2.2模块化产品设计与实施过程在线视频

下面来简要介绍一下模块化设计

它的一个实施指南的一些有关的情况

首先看一下模块化设计

它的具体的流程

主要包括以下11个阶段

首先是建立模块化的设计小组

确定模块划分的层次

将关键要素归纳形成文档

建立模块准则

形成产品的粗略的功能原理方案

明确各功能要素间的相互作用

它的属性和类型

将功能要素进行聚合

明确模块间相互作用的属性和类型

形成模块的大体的几个布局图

按照相应的准则来测试模块

制定模块和接口的规格说明

首先建立一个训练有素的团队

团队成员

不仅要熟悉被客户关注的产品

它的功能属性

而且要对模块化的概念要有明确的认识

模块化不是简单的产品分解

而是对产品及其模块的整体构思

以及全局把握

此外项目小组不仅是协同定位

掌握一定资源

确保信息沟通的自如有效

而且要负责把握战略方向

模块化小组一般以整体项目小组为基础

但对于包含多个模块的复杂产品

则分配多个独立的小组

负责相关的模块化的管理

这样有助于集中人力开展并行作业

每个小组选出一名代表

作为整体项目小组的成员

定期参加项目例会

二

定义模块划分的层次

必须定义模块划分的层次

以便指导模块定义的过程

模块划分的层次受三个因素影响

一是复杂性

是衡量模块的功能划分

由于模块是完成

某一功能或者某一子功能的结构实体

产品功能的分解方案

直接影响到模块划分的层次

二是分解

度量构成产品模块的

数量

它与产品的复杂程度有关

系列化

通用化较高的产品

以组件为模块

对系列化

通用化

较低的产品

即以部件为模块

三

组合

衡量一个产品中复杂性的变化程度

以及该产品是否由通用模块和

变形模块来共同构成

那么模块划分的层次

我们主要考虑以下几个方面

模块划分的层次是产品开发

模块化产品

以及充分发挥通用模块作用的基础

模块划分的层次差异很大的产品

一般是不兼容的

模块划分的层次

它影响到产品的灵活性和性能

灵活性高的模块化设计固然是好

但是未必能够表现出产品的最佳的性能

或者体系结构

模块划分的层次将影响到模块的制造

随之影响到产品

使用通用模块越多

模块的制造效率越高

单独的模块越复杂则制造越复杂

模块划分的层次还将影响到产品的复杂度

内容项以及成本

第三是关键要素的文档化

这个过程是记录下产品的重要特征

关键要素包括特殊的电源需求

特定的软件操作系统

特殊的产品品牌展示

需要符合的具体标准以及法律条款

虽然这些要素可能出现在之后的

总体设计

产品规格说明或产品概念设计阶段

但实际上在模块化设计的早期

既要在模块化方案中

考虑到

大多数关键要素

来自于对现有产品的分析

如通用要素

通用模块和一般的操作等等

四

建立模块准则

模块准则来自于模块的分级

关键要素等

并把它们与具体的模块需求相结合

建立模块准则

是经过模块项目组认定的

必要的属性和功能

包含模块化设计的重点

备忘录以及模块设计的基准等等

它类似于系统需求和设计需求

说可测试的

独立的

可装备的

完全互换的

可追溯性和权重

应与需求同时提出

这使得设计要遵循需求

并可根据需要作出判断

五

构建产品的大体的示意图

确定需求后

通过图表法

将其转化为产品的初始形式

图表可表达出产品的公共功能元

构建产品的示意图

可以采用一些常见的技术

比如说FAST图表法

功能分析法

示意图应反映出

产品项目小组对

产品状况的全面把握

但是不包括每个可能的细节

要避免过度复杂

如有必要可结合模块的划分层次

如果产品非常复杂

可以将功能元分组

每组有各自的示意图

随着示意图的形成

开始了产品结构的定义过程

这里建议草拟多个示意图

以便考虑产品的属性特征

产品架构的类型

然后根据小组需要从中选择最佳方案

六

决定产品功能元关联的属性和类型

借助于产品功能元的相关表

来确定产品功能元间的关联性质

包括材料相关联

能量关联

信息关联

空间关联

MEIS分别表示它的基础的

或者关键的一个关联

在某些实例当中

