平臺模塊化設計在移動空調產品中的分析與應用

劉發申

(廣東美的制冷設備有限公司 廣東 佛山 528311)

平臺模塊化設計在移動空調產品中的分析與應用

劉發申

(廣東美的制冷設備有限公司 廣東 佛山 528311)

本文主旨在移動空調產品上進行平臺模塊化設計分析與應用，首先從用戶需求入手，梳理了現有移動空調產品平臺，針對用戶需求與產品功能需求分析，以及產品特性與零部件關系矩陣分析，從而識別移動空調產品架構與平臺定義，劃分模塊與接口，并從平臺優化需求來源，進一步闡述平臺優化的方法。

移動空調；平臺；模塊；接口

1、引言

模塊化[1][2][3]是人們所熟悉的、與工作生活密不可分的、并每天必用的一種思維模式，如同漢語漢字，用有獨立含意的語音或字，再用語法組合成語言或文件，這里的語音或字就是“模塊化”，語法相當于接口，組成語言或文件就是產品；再如曲譜，音階和音符就是模塊，按樂理譜成曲譜，這里的樂理就是接口，而曲譜就是產品。

可想而知，模塊化在我們日常生活中早已普及，只是人們對其更深刻的認識未作系統化的分析與研究。說到空調，假如我們的空調能像電腦的組裝、積木的搭建一樣，那么空調也能像變形金剛一樣快速組裝與裝配，運用模塊化方法，實現不同客戶多樣化、個性化定制，將不再是神話，為此提出針對移動空調產品的結構進行平臺化模塊化的分析與研究。

2、移動空調產品結構分析與討論

2.1 模塊化方法論的導入

針對移動空調，引入平臺模塊化方法論，從用戶需求入手，梳理現有移動空調產品平臺，通過用戶需求與產品功能需求分析，以及產品特性與零部件關系矩陣分析，從而初步識別產品架構，進而通過零部件耦合關系（DSM矩陣）分析，識別產品標準模塊，從而定義產品平臺及模塊，最后確定產品平臺設計原則，具體流程圖如圖1所示。

圖1 平臺模塊化方法論流程圖

2.2 現有移動空調平臺梳理及GVI、CI計算

2.2.1 現有移動空調平臺梳理

通過對現有移動空調平臺的梳理，整理了用戶需求及細分市場信息，同時整理了產品的特征及零部件屬性，應用方法論分別建立了用戶需求-產品特征分析矩陣、產品特征-零件部關系矩陣，如圖2所示。

圖2 現有移動空調平臺梳理

圖3 影響平臺架構的常見因素

圖4 移動空調產品GVI評分結果分析

圖5 GVI評分、CI評分

2.2.2 GVI(Generational Variety Index)概念及理解

為了便于分析，引入GVI和CI兩個概念，其中GVI——為Generational Variety Index的首字母縮寫，用來表示“用戶需求與產品零部件間的關系”。

通常一個產品平臺，為了滿足不同客戶、不同區域、不同使用壞境的使用需求，將對應不同區域或不同型號的產品，但產品的平臺總體并不改變，通過平臺最大化設計，模塊化細分滿足不同用戶需求。因而，對一個平臺架構的影響因素設計時要充分考慮，有來自外部因素，如市場、法規，環境等方面的；也有來自內部因素，如產品性能、成本、設計變更、生產制造、售后等方面的。我們可以通過數字化之后可量化的GVI值大小來評估外部因素對產品平臺的影響，從而識別產品平臺代間差異可能影響的模塊，重新定義、規范我們的產品平臺，以及設計模塊，如圖3所示為影響平臺架構的常見因素。

通過對用戶需求與產品特征矩陣分析，以及產品特征與零部件關系矩陣的分析，建立數字化評價標準，對GVI進行評分分析，一般GVI分值較高的前1/3對用戶需求的影響較大，是需要模塊化優先考慮的對象，而GVI分值較低的后1/3受用戶需求的影響變化較小，是需要考慮標準化的部分，中間部分可以考慮模塊化或標準化，需要進一步跟進CI值在做判斷；同時GVI分值較高的前1/3中受用戶需求影響較大，其中部分可能就是作為劃分平臺的依據，需進一步結合CI值再做判定。如圖4針對移動空調產品GVI評分結果分析。

2.2.3 CI(Coupling Index)概念及理解

CI——為Coupling Index的首字母縮寫，用來表示“零部件與零部件間的耦合關系”。所謂“耦合”，指若兩個模塊中的一個模塊發生變化，另外一個也相應改變，則定義兩個模塊具有耦合關系，模塊間的耦合程度的強弱用耦合指數來衡量，這里的耦合指數就是我們所說的CI。

