【正文】 另一方面，企業(yè)對經(jīng)過過濾、篩選后的各種概念性產(chǎn)品進(jìn)行以平臺為基礎(chǔ)的實(shí)體性開發(fā)，滿足市場的需求產(chǎn)品平臺的重要特點(diǎn)是能夠派生出一系列產(chǎn)品，即產(chǎn)品族，滿足用戶多樣化的需求 。從另外一個(gè)角度看，產(chǎn)品平臺特可以說是夾在企業(yè)與市場之間的一個(gè)界面。如圖 53 模塊劃分方案的形成過程 所示 ： 圖 53模塊劃分方案的形成過程 產(chǎn)品平臺理論 平臺策略的含義 不斷開發(fā)新產(chǎn)品并根據(jù)市場需求對產(chǎn)品進(jìn)行更新以適應(yīng)新的市場變化是企業(yè)保持創(chuàng)新的關(guān)鍵。合理的模塊劃分和研發(fā)團(tuán)隊(duì)劃分是進(jìn)行產(chǎn)品的并行開發(fā)和并行試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ) 。 因此，模塊的劃分必須既要抽象產(chǎn)品平臺，又要考 慮模塊本身功能的獨(dú)立這兩方面是相互影響的，在實(shí)際劃分中可能會經(jīng)歷多輪的迭代才能形成滿意的劃分方案 ， 以發(fā)電機(jī)為例，要回答車用發(fā)電機(jī)對于整車生產(chǎn)商來講是不是一個(gè)模塊的問題。另一方面，模天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 28 塊又是整個(gè)產(chǎn)品的一部分，不理解模塊在產(chǎn)品中的作用和位置，就無法定義模塊。但是，有的時(shí)候企業(yè)不同領(lǐng)域可能對某種模塊劃分的需求是相悖的，這時(shí)就需要企業(yè)進(jìn)行平衡，要不改變企業(yè)業(yè)務(wù)模式以適應(yīng)模塊劃分，要不容忍這種劃分的缺欠并作為以后優(yōu)化模塊方案的內(nèi)容 。產(chǎn)品的維修服務(wù)需求 。企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)特點(diǎn) 。 詳細(xì)劃分模塊 模塊的劃分實(shí)際上就是在考慮重用和產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的實(shí)際后，對產(chǎn)品功能的重新分配，將原有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的零部件分解后重新組合的過程即 ： ①模塊劃分的大致原則 基于企業(yè)的特定需求，將產(chǎn)品按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能劃分成可以重用和互換的不同功能單元，每個(gè)功能單元具有相對穩(wěn)定的、一致的幾何連接接口和輸入和輸出接口。最后根據(jù)企業(yè)目標(biāo)市場的差異將企業(yè)的產(chǎn)品劃分成不同的產(chǎn)品平臺大多數(shù)企業(yè)的平臺劃分都是在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，往往企業(yè)的產(chǎn)品本身已經(jīng)形成系列，這樣調(diào)整的難度不僅是技術(shù)上的阻力，還有員工觀念上的阻力，調(diào)整起來比較困難。 模塊化產(chǎn)品的過程 模塊化企業(yè)產(chǎn)品的大致過程是 :首先根據(jù)產(chǎn)品功能和目標(biāo)市場需求抽象企業(yè)的產(chǎn)品平臺，然后根據(jù)產(chǎn)品平臺和企業(yè)的業(yè)務(wù)實(shí)際劃分模塊組成，最后根據(jù)模塊的劃分來重新調(diào)整企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)分工 。抽象平臺和模塊的建立，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)之間的交互，使并行工程擁有實(shí)施的根基，工藝、財(cái)務(wù)、采購和售后服務(wù)可以在產(chǎn)品研發(fā)早期就介入產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目 。產(chǎn)品平臺中及平臺之間存在大量的互換模塊，可以降低售后服務(wù)成本 。采用成熟的經(jīng)過驗(yàn)證的模塊，可以提高采購批量，降低采購和物流成本 。如果劃分模塊時(shí)考慮到企業(yè)售后服務(wù)的特定需求， 同樣可以縮短服務(wù)周期和耗費(fèi)資源時(shí)間 。并行的產(chǎn)品開發(fā)和測試可以大大縮短設(shè)計(jì)周期 。模塊的不同組合能滿足用戶的多樣性需求，易于產(chǎn)品的配置和變型設(shè)計(jì)，同時(shí)又能保證這種配置變型可以滿足企業(yè)批量化生產(chǎn)的需求 。 ② 模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對企業(yè)的貢獻(xiàn)可以從產(chǎn)品研發(fā)、提高效率、降低成本和改進(jìn)企業(yè)管理等幾個(gè)方面考慮 ： 1)對企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的貢獻(xiàn) 模塊是產(chǎn)品知識的載體，模塊的重用就是設(shè)計(jì)知識的重用，大量利用已有的經(jīng)過試驗(yàn)、生產(chǎn)和市場驗(yàn)證的模塊，可以降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品的可靠性和設(shè)計(jì)質(zhì)量模塊實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的分配和隔離，使問題的發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)的改進(jìn)變得容易模塊實(shí)現(xiàn)功能的抽象和實(shí)現(xiàn)分離，使設(shè)計(jì)人員容易掌握產(chǎn)品全局，同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以屏蔽掉與自身領(lǐng)域無關(guān)的細(xì)節(jié)，從而關(guān)注更高層次的設(shè)計(jì)邏輯模塊功能的獨(dú)立性和接口的一致性，使模塊 研究更加專業(yè)化和深入，可以不斷通過升級自身性能來提高產(chǎn)品的整體性能和可靠性，而不會影響到產(chǎn)品其他模塊。發(fā)電機(jī)對于發(fā)電機(jī)生產(chǎn)商來講是一個(gè)產(chǎn)品，對于柴油機(jī)生產(chǎn)商來講是一個(gè)模塊，而對于整車生產(chǎn)商來講只是一個(gè)總成件了。 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 26 3)模塊是有層次的，并且受觀察角度和范圍的影響 模塊可以包含子模塊，因?yàn)槟K的功能是整個(gè)系統(tǒng)功能的組成部分，所以子模塊的功能應(yīng)該是父模塊的基本功能，所以能否稱為模塊是受觀察角度和定義范圍的影響而變化的同樣，模塊層次越多管理難度越大，當(dāng)模塊層次劃分過多，就與非模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)沒有什么差異了。幾何連接接口，可以是機(jī)械領(lǐng)域的銷、面、鍵和螺栓等，也可以是電器領(lǐng)域的信號、能量等著名的玩具供應(yīng)商 Lego 樂高公司通過積木模塊的不同組合可以拼成幾乎無盡數(shù)量的形狀，于是在市場上取得了巨大 的成功 Lego 樂高公司的積木模塊定義的主要就是幾何連接接口當(dāng)然，在實(shí)際的制造業(yè)中隨著產(chǎn)品復(fù)雜度的增加，模塊的幾何連接接口要比這復(fù)雜得多。 在模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，零部件的功能與產(chǎn)品功能是一對一的關(guān)系，這樣對于零部件的更改和產(chǎn)品功能的改善不會造成其他零部件和功能的調(diào)整，也就是將產(chǎn)品的功能抽象與產(chǎn)品零部件的具體實(shí)現(xiàn)分離，模塊自身的單獨(dú)發(fā)展不會影響其他模塊由于模塊的功能必須考慮在一系列產(chǎn)品中互換的問題，因此某些 模塊的功能在某一個(gè)產(chǎn)品中有可能是冗余的，但是從全局的角度看這樣做是值得的比如，計(jì)算機(jī)主板上 PCI 插槽一般有 46 個(gè)，而大部分計(jì)算機(jī)上僅僅使用 2 個(gè)，這種功能的部分冗余帶來的是很強(qiáng)的擴(kuò)展能力和更大范圍的互換能力。 1)模塊具有獨(dú)立的功能 模塊的功能是整個(gè)產(chǎn)品功能的組成部分，且這個(gè)功能是自我包含，自我實(shí)現(xiàn)的 。 模塊的特點(diǎn)和產(chǎn)品模塊化的優(yōu)點(diǎn) 由于企業(yè)產(chǎn)品平臺方案的制訂是依賴于企業(yè)客戶目標(biāo)市場需求的不同而變化的， 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 25 同時(shí)產(chǎn)品模塊的劃分必須考慮不同企業(yè)的產(chǎn)品功能、研發(fā)特點(diǎn)、生產(chǎn)特點(diǎn)、采購及物流方式和售后服務(wù)特點(diǎn)等方面的不同需求，所以產(chǎn)品平臺和模塊化的方案必須結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，沒有一成不變的解決方案因此，理解模塊的特點(diǎn)及企業(yè)要利用模塊化達(dá)到的目 的就顯得十分的重要，本文將在下面詳細(xì)的論述模塊的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以幫助讀者找到本企業(yè)模塊的特點(diǎn)和要達(dá)到的目標(biāo) 。 ④變型設(shè)計(jì) Blitz[26] 最早將設(shè)計(jì)分為初次設(shè)計(jì) (original design)、適應(yīng)設(shè)計(jì) (adaptive design)、變型設(shè)計(jì) (variant design)，并指出在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中大約 70%屬于適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì) .變型設(shè)計(jì)是指提取已存在的設(shè) 計(jì)或設(shè)計(jì)計(jì)劃，做特定的修改以產(chǎn)生一個(gè)和原產(chǎn)品相似的新產(chǎn)品。 產(chǎn)品族以產(chǎn)品平臺基礎(chǔ)，通過添加不同的個(gè)性模塊，以滿足不同客戶的個(gè)性化需求索尼產(chǎn)品族就是這樣的例子，它包括大量具有不同特征和功能的模型產(chǎn)品平臺與產(chǎn)天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 24 品族的關(guān)系如圖 5－ 1 產(chǎn)品平臺 與產(chǎn)品族的關(guān)系 : 圖 51產(chǎn)品平臺與產(chǎn)品族的關(guān)系 ③派生產(chǎn)品和單個(gè)產(chǎn)品 派生產(chǎn)品是產(chǎn)品族中由產(chǎn)品平臺派生 的一個(gè)實(shí)例，一個(gè)派生產(chǎn)品具有不同于產(chǎn)品族中其他成員的獨(dú)特的特征和功能施樂的 1090 復(fù)印機(jī)是從它的 1075 型派生的，這兩個(gè)產(chǎn)品都是它的 10 系列復(fù)印機(jī)的派生產(chǎn)品單個(gè)產(chǎn)品是在設(shè)計(jì)時(shí)沒有預(yù)先與其他產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系的獨(dú)立的產(chǎn)品。 產(chǎn)品平臺是指由一系列不同產(chǎn)品所共享的一組產(chǎn)品開發(fā)元素這些產(chǎn)品開發(fā)元素可以分成四類 : 模塊 :包括零件設(shè)計(jì)、制造工裝夾具、電路設(shè)計(jì)、程序模塊等 ； 過程 :包括制造模塊或裝配產(chǎn)品的設(shè)備，工藝及供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)等 ； 知識 :包括設(shè)計(jì)專利、技術(shù)機(jī)密、數(shù)學(xué)模型等 ； 組織 :包括開發(fā)團(tuán) 隊(duì)及相互之間的聯(lián)系等 。 Black amp。佳能公司的這種技術(shù)目前已經(jīng)入侵了數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，佳能公司新近推出的 Eos300D 數(shù)碼單反相機(jī)使數(shù)碼單反相機(jī)走下神壇價(jià)位直沖普通數(shù)碼相機(jī)， Eos300D 同樣可以使用所有佳能的鏡頭，這對攝影愛好者具有不可抗拒的吸引力。 由于模塊具有不同的組合可以配置生成多樣化的滿足用戶需求的產(chǎn)品的特點(diǎn)，同時(shí)模塊又具有標(biāo)準(zhǔn)的幾何連接接口和一致的輸入輸出接口，如果模塊 的劃分和接口定義符合企業(yè)批量化生產(chǎn)中采購、物流、生產(chǎn)和服務(wù)的實(shí)際情況，這就意味著按照模塊化模式配置出來的產(chǎn)品是符合批量化生產(chǎn)的實(shí)際情況的，從而使定制化生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)這對矛盾得到解決另外，模塊實(shí)現(xiàn)了抽象的模塊功能與天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 23 具體模塊實(shí)現(xiàn)之間的邏輯分離，整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)十分清晰，容易從全局上理解和設(shè)計(jì)產(chǎn)品，使技術(shù)進(jìn)步造成的越來越復(fù)雜的工程管理得到改善有些公司又將不同的目標(biāo)市場進(jìn)行分類，并通過模塊化的產(chǎn)品配置，實(shí)現(xiàn)對不同目標(biāo)市場的覆蓋，也就形成了所謂的平臺化戰(zhàn)略和差異化戰(zhàn)略。 