論工程機械的模塊化設(shè)計

吳璽++譚順輝++王偉++張少華

摘 要：在新的經(jīng)濟形勢下，針對工程機械產(chǎn)品面對的形勢和要求，分析模塊化設(shè)計在工程機械產(chǎn)品中的優(yōu)勢所在，區(qū)別新產(chǎn)品和已有產(chǎn)品模塊化設(shè)計的思路、流程，利用模塊化設(shè)計的思路和方法解決問題，快速形成新產(chǎn)品、滿足客戶新需求，對于我國工程機械由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變具有突破性意義。

關(guān)鍵詞：工程機械 模塊化 模塊重組

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市場風(fēng)云變幻的今天，企業(yè)是否能夠快速生產(chǎn)出高性價比的產(chǎn)品來滿足顧客的需要成為企業(yè)立足壯大的關(guān)鍵所在。而模塊化設(shè)計允許企業(yè)通過重組等手段快速形成新產(chǎn)品而為越來越多的企業(yè)所關(guān)注。通過對一定范圍內(nèi)不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足不同需求，這種方法就稱為模塊化設(shè)計。

機械工程作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和支撐，為科學(xué)技術(shù)、社會發(fā)展、人民生活和國防建設(shè)等提供了必要的產(chǎn)品裝備。本世紀(jì)初的幾年，依靠國家基礎(chǔ)建設(shè)投資、房地產(chǎn)業(yè)、倉儲物流裝卸等行業(yè)，我國工程機械行業(yè)總體規(guī)模得到了空前發(fā)展。但隨著2008年全球性金融危機的蔓延、4萬億投資引發(fā)的通貨膨脹、2011年來，投資、消費和出口的全面下滑，經(jīng)濟二次探底、近兩年國內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)的下滑等，使得工程機械產(chǎn)品遭受冷遇。新的經(jīng)濟形勢對工程機械裝備提出了全面和苛刻的要求：高性能、高機動性、高可靠性、良好的維修性和經(jīng)濟性等。而模塊化設(shè)計方法的應(yīng)用為上述問題的解決和改善提供了良好的思路。

1 工程機械產(chǎn)品模塊化流程

現(xiàn)有模塊化設(shè)計的方法基本上可分為兩類：一是按照功能劃分，這種劃分方式主要從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將整個產(chǎn)品系統(tǒng)劃分為相對獨立的功能單元，通過對模塊的不同選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品；二是按照產(chǎn)品或零部件的形狀結(jié)構(gòu)劃分，這種劃分方式主要用于產(chǎn)品比較簡單，但個別零部件形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的產(chǎn)品。

現(xiàn)代工程機械產(chǎn)品大多是一個由若干裝置、零部件，按照一定的機構(gòu)或結(jié)構(gòu)形式組成的具有某種功能的機械系統(tǒng)。因此，工程機械產(chǎn)品具有整體性、相關(guān)性、層次性和可分性的特征，這就使按照功能分解或形狀結(jié)構(gòu)劃分對產(chǎn)品實施模塊化設(shè)計成為可能。工程機械的模塊化研究和開發(fā)，主要有兩種情形：

（1）新產(chǎn)品系列的模塊化設(shè)計；

（2）已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計；

對于新產(chǎn)品而言，系統(tǒng)性比較強，從整個產(chǎn)品角度著手，以功能分解為主的模塊化設(shè)計方法比較合適；而對于已有產(chǎn)品而言，更多考慮的是零部件的變型改造設(shè)計，因此以形狀特征為主的模塊化設(shè)計方法更適合。

對新產(chǎn)品系列進行以功能分解為主的模塊化設(shè)計，優(yōu)點是進行了充分的市場調(diào)查和顧客需求分析，從整個產(chǎn)品著手，系統(tǒng)性更強，提供了整套的方案評估方法，對設(shè)計的優(yōu)劣可以進行有效分析；缺點是對產(chǎn)品功能進行了重點的分解分析，而缺乏對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的考慮，有一定的局限性。新產(chǎn)品系列模塊化設(shè)計的流程如圖1所示。

對已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計，優(yōu)點是有針對性的對產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)充分分析，完成模塊的變型改造設(shè)計，快速形成新的產(chǎn)品以滿足需求；缺點是針對性的變型改造設(shè)計使用范圍較窄。已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計流程如圖2所示。

