產(chǎn)品模塊化是中國成為制造強國的必由之路
——解讀《機電產(chǎn)品模塊化設計方法和案例》

顧新建 楊青海

1.浙江大學浙江省先進制造技術(shù)重點實驗室，杭州，310027 2.中國標準化研究院，北京，100191

1 產(chǎn)品模塊化的需求

產(chǎn)品模塊化方法是一種古老而又年輕的方法。

模塊化設計歷史悠久，古老的建筑、家具乃至活字印刷中都有模塊化的身影。

說它年輕，西方學者在2012年初推出的第三次工業(yè)革命的概念中才將模塊化視為主要代表性技術(shù)之一。

事實上，模塊化已經(jīng)為我們帶來了許多好處，例如，計算機、手機等產(chǎn)品性價比的快速提升。

但是，還有更多產(chǎn)品的模塊化需要我們?nèi)ラ_發(fā)，更大范圍的模塊化需要我們?nèi)崿F(xiàn)。

未來，當我們設計新產(chǎn)品時，通過快速搜索和組合已有的零部件模塊CAD模型，就可以快速形成我們所設想的產(chǎn)品；我們可以快速找到制造這些零部件模塊的企業(yè)，他們專門制造這些模塊，所以成本低、質(zhì)量好、交貨期短；模塊化使得產(chǎn)品設計和制造變得簡單便捷，甚至使普通消費者也可以DIY（自己動手做）產(chǎn)品；產(chǎn)品報廢了，許多模塊可以重用；大規(guī)模生產(chǎn)的標準模塊還可以節(jié)省大量能源。

1.1 產(chǎn)品模塊化支持創(chuàng)新

當前我國提出了創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展戰(zhàn)略，越來越多的企業(yè)將從過去的模仿走向創(chuàng)新、從勞動力密集型向知識和技術(shù)密集型發(fā)展，產(chǎn)品創(chuàng)新將成為越來越多企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。創(chuàng)新正在成為企業(yè)的主要財富、利潤的主要源泉、最核心的競爭能力。創(chuàng)新能夠幫助企業(yè)進入無競爭和高利潤的“藍海”，創(chuàng)新能力正在成為企業(yè)最重要的能力。模塊化技術(shù)能夠很好支持創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展戰(zhàn)略，其作用主要是：降低產(chǎn)品開發(fā)設計復雜性、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、有效支持企業(yè)間的協(xié)同創(chuàng)新設計、支持客戶參與產(chǎn)品開發(fā)設計。

（1）降低產(chǎn)品開發(fā)設計復雜性。制造業(yè)的復雜性主要源于產(chǎn)品的復雜性，模塊化技術(shù)通過降低產(chǎn)品的復雜性，進而提高產(chǎn)品開發(fā)設計效率。復雜產(chǎn)品如果不進行模塊化，而是作為一個內(nèi)部高度關(guān)聯(lián)的整體進行設計，那么開發(fā)設計的復雜性會急劇增加，多人協(xié)同開發(fā)設計的難度也將大大增加，從而嚴重阻擾了產(chǎn)品開發(fā)設計。例如，最早的計算機是“相互依賴型設計”，每開發(fā)一款新計算機時，指令集、外圍設備、應用軟件等都要從頭做起，耗費大量的人力物力；而現(xiàn)代的計算機是模塊化的典范，由不同企業(yè)開發(fā)的不同模塊很容易組合在一起，這不僅促進了模塊的發(fā)展，加速計算機的進化，同時也促進了模塊化企業(yè)的發(fā)展，提高了人們創(chuàng)新活動的效率，降低了創(chuàng)新的門檻［2］。

（2）縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。在產(chǎn)品開發(fā)設計階段，設計人員可以大量利用其他產(chǎn)品中的通用模塊，通過通用模塊與新設計模塊的組合，開發(fā)出新產(chǎn)品，從而縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間。在進行按訂單的產(chǎn)品設計時，可以利用已有的模塊或增加少量的專用模塊來組合成滿足客戶需求的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，在設計過程中利用模塊化技術(shù)能節(jié)約50%的時間。

（3）有效支持企業(yè)間的協(xié)同創(chuàng)新設計。模塊化改變了企業(yè)間的關(guān)系，它可以讓模塊供應商在開發(fā)模塊方面有更大的自主權(quán)，可以千方百計提高模塊的性能和降低模塊的成本，贏得某類模塊的市場份額，成長為所謂的“小巨人企業(yè)”。模塊供應商之間的競爭可進一步提高整機的性能，計算機的發(fā)展歷史很好地詮釋了這一點。計算機的幾大模塊，如主板、中央處理器、內(nèi)存、硬盤、顯示器、鼠標、鍵盤等，分別由不同企業(yè)開發(fā)和制造，并在同類模塊企業(yè)間形成競爭，促進模塊性能提高、成本降低，從而使計算機技術(shù)的發(fā)展突飛猛進。