2)相似性的重用，既可以重用已有零部件和已有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也可以重用整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的采購、物流、制造和服務(wù)資源 。 隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，模塊的概念又被用到了非物理產(chǎn)品領(lǐng)域，在軟件行業(yè)模塊的概念也被廣泛的實(shí)踐著，大型的軟件系統(tǒng)的模塊化趨勢越來越明顯目前，企業(yè)的專有知識越來越成為企業(yè)的戰(zhàn)略性資源，合理的管理、利用企業(yè)的專 有知識 是贏得競爭的重要籌碼，而企業(yè)產(chǎn)品中包含的知識是企業(yè)知識資源的最 重要部分，因此重用模塊就是重用知識，可以大大的節(jié)省時(shí)間和金錢 相關(guān)概念 ①模塊與模塊化 模塊是構(gòu)成產(chǎn)品的一部分，具有獨(dú)立功能，具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出接口的通用獨(dú)立單元，相同種類的模塊在產(chǎn)品族中可以重用和互換，相關(guān)模塊的排列組合就可以形成最終的產(chǎn)品。由于定制設(shè)計(jì)費(fèi)用相對較高，因此要盡可能減少定制設(shè)計(jì)，增加容易定制的專用零件的數(shù)量最終利用參數(shù)化設(shè)計(jì)等面向大規(guī)模定制設(shè)計(jì)工具和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。比如對于利用二類底盤改裝的車輛，可以將專用 改裝部件和部件總成與二類底盤一起采用基于產(chǎn)品族設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行分類，利用參數(shù)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)面向大規(guī)模定制的用車設(shè)計(jì)。圖 44 大規(guī)模定制的設(shè)計(jì)流程 中的可變型產(chǎn)品模型庫將會不斷地?cái)U(kuò)展和完善。由于用戶的需求是動態(tài)多變的，因此在快速設(shè)計(jì)階段也要能夠捕捉用戶需求，此階段要在可變型專用車產(chǎn)品模型的基礎(chǔ)上，以產(chǎn)品配置為主要工具，對客戶定制需求進(jìn)行快速實(shí)現(xiàn)，在不能滿足時(shí)進(jìn)行定制生產(chǎn)，形成可制造專用車產(chǎn)品模型。在專用車產(chǎn)品開發(fā)階段就要對專用車企業(yè)的客戶群進(jìn)行定位，分析己擁有的專用車客戶所有的定制需求，分為功能需求、結(jié)構(gòu)需求和其它需求 。 為了有效地實(shí)現(xiàn)面向大規(guī)模定制，專用車設(shè)計(jì)必須能夠捕捉并定義個(gè)體客戶對專用車產(chǎn)品的定制需求。另一方面設(shè)計(jì)者可通過虛擬樣機(jī)了解分析產(chǎn)品的功能、性能、產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度，減少實(shí)車產(chǎn)品的試驗(yàn)次數(shù)，降低成本，縮短設(shè)計(jì)周期。 面向大規(guī)模定制的專用車設(shè)計(jì)中開發(fā)虛擬產(chǎn)品就是利用多媒體和 CAD/CAE/CAM 高新技術(shù)，向用戶顯示虛擬專用車產(chǎn)品。專用車產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)人員和參與設(shè)計(jì)生產(chǎn)及銷售過程的相關(guān)部門人員以團(tuán)隊(duì)方式工作， 要求各個(gè)部門間的信息集成和相互間通信能力，這樣才能 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 20 實(shí)現(xiàn)在各個(gè)階段的專用車產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)的共享，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間和交貨期。