1、標準化與模塊化標準化與模塊化產品標準化產品標準化 對產品（或零件）的類型、性能、規格、質量、對產品（或零件）的類型、性能、規格、質量、所用原材料、工藝裝備和檢驗方法等規定統一標所用原材料、工藝裝備和檢驗方法等規定統一標準，并使之貫徹實施的過程。準，并使之貫徹實施的過程。 標準件 標準化的零件，叫做標準件。如對各種機電產品上使用的螺栓、螺帽、螺釘、墊圈等零件，分別給予一定的符號或代號，加以統一規定，制訂成各種標準。標準化后，就可以根據不同的需要、用途，按照規定的標準組織生產和使用。 標準化的發展 1798年，美國E.惠特尼（17651825）提出零部件互換性建議，應用生產，開始了最初的標準化。

2、18501900年蒸汽動力的采用和輪船、鐵路運輸的發展，促使西方國家商業競爭加劇，要求產品規格、質量和性能統一化，標準化工作也有了相應發展。 1901年，英國成立了世界第一個國家標準團體“英國標準學會”。 1906年，成立了世界最早的國際性標準團體“國際電工委員會”。 1947年，成立了目前世界最大的國際標準化機構“國際標準化組織”，中國于1978年9月加入。 標準的分類及意義 標準按其適用范圍可分為國際標準、國家標準、專業標準和企業標準。 標準化是現代技術經濟科學體系的一個重要組成部分。 實行標準化能簡化產品品種，加快產品設計和生產準備過程，保證和提高產品和工程質量；擴大產品零件、部件的互換

3、性,降低產品和工程成本;促進科研成果和新技術、新工藝的推廣；合理利用能源和資源；便于國際技術交流等。 世界上任何產品都有它的行業標準，標準化產品關聯到相關產品配套，對品質有著很大作用。 標準化的生產可提高生產效率和產品品質； 標準化的報價更精準； 標準化的設計更人性化，標準化的安裝質量更可靠，服務更有保證； 標準化的廚房家具能與各種電器相配套，能夠科學利用廚房空間，并有良好的視覺與實用效果。在歐洲三十年以前就已制定出廚房及廚柜的標準化。 產品設計標準化是企業科研、生產活動中的重要環節，它對合理地發展產品品種，促進專業化生產、簡化設計、工藝、縮短設計、試制周期、降低成本、保證產品質量、提高經濟效

4、益，都有重要作用。1. 標準化是保證產品質量的前提以標準形式加以規定的技術和零部件是經過使用和驗證過的，減少了過失的概率和質量檢驗的次數。標準化在產品設計中的作用2. 標準化是提高效益的普遍行動準則標準化原理之一是簡化，通過設計標準化，直接或間接地簡化經營要素，從而降低成本，改善經營管理，提高企業效益。標準化在產品設計中的作用3. 標準化可以有效地利用已有的技術積累產品設計本身是利用已有的技術積累，并加以繼承和發展的過程。具體地說，就是對已有的技術積累進行選優、組合、變換，研制出新產品。而產品設計標準化就是有效應用現行標準和為適應新的需要不斷制定新標準，修訂舊標準，循環往復，以至無窮。標準化在

5、產品設計中的作用4. 標準化是采用計算機設計的基礎采用計算機進行設計和設計管理，是提高設計效率的重要手段，而要付諸實施，必須建立在標準化的基礎之上標準化在產品設計中的作用5. 標準化是集體進行設計的基礎在現代科學技術條件下，產品的設計和制造技術已超出個人的知識范圍，這就要求從個人自由思考進行設計轉變為集體思考進行設計。而實現這種轉變，要求對技術和經驗加以集中，標準正是積累技術和經驗并可加以利用的最好形式。標準化在產品設計中的作用5. 產品的設計過程是貫徹標準的過程產品的設計過程是貫徹標準的過程一產品在設計過程中要提高產品“三化”(標準化、通用化、系列化)水平，大量采用標準件，通用件，一方面可以