2 國際知名工程機械產(chǎn)品的模塊化應(yīng)用

近年來，工程機械裝備逐漸朝向一機多用、作業(yè)功能多樣化的方向發(fā)展，擴大了工程機械的應(yīng)用領(lǐng)域。如液壓挖掘機同一主機，通過配備不同的作業(yè)模塊（如挖掘、裝載、壓實、剪切和破碎等）就可以完成多樣化作業(yè)。在國際知名工程機械公司中均可見到模塊化設(shè)計的“身影”。如世界最大的塔機制造商—— 利勃海爾，構(gòu)建了利勃海爾模塊化系統(tǒng)，使其生產(chǎn)的塔機作為標(biāo)準(zhǔn)配置，可以以多種方式進行組合和擴展；世界最大的土方工程機械和建筑機械廠商—— 卡特彼勒，設(shè)計出平地機模塊化后輪軸、輪式裝載機模塊化散熱器、履帶式推土機模塊化動力傳動系統(tǒng)等；還有如寶峨、德馬格、馬尼托瓦克等公司，均利用模塊化設(shè)計發(fā)揮其產(chǎn)品的最大潛能。其中，馬尼托瓦克起重集團的所有產(chǎn)品在設(shè)計時均采用了模塊化的概念，通過新單元的增加快速擴展了其產(chǎn)品功能。

3 結(jié)語

對工程機械產(chǎn)品進行模塊化設(shè)計，通過分析評價模塊劃分過程，面向不同客戶組合模塊實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，使企業(yè)獲得面向客戶的競爭優(yōu)勢；通過模塊的升級換代逐步使產(chǎn)品升級換代，快速響應(yīng)客戶需求，對變化的市場和機遇做出敏捷的反應(yīng)；縮短設(shè)計、制造周期，降低成本；模塊間明確的功能分割，使得發(fā)生故障后易于判斷，縮短了故障診斷時間，提高用戶滿意度；以模塊為單位進行維修，顯著改善維修條件，加快維修速度，提高服務(wù)質(zhì)量等。

現(xiàn)如今，模塊化設(shè)計已經(jīng)在武器裝備（方艙、雷達、航空電子設(shè)備等）、建筑、機械（數(shù)控機床、模具、減速機等）、電力、船舶、電工電子（微機、通信設(shè)備、電動控制儀表等）行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著效益。我國要有工程機械的制造大國向工程機械制造強國轉(zhuǎn)變，模塊化設(shè)計不失為一個很好的思路和方法。

參考文獻

[1] 賈延林.模塊化設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，1993.

[2] 施進發(fā)，梁錫昌.機械模塊學(xué)理論[J].中國機械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓婭.機械產(chǎn)品模塊化設(shè)計方法研究[D].機械科學(xué)研究院碩士論文，2006.

[4] 李福龍，劉安心，劉紅良.軍用工程機械傳動系統(tǒng)的模塊化設(shè)計[J].工程機械，2008（3）：44-47.endprint

摘 要：在新的經(jīng)濟形勢下，針對工程機械產(chǎn)品面對的形勢和要求，分析模塊化設(shè)計在工程機械產(chǎn)品中的優(yōu)勢所在，區(qū)別新產(chǎn)品和已有產(chǎn)品模塊化設(shè)計的思路、流程，利用模塊化設(shè)計的思路和方法解決問題，快速形成新產(chǎn)品、滿足客戶新需求，對于我國工程機械由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變具有突破性意義。

關(guān)鍵詞：工程機械 模塊化 模塊重組

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市場風(fēng)云變幻的今天，企業(yè)是否能夠快速生產(chǎn)出高性價比的產(chǎn)品來滿足顧客的需要成為企業(yè)立足壯大的關(guān)鍵所在。而模塊化設(shè)計允許企業(yè)通過重組等手段快速形成新產(chǎn)品而為越來越多的企業(yè)所關(guān)注。通過對一定范圍內(nèi)不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足不同需求，這種方法就稱為模塊化設(shè)計。