面向大規(guī)模定制的專用車并行設(shè)計(jì)過程 ， 如圖 4－ 3 面向大規(guī)模定制的專用車并行設(shè)計(jì)過程 所示 ， 從圖中可以看出并行設(shè)計(jì)把專用車產(chǎn)品開發(fā)分為許多階段 ， 如需求分析、方案設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)等，每個(gè)階段都有自己的時(shí)間段，組成整個(gè)專用車并行設(shè)計(jì)的全過程。當(dāng)然對于專用車的專用機(jī)械裝置全部實(shí)現(xiàn)模塊化的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)施起來困難較大，但是理論上是可行的，比較簡單的裝置也是可以實(shí)現(xiàn)的 。就目前專用車設(shè)計(jì)來看，模塊化設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)在于各模塊之間的接口問題，模塊接口設(shè)計(jì)也 需要標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。模塊化設(shè)計(jì)將專用車分成不同功能的模塊，按照客戶定制需求通過模塊的選擇和組合構(gòu)成專用車產(chǎn)品，如廂式車總體設(shè)計(jì)可以分成底盤總成、發(fā)動機(jī)總成和廂體總成等功能模塊。當(dāng)然 要實(shí)現(xiàn)專用車產(chǎn)品族完善的設(shè)計(jì)需要大量的調(diào)查研究和統(tǒng)計(jì)工作，需要各個(gè)部門和行業(yè) 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 19 的協(xié)調(diào)，不過對于某具體專用汽車企業(yè)來說可以根據(jù)自己的產(chǎn)品特點(diǎn)設(shè)計(jì)滿足本企業(yè)需要的產(chǎn)品族，必要時(shí)可通過復(fù)制、重用、影射和變換等方法逐步加以完善。從前面的專用車設(shè)計(jì)特點(diǎn)和要求分析看，專用車的生產(chǎn)絕大多數(shù)是在二類底盤上進(jìn)行改裝，部分特殊產(chǎn)品需要專用底盤，因此，專用車的產(chǎn)品族設(shè)計(jì)要在有效的利用現(xiàn)有分類方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。和面向結(jié)構(gòu)的。當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)專用車的零部件及總成的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化還需要基車廠和零部件廠的共同努 力。面向大規(guī)模定制的專用車設(shè)計(jì)就是在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，如圖 4－ 1 面向大規(guī)模定制的專用車設(shè)計(jì) 效果 所示，左邊表示大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品中各種零件的比例，右邊表示大規(guī)模定制產(chǎn)品中各種零件的比例，從圖中可以看出面向大規(guī)模定制的專用車設(shè)計(jì)需要擴(kuò)大專用車產(chǎn)品中標(biāo)準(zhǔn)零件或模塊比例，零部件的設(shè)計(jì)盡量標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，即最大限度地選用標(biāo)準(zhǔn)件，或選用定型產(chǎn)品的通用零部件及總成 (如選擇二類底盤 )，最大限度地減少自制定制件。當(dāng)然要完全做到以曲線 C 所描述的低成本，最有效地實(shí)現(xiàn)面向大規(guī)模定制的專用車設(shè)計(jì)生產(chǎn)不是一件容易的事情，因?yàn)樗且粋€(gè)系統(tǒng)工程，需要各個(gè)方面各行業(yè)甚至長期的努力，但是不能僅僅等待和期望它會自動實(shí)現(xiàn)，因此，對面向大規(guī)模定制的專用車設(shè)計(jì) 的研究是必須的和及時(shí)的。如果以采用大規(guī)模定制模式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)，以曲線 C 所描述的價(jià)格生產(chǎn)客戶定制的產(chǎn)品，即使在批量很小的左端 (如圖 32 所示 )也可以獲得很大利潤，即圖中的區(qū)域 P。在 G 點(diǎn)的右邊客戶愿意支付的產(chǎn)品單價(jià)高于成本，企業(yè)從事大規(guī)模生產(chǎn)就會盈利，產(chǎn)量越大天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 17 盈利越大， S 區(qū)域表明的大規(guī)模生產(chǎn)的盈利區(qū)間，這就是所謂的規(guī)模效益