（4）支持客戶參與產(chǎn)品開發(fā)設計。模塊化技術(shù)可以使客戶也參與產(chǎn)品開發(fā)設計，支持客戶配置設計出自己想要的產(chǎn)品。圖1描述了產(chǎn)品開發(fā)設計階段不同環(huán)節(jié)中不同層次的產(chǎn)品模塊化技術(shù)的作用。

圖1 不同層次的模塊化技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)設計中的作用

1.2 產(chǎn)品模塊化支持大批量定制

當前，制造業(yè)競爭的全球化和客戶需求的多樣化對產(chǎn)品的要求是：更多的產(chǎn)品變化、更短的產(chǎn)品生命周期、更低的產(chǎn)品成本和更高的產(chǎn)品質(zhì)量。在這種背景下，大批量定制得到了迅速的發(fā)展。德國工業(yè)4.0的目標也是要實現(xiàn)大批量定制。

大批量定制是以大批量的效益進行定制產(chǎn)品的生產(chǎn)，定制產(chǎn)品的成本要像大批量生產(chǎn)的成本那樣低，定制產(chǎn)品的交貨期要像大批量生產(chǎn)的交貨期那樣短，定制產(chǎn)品的質(zhì)量要像大批量生產(chǎn)的質(zhì)量那樣穩(wěn)定，然而產(chǎn)品卻是定制的、獨一無二的、單件的。

模塊化技術(shù)在大批量定制中的作用是：

（1）制造協(xié)同化。模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是組織專業(yè)化生產(chǎn)和社會化協(xié)作的基礎。產(chǎn)品中的許多模塊可以交由專業(yè)廠生產(chǎn)，在專業(yè)廠中，模塊成為系列化的商品，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，大大降低了成本，許多整機廠增加了外購和外協(xié)模塊的數(shù)量，減少了自行設計和制造的工作量，從而縮短了產(chǎn)品制造周期、降低了產(chǎn)品的成本。如波音公司的主要工作是整機的組裝和新品種的開發(fā)，而將非核心的作業(yè)擴散給1600家零部件企業(yè)，大大縮短了產(chǎn)品的交貨周期和新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

（2）制造精益化。日本豐田公司采用的精益生產(chǎn)使得日本制造業(yè)迅速發(fā)展。精益生產(chǎn)具有單件生產(chǎn)的靈活性和大批量生產(chǎn)的效益，除了在以人為中心的管理方面頗具特色外，產(chǎn)品模塊化是其重要特色。

（3）制造成組化。在模塊化技術(shù)基礎上容易采用成組技術(shù)，形成較大成組批量，提高制造和管理的效率。例如，單元制造系統(tǒng)、獨立制造島等制造模式都是建立在產(chǎn)品模塊化基礎上的。成組技術(shù)可以使相似模塊集中在一起加工，既滿足人的高層次需求，提高了人的積極性，又簡化了管理。企業(yè)可以利用各種模塊化的零部件，根據(jù)客戶的不同需求組合成不同的產(chǎn)品。對于客戶來說，得到的是符合特定需求的“新產(chǎn)品”，而對于制造廠來說，則是利用成熟技術(shù)和模塊制造的“成熟產(chǎn)品”，只是組合方式和構(gòu)成要素不同而已。

（4）制造信息化。模塊化技術(shù)使制造信息系統(tǒng)得以簡化，而信息技術(shù)使模塊化技術(shù)的作用得到充分發(fā)揮。例如，計算機輔助工藝設計系統(tǒng)可以采用變型設計方法，充分利用以往的工藝設計模板和知識。

1.3 產(chǎn)品模塊化支持綠色制造

一般來講，產(chǎn)品模塊化是一種很好的通用的產(chǎn)品綠色設計和制造技術(shù)。

產(chǎn)品模塊化支持綠色制造主要體現(xiàn)在：

（1）滿足綠色產(chǎn)品的快速開發(fā)要求。按模塊化設計開發(fā)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是由便于裝配、易于拆卸和維護、有利于回收及重用等模塊單元組成的，從而明顯簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并能快速組合成客戶和市場需求的產(chǎn)品。

