革命的背景 下，产业结构正在发生根本性的变化，经济学和经营学领域里找 到了更深层次的原因—模块化，是模块化推动了产业经济发生了 结构性变化。
2）外插式结构：其基本单元是盒式插件模块，将具有独立功能的模块， 并列地直接从外部进行机械和电气互连，从而构成一套新的装置。
电脑产业发展到今天这样的产业集群，其根源在于电脑 设计的模块化。广泛采用模块设计的方法，戏剧性地提 高了创新的速度。 依据产品架构理论(模块化是一种产品架构形式)寻求构 筑新的企业制胜模式。 电脑产品由整体(一体化)架构转向模块化架构。这个模 块化架构一经出现，便推动着美国信息产业快速持续增 长并且形成了较为合理的产业结构。
包括产品设计经验和知识的采 集、整理、表达、建模 以及基于知识的推理求解技术等；
各种计算机辅助技术（快速设计的重要工具）
包括各种 CAD、SolidWorks工具。
⑵ 快速设计软件工具系统的构成 现有的、发展成熟的方法和工具， 设计开发面向具体应用、解决具体设计问题的计算 机 软件系统。
⑶快速设计系统集成平台（作用体现在两个方面） 将快速设计使能工具集和各种支撑工具有机集成在统一 的框架内，使之能够为具体的产品设计任务提供快速设 计支持； 提供对并行协同设计模式的支持，使各个设计环节之间 能够进行有效的分工与合作。
⑴ 机械产品族结构规划
利用模块化设计方法对产品的结构变形及规格系列进 行规划，建立系列化的产品族结构； 四大产品系列及多种规格系列产品 产品系统配置表、系统结构图 构造模块系统并利用参数化、变量化方法建立产品库、 模快库； CP、 HP 、AD、COT、DEV
利用知识化方法建立产品设计对象及其设计过程知识库。
3、机械产品快速设计系统框架模型 基于快速设计技术原理研究，可建立机械产品快速设计 框架体系。该体系分为方法层，工具层与应用层。
⑴ 机械产品快速设计的技术构成
模块化设计技术（核心和基础技术）
包括模块化产品族规划、模块化 产品数据建模和管理、 模块化产品方案设计、方案评价技术等；
智能化设计技术 （提高速度和质量的重要手段）
⑵ 电子设备典型结构 各类不同的模块化典型结构模式的出现
如：电子设备壳体逐步形成了盒、箱、柜（包括屏）、台四大类型基本 结构模式，逐步形成了一些典型结构。
具有普遍意义的结构模式有： 1）嵌套式层次结构（内插式结构）：主要是指由IEC297和IEC917系
列标准所规定的模式，它是一种插件——插箱——机柜系统。是目前标 准化程度最高、也是应用最广的一种模块化结构模式。
二、产品模块化与系列化设计
1、电子设备模块化及标准化
模块是具有相对独立功能和通用接口的单元 实现电子设备模块化的基础 以“电路为先导，结构为先行”的模式组装出定制的 产品
电路模块 功能差异 多变因素 受限制 结构模块 电路的载体 变化因素少，尺寸互换性 工艺、工装通 用化 缩短产品制造周期和降低成本 结论：结构模块可以独立先行，以结构模块去制约电路模块；
三一重工携手PTC公司CAX/PDM项目启动 以实现集团产品设计、联手PTC强强合作打造重工行业标志性企 业。
2、机械产品快速设计的内容 快速设计从内容上包含以下几个方面：
标准件库 外购件库 特征库 管路库 管线库
⑵ 机械产品设计方案的快速生成 根据用户需求，利用知识化方法和变量化方法，匹配并 定制特定产品所需模块； 通过模块综合，生成满足用户需求的产品设计案。
⑶ 机械产品设计方案的快速评价与仿真 对产品设计方案进行装配、运动仿真和动、静态性能分 析，评价方案的可行性及设计需求满足程度； 对产品设计方案进行优化并对影响产品性能的薄弱模块 环节进行修改。
没有模块化、标准化就没有大规模定制。
电子设备模块化的发展 ⑴ 模数数列
将元器件、零部件、整机的形状及其间组装关系，置于一个两维 或三维的坐标网络系统中来考虑，即各种元器件、零部件定位于 坐标网格的固定点上，并且它们的外形尺寸占有整数倍的网格格 距。如将格距称之为“模数”，则元器件、零部件的尺寸及其安 装间距应是模数的倍数。 解决模块化产品结构的互换、兼容和空间损失最小等问题的有效 办法 数系 0.5mm、2.5mm、25mm三种格距
模块化设计方法已经在机械如数控机床、模具、减速箱、 工业汽轮机和电工电子如微机、通信设备、电动控制仪 表以及船舶、建筑、电力、武器装备如方舱、雷达、航 空电子设备等行业中得到广泛运用 。