機械工程作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和支撐，為科學(xué)技術(shù)、社會發(fā)展、人民生活和國防建設(shè)等提供了必要的產(chǎn)品裝備。本世紀(jì)初的幾年，依靠國家基礎(chǔ)建設(shè)投資、房地產(chǎn)業(yè)、倉儲物流裝卸等行業(yè)，我國工程機械行業(yè)總體規(guī)模得到了空前發(fā)展。但隨著2008年全球性金融危機的蔓延、4萬億投資引發(fā)的通貨膨脹、2011年來，投資、消費和出口的全面下滑，經(jīng)濟二次探底、近兩年國內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)的下滑等，使得工程機械產(chǎn)品遭受冷遇。新的經(jīng)濟形勢對工程機械裝備提出了全面和苛刻的要求：高性能、高機動性、高可靠性、良好的維修性和經(jīng)濟性等。而模塊化設(shè)計方法的應(yīng)用為上述問題的解決和改善提供了良好的思路。

1 工程機械產(chǎn)品模塊化流程

現(xiàn)有模塊化設(shè)計的方法基本上可分為兩類：一是按照功能劃分，這種劃分方式主要從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將整個產(chǎn)品系統(tǒng)劃分為相對獨立的功能單元，通過對模塊的不同選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品；二是按照產(chǎn)品或零部件的形狀結(jié)構(gòu)劃分，這種劃分方式主要用于產(chǎn)品比較簡單，但個別零部件形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的產(chǎn)品。

現(xiàn)代工程機械產(chǎn)品大多是一個由若干裝置、零部件，按照一定的機構(gòu)或結(jié)構(gòu)形式組成的具有某種功能的機械系統(tǒng)。因此，工程機械產(chǎn)品具有整體性、相關(guān)性、層次性和可分性的特征，這就使按照功能分解或形狀結(jié)構(gòu)劃分對產(chǎn)品實施模塊化設(shè)計成為可能。工程機械的模塊化研究和開發(fā)，主要有兩種情形：

（1）新產(chǎn)品系列的模塊化設(shè)計；

（2）已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計；

對于新產(chǎn)品而言，系統(tǒng)性比較強，從整個產(chǎn)品角度著手，以功能分解為主的模塊化設(shè)計方法比較合適；而對于已有產(chǎn)品而言，更多考慮的是零部件的變型改造設(shè)計，因此以形狀特征為主的模塊化設(shè)計方法更適合。

對新產(chǎn)品系列進行以功能分解為主的模塊化設(shè)計，優(yōu)點是進行了充分的市場調(diào)查和顧客需求分析，從整個產(chǎn)品著手，系統(tǒng)性更強，提供了整套的方案評估方法，對設(shè)計的優(yōu)劣可以進行有效分析；缺點是對產(chǎn)品功能進行了重點的分解分析，而缺乏對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的考慮，有一定的局限性。新產(chǎn)品系列模塊化設(shè)計的流程如圖1所示。

對已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計，優(yōu)點是有針對性的對產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)充分分析，完成模塊的變型改造設(shè)計，快速形成新的產(chǎn)品以滿足需求；缺點是針對性的變型改造設(shè)計使用范圍較窄。已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計流程如圖2所示。

2 國際知名工程機械產(chǎn)品的模塊化應(yīng)用

近年來，工程機械裝備逐漸朝向一機多用、作業(yè)功能多樣化的方向發(fā)展，擴大了工程機械的應(yīng)用領(lǐng)域。如液壓挖掘機同一主機，通過配備不同的作業(yè)模塊（如挖掘、裝載、壓實、剪切和破碎等）就可以完成多樣化作業(yè)。在國際知名工程機械公司中均可見到模塊化設(shè)計的“身影”。如世界最大的塔機制造商—— 利勃海爾，構(gòu)建了利勃海爾模塊化系統(tǒng)，使其生產(chǎn)的塔機作為標(biāo)準(zhǔn)配置，可以以多種方式進行組合和擴展；世界最大的土方工程機械和建筑機械廠商—— 卡特彼勒，設(shè)計出平地機模塊化后輪軸、輪式裝載機模塊化散熱器、履帶式推土機模塊化動力傳動系統(tǒng)等；還有如寶峨、德馬格、馬尼托瓦克等公司，均利用模塊化設(shè)計發(fā)揮其產(chǎn)品的最大潛能。其中，馬尼托瓦克起重集團的所有產(chǎn)品在設(shè)計時均采用了模塊化的概念，通過新單元的增加快速擴展了其產(chǎn)品功能。

