（论文）关于模块化设计在工业产品造型设计中应用的探究.pdf

科技论坛 2 0 1 4 1 3 关于模块化设计在工业产品造型设计中应用的探究 冯 颖 华南理工大学广9 i 1 学院 广东广州 5 1 0 8 0 0 摘要 模块化设计是通过对各种不同模块进行组合的方式 协调设计中的各种不同需求 充分利用企业的有限资源生产出更 多的产品品种 这种设计方法充分运用了计算机成型技术和虚拟表达 多媒体技术等现代科学技术 可以有效的减少设计成 本 因此在产品造型设计中应用十分广泛 本文主要是主要是在分析了模块化关键技术的基础上 通过具体实例分析了模块化 设计在工业产 品造型 中设计应用的可行性 关键词 模块化 工业设计 工业产品造型 技术 on t he a pp l i c a t i o n o f mod u l a r d e s i g n i n i nd us t r i a l pr od uc t mo de l de s i g n r e s e a r c h f e n g y i n g g u a n g z h o u c o l l e g e o f s o u t h c h i n a u n i v e r s i t y o f t e c h n o l o g y g u a n g d o n g g u a n g z h o u 5 1 0 8 0 0 abs t r a c t t h e m o d u l a r d e s i g n i s b a s e d o n t h e c o m b i n a t i o n o f t h e v a r i o u s m o d u l e s d i f f e r e n t r e q u i r e m e n t s o f v a r i o u s c o o r d i n a t i o n i n t h e d e s i g n m a k e f u l 1 u s e o f m o r e v a r i e t i e s o f p r o d u c t s p r o d u c e d b y t h e i i m i t e d r e s o u r c e s o f e n t e r p r i s e s t h i s m e t h o d m a k e s f u l l u s e o f c o m p u t e r t e c h n ol o g y m u l t i m e d i a t e c h n o l o g y a n d v i r t u a l e x p r e s s i o n o f m o d e r n s c i e n c e a n d t e c h n ol o g y c a n e f f e c ti v e l y r e d u c e t h e d e s i g n c o s t t h e r e f o r e t h e a p p l i c a t i o n i n p r o d u c t d e s i g n i s v e r y e x t e n s i v e t h i s p a p e r i s m a i nl y b a s e d o n a n a l y z i n g t h e k e y t e c h n o l o g i e s o f m o d u l a r t h r o u g h c o n c r e t e e x a m p l e s a n d a n a l y z e s t h e f e a s i b i l i t y o f a p p l i c a t i o n o f m o d u l a r d e s i g n i n i n d u s t r i a l d e s i g n i n p r o d u c t m o d e l i n g ke y wo r d s m o d u l a r i n d us t r i a l d e s i g n p r o d u c t d e s i g n t