现代设计方法之模块化设计

05.模块化设计案例
Modular design case
05.模块化设计案例
Modular design case
工作台不升降铣 床的模块化架构
05.模块化设计案例
Modular design case
拼合式结构
05.模块化设计案例
Modular design case
机柜分解为模块 Intel计算机的模块化组成
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原始模块化
文字革命：每一个汉字都具有 特殊的形态和特定意义，文字 组合可形成表达不同思想的文 件。汉字是公用的通用单元。
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原始模块化
印刷革命：活字印刷术加速了 信息的传播，极大地推进了人 类社会的进步。用字模排版印 刷，拆版后通用的活字可复用。
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原始模块化
中医中药的模块化实质：具有 特定性味（功能）的中药（通 用模块）由医师（设计师）据 病情（需求）组配成药方（产 品）。
▲企业 再造和企业重组：以增强企业竞争能力和抗 风险能力。
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原因
▲时间紧缩：技术开发时间、产品寿命周 期和投资回报周期的间隔迅速缩短。 ▲产品的成本和质量虽然仍是竞争的重要 因素，但随着先进生产技术和设备的普遍采 用，企业间的产品质量日趋接近，新产品的 投放速度和交货期已成为决定竞争胜负的最 关键因素。
模块化 设计方式
02.模块化设计方式
Modular design approach
模块化 设计方式
除发展横系列产品之外，改变某些 模块还能得到其它系列产品者，便属于 横系列和跨系列模块化设计了。德国沙 曼机床厂生产的模块化镗铣床，除可发 展横系列的数控及各型镗铣加工中心外， 更换立柱、滑座及工作台，即可将镗铣 床变为 跨系列的落地镗床。
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原因
▲随着经济全球化，世界市场变得越来越开放，协 作成为经济结合的流行方式，跨国经济将成为21 世 纪的主导。
▲生产的分散化和专业化：企业的生存取决于它的 技术能力和应变能力，小企业经营灵活，采用先进 技术，随着技术更新的加快，大批中小企业兴起， 形成生产的专业化和社会化。
05.模块化设计案例
Modular design case
标准元件组成 不同舱室
05.模块化设计案例
Modular design case
●模块化房屋：
1－板块安装接头； 2－门口； 3－楼梯(间)； 4－内隔墙板块； 5－窗口； 6－混凝土地板块； 7－外墙板块。
05.模块化设计案例
Modular design case
02.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲现代模块化
——1964年IBM360模块型电脑 系统的诞生，是一个有里程碑 意义的事件。它导致硅谷计算 机产业群的兴起。
——使模块化设计理论得以 升华和普及。
现代模块化＝传统模块化＋设计规则
04.模块化回顾与发展
现代设计方法 之
模块化设计
主讲人：陈少轩
模块化设计Modular design
模块化 模块化 模块化 模块化 模块化 定义 设计方式 三大特征 回顾与发展 设计案例
01.模块化定义
Modular definition
什么是 模块化
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。
05.模块化设计案例
Modular design case
▲Project Ara在硬件上的优势是消费 者具备自主选择权，消费者很难碰 到一款完全中意的手机，经常会忍 受一些小缺陷，而在Project Ara里 面，你觉得哪里不爽就可以更换掉。
▲很多人有手机跌落碎屏的经历，如果 是使用模块化手机，只需要取下破 碎的屏幕，更换新的就行，这样即 节约成本还避免浪费。(手机屏幕也 可以模块化，但是边框的存在限制 了它的发展。随着现在电子屏幕边 框的越来越窄，假以时日就能实现 屏幕的模块化，就是局部碎屏替 换。)
●模块化手机 ▲模块化手机，是一类允许用户自行
更换配件的智能手机，就像PC时代的DIY， 用户自己选购手机处理器、摄像头、内 存、通信模块、无线模块等配件，组成 一台从外观到性能上能符合自己要求的 智能手机。 ●谷歌Project Ara：
▲谷歌首批模块化智能手机将最低约 50美元就可以买到，即三种尺寸中体积 最小，实现功能最少的那个。只有屏幕、 处理器和Wi-Fi模块的手机，保证最基本 的使用。要想插卡打电话或拍照的话， 还需要额外购买通信、摄像头模块。
02.模块化设计方式
Modular design approach
在同一类型中对不同规格的基型产品进行
设计。主参数不同，动力参数也往往不同，导致结构形式和尺寸不同，因 此较横系列模块化设计复杂。若把与动力 参数有关的零部件设计成相同 的通用模块，势必造成强度或刚度的欠缺或冗余，欠缺影响功 能发挥， 冗余则造成结构庞大、材料浪费。因而，在与动力参数有关的模块设计时， 往往合 理划分区段，只在同一区段内模块通用；而对于与动力或尺寸无 关的模块，则可在更大范围 内通用。
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原始模块化
▲经典模块化
▲现代模块化
▲模块化时代
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原始模块化
语言革命：语言是人有别于动 物的关键环节，汉语语音（包 括四声）共有415个，经组合能 表达极其复杂的内容。
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原因
▲功能集成：当今随着技术的发展，电子技术、 计算机技术已渗透到各个领域，市场上任何一种 产品都是一系列不同技术（功能）的集合体。