有助于确定不同的相关作用的程度

比如液体

气体材料的相互作用

其功能元的聚合

一旦功能元及

模块功能元间的关联性质最终确定

这些功能元将会分配到模块当中

这个过程必须由小组直接负责完成

并参照以下几点

先前确定的模块

它的层次将直接影响模块的数量

最简便的方法是从每个模块的

一个功能元开始

然后延伸到其他的功能元

几何布局

有几何定位要求的要素

应该集成到一个模块当中

定位应当在局部区域或者由

单个构件来控制

这些将影响到制造过程的难易程度

尤其是低公差区域

从而影响到模块的质量

和重复性

或者复用性

功能配置

当一个要素能够实现

产品中某些要素的功能时

则把这些要素归为一组

如针对简化的制造的

面向装配的设计

但是集成要素可能不适于其他产品

因此限制了产品的灵活性

带来的好处的同时

也可能带来一些冗余的结构

供应商的能力

企业的供应商

具有专业的技术水平

相关领域的原件

分组

可以充分利用供应商的这种能力

自然模块

结构紧凑

彼此依赖的原件称作为自然模块

例如电源

电子组件

自然模块

简化了设计和制造过程

确保了质量应避免密切相关的

功能被分离

核心业务当要素组成所包含的属性

功能或者技术等方面

超出了核心业务范围

则应该由供应商提供这些要素

局部变化

由于磨损

使用

更新等原因

某些要素需要改变

那么这些要素应当有自己的模块

以便在替换

更新或维修时

不会影响到整体

例如打印机的磨合

可配置性

要素的归类分组

应便于企业以不同的方式

组合模块构成变型产品

标准化

把对一定范围内的产品有用的要素归类分组

可形成对产品图有效的标准模块

这些标准模块可构成一个通用的

产品平台或者产品架构

通用产品平台为产品组内的产品

提供了标准部分

从而简化设计和生产

因此产品设计过程中不要单独

考虑现有产品

而且要设想未来的产品

怎样把它们与当前的设计

组建流程

模块

设施以及工具等进行整合

而制造可通过不同的制造流程

将要求同样制造技术的要素

例如注射

浇铸或者铸造

组合到单个的模块当中

此外需要相同制造技术的要素

也可以进行归类

这样一来

进一步延伸了相似材料的要素组合

不仅便于制造

而且也有利于回收

如果以一些与产品的关键特性

相关的要素被封装在一个模块当中

将有助于生产的组装后移

通过产品架构也缩短了

按订单制造的周期

和将客户化尽可能的后移

由此可以缩短交付时间

只需在最后阶段

依据用户的需求

量体定制进行组装

那么失败的模型及其结果分析

如果早期进行失败模型的研究

以及参照先前的数据分析

那么就可以为要素的分组提供一些借鉴

把不利后果降低到最低限度

把确定模块间

关联的类型和属性

利用下表来说明模块间的关联

模块的相互的关系

用一个矩阵来表示

用一些关键定义来标注模块之间的

关联和接口类型

这个表我们称作是一个产品模块的关联表

它每个矩阵的元素

就是它的一个

两个功能元之间的一个

相关度

九

建立模块的几个布局

一旦功能元被聚合到不同模块当中

并确定了关联度

就可以借助制图

CAD或者

三维实体建模等手段

来建立产品的几个布局图

这些模块模型促使小组成员

从几何关系的角度来考虑

聚合分组的合理性

针对关联度的考虑

模块间的操作优化

以及其他重要的功能元聚合原则

应做多个几何布局图

以尝试不同的解决方案

然后根据这些布局图的审核结果

对功能元进行修订

十

确定模块的测试准则来进行模块的测试

大体的模块清单确定以后

对先前定义的模块

根据准则进行测试

这种检查用来确保在模块的设计中

考虑并涵盖了所有期望的准则

对于结构功能复杂的产品而言

这一环节尤为重要

以避免小组成员仅关注细节

而忽略了整体要求

那些符合准则的模块必须返工

当非常有利的构建组合或者准则相矛盾时

可以重新修订该准则

当模块及次要准则相冲突时

考虑到产品的全局利益

需要选出一条折中的解决方案

是以模块和接口的规格说明书

在符合规格的前提下

模块要尽可能的简单

模块要尽可能的