（2）便于拆卸回收和維護更換。模塊化設計可將產(chǎn)品中對環(huán)境或?qū)θ梭w有害的部分、使用壽命相近的部分等集成在同一模塊，便于拆卸回收和維護更換等。同時，由于產(chǎn)品由相對獨立的模塊組成，因此便于維修，必要時可更換模塊，而不影響生產(chǎn)。模塊化產(chǎn)品互換性強，便于拆裝、維修和搬運。通用模塊易于從整機中拆卸和組裝，維修可以模塊為單位進行，從而大大改善了維修條件，簡化了維修工作，加快了維修速度，提高了維修質(zhì)量。模塊化后零部件數(shù)量顯著減少，因而可顯著減少維修配件庫存，降低大量資源消耗和能耗。

（3）減少零部件數(shù)量，簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。按照傳統(tǒng)的觀點，整機由部件組成，部件由組件構(gòu)成，組件由零件構(gòu)成，因而要生產(chǎn)一種產(chǎn)品，就得制造大量的專用零件；而按模塊化的觀點，產(chǎn)品由模塊構(gòu)成，模塊是構(gòu)成產(chǎn)品的單元，從而減少了零部件數(shù)量，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。模塊化產(chǎn)品中的模塊可以形成較大批量，有確定的工藝流程和工藝裝備，生產(chǎn)效率高，制造周期短。零部件數(shù)量過多會導致或加劇企業(yè)的很多問題，如管理混亂、成本過高等。產(chǎn)品模塊化設計可以大幅度減少零部件以及工藝過程、工藝裝備的種類，充分考慮零部件以及工藝過程、工藝裝備的可重用性。減少零部件數(shù)量能夠明顯減少資源和能源的消耗。

（4）提高產(chǎn)品可重用性和可重構(gòu)性。模塊化設計可以根據(jù)環(huán)境設計的不同目標要求來進行。如在模塊化設計時，若以可重用性為主，則需要考慮期望的零部件壽命及其可重用性能兩個主要因素。考慮零部件壽命時，可將長壽命的零部件集成在相同模塊中，以便產(chǎn)品維護和回收后的重用；當考慮可重用性時，應將具有相同重用性零部件（回收價值與回收成本之比）集成在同一模塊中。

模塊化產(chǎn)品能夠很好滿足建立“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會”的要求。模塊化使得產(chǎn)品具有可重構(gòu)性，當產(chǎn)品不再使用時，其中的許多模塊還可以組成新的產(chǎn)品繼續(xù)使用。這意味著減少了新產(chǎn)品中新模塊的使用量，減少零部件的制造量，降低了制造過程中的能耗和物耗，減少了污染。

2 產(chǎn)品模塊化設計過程模型

產(chǎn)品模塊化設計過程用“Y”模型表示，見圖2?？筛鶕?jù)具體需要選擇其中全部或部分功能塊開展產(chǎn)品模塊化設計。該過程一般需要經(jīng)過多次循環(huán)反復，每個過程功能塊完成后，應組織評審，根據(jù)評審結(jié)果前進或返回相應的步驟（即過程功能塊），確保盡早發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，降低產(chǎn)品模塊化的成本和風險。

產(chǎn)品模塊化設計過程模型的特點是：

（1）建立了機電產(chǎn)品模塊化方法體系結(jié)構(gòu)，充分考慮了新產(chǎn)品和已有產(chǎn)品兩種不同對象的模塊化方法，提出了產(chǎn)品模塊化過程和方法。

（2）將產(chǎn)品模塊化的工作分為“模塊化產(chǎn)品平臺構(gòu)建”和“訂單產(chǎn)品模塊化設計”兩大部分。模塊化產(chǎn)品平臺構(gòu)建過程又進一步分為“產(chǎn)品模塊化”和“產(chǎn)品模塊化建?！眱刹糠?。

（3）將產(chǎn)品模塊化融合在產(chǎn)品開發(fā)的整個過程中。

在該模型的基礎上制定了國家標準GB/T 31982—2015《機械產(chǎn)品模塊化設計規(guī)范》。《機電產(chǎn)品模塊化設計方法和案例》這本書實際上可以看做是對該標準的詳細解讀。

3 不同層次的產(chǎn)品模塊化方法

機電產(chǎn)品具有層次性，可分為成套裝置、整機、部件、零件等層次，不同層次的產(chǎn)品有許多相同的模塊化需求，但也有一些特殊的需求。

（1）成套裝置層的產(chǎn)品模塊化的需求很多，以下是其中的部分需求：①整體解決方案的需要；②可重構(gòu)成套裝置的需要；③大型、高精度的復雜裝置分模塊制造和運輸?shù)男枨?；④整機模塊的并聯(lián)應用，以滿足不同使用環(huán)境的需求。典型案例有：模塊化鍋爐、模塊化中央空調(diào)、可重組制造系統(tǒng)、分離模塊航天器等。