如圖5，針對移動空調產品，分別做了GVI評分、CI評分。通過計算GVI，從外部用戶需求出發，建立外部需求與產品特性、性能、零部件間的關系，初步識別平臺構成及劃分要素；計算CI，識別零件與零件的耦合關系（定性與定量分析），為模塊劃分提供依據；通過計算CI，從定性到定量的分析，識別了零部件與零部件間的耦合指數，為模塊劃分、平臺定義提供了有力依據。

2.3 引入CAM工具及DSM矩陣分析識別模塊及接口，并定義模塊和接口

應用CAM工具及數字化DSM矩陣分析，識別并將移動空調產品平臺劃分為6大模塊，對應模塊間的接口29個，如圖6所示。

圖6 DSM矩陣分析與應用

為此，定義以完成某一“特定功能”的相關零件或部件定義為模塊，而以完成某一“特定裝配功能”連接結構定義為零件或模塊接口，通常分為模塊間接口和模塊內零件接口。如圖7所示。

圖7 模塊與接口的定義

2.4 氣泡圖分析，識別平臺及架構，定義平臺

針對數字化DSM矩陣分析，從GVI、CI-R、CI-S及一次性投入成本等幾個維度分析，按照區間值三分法法則劃分X、Y軸，大致分為4個象限，其中外、內側風道落在第一象限，即GVI值，CI值均較高的零部件，就是我們平臺劃分的依據，同時也是需要模塊化的對象；依次落在第四象限的兩器和壓縮機，GVI值較高，即與用戶需求息息相關，也是需要重點關注的對象；落在第二象限前后面板及內外風輪，CI值相對較高，與用戶需求及產品性能有較大影響，也是我們需要關注的對象；而落在第三象限的物料，GVI、CI分值較低，是必須標準化的物料（如：內外異步電機、步進電機、排回氣管、四通閥、支撐條、過濾網、主控板、顯示板、擺葉、連桿等物料）。如圖8氣泡圖分析。

圖8 氣泡圖分析

為此，針對第一象限的GVI值，CI值均較高的零部件，就是我們平臺劃分的依據，我們定義移動空調產品是以“內風道+外風道”作為平臺劃分的依據，同時梳理了現有內、外風道模塊，經組合搭配優選3種最優方案作為一級平臺，按照市場端需求的情況分析，覆蓋現有市場需求不同能力段產品系列劃分不同的二級平臺。如圖9。

圖9 平臺架構及平臺定義

2.5 平臺優化及其方法

平臺優化的需求，一般來源于用戶需求、生產制造、品質改進、售后服務等方面，通過對模塊或模塊接口的優化設計，改善裝配效率，提升品質，滿足用戶需求，常用方法有三種，分別為移除規格、冗余設計、降低耦合。因而平臺優化設計，應該從用戶需求入手，運用平臺優化的三種方法，逐步分析平臺是否有機會進行優化，如圖10。

圖10 平臺優化及其方法

3、結論

通過對移動空調平臺模塊化分析與應用討論，有以下幾點體會與感悟：

（1）移動空調產品平臺，其平臺以“內風道+外風道”模塊定義平臺，其主體結構劃分為六大模塊，分別為內風道模塊（含蒸發器部件）、外風道模塊（含冷凝器部件和底盤部件）、壓縮機模塊（含配管及四通閥部件）、控制模塊、前面板部件模塊、后面板部件模塊（含安裝附件模塊）。

（2）平臺優化的常用方法有三種，分別為移除規格、冗余設計、降低耦合。

（3）平臺模塊接口與模塊需不斷的優化、創新設計，并能適應未來大規模自動化生產制造的要求。

（4）平臺結構模塊化設計，為未來大規模個性化定制提供可行性解決方案，模塊“接口規則”的兼容性，為產品創新與系統更新迭代提供快速響應、系統穩定、成本低等優點，以適應未來大規模個性化定制需求。

[1] 李春田,現代標準化前沿——“模塊化”研究報告[J],中國標準出版社,2008.《中國標化》2007,2-11.

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

[3] 卡麗斯·鮑德溫、金·克拉克著,張傳良等譯.設計規則:模塊化的力量[J],北京,中信出版社,2006.

[4] 胡笑奇，林云峰，金逸林.基于逆向工程工藝品破損模型的修復[J].設計，2016，29（1）：24-25.

Analysis and application of platform modular design in the portable air conditioning products

Fashen Liu
(Guangdong Midea refrigeration equipment Co., Ltd. Household air-conditioning division. Fushan Guangdong 528311）

This paper focuses on the modular analysis,the modular design and the modular application of the portable air conditioning products.Firstly,from the perspective of the user requirements,we combed the existing portable air conditioning products.Secondly,we analyzed the relationship between the user requirements and product functional requirements.Thirdly,we analyzed the product characteristic and the component relation matrix.Finally,we identified the product architecture and platform definition of the portable air conditioning products.Then,we dived the modules and interfaces,and the method of platform optimization is further expounded according to the actual situation.

Portable air conditioner;Platform;Module;Interface