3 結(jié)語

對工程機械產(chǎn)品進行模塊化設(shè)計，通過分析評價模塊劃分過程，面向不同客戶組合模塊實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，使企業(yè)獲得面向客戶的競爭優(yōu)勢；通過模塊的升級換代逐步使產(chǎn)品升級換代，快速響應(yīng)客戶需求，對變化的市場和機遇做出敏捷的反應(yīng)；縮短設(shè)計、制造周期，降低成本；模塊間明確的功能分割，使得發(fā)生故障后易于判斷，縮短了故障診斷時間，提高用戶滿意度；以模塊為單位進行維修，顯著改善維修條件，加快維修速度，提高服務(wù)質(zhì)量等。

現(xiàn)如今，模塊化設(shè)計已經(jīng)在武器裝備（方艙、雷達、航空電子設(shè)備等）、建筑、機械（數(shù)控機床、模具、減速機等）、電力、船舶、電工電子（微機、通信設(shè)備、電動控制儀表等）行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著效益。我國要有工程機械的制造大國向工程機械制造強國轉(zhuǎn)變，模塊化設(shè)計不失為一個很好的思路和方法。

參考文獻

[1] 賈延林.模塊化設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，1993.

[2] 施進發(fā)，梁錫昌.機械模塊學(xué)理論[J].中國機械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓婭.機械產(chǎn)品模塊化設(shè)計方法研究[D].機械科學(xué)研究院碩士論文，2006.

[4] 李福龍，劉安心，劉紅良.軍用工程機械傳動系統(tǒng)的模塊化設(shè)計[J].工程機械，2008（3）：44-47.endprint

摘 要：在新的經(jīng)濟形勢下，針對工程機械產(chǎn)品面對的形勢和要求，分析模塊化設(shè)計在工程機械產(chǎn)品中的優(yōu)勢所在，區(qū)別新產(chǎn)品和已有產(chǎn)品模塊化設(shè)計的思路、流程，利用模塊化設(shè)計的思路和方法解決問題，快速形成新產(chǎn)品、滿足客戶新需求，對于我國工程機械由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變具有突破性意義。

關(guān)鍵詞：工程機械 模塊化 模塊重組

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市場風(fēng)云變幻的今天，企業(yè)是否能夠快速生產(chǎn)出高性價比的產(chǎn)品來滿足顧客的需要成為企業(yè)立足壯大的關(guān)鍵所在。而模塊化設(shè)計允許企業(yè)通過重組等手段快速形成新產(chǎn)品而為越來越多的企業(yè)所關(guān)注。通過對一定范圍內(nèi)不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足不同需求，這種方法就稱為模塊化設(shè)計。

機械工程作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和支撐，為科學(xué)技術(shù)、社會發(fā)展、人民生活和國防建設(shè)等提供了必要的產(chǎn)品裝備。本世紀(jì)初的幾年，依靠國家基礎(chǔ)建設(shè)投資、房地產(chǎn)業(yè)、倉儲物流裝卸等行業(yè)，我國工程機械行業(yè)總體規(guī)模得到了空前發(fā)展。但隨著2008年全球性金融危機的蔓延、4萬億投資引發(fā)的通貨膨脹、2011年來，投資、消費和出口的全面下滑，經(jīng)濟二次探底、近兩年國內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)的下滑等，使得工程機械產(chǎn)品遭受冷遇。新的經(jīng)濟形勢對工程機械裝備提出了全面和苛刻的要求：高性能、高機動性、高可靠性、良好的維修性和經(jīng)濟性等。而模塊化設(shè)計方法的應(yīng)用為上述問題的解決和改善提供了良好的思路。

1 工程機械產(chǎn)品模塊化流程

現(xiàn)有模塊化設(shè)計的方法基本上可分為兩類：一是按照功能劃分，這種劃分方式主要從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將整個產(chǎn)品系統(tǒng)劃分為相對獨立的功能單元，通過對模塊的不同選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品；二是按照產(chǎn)品或零部件的形狀結(jié)構(gòu)劃分，這種劃分方式主要用于產(chǎn)品比較簡單，但個別零部件形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的產(chǎn)品。

現(xiàn)代工程機械產(chǎn)品大多是一個由若干裝置、零部件，按照一定的機構(gòu)或結(jié)構(gòu)形式組成的具有某種功能的機械系統(tǒng)。因此，工程機械產(chǎn)品具有整體性、相關(guān)性、層次性和可分性的特征，這就使按照功能分解或形狀結(jié)構(gòu)劃分對產(chǎn)品實施模塊化設(shè)計成為可能。工程機械的模塊化研究和開發(fā)，主要有兩種情形：