▲系统集成：现代的各种技术系统都是多种技术 设备的综合体，用户希望一个企业不仅是提供一 种主产品，而能提供相关的成套设备和系统集成 服务。
05.模块化设计案例
Modular design case
▲在机身正面，我们可以看到显示屏和 接收器模组，而它的背部空间容纳了 8个模组，包括摄像头、电池和 microUSB适配器等等。
▲在目前的版本当中，这些模块最开始 不过是简单地从侧面插入机身框架当 中，不过现在是使用电永磁机制对它 们进行固定。
02.模块化设计方式
Modular design approach
不改变产品主参数， 利用模块发展变形产品。这种方式是易实现， 应用最广。常是在基型品种上更换或添加模块， 形成新的变形品种。例如，更换端面铣床的 铣 头，可以加装立铣头、卧铣头、转塔铣头等， 形成立式铣床卧式铣床或转塔铣床等。
模块化 设计方式
模块化 设计方式
主要是在全系列基础上用于结构比较类似的 跨产品的模块化设计上。例如，全系列的龙 门铣床结构与龙门刨、龙门刨床和龙门导轨 磨床相似，可以发展跨系列模块化设计。
03.模块化三大特征
Modular three big characteristics
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
05.模块化设计案例
Modular design case
▲发售的产品将包含3种样式，下图展 示了这3种样式的模块排列组合，最 小的那个背部为6个模块，前方还有 2个模块（显示屏和接收器模组）， 共计8个模块。
05.模块化设计案例
Modular design case
▲未加入模块的样子
▲加入模块的样子
Modular review and development
▲模块化时代
模块化理论的深化和在更高层次上和更广泛 范围内的运用。由经济学家推动。处理复杂 系统问题的有效方法
——由模块化设计延伸到模块化企业。 ——模块化原则和方法引入经济学、管理 学领域。 ——产业结构的配置、调整：模块化培育 “模块簇群”，推动产业升级，改变现存产 业、企业的结构，具有十分强大的冲击力。
05.模块化设计案例
Modular design case
●优点
▲超低价格：Project Ara的入门级型号仅为50美元，而且将允许用户在 日后对特定的部件进行升级。这同样也适用于维修费用：从技术上讲， 如果一个部件出了问题，你可以将其替换掉，而不必重新购买一部新 手机。
▲更长寿命：如今，大多数智能手机在问世几个月之后便已经开始显得过 时了。Ara这些模块化手机背后的整体理念是为用户提供一个长时间的 基础平台，以供不断的升级。
▲超高的定制程度：Ara希望带来完全的可定制性，如果你是硬件狂人， 你可以在每一次最新最强的处理器问世时进行购买。或者是把手机配 置保持在中端水平，把摄像头换成最好的。谷歌同时还打算提供3D打 印设计，让用户拥有更多的机身颜色选择。
05.模块化设计案例
Modular design case
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原因
▲生活水平和教育水准的提高，人们的爱好‘需 求、审美观、价值观等逐渐向个性化发展，唤起 了多样化的消费心态。
▲市场的激烈竞争，促使各企业不惜标新立异， 开发出品种繁多的新产品，以适应市场需求的多 变和提高市场的占有率。
▲20世纪初
▲1920年
百度文库
建筑业出现 可以自由组 合的建筑单 元
德国等设计出块 化铣床和车床； 随后，机床设计 普遍采用了模块 化模式
▲1923年
为解决成套电 子设备结构的 通用互换问题， 美国制定了机 箱面板和机架 尺寸系列标准， 后升级为IEC标 准，沿用至今
▲50年代
欧美提出模块化设计 概念，扩展应用到军 用装备、舰船等设计。 例如，1956年美国推 出的机载模块化电子 设备的ATR系列，后 为世界各国所采用， 并扩展应用与坦克等 系统
01.模块化定义
Modular definition
模块化 定义
模块化设计：在对
产品进行市场预测、功 能分析的基础上，划分 并设计出一系列通用的 功能模块；根据用户的 要求，对这些模块进行 选择和组合，就可以构 成不同功能、或功能相 同但性能不同、规格不 同的产品。这种设计方 法称为模块人化设计。
05.模块化设计案例
Modular design case
▲不过现在这个项目还面临两个问题， 一个是软件上，Project Ara虽然支 持 Android 系 统 ， 但 Android 并 没 有 支持模块化运行的驱动程序。不过 这似乎也不是什么问题，因为这都 是Google自家的事。
▲真正的问题在于现在的手机外观略尴 尬，体积很大且重，电池的效率也 不高。他们明白这都将成为用户放 弃使用的理由，所以还需要继续下 功夫整合硬件，解决这个问题。
02.模块化设计方式
Modular design approach
全系列包括纵 系列和横系列。例如，德国某厂生产的工具铣， 除可改变为立铣头、卧铣头、转塔铣头等形成 横系列产品外，还可改变床身、横梁的高度和 长度，得到三种纵系列的产品。
模块化 设计方式
02.模块化设计方式
Modular design approach
03.模块化三大特征
Modular three big characteristics
通用性
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
03.模块化三大特征
Modular three big characteristics
互换性
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
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲原始模块化
上述所采取的方法是相同的， 就是将具有独立功能的个体， 按不同需要进行新的组合。
其基本构成模式都是
产品＝模块＋接口
04.模块化回顾与发展
Modular review and development
▲经典模块化