6、大量節省設計土作量、提高設計效率;另一方面可以保證產品的互換性和協作配合，縮短新產品試制和生產準備周期。相反，如在設計中不貫徹有關標準，就會使設計出現反復，甚至給工藝、工裝、供應、計劃和生產帶來困難。標準化在產品設計中的作用標準化如何應用在產品設計中產品設計經過初步設計、技術設計和工作圖設計三個階段產品設計經過初步設計、技術設計和工作圖設計三個階段。所謂設計是擬定產品必須實現的質量指標，為實現該目標而決定產品原理、結構、材料、特性及其它各項要素。之后決定零部件的構成，在這過程中，遵循標準化原則，確定設計方案，從而達到產品設計標準化。在產品設計中標準化的應用產品質量標準化產品質量標準化產品質量標

7、準化，是指為保證產品的適用性，對產品的型式、尺寸，主要性能參數，質量指標等加以規定并貫徹于產品設計中。產品系列化產品系列化1. 產品系列化是指將產品的主要參數、型式、尺寸、 基本結構等作出合理的安排，以協調同類產品和配套產品之間的關系，達到以最少的品種，滿足最廣泛的需要。2. 根據一定的技術經濟要求，按照一定的規律，對同類產品的品種、規格合理分檔、分級，形成系列，叫品種規格系列化。3. 品種規格系列化的內容，用十六個字可以基本概括，即“確定范圍，合理分檔、同類歸并、統一設計”。4. 系列化是搞好產品設計的一個重要原則，主要內容有:制定產品參數系列標準;編制產品系列型譜，進行產品系列設計。零部件

8、的通用化零部件的通用化通用化就是不斷地增加通用件的品種和擴大通用件的使用范圍。實現通用化的方法有統一設計法和逐步積累法兩種。將那些變翩素較少，而且重復使用頻率較高的零部件，有計劃地進行統一設計，獨立編號。零部件通用化要求在互換性的基礎上盡可能擴大同一產品零件、部件、構件等的使用范圍，其內容包括:按零部件統一化，互換性等標準化原則，編制零部件圖冊，設計中優先采用標準件、通用件。以合理壓縮和簡化零部件的品種和規格。產品設計中的標準化工作是重要技術基礎工作，是簡化設計、節省設計人員、保證設計質量、提高設計效率、提高技術水平、縮短制造周期，保證和提高產品質量，繼而提高經濟效益的重要環節。產品設計標準化

9、的手段及方法實現標準化設計的方法在設計的各個階段要認真進行產品圖樣及設計文件的標準化審查，其目的是檢查各種圖樣和設計文件是否符合各種標準的要求。對產品設計進行標審是貫徹三級標準的一項重要手段，也是保證產品在設計，研制和生產過程中，貫徹實施技術標準的一項有效措施。產品設計需經如下三個階段初步設計(方案設計或模擬品試制)階段根據國家有關技術經濟政策、標準規定以及產品系列化要求，參與技術任務書和方案評審。掌握設計意圖，同時對產品設計提出標準化綜合要求技術設計階段a.按著“標準化綜合要求”對新產品提出應貫徹的型式、參數、性能、精度、試驗方法、檢驗規則以及基礎、材料、壽命、能耗、安全、環保等各類標準的名

10、稱。b.提供有關標準、手冊、典型圖冊以及各種文件的編制規定及其它資料。c.根據產品型號編制規定，向有關專業歸口所申報批準新產品的型號和名稱。d.對所編制的設計文件和圖樣進行標準化預審。工作圖設計階段a。對工作圖和設計文件進行標審b.對工藝文件和工裝圖樣進標審C.統計和計算標準化程度系數。d.對尚沒有國、專(部)標準標準的產品，應組織或配合設計品標準(草案)或技術條件。產品設計之模塊化設計產品設計之模塊化設計 模塊化設計是對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規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。

11、模塊化的概念與綠色設計 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境屬性，一方面可以縮短產品研發與制造周期，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。模塊化設計原理模塊化設計原理 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，是一種實現標準化與多樣化的有機結合及多品種、小批