e c h n o l o g y 0 引言 随着科学技术的发展 企业之间的竞争也越来越激烈 若想 在竞争中处于优势地位 工业产品设计就要争取在最短的设计周 期 内实现产 品设计 的创新 从而在保 障质量 的前提 下减少 了生产 成本 而传统的设计方式已经渐渐无法与时代的要求相符合 模 块化设计通过产 品结构 设计过程 的重组 以大规模生产 的成本 实现了产 品的批量 化及个性化 既保障 了产品功能 品种 的创新 又实现了成本最小化的目的 目前 模块化己成为工业产品设计 的一个重要发展方向 已经成为实现产品多样化的主要途径 1 模块化概念及设计原则 1 1 模块化概念 模块化实际上就是将模块的概念应用于产品的规划重组当 中 产品的模块化设计是在对某些具有相同功能而性能 规格等 方面存在差异的产品 或者是具有不 同功能 的产 品进行功能分析 的基础上 划分并设计出一系列功能模块 将这些模块进行重组 l 1 3 8 册 就可 以创造出各种不同的产品 从而更好的适应市场对各种产品 的需求 1 2 模块化设计原则 工业产 品的模块化设计实现 首先依据 的是功能化的产品结 构 再借助已有产品通用的各种部件来描述设计任务 也就是说 在进行系统分解时就已经考虑到了各个分模块与产品功能的对 应情况 从产 品设计的初期就可 以预测产 品设计 的整个过程将产 图 1四级系统模块图 2 0 1 4 2 科技论坛 生的费用等 进而提高了设计效率 也节约了设计成本 在本研究 中将工业产品设计的功能化产品结构分成产品 功能模块 主要 功能组件 功能元件四个层次 如图 1 通过运用这种功能化产 品结构 分析 将 产 品分解 成对应各种 功能的模块 然后将 这些模 块按照一定的规则进行重组 组建出各种产品来 运用软件构件 技术和 c a d技术 将变形设计和组合设计结合起来 根据分级 模块化原理 将工业产品分成不同的级别 再进行功能模块分 组 最后由这些功能模块组合成各种不同的产品 1 3 模块化设计步骤 我们在本次研究中将模块化设计分成两个层次 其一是针对 系 列产 品的设计 在 设计过程 中首先要进行 市场调研 根据调研 结果进行模块化设计 其二是针对个别产品的模块化设计 在设 计过程中主要要分析清楚购买者的具体要求 然后依据相关技术 进行重新搭配和组合产品 总之 模块化设计是在按照相关技术 系统进行的设计步骤 如图 2 室 l市场诵鬻与确跫总劝缝 参数 l 攫块化 翠 价 l 竺 望 竺 l 申圈一 图 2模块化设计步骤 2 模块化设计的关键技术 p a h l 将模块化设计分成了三个层次 即系统分析阶段 模块 化产品设计 模块选择 模块综合模块系统设计 通过这三个阶段 循序渐进的进行进入到具体的设计工作当中 那么针对这种层次 划分的思路 本文介绍了几种需要用到的关键技术 2 1 模块识别 模块识别实际上是一个比较复杂的 对各种影响因素及目标 进行优化的过程 模块识别的一般方法就是相关性分析 即对产 品的各个组成部分从功能或者是结构方面进行相关性分析 将这 些组成部分进行聚类就形成了模块 图 3 从功能的相关性分析 看 主要是将产品的各个功能分解成相应的子功能 再根据相关 影响因素进行聚类分析 从个子功能间的功能 装配 信息和空间 相关的角度对功能进行分类划分 并制定出一种功能模型建模方 法 将模型中各子功能跟产品中传递的能量流等相关联 参照客 户需求建立功能 需求数据库 从结构相关性分析来看 主要分 析其结构布局和结构部件的组成及其之间的联接方式 结构作为 功能的载体 功能的聚类会映射为一定的结构体 通过相关性分 析和计算将结构组成部分聚集成模块 最终通过模块识别优化了 工业产品的模块化设计 总功能分解 总结构分解 图 3基于聚类分析的模块识别 2 2 模块接口 模块接 口是进行模块组合的有效依据 它实际上就是模块间 相互结合的部分 对于工业产品的设计来讲 接口是非常重要的 它不仅在模块化设计 中占据重要地位 在整个工业产 品的设计过 程中都占据重要地位 关于模块接口主要涉及两点内容 一是接 口本 身的设计加 工技术 二是接 口的管理技术 即接 口数据库 管 理和模块组合测试等 据相关资料显示 已经研制出了一种基于 公理设计 的接 口设计 方法 而且还可 以通过 d f m a软件来评价设 