多的使用标准

零部件

模块必须可以进行单独的测试

每个模块编制出独立的规格说明书

当模块超出了核心业务的范围时

应当采取外包的方式

模块需要时时刻刻的考虑

制造和组装过程的便利性

模块不需要调节

就应该能够组装

模块使用标准的定位特征

模块应当使用现有的标准

无论什么情况下这些标准都是合适的

那么还有一些其他方面的考虑的因素

比如说软件方面

要注意的事项

因为现代产品是一个机电一体化的产品

都包含有一些控制软件

那么含有软件功能的产品开发

那么需要考虑的要点有以下几个方面

需要有一个严谨的设计方案和

基于软件模块的测试系统

软件需求的分析至少要与机械或

电子系统予以同等重视

这一点也非常重要

软件有自身的准则

在软件研发中可借助于边界来

指出模块间的关联

并由此界定人员的责任

将产品与软件二者的实体体系架构相联系

可以通过产品的模块的局部变化

来映射出软件功能的相应变化

产品模块确定后

模块本身应包含全部的软件需求

还有一些其它方面的因素需要考虑

比如说典型产品的制造

它有两个属性

比如说约束和一些可能性

为了确保新旧产品之间的兼容性

现有产品对新产品的研发

应当有所限制

这个限制也可能是由于新产品

要求的工程制造能力的要求的

变化引起的

按照通常的产品开发思路

那么向后兼容性是很自然的一个事情

向后兼容性

它主要是要考虑以下几个方面

在关键因素文档形成期

确保所有关于兼容性的问题

被全部文档化

尽量打破依赖性

通过借助上述的建议或者其他的

具体做法

脱离对先前产品的依赖性

在构建产品示意图时

鉴别出哪些与旧版产品或者接口

要素

在决定关联度时要保持这些

以便于要素归类

分组时

将能提供兼容性的要素

形成一个模块

二 一般特征

产品一般或者通用要素限制了

产品的开发

但反过来也可以将这种约束转化为一种

节省开发的时间

操作或者空间

及成本的一种可能性

通过利用基本模块

可实现满足客户需求变化的低成本的开发

模块准则必须要考虑向前的兼容性

以便通用要素在更新前保持

尽可能长的一个生命周期

在构建产品示意图时

必须要仔细考虑通用要素以及

接口处的关联

在构建几何布局同时

要设法确保模块的几何排列和

通用要素之间的一个结合

还有一个要考虑的问题就是平衡问题

就是模块化方面

它依然有一些不足

那么接口数量

或复杂度它会升高

由于冗余要求或者是额外的接口

将导致零部件数量的增加

那么组装的工作量也会增加

那么更大的资源需求而引发的

工作量或者成本增加

那么模化管理方面的

一些方法方面有些变化

模块的重量或尺寸也会有可能会增加

所以说要权衡考虑这些要素

进行模块的合理划分

还有一些其他的制造策略方面的

要考虑的问题

比如说要确保从模块并行生产中

要获得最大效用

建立一个有利于促进模块化设计和

生产的这么一个平台

要确保模块装配时尽可能简单

灵活

调查分析

对无核心模块非核心模块进行外包

这种可能性

要确保尽可能早的将

制造引入到模块的开发当中

那么下面是一些模块化产品开发的

一些指南

就是概念设计阶段

的一些指南或者是

模块设计化它的一些注意事项

首先是必须对产品模块化的目的要明确

当前情况一个文档化

并与新目标相对应

对限制模块化设计的方法的一些工作习惯

进行一些鉴别

产品尽可能必须尽量早

致力于模块化

致力于模块化

应该包含

接受由其引起所引发的

一些变化

对于许多企业而言

模块设计

与其自身的实际情况有

很多不吻合的地方

那么这种转变会导致引发相关的问题

因此如何顺利平缓的处理这种转变

尤为重要

可行性分析阶段的一些指导意见

评估模块化设计

它的产品架构对产品是否有益

要根据模块化产品它的功能用途

确定模块需要划分的层次或级别

确定现有的和未来产品当中的

一些关键要素

以便明确模块的需求

四

对存在的有益特征的产品进行一些鉴别

最后是实施阶段的一些指南

包括项目管理

流程管理

接口管理

良好的一些习惯做法

制造和组装等

就不进行详细的介绍了