12、量與效率的有效統一的標準化方法 模塊的特征模塊的特征 系列產品中的模塊是一種通用件，模塊化與系列化已成為現今裝備產品發展的一個趨勢。模塊是模塊化設計和制造的功能單元，具有三大特征：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化企業分別進行生產；2.互換性，模塊接口部位的結構、尺寸和參數標準化，容易實現模塊間的互換，從而使模塊滿足更大數量的不同產品的需要；3.通用性，有利于實現橫系列、縱系列產品間的模塊的通用，實現跨系列產品間的模塊的通用。模塊：一組具有同一功能和接合要素（指聯接部位的形狀、模塊：一組具有同一功能和接合要素（指聯接部位的形狀、尺寸、聯接件間的

13、配合或嚙合等），但性能、規格或結構不尺寸、聯接件間的配合或嚙合等），但性能、規格或結構不同卻能互換的單元。這里的部件，一般包括分部件、組合件同卻能互換的單元。這里的部件，一般包括分部件、組合件和零件等和零件等 模塊化與系列化、組合化、通用化和標準化的關系模塊化與系列化、組合化、通用化和標準化的關系 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格的產品來最大限度、且較經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，

14、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化制造。產品模塊化設計 分類 產品模塊化設計按照自頂向下研究分類，包括系統級模塊、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

15、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。 模塊化設計涉及到兩個基本過程:模塊劃分和模塊組合。 模塊是模塊化產品的基本組成單元,合理有效的模塊劃分是模塊化設計的前提與基礎。 模塊劃分的基本思路為:依據模塊劃分的原則,從不同的角度將產品劃分為若干基本單元進行相關度計算,建立相關矩陣聚類成模塊。模塊劃分的原則 模塊劃分最基本的原則是以少數塊組成盡可能多的產品。一般來說,并沒有完全統一的模塊劃分的原則,因為研究對象不同,其側重點也不同。模塊劃分的角度 模塊的劃分根據其劃分角度的不同,有不同的劃分方式,最終得到不同的基本單元。從產品生命周期的觀點

16、看,這些不同的劃分角度分別是面向產品生命周期中的不同階段因此,可以根據模塊劃分所面向的生命周期中的具體階段,把模塊劃分為5個階段(1)面向設計的模塊劃分當某類產品的市場需求種類較多或者需求的變化較快時,模塊劃分通常側重于面向設計,主要根據產品各個組成部分之間功能上的相關程度進行模塊劃分,即對產品的總功能進行分解得到一系列基本的功能單元,然后按照相關性影響因素進行聚類分析,最后得到功能模塊(2)面向制造的模塊劃分如果產品的市場需求相對穩定,而制造過程比較復雜,模塊劃分通常側重于面向制造,在模塊劃分中應重點考慮加工方面的問題。通常模塊內部越簡單,其制造就越容易(3)面向使用、裝配和維修的模塊劃分如

17、果用戶需要經常對產品的某些部分進行更換或維護時,產品模塊劃分通常側重于面向裝配和維修,在這一類模塊劃分中,應重點考慮的是裝卸和接口方面的問題。面向裝配的模塊化設計重點從保證裝配過程和裝配質量的角度進行模塊劃分。產品劃分的模塊越多,接口就越多,裝配中考慮的因素也越多,對裝配過程和裝配質量影響也越大(4)面向回收的模塊劃分如果市場對產品的環保性能要求較高,模塊劃分通常側重于面向回收,在這類模塊劃分中,應重點考慮材料和可重用部件的問題。應用綠色準則(重用性、升級性、維護性、回收性和處理性)、功能準則和零件合并準則來指導模塊的劃分;(5)面向整個生命周期的模塊劃分前面幾種模塊劃分針對的只是產品生命周期

