產品模塊化設計淺析

邵盛楠

【摘要】隨著自然資源的消耗與環境壓力的日益增大，綠色設計成為產品設計的發展必然趨勢，而模塊化設計是綠色設計中不可忽視的一個分支。隨著模塊化設計從理念走向成熟，模塊化設計的巨大優勢已逐漸顯現出來：將模塊化設計與綠色設計相結合，通過對通用模塊的不同方式組合，節省了極大部分的重復資源與成本；模塊的可替換性能延長了產品系統的壽命，既降低了資源浪費，也減少了消費者的經濟成本。

【關鍵詞】組合；獨立性；綠色設計；效益

一、模塊化設計的基本概念與特征

1、基本概念

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。

所謂模塊化設計，即以組合某些要素的形式，使子模塊化設計系統具有特定功能，這個子系統將作為通用性模塊與其他產品要素進行多種組合，進而構成一個新的產品系統，使產生多種系列產品。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、小批量與效率的有效統一的標準化方法。

生產方面，模塊化產品通過單件產品生產能使批量化生產的效益大幅度提高，降低了制作成本，并節約了維修的資源、經濟成本，提高了產品的質量，快速應對市場變化；消費者方面，產品的模塊化使消費者改變了傳統的購買方式，可以根據自身需求決定購買的種類與數量，減少不必要的支出，并且可以更加人性化地決定模塊的組合方式，使產品更加“人性化”；環境方面，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。

2、模塊的基本特征

（1）相對獨立性，每一個模塊可以由不同企業分別生產，具有獨立的生產線，進行單獨設計、制造、調試、修改、存儲和運輸，并且可以獨立運作；

（2）通用性，實現產品的橫、縱系列和跨系列的模塊的通用；

（3）互換性，使模塊連接處標準化使模塊適應不同產品的需求實現模塊間的互換。

二、模塊化產品分類與案例分析

1、橫系列模塊化設計。產品基本的主要參數固定，用模塊劃分形式使產品變形。這是最簡單、應用最廣泛的方式。常是在基型品種上更換或添加模塊，形成新的變形品種。如Matthias Dornhofer設計的一款家具產品FREI RAUM，通重復的元素重新組合家具。具有很強的環境適應性，方便了存放和運輸，并通過重組變形來實現書架、床、沙發等多個功能。

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。如Ankur Shah提出的模塊化拖鞋mahabis，鞋底、可折疊腳跟加上鞋墊，可以拆卸組合，并且有不同的顏色可以選擇。

3、橫系列和跨系列模塊化設計。改變橫系列中的某些模塊從而得到其它系列產品即橫系列和跨系列模塊化設計。如荷蘭手機廠商推出的模塊化手機Fairphone 2，用戶可以自行選擇更換硬件配置，目前官方已提供部分模塊組件可供選擇。

4、全系列模塊化設計。全系列包括縱系列和橫系列。如設計師Ying Chang 的“網格系統”桌子，采用模塊化設計，包括金屬基礎框架，用金屬網做成的盒子，以及用水泥、鋁板、木頭、塑料等材料做成的擱架等配件。這套家具迫使使用者重新思考生活中的各種需求，然后根據的需求對網格盒子、各種功能配件進行任意組合。金屬基礎框架即固定的主要參數，其他元素即自由劃分、變形的模塊。

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。如日本設計工作室Nendo推出的Brackets-lite模塊化辦公系列家具，可根據自身需要拆分組合，使辦公空間個性化，更自由。Brackets-lite的每個模塊帶有的靠背既能保護隱私又降低噪音。

三、模塊化設計的發展趨勢

上世紀50年代至今，從“模塊化設計”概念的提出，短短60余年，模塊化設計的不斷發展與涌現，已成為“綠色設計”不可或缺的一個分支。自1870年工業革命以后，工業發展突飛猛進，隨著全球經濟的發展，人們不再僅僅滿足于產品的功能性，更對產品的個性化、多功能性、環保性等有了更多、更高的需求。20世紀初成立包豪斯至今，工業設計極大地改變了人類的生活方式。隨著自然資源的大量使用和環境的污染，20世紀60年代至今，“綠色設計”逐漸成為設計的重點。

模塊化設計就是“綠色設計”的產物，通過對獨立模塊的單獨設計生產，減少甚至消除了工業生產對環境的不利影響，方便重用、升級、維修和產品廢棄后的拆卸、回收和處理。

經濟是發展的重要因素，隨著企業、工廠的普及，尤其是信息時代電子產品的不斷推陳出新，模塊化設計越來越受企業的重視，現已廣泛應用于航天、航空、機床、家具、電子產品等設計領域。批量化、標準化和通用化是企業促進產品更新換代適應市場需求、降低成本和提高質量的重要條件，同時也生產出更加人性化，更加“私人訂制”的產品滿足消費者。

另外，隨著人口的增多，城市人口愈加密集，人均空間同時在減少。模塊化設計適應了這一趨勢，模塊化的家具可以根據消費者的個人情況增減，并且產品閑置時模塊可以拆分并疊放，極大地節省了購買成本、空間成本和運輸成本。所以，模塊化設計將在未來成為設計的主流。

【參考文獻】

[1] 賈延林， 著. 模塊化設計[M]. 機械工業出版社， 1993.

[2] 童時中. 模塊化原理設計方法及應用[M]. 中國標準出版社， 2000.