计方案 选择 出最佳的接 口设计方案 2 3 模块编码 影响模块化设计的种种因素中 模块编码也是十分重要的 一 部分 是否能够选择合适的模块编码直接影响着模块选择和组 合 进而影响到整个产品设计过程 目前 我们已经实现了模块的 计算机辅助组合 并在这一研究的基础上研制了非定长的模块参 数码 这样就能够将模块本身的功能和结构参数准确的进行描 述 3 模块化在产品造型设计中的应用 模块化设计在国内产品造型设计中的应用十分广泛 如在机 床行业 德国 s a r m a n n公司的键铣床 法国h u r o n公司的模块化 铣床等 北京第一机床厂 天津第一机床厂等 在电子行业中 计 算机模块已经实现了自由互换和匹配 而随着 c o r b a组件技术 的发展 软件模块化程度也在不断的提高 本文主要以二极管泵 浦固体激光机的产品造型设计为例来研究模块化设计的应用 从工业产品的模块化设计角度来看 二极管泵浦固体激光机 在外形上主要包括机座 输入 输出控制部件 激光部件等 其产 1 3 9 l 口目自衄 一 橇 一 能 一 功 块 科技论坛 2 o 1 4 1 3 品设计中包含的技术有激光 结构工艺 接口 计算机软件编程以 及 电子技术等 如图 4 在相关人员对这些技术的应用进行分析 研究的基础上 设计人员根据造型设计组合到由机座 激光部件 等组成的产品当中 因为受到专业技术知识的限制 设计人员并 不能参与产品各个系统的设计 而是将产品的整体功能分成各个 模块 例如在本次研究中我们就根据二极管泵浦固体激光机涉及 的不同技术和造型上的不同要求 将其分成了各个模块 由不同 的专业人员分工来完成 如图 5 在运用模块化设计方法进行产 品造型设计的过程中 为了避免由于各个子模块功能目标的差异 带来的模块间在方法和结构上的冲突 要注意运用相关的优化手 段综合考虑 权衡 合理分配各 目标 匡 函 嘲翮 图 4二极管泵浦 固体激光机技术系统 图 5二极管泵浦固体激光机组件系统 4 结论 产品模块化设计能够实现产品的多样性 同时可以满足更多 用户的要求 这就要求在产品造型设计的实际应用中 工业设 计人员可以清楚的分析各个专业系统的特点 采用模块组合设 计 并有效的对模块化工业产品造型设计进行管理 通过 d f m a 软件进行优化选择的基础上实现产品造型设计 并不断的对模块 化与系列化的资源库进行完善 工业产品造型设计中运用模块化 设计方法可 以有效 的减少 产品研制风 险 降低研 究成本 通 过对 各种产品造型的整合和改造 最大限度的提高产品质量和产品 创新能力 参考文献 1 高楠 工业设计创新的方法与案例 m 北京 化工工业出 版社 2 0 0 6 2 孔凡凯 大型定制产品模块化制造关键技术研究 j 哈尔 滨工程大 学 2 0 0 6 0 5 3 胡晓鹏 产品模块化 动 因 机 理与系统创新 d 中国工 业经 济 2 0 0 7 1 2 4 孔凡斌 面向客户选项的模块化产品开发方法与技术研究 d 上海交通大学 2 0 1 2 0 5 作者简介 冯 颖 女 1 9 7 9 9 一 汉族 湖南 衡阳人 硕士 讲师 研 究方 向 工业产品造型设计 上接 1 0 9页 结合 q t p自带的方法和接口 对所录制的脚本进行二次开发 二 次开发是指对 脚本进行重组和调整的过程 录制后 的二次开发脚 本主要涉及增添 l o g o u t和 l o g i n函数 增加扩展函数 测试数据 参数化 增加交易日志和截图输出功能等 2 6 调试与运行脚本 调试脚本过程主要是修整和优化对库函数 测试数据参数 化 增添 l o g o u t 和 l o g i n函数 主脚本函数以及数据表等 调试 完成后就可以正式进行运行工作 在运行二次开发脚本过程中首 先要还原数据库 因为在调试运行过程中 有些数据具有单次使 用性 由于二 次使用而 消耗 了 当运行过程 中出现异常 就必须有 针对 性地修改相应 配置 直到正常运行 3 总结 自动化测试在金融行业中普及开展不仅提高了金融行业系 统的测试效率 工作效率 测试准确率 本文的银行公信贷测试案 l 1 4 0 口 日蕊 例具有 重要 的参考价 值 为金 融行业节省 了大量人力 物力 以及 财力的开支 现阶段我国的金融行业发展迅速 金融软件的开发 与完善将越来越重要 因此 在