18、的某個階段,沒有從整個生命周期的角度考慮。產品的生命周期從產品的市場需求開始到回收利用結束,涉及到多個過程、多方面因素,均對模塊的劃分產生或多或少的影響。理想情況下,模塊化產品應該同時達到生命周期各階段的所有目標,但實際上產品生命周期涉及多目標,針對不同的目標有不同的模塊劃分結果,需要進行多目標的協調。模塊化設計的目的模塊化設計的目的 模塊化產品設計的目的是以少變應多變，以盡可能少的投入生產盡可能多的產品，以最為經濟的方法滿足各種要求。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品的特點，同時模塊又具有標準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批量化

19、生產中采購、物流、生產和服務的實際情況，這就意味著按照模塊化模式配置出來的產品是符合批量化生產的實際情況的，從而使定制化生產和批量化生產這對矛盾得到解決。 模塊化設計的思想已滲透到許多領域，例如機床、減速器、家電、計算機等等。在每個領域，模塊及模塊化設計都有其特定的含義。 模塊：一組具有同一功能和接合要素（指聯接部位的形狀、尺寸、聯接件間的配合或嚙合等），但性能、規格或結構不同卻能互換的單元。機械產品的模塊化設計機械產品的模塊化設計 模塊化設計模塊化設計：在對產品進行市場預測、功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列通用的功能模塊；根據用戶的要求，對這些模塊進行選擇和組合，就可以構成不同功能、或功

20、能相同但性能不同、規格不同的產品。這種設計方法稱為模塊化設計。 床卡具、聯軸器可稱為模塊，有些零部件如插頭、插座，廣而言之也可稱為模塊，但不如稱為標準伯為好。在模塊化設計中，也用到大量的標準件，但模塊多指標準件之外、仍需被設計而又可以用于不同的組合、從而形成具有不同功能的設備的單元、 床卡具、聯軸器可稱為模塊，有些零部件如插頭、插座，廣而言之也可稱為模塊，但不如稱為標準伯為好。在模塊化設計中，也用到大量的標準件，但模塊多指標準件之外、仍需被設計而又可以用于不同的組合、從而形成具有不同功能的設備的單元、 機床模塊化設計的主要方式有： 1）橫系列模塊化設計。不改變產品主參數，利用模塊發展變形產品。

21、這種方式是易實現，應用最廣。常是在基型品種上更換或添加模塊，形成新的變形品種。例如，更換端面銑床的銑頭，可以加裝立銑頭、臥銑頭、轉塔銑頭等，形成立式銑床臥式銑床或轉塔銑床等。 2）縱系列模塊化設計。在同一類型中對不同規格的基型產品進行設計。主參數不同，動力參數也往往不同，導致結構形式和尺寸不同，因此較橫系列模塊化設計復雜。若把與動力參數有關的零部件設計成相同的通用模塊，勢必造成強度或剛度的欠缺或冗余，欠缺影響功能發揮，冗余則造成結構龐大、材料浪費。因而，在與動力參數有關的模塊設計時，往往合理劃分區段，只在同一區段內模塊通用；而對于與動力或尺寸無關的模塊，則可在更大范圍內通用。 3）橫系列和跨系

22、列模塊化設計。除發展橫系列產品之外，改變某些模塊還能得到其它系列產品者，便屬于橫系列和跨系列模塊化設計了。德國沙曼機床廠生產的模塊化鏜銑床，除可發展橫系列的數控及各型鏜銑加工中心外，更換立柱、滑座及工作臺，即可將鏜銑床變為跨系列的落地鏜床。 4）全系列模塊化設計。全系列包括縱系列和橫系列。例如，德國某廠生產的工具銑，除可改變為立銑頭、臥銑頭、轉塔銑頭等形成橫系列產品外，還可改變床身、橫梁的高度和長度，得到三種縱系列的產品。 5）全系列和跨系列模塊化設計。主要是在全系列基礎上用于結構比較類似的跨產品的模塊化設計上。例如，全系列的龍門銑床結構與龍門刨、龍門刨床和龍門導軌磨床相似，可以發展跨系列模塊化設計?，F代家具模塊化設計現代家具模塊化設計家具模塊化設計家具模塊化設計,指在對家具進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列的家具功能模塊,通過功能模塊的選擇與組合構成不同的家具,以滿