模塊化設計有哪些原理與原則
模塊化設計的目的是為了降低程序復雜度，使程序設計、調試和維護等操作簡單化。以下是由學習啦小編整理的模塊化設計的內容，希望大家喜歡!
模塊化設計的介紹
模塊化設計，簡單地說就是程序的編寫不是開始就逐條錄入計算機語句和指令，而是首先用主程序、子程序、子過程等框架把軟件的主要結構和流程描述出來，并定義和調試好各個框架之間的輸入、輸出鏈接關系。逐步求精的結果是得到一系列以功能塊為單位的算法描述。以功能塊為單位進行程序設計，實現(xiàn)其求解算法的方法稱為模塊化。模塊化的目的是為了降低程序復雜度，使程序設計、調試和維護等操作簡單化。
所謂的模塊化設計，簡單地說就是將產品的某些要素組合在一起，構成一個具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產品要素進行多種組合，構成新的系統(tǒng)，產生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產品。模塊化設計是綠色設計方法之一，它已經(jīng)從理念轉變?yōu)檩^成熟的設計方法。將綠色設計思想與模塊化設計方法結合起來，可以同時滿足產品的功能屬性和環(huán)境屬性，一方面可以縮短產品研發(fā)與制造周期，增加產品系列，提高產品質量，快速應對市場變化;另一方面，可以減少或消除對環(huán)境的不利影響，方便重用、升級、維修和產品廢棄后的拆卸、回收和處理。
模塊化設計的原則
① 力求以少量的模塊組成盡可能多的產品，并在滿足要求的基礎上使產品精度高、性能穩(wěn)定、結構簡單、成本低廉，模塊間的聯(lián)系盡可能簡單;
?、谀K的系列化，其目的在于用有限的產品品種和規(guī)格來最大限度又經(jīng)濟合理地滿足用戶的要求。
模塊化設計的原理
模塊化產品是實現(xiàn)以大批量的效益進行單件生產目標的一種有效方法。產品模塊化也是支持用戶自行設計產品的一種有效方法。產品模塊是具有獨立功能和輸入、輸出的標準部件。這里的部件，一般包括分部件、組合件和零件等。模塊化產品設計方法的原理是，在對一定范圍內的不同功能或相同功能、不同性能、不同規(guī)格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同的顧客定制的產品，以滿足市場的不同需求。這是相似性原理在產品功能和結構上的應用，是一種實現(xiàn)標準化與多樣化的有機結合及多品種、小批量與效率的有效統(tǒng)一的標準化方法。
模塊化設計產品優(yōu)點
(一)對企業(yè)產品研發(fā)的貢獻
由于模塊化推進了創(chuàng)新的速度，使得企業(yè)領導者對競爭者的舉動做出的反應時間大大縮短。作為一條規(guī)則，管理者不得不更加適應產品設計上的各種發(fā)展，僅僅了解直接競爭廠商的競爭戰(zhàn)略是遠遠不夠的，這個產品的其他模塊的創(chuàng)新及行業(yè)內部易變的聯(lián)盟都有可能招致激烈的競爭。模塊是產品知識的載體，模塊的重用就是設計知識的重用，大量利用已有的經(jīng)過試驗、生產和市場驗證的模塊，可以降低設計風險，提高產品的可靠性和設計質量。模塊功能的獨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品的整體性能和可靠性，而不會影響到產品其他模塊。模塊功能的獨立性和接口的一致性，使各個模塊可以相對獨立地設計和發(fā)展，可以進行并行設計、開發(fā)和并行試驗、驗證。模塊的不同組合能滿足用戶的多樣性需求，易于產品的配置和變型設計，同時又能保證這種配置變型可以滿足企業(yè)批量化生產的需求。
(二)對企業(yè)工作效率和成本控制的貢獻
設計和零部件的重用可以大大縮短設計周期;并行的產品開發(fā)和測試可以大大縮短設計周期;利用已有成熟模塊可大大縮短采購周期、物流周期和生產制造周期，從而加快產品上市時間;如果劃分模塊時考慮到企業(yè)售后服務的特定需求，同樣可以縮短服務周期和耗費資源時間。模塊和知識的重用可以大大降低設計成本;采用成熟的經(jīng)過驗證的模塊，可以提高采購批量，降低采購和物流成本;采用成熟的經(jīng)過生產驗證的模塊，可以大大減少由于新產品的投產對生產系統(tǒng)調整的頻率，使新產品更容易生產制造，可以降低生產制造成本;產品平臺中及平臺之間存在大量的互換模塊，可以降低售后服務成本。