美国参数技术公司PTC：产品开发技术的全球领先者
PTC，成立于1985年，总部设在美国马萨诸塞(麻省)的沃尔瑟姆 。 今天，有50,000多家客户使用PTC的产品开发、内容管理和动态 出版解决方案。被公认为是帮助离散型制造商优化产品开发绩效 的全球领先者。
对产品模块化与系列化设计 的 探讨
徐信志 2008-2
一、快速设计技术
1、快速设计技术 快速设计(Rapid Design :RD)也称快速响应设计
(Rapid Response Design : RRD)、敏捷设计(Agile
Design)。目前国际上针对快速设计的并行设计技术、
快速原型技术、系列化模块化技术和虚拟制造技术等 发展较为迅速。
重要接口
外接口 —房屋建筑与房间设施，如：门、电梯、地面等； —包装和运输，如：汽车、船舶和空运的托盘和集装箱； —各类设备的集成，如：开关和传动设备、电源、工业过程设备。
内接口 —印制电路板，连接器和机电元件； —半导体元件； —电缆和布线； —功能单元，如AC/DC转换器，测量、控制功能单元和熔断器等。
产品多样化、瞬变性 21世纪更加个性化的市场趋势 产品投放市场的时间
目的：缩短产品的设计开发周期，提高产品设计质量， 以及提高企业对市场的快速响应能力。
应用：现代标准化前沿——“模块化”研究报告
20世纪末美国产业经济的复兴、日本产业停滞等现象，大部分都 可以从这个角度来解释。他们又认为，“在信息技术革命的背景 下，产业结构正在发生根本性的变化，经济学和经营学领域里找 到了更深层次的原因—模块化，是模块化推动了产业经济发生了 结构性变化。
2）外插式结构：其基本单元是盒式插件模块，将具有独立功能的模块， 并列地直接从外部进行机械和电气互连，从而构成一套新的装置。
电脑产业发展到今天这样的产业集群，其根源在于电脑 设计的模块化。广泛采用模块设计的方法，戏剧性地提 高了创新的速度。 依据产品架构理论(模块化是一种产品架构形式)寻求构 筑新的企业制胜模式。 电脑产品由整体(一体化)架构转向模块化架构。这个模 块化架构一经出现，便推动着美国信息产业快速持续增 长并且形成了较为合理的产业结构。
包括产品设计经验和知识的采 集、整理、表达、建模 以及基于知识的推理求解技术等；
各种计算机辅助技术（快速设计的重要工具）
包括各种 CAD、SolidWorks工具。
⑵ 快速设计软件工具系统的构成 现有的、发展成熟的方法和工具， 设计开发面向具体应用、解决具体设计问题的计算 机 软件系统。
⑶快速设计系统集成平台（作用体现在两个方面） 将快速设计使能工具集和各种支撑工具有机集成在统一 的框架内，使之能够为具体的产品设计任务提供快速设 计支持； 提供对并行协同设计模式的支持，使各个设计环节之间 能够进行有效的分工与合作。
⑴ 机械产品族结构规划
利用模块化设计方法对产品的结构变形及规格系列进 行规划，建立系列化的产品族结构； 四大产品系列及多种规格系列产品 产品系统配置表、系统结构图 构造模块系统并利用参数化、变量化方法建立产品库、 模快库； CP、 HP 、AD、COT、DEV
利用知识化方法建立产品设计对象及其设计过程知识库。
3、机械产品快速设计系统框架模型 基于快速设计技术原理研究，可建立机械产品快速设计 框架体系。该体系分为方法层，工具层与应用层。
⑴ 机械产品快速设计的技术构成
模块化设计技术（核心和基础技术）
包括模块化产品族规划、模块化 产品数据建模和管理、 模块化产品方案设计、方案评价技术等；
智能化设计技术 （提高速度和质量的重要手段）
⑵ 电子设备典型结构 各类不同的模块化典型结构模式的出现
如：电子设备壳体逐步形成了盒、箱、柜（包括屏）、台四大类型基本 结构模式，逐步形成了一些典型结构。
具有普遍意义的结构模式有： 1）嵌套式层次结构（内插式结构）：主要是指由IEC297和IEC917系
列标准所规定的模式，它是一种插件——插箱——机柜系统。是目前标 准化程度最高、也是应用最广的一种模块化结构模式。
二、产品模块化与系列化设计
1、电子设备模块化及标准化
模块是具有相对独立功能和通用接口的单元 实现电子设备模块化的基础 以“电路为先导，结构为先行”的模式组装出定制的 产品
电路模块 功能差异 多变因素 受限制 结构模块 电路的载体 变化因素少，尺寸互换性 工艺、工装通 用化 缩短产品制造周期和降低成本 结论：结构模块可以独立先行，以结构模块去制约电路模块；