现代设计方法之模块化设计课件.ppt

1、主讲人：陈少轩主讲人：陈少轩01.模块化定义 Modular definition 什么是模块化模块：模块：一组具有同一组具有同一功能和接合要素一功能和接合要素（指联接部位的形状、（指联接部位的形状、尺寸、联接件间的配尺寸、联接件间的配合或啮合或啮 合等），但合等），但性能、规格或结构不性能、规格或结构不同却能互换的单元。同却能互换的单元。01.模块化定义 Modular definition 模块化定义模块化设计：模块化设计：02.模块化设计方式 Modular design approach 02.模块化设计方式 Modular design approach 模块化设计方式在同一类型中对

2、不同规格的基型产品进行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，设计。主参数不同，动力动力参数也往往参数也往往不同不同，导致导致结构形式和尺寸不同，因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，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，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，往往合往往合 理划分区段，只在同

3、一区段内模块通用；而对于与动力或尺寸无理划分区段，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，则可在更大范围关的模块，则可在更大范围 内通用。内通用。02.模块化设计方式 Modular design approach 02.模块化设计方式 Modular design approach 02.模块化设计方式 Modular design approach 相对独立性通用性03.模块化三大特征 Modular three big characteristics 互换性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

4、化 模块化时代04.模块化回顾与发展 Modular review and development 原始模块化 04.模块化回顾与发展 Modular review and development 原始模块化 04.模块化回顾与发展 Modular review and development 原始模块化 04.模块化回顾与发展 Modular review and development 原始模块化 04.模块化回顾与发展 Modular review and development 原始模块化 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 de

5、velopment 20世纪初 1920年 1923年 50年代经典模块化02.模块化回顾与发展 Modular review and development 现代模块化 现代模块化传统模块化设计规则04.模块化回顾与发展 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系统问题的有效方法 由模块化设计延伸到模块化企业。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、管理模块化原则和方法引入

6、经济学、管理学领域。学领域。产业结构的配置、调整：模块化培育产业结构的配置、调整：模块化培育“模块簇群模块簇群”，推动产业升级，改变现存产，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。业、企业的结构，具有十分强大的冲击力。04.模块化回顾与发展 Modular review and development 生活水平和教育水准的提高，人们的爱好生活水平和教育水准的提高，人们的爱好需需求、审美观、价值观等逐渐向个性化发展，唤起求、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。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，市场的激烈竞争，促使各企业不惜标新

7、立异，开发出品种繁多的新产品，以适应市场需求的多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。变和提高市场的占有率。原因 随着经济全球化，世界市场变得越来越开放，协随着经济全球化，世界市场变得越来越开放，协作成为经济结合的流行方式，跨国经济将成为作成为经济结合的流行方式，跨国经济将成为21 世世纪的主导。纪的主导。生产的分散化和专业化：企业的生存取决于它的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，技术，随着技术更新的加快，大批中小企业兴起，形成生

8、产的专业化和社会化。形成生产的专业化和社会化。企业企业 再造和企业重组：以增强企业竞争能力和抗再造和企业重组：以增强企业竞争能力和抗风险能力。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。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，新产品的用，企业间的产品质量日趋接近，新产品的投放

9、速度和交货期已成为决定竞争胜负的最投放速度和交货期已成为决定竞争胜负的最关键因素。关键因素。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、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。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设备的综合体，用户希望一个企业不仅是提供一种主产品

10、，而能提供相关的成套设备和系统集成种主产品，而能提供相关的成套设备和系统集成服务。服务。04.模块化回顾与发展 Modular review and development 原因 05.模块化设计案例 Modular design case05.模块化设计案例 Modular design case工作台不升降铣工作台不升降铣床的模块化架构床的模块化架构05.模块化设计案例 Modular design case拼合式结构拼合式结构05.模块化设计案例 Modular design case机柜分解为模块机柜分解为模块IntelIntel计算机的模块化组成计算机的模块化组成05.模块化设计案例

11、 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：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模块化手机模块化手机 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。谷歌谷歌Project AraProject Ara：谷歌首批模块化智能手机将最低约50美元就可以买到

12、，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。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

13、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。05.模块化设计案例 Modular design caseProject 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

14、就能实现屏幕的模块化，就是局部碎屏替换。)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。05.模块化设计案例 Modular design case优点优点超低价格：Project Ara的入门级型号仅为50美元，而且将允许用户在日后

15、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轻松替换的部件：Ara更为独特的地方在于

16、每一个模块是依靠电磁铁。用户在升级时无需任何专业知识或特殊工具。还可以在开机状态下对模组进行替换，用满电的电池替换掉电量即将耗尽的，Ara目前在无电池的状态下可保持运行约2分钟的时间来替换电池。（电容）易于购买：谷歌目前的计划是向消费者直接出售骨架和模块。如果Ara项目成功，你将可以访问在线商店来选择大中小3种尺寸的手机骨架，以及自己想要的模块。此外，在升级之后被替换下来的部件还可以进行转售，这无疑可以帮用户节约一部分开支。05.模块化设计案例 Modular design case模块化是在传统设计基础上发展起来的一种新的设计思想，现已成为一种新技术被广泛应用，尤其是信息时代电子产品不断推陈出新，模块化设计的产品正在不断涌现。如何使产品的模块化设计全方位地满足市场的多样化需求，应当引起企业经营者、新产品开发人员及其标准化研究者的高度重视。和谷歌为手机厂商提供了Android这样一个系统平台一样，他们希望通过模块化设计来创造一个活跃的第三方开发者生态系统、降低门槛、提升创新速度并且缩短开发周期。