（2）整機層的產(chǎn)品模塊化的主要需求是：①整機個性化和多樣化的需要；②整機可重構(gòu)的需要；③支持協(xié)同制造，降低整機的制造成本；④縮短交貨期；⑤支持整機的快速拆卸回收；⑥支持整機的快速設計和協(xié)同設計。典型案例有：模塊化汽車、模塊化艦船、模塊化工業(yè)汽輪機、模塊化高鐵、模塊化機床、模塊化機器人等。

（3）部件層的產(chǎn)品模塊化的主要需求是：①部件個性化和多樣化的需要；②部件可重構(gòu)的需要；③降低部件的制造成本；④支持開展模塊化供貨，實現(xiàn)精益生產(chǎn)；⑤支持部件的快速拆卸回收。典型案例有：模塊化液壓部件、模塊化減速器等。

（4）零件層的產(chǎn)品模塊化的主要需求是：①零件標準化的需要；②零件重用的需要。典型案例有：工業(yè)汽輪機的轉(zhuǎn)子和汽缸、零件的局部結(jié)構(gòu)等。

圖2 產(chǎn)品模塊化設計過程模型（“Y”模型）

4 不同機電行業(yè)的產(chǎn)品模塊化案例

行業(yè)不同，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式也不相同，但現(xiàn)在都在從不同的生產(chǎn)模式向大批量定制生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。有的是從過去的大批量生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向大批量定制生產(chǎn)模式，如汽車工業(yè)和家電工業(yè)；有的是從過去的定制生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向大批量定制生產(chǎn)模式，如船舶工業(yè)和工業(yè)汽輪機行業(yè)；有的是從過去的多品種中小批量的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向大批量定制生產(chǎn)模式，如機床工業(yè)和航空工業(yè)。不同機電行業(yè)的大批量定制的深度是不同的，但它們的發(fā)展方向是相似的。

各行各業(yè)細分的大批量定制技術(shù)有許多共性的東西，主要有：相似性的利用、模塊化、定制點后移、信息技術(shù)的支持等［3］。

（1）相似性的利用。將定制產(chǎn)品和服務中的相似內(nèi)容盡可能提取出來，采用統(tǒng)一的方法解決，從而減少定制量。

（2）模塊化。將定制產(chǎn)品和服務內(nèi)容分解為不同的標準模塊，通過模塊的組合滿足客戶的個性化要求。

（3）定制點后移。將產(chǎn)品和服務中可以由大批量生產(chǎn)方式解決的內(nèi)容預先完成，定制內(nèi)容則留著等客戶提出要求后再解決。盡可能減少定制內(nèi)容，并將定制工作放在最后的環(huán)節(jié)，這樣有助于實現(xiàn)大批量定制。

（4）信息技術(shù)的支持。信息技術(shù)具有很大的柔性，較其他技術(shù)更適合開展大批量定制，因此，在面向大批量定制的產(chǎn)品和服務中將更多地用信息技術(shù)代替其他技術(shù)。

同時大批量定制技術(shù)具有很強的專業(yè)性，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）不同產(chǎn)品和服務相似性的提取和統(tǒng)一處理、模塊化的實現(xiàn)等需要很強的專業(yè)背景知識的指導，需要對所處理的產(chǎn)品和服務有非常透徹和全面的了解。

（2）由于產(chǎn)品和服務內(nèi)容、制造技術(shù)、客戶需求的不同，其大批量定制的實施方案也會出現(xiàn)一些不同。

5 面向生命周期的機電產(chǎn)品模塊化及其評價

圖3描述了產(chǎn)品生命周期設計與模塊化設計的關(guān)系，模塊化設計包括在產(chǎn)品生命周期設計中，產(chǎn)品生命周期設計不僅需要考慮模塊化問題，還需要考慮更多的環(huán)境友好問題。

圖3 產(chǎn)品生命周期設計與模塊化設計的關(guān)系

企業(yè)從整體上考慮如何適應客戶需求的多樣化，需要從產(chǎn)品和過程兩個方面對產(chǎn)品及制造過程進行優(yōu)化，即產(chǎn)品維（空間維）和過程維（時間維）的優(yōu)化。產(chǎn)品過程維優(yōu)化就是產(chǎn)品生命周期優(yōu)化。

