产品通用化系列化组合化模块化设计的基本理论

标准宣贯：

产品通用化、系列化、组合化（模块化）设计的基本理论

一、通用化

在新产品研制时，应优先采用继承型通用化形式。即先用同类或同系列现有设备中可继承的单元或要素，亦即最大限度地采用在功能上与尺寸上可互换的标准件、通用件、借用件、原材料及品种、规格、结构、尺寸要素等。

在不能采用继承型通用化形式时，可采用开发型通用化形式。即通过对未来发展需求的预测，有目标、有选择地研制某些通用化单元，这些单元的预期应用范围应该尽可能地被得到扩大，即可应用于同类或同系列的其他设备中。

二、系列化

1、概念

系列化：是同类型产品，按使用要求的规律，根据一定的技术经济原则，考虑目前和将来的发展，合理安排不同的尺寸、参数，使基本结构一致的产品，从小到大，由低到高，形成系列，以实现优质、高产、低消耗。

产品系列：具有相同的使用条件和结构特征，相同的设计依据，且基本尺寸、参数按一定规律排列的一组产品称为产品系列。

产品系列化工作：按产品系列的规律去设计制造和发展产品的工作，叫产品的系列化工作。

典型结构：适用范围最广，通用性最强，工艺性最好，适合大量生产，且结构、型状简单，便于组合，使用方便的结构。

基型产品：采用典型的结构（电路）设计的产品，它是该类产品中的基本（电路）型式。

变型产品：对基型产品某一部分结构（电路）进行了改变以适应某一方面的特殊需要，所设计出来的产品，与基型产品相比，主要表现在改变性能与规格。

基本系列：以基型产品构成的系列称为基本系列。系列内部各产品间，只是参数大小的变化，没有其它性能的改变。

派生系列：由变型产品所形成的系列称为派生系列。

2、系列化设计的任务与要求

系列化设计是以基型产品为基础，根据社会需要，分期、分批地设计出同一系列内的各种尺寸、参数产品系列。

一是在整顿老产品的基础上，淘汰落后及没有发展前途的产品，选择好的产品纳入产品系列进行生产；一是根据生产、技术的发展，采用先进技术，设计发展新的产品系列。

系列化设计应根据合理规划的产品型谱来逐步实现。系列设计中应认真贯彻与产品有关的各种标准。参数、尺寸的选择应符合优先数系的规定（只要在取值上不受已有标准限制，不受配套产品限制的情况下，应最大限度地采用优先数，GB/T 321-2005。）。在产品整顿时，应对品种规格杂乱，需要量较大的那些老产品，通过调查分析，从优先数系（或相应的标准规定）中选用合适的系列作为产品的主要参数系列，从而简化品种规格，使产品走上标准化的轨道。设计中应按相似设计的原理，使系列产品的结构、电路及其零部件达到最大限度的通用化。

系列化设计要按照使用与生产的要求，统筹安排，注意技术上的先进性，考虑生产上的合理性，使系列品种达到技术上从新、结构上从简、质量上从严，成本上从廉，用尽可能少的品种规格满足生产、使用部门的要求。

3、系列化设计的方法与步骤

（1）找到同类产品的共同规律

按照产品的共同特征或共同特性，寻求同类产品的共同规律；

（2）确定典型结构（对新技术、新工艺、新材料应事先进行必要的试验）。

典型结构应最大限度的采用标准件和通用件。典型结构的设计应以基型产品为主，并考虑到变型产品的需要。典型结构作为单独设计时，一定要经过试制、鉴定定型，经过反复试验、生产、使用不断完善后再确定。

（3）基本系列和派生系列

确定典型结构后，认真考虑基本系列的分档，广泛调查用户需要。确定尺寸参数时，要适应使用的要求，并注意产品的配套与协调。要按产品使用的特性、需要来决定品种规格安排的疏密，形成合理的分档。编制产品系列型谱（系列型谱有一定的时间性，一般3-5年应根据发展了的情况进行修订）系列型谱确定后按使用的先后缓急和生产的可能性，逐步分期、分批进行基本系列产品的设计。

基本系列产品设计完成，应广泛征求用户意见，为满足用户某一方面的特殊需要，可对基型产品的某一部分进行改变，设计制造出变型产品来。变型产品的零部件应最大限度与基型产品一致，通用化程度应很高，随着变型产品的扩展，逐步形成派生系列。