（1）新產(chǎn)品系列的模塊化設(shè)計；

（2）已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計；

對于新產(chǎn)品而言，系統(tǒng)性比較強，從整個產(chǎn)品角度著手，以功能分解為主的模塊化設(shè)計方法比較合適；而對于已有產(chǎn)品而言，更多考慮的是零部件的變型改造設(shè)計，因此以形狀特征為主的模塊化設(shè)計方法更適合。

對新產(chǎn)品系列進行以功能分解為主的模塊化設(shè)計，優(yōu)點是進行了充分的市場調(diào)查和顧客需求分析，從整個產(chǎn)品著手，系統(tǒng)性更強，提供了整套的方案評估方法，對設(shè)計的優(yōu)劣可以進行有效分析；缺點是對產(chǎn)品功能進行了重點的分解分析，而缺乏對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的考慮，有一定的局限性。新產(chǎn)品系列模塊化設(shè)計的流程如圖1所示。

對已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計，優(yōu)點是有針對性的對產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)充分分析，完成模塊的變型改造設(shè)計，快速形成新的產(chǎn)品以滿足需求；缺點是針對性的變型改造設(shè)計使用范圍較窄。已有產(chǎn)品系列的適應(yīng)性模塊化設(shè)計流程如圖2所示。

2 國際知名工程機械產(chǎn)品的模塊化應(yīng)用

近年來，工程機械裝備逐漸朝向一機多用、作業(yè)功能多樣化的方向發(fā)展，擴大了工程機械的應(yīng)用領(lǐng)域。如液壓挖掘機同一主機，通過配備不同的作業(yè)模塊（如挖掘、裝載、壓實、剪切和破碎等）就可以完成多樣化作業(yè)。在國際知名工程機械公司中均可見到模塊化設(shè)計的“身影”。如世界最大的塔機制造商—— 利勃海爾，構(gòu)建了利勃海爾模塊化系統(tǒng)，使其生產(chǎn)的塔機作為標(biāo)準(zhǔn)配置，可以以多種方式進行組合和擴展；世界最大的土方工程機械和建筑機械廠商—— 卡特彼勒，設(shè)計出平地機模塊化后輪軸、輪式裝載機模塊化散熱器、履帶式推土機模塊化動力傳動系統(tǒng)等；還有如寶峨、德馬格、馬尼托瓦克等公司，均利用模塊化設(shè)計發(fā)揮其產(chǎn)品的最大潛能。其中，馬尼托瓦克起重集團的所有產(chǎn)品在設(shè)計時均采用了模塊化的概念，通過新單元的增加快速擴展了其產(chǎn)品功能。

3 結(jié)語

對工程機械產(chǎn)品進行模塊化設(shè)計，通過分析評價模塊劃分過程，面向不同客戶組合模塊實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，使企業(yè)獲得面向客戶的競爭優(yōu)勢；通過模塊的升級換代逐步使產(chǎn)品升級換代，快速響應(yīng)客戶需求，對變化的市場和機遇做出敏捷的反應(yīng)；縮短設(shè)計、制造周期，降低成本；模塊間明確的功能分割，使得發(fā)生故障后易于判斷，縮短了故障診斷時間，提高用戶滿意度；以模塊為單位進行維修，顯著改善維修條件，加快維修速度，提高服務(wù)質(zhì)量等。

現(xiàn)如今，模塊化設(shè)計已經(jīng)在武器裝備（方艙、雷達、航空電子設(shè)備等）、建筑、機械（數(shù)控機床、模具、減速機等）、電力、船舶、電工電子（微機、通信設(shè)備、電動控制儀表等）行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著效益。我國要有工程機械的制造大國向工程機械制造強國轉(zhuǎn)變，模塊化設(shè)計不失為一個很好的思路和方法。

參考文獻

[1] 賈延林.模塊化設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，1993.

[2] 施進發(fā)，梁錫昌.機械模塊學(xué)理論[J].中國機械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓婭.機械產(chǎn)品模塊化設(shè)計方法研究[D].機械科學(xué)研究院碩士論文，2006.

[4] 李福龍，劉安心，劉紅良.軍用工程機械傳動系統(tǒng)的模塊化設(shè)計[J].工程機械，2008（3）：44-47.endprint