產(chǎn)品維優(yōu)化的主要內(nèi)容有：①正確區(qū)分客戶的共性和個性需求；②正確區(qū)分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的共性和個性部分；③將產(chǎn)品維的共性部分歸并處理；④減少產(chǎn)品中的個性化部分；⑤擴展產(chǎn)品優(yōu)化范圍，盡可能覆蓋較多的產(chǎn)品；⑥加深產(chǎn)品優(yōu)化深度，提高產(chǎn)品模塊化水平。

過程維優(yōu)化的主要內(nèi)容有：①正確區(qū)分生產(chǎn)過程中的大批量生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)和個性化生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)；②減少個性化過程環(huán)節(jié)，增加大批量生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)；③將客戶訂單分離點后移。

圖4是一種個性化量最小的二維優(yōu)化模型，描述了產(chǎn)品模塊化中的產(chǎn)品維和過程維優(yōu)化的基本原理。該優(yōu)化模型中沒有考慮客戶訂單分離點后移的問題，也沒有考慮擴展產(chǎn)品優(yōu)化范圍和加深產(chǎn)品優(yōu)化深度的問題。

圖4 面向產(chǎn)品模塊化生產(chǎn)的個性化量最小的二維優(yōu)化模型

產(chǎn)品模塊化評價指標可分為產(chǎn)品模塊化效益評價指標和產(chǎn)品模塊化程度評價指標。產(chǎn)品模塊化是效益驅(qū)動的，因此需要開展產(chǎn)品模塊化效益評價。模塊化既是手段，又是目標。

產(chǎn)品模塊化的最終目標是：提高企業(yè)反應速度（T），提高產(chǎn)品質(zhì)量（Q），降低產(chǎn)品成本（C），滿足客戶多樣化和個性化的需求（U）及提高產(chǎn)品和過程的環(huán)境友好性（E）。

不同產(chǎn)品、不同階段有不同的模塊化內(nèi)容，與其對應有不同的優(yōu)化目標。

圖5所示為產(chǎn)品模塊化效益評價指標總體結(jié)構(gòu)，主要以機械產(chǎn)品為對象進行研究。不同企業(yè)對圖中的指標可以有不同的選擇。

產(chǎn)品模塊化程度評價是對模塊化產(chǎn)品自身的評價，可以幫助企業(yè)有的放矢地開展產(chǎn)品模塊化。圖6所示為產(chǎn)品模塊化程度評價指標總體結(jié)構(gòu)。

6 產(chǎn)品模塊化發(fā)展的方向

6.1 大范圍跨企業(yè)的產(chǎn)品模塊化

互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)的發(fā)展使得產(chǎn)品模塊化的范圍迅速擴張，如零件庫的快速發(fā)展，這使得產(chǎn)品模塊化范圍從企業(yè)內(nèi)向跨企業(yè)方向發(fā)展。

產(chǎn)品模塊化所考慮的產(chǎn)品種類越多，所得到的標準件和通用件的數(shù)量就越多，標準件和通用件的批量就越大，成本就越低，所消耗的資源和能源就越少。

大范圍跨企業(yè)的產(chǎn)品模塊化的特定需求主要有：

（1）自發(fā)性。要有“多贏”的機制，使企業(yè)樂意發(fā)布自己的產(chǎn)品模塊資源，并樂于不斷更新自己所提供的產(chǎn)品模塊資源。通過產(chǎn)品模塊資源整合模式，貢獻產(chǎn)品模塊資源的企業(yè)能夠從中獲利。

（2）自組織性。要有技術(shù)的支持，能讓產(chǎn)品模塊資源在使用中不斷有序化，而不是成為無序資源的堆砌。

（3）自助性。要有信息技術(shù)的支持，能讓企業(yè)或個人方便地將產(chǎn)品模塊資源整合在一起，能讓用戶自助服務，這樣可以顯著降低產(chǎn)品模塊資源發(fā)布和利用的成本，提高響應速度，滿足多用戶同時個性化服務的需求。

（4）正反饋性。模塊資源多了、價值大了，使用者就越來越樂于使用產(chǎn)品模塊資源，人數(shù)也越來越多；使用的人多了，產(chǎn)品模塊資源更值錢了，產(chǎn)品模塊資源發(fā)布者就越來越樂于發(fā)布產(chǎn)品模塊資源，發(fā)布者的人數(shù)也就越來越多。兩者互動，形成良性正反饋發(fā)展態(tài)勢。

圖5 產(chǎn)品模塊化效益評價指標總體結(jié)構(gòu)

圖6 產(chǎn)品模塊化程度