三、组合化（模块化）

1、模块特征

（1）是可组成设备（或系统）的独立单元；

（2）具有确定的相对独立的功能；

（3）是一种具有通用性的标准单元；

（5）具有能组成设备（或系统）的硬、软接口；

（6）是在现场可更换的单元。

2、模块划分原则

模块划分是模块化设计的关键。为使划分的模块合理，首先对该类设备应有充分了解，然后采用系统工程和工作分解的原理方法，对设备进行功能分析和分解，最后划分出各级模块。模块划分原则：

（1）所划分的模块应具有特定的独立功能和结构，技术指标明确，可以进行单独运行或测试、制造和储备；

（2）所划分的模块应具有典型性、通用性、互换性（或兼容性），具有标准的信息接口关系或联接要素，应便于升级；

（3）所划分的模块应具有良好的组合性，能以有限种类的模块组成能满足各种需求的不同产品；

（4）模块大小适应。模块大小应与划分的功能大小、模块使用、管理的方便性、预期的维修级别相适应；

（5）所划分的模块应能满足在研设备和预研设备的需要，并尽可能适用于现有设备的改造，具有良好的继承性和较长的生命力；

（6）应能充分利用现有科技成果（包括模块化成果）并能适应技术发展趋势，具有先进性和稳定性，不因科学技术发展而过早地淘汰或在结构上发生较大变化；

（7）有利于进行系列化工作，便于形成模块系列；

（8）应能提高设备的可靠性和维修性；

（9）应能提高设备的互连、互通和互换能力；

（10）有利于规模生产和商品化，并应考虑采用新技术和新工艺的可能性，具有较高的经济性。

3、模块化设计原则

模块化设计是包括由分解到组合的全过程。应在设备（或系统）功能分析和分解的基础上，合理划分模块，明确参数指标和接口，对总体方案和模块进行论证，而后进行具体设计和研制，生产出通用模块和专用模块，最后将模块和其他零件进行相应组合，组装出所需设备。

4、模块化的方法和程序

（1）建立模块系统

充分了解研制设备及同类和相似产品，正确合理地划分特定功能和接口的模块，按标准化原理对同类和相似产品进行对比、归类、简化、统一，合理划分模块，确定技术指标和质量要求，然后进行设计、研制和生产，从而建立起模块系统。

（2）组合形成新产品

新研制产品应采用模块化设计方法，即要充分利用各种通用模块、专用模块和专用零、部件进行组合或派生出各种不同要求和用途的新产品。

根据研制任务书明确用户对新产品开发需求，对该产品进行功能分析和分解，确定应由哪些功能单元和使用哪些模块组成。除考虑需求之外，还应考虑模块系统中已有的功能模块，以便组合时尽量多用已有的模块而少用新研制的专用模块或（和）专用零、部件。

四、设计人员应积极参与标准化工作

产品设计人员的工作是与产品标准化密切相关的，在产品设计的各个阶段都离不开标准化。在现代不考虑标准化的设计，不是成熟的设计。不熟悉有关标准，不积极从事标准化工作的设计师决不是好的设计师。对设计人员的基本要求是：１、努力熟悉标准。随着标准化的发展，国家和各部都制订了大量的基础标准和专业标准。例如：优先数和优先数系、机械制图、公差配合、文字符号、图形符号等等，这些是从事产品设计的工程技术人员必须掌握的基础标准。除了基础标准外，设计人员还必须熟悉有关的材料、元器件标准，涂复标准等与设计工作直接有关的各项标准。只有熟悉和掌握了这些标准，设计人员才能顺利的进行产品设计工作。

２、掌握标准情报。在设计人员开展新产品设计之前，必须较详细的掌握国内外同类产品的标准情况。这包括国际标准、外国专业标准、国家标准或部标准以至同行业的企业标准。只有掌握了这些情报，经过分析对比才能设计出具有市场竞争力的新产品。

３、认真贯彻标准。设计人员应主动的在产品设计中贯彻有关标准，要把标准当作技术法规来对待，贯彻时严肃认真一丝不苟，要克服那种认为：“贯彻标准反正由标准化人员把关”的错误想法。对标准化人员提出来的贯彻标准的意见应认真对待，凡合理的，有标准文字依据的，都应虚心接受予以贯彻。

４、积极制订标准。产品标准的制订任务往往是由最熟悉产品情况的设计人员承担的，产品标准化的大量工作亦是由产品设计人员参与或承担，设计人员在新产品设计的全过程要积极努力积累资料，各种计算、试验都应作记录，要为提高产品标准化程度精心思考不断改进设计。

５、学习应用标准化原理。随着标准化学科的兴起和发展，标准化的原理正在被应用于各个领域，标准化原理在产品设计中有着广阔的天地。设计人员应努力学习标