(三)對企業(yè)組織的貢獻
模塊化有利于企業(yè)研發(fā)團隊分工，規(guī)范不同團隊間的信息接口，進行更為深入的專業(yè)化研究和不同模塊系統(tǒng)的并行開發(fā);抽象平臺和模塊的建立，可以實現(xiàn)企業(yè)組織結構與產品模塊結構之間的交互，使并行工程擁有實施的根基，工藝、財務、采購和售后服務可以在產品研發(fā)早期就介入產品研發(fā)項目;標準規(guī)范的模塊接口有利于形成產品的供應商規(guī)范，有利于產業(yè)分工的細化。
模塊化設計的趨勢
模塊化是在傳統(tǒng)設計基礎上發(fā)展起來的一種新的設計思想，現(xiàn)已成為一種新技術被廣泛應用，尤其是信息時代電子產品不斷推陳出新，模塊化設計的產品正在不斷涌現(xiàn)。如何使產品的模塊化設計全方位地滿足市場的多樣化需求，應當引起企業(yè)經(jīng)營者、新產品開發(fā)人員及其標準化研究者的高度重視。模塊化設計已被廣泛應用于機床、電子產品、航天、航空等設計領域，但至今模塊化術語尚未給出公認的權威性定義。企業(yè)一方面必須利用產品的批量化、標準化和通用化來縮短上市周期、降低產品成本、提高產品質量，另一方面還要不斷地進行產品創(chuàng)新使產品越來越個性化，滿足客戶的定制需求。這樣，如何平衡產品的標準化、通用化與定制化、柔性化之間的矛盾，成為贏得競爭的關鍵能力。平臺化、模塊化的產品設計和生產可以在保持產品較高通用性的同時提供產品的多樣化配置，因此平臺化、模塊化的產品是解決定制化生產和批量化生產這對矛盾的一條出路。
模塊化設計的特征
1.相對獨立性，可以對模塊單獨進行設計、制造、調試、修改和存儲，這便于由不同的專業(yè)化企業(yè)分別進行生產;
2.互換性，模塊接口部位的結構、尺寸和參數(shù)標準化，容易實現(xiàn)模塊間的互換，從而使模塊滿足更大數(shù)量的不同產品的需要;
3.通用性，有利于實現(xiàn)橫系列、縱系列產品間的模塊的通用，實現(xiàn)跨系列產品間的模塊的通用。
(一)模塊化與系列化、組合化、通用化、標準化的關系
模塊化設計技術是由產品系列化、組合化、通用化和標準化的需求而孕育的。系列化的目的在于用有限品種和規(guī)格的產品來最大限度、且較經(jīng)濟合理地滿足需求方對產品的要求。組合化是采用一些通用系列部件與較少數(shù)量的專用部件、零件組合而成的專用產品。通用化是借用原有產品的成熟零部件，不但能縮短設計周期，降低成本，而且還增加了產品的質量可靠性。標準化零部件實際上是跨品種、跨廠家甚至跨行業(yè)的更大范圍零部件通用化。由于這種高度的通用化，使得這種零部件可以由工廠的單獨部門或專門的工廠去單獨進行專業(yè)化制造。
(二)產品模塊化、系列化設計分類與庫管理
產品模塊要求通用程度高，相對于產品的非模塊部分生產批量大，對降低成本和減少各種投入較為有利。但在另一方面又要求模塊適應產品的不同功能、性能、形態(tài)等多變的因素，因此對模塊的柔性化要求就大大提高了。對于生產來說，盡可能減少模塊的種類，達到一物多用的目的。對于產品的使用來說，往往又希望擴大模塊的種類，以更多地增加品種。針對這一矛盾，設計時必須從產品系統(tǒng)的整體出發(fā)，對產品功能、性能、成本諸方面的問題進行全面綜合分析，合理確定模塊的劃分。產品模塊化設計按照自頂向下研究分類，包括系統(tǒng)級模塊、產品級模塊、部件級模塊、零件級模塊;再按照功能及加工和組合要求研究分類，包括基本模塊、通用模塊、專用模塊;然后按照接口組合要求研究分類，包括內部接口模塊、外部接口模塊。以產品級模塊化為例，就是在需求調查的基礎上，對裝備產品的構成進行分析，考察其中的功能互換性與幾何互換性的關系，并劃分基本模塊、通用模塊或專用模塊，以模塊為基礎進行內部接口、外部接口設計，通過加、減、換、改相應模塊以構成新的產品，并滿足裝備產品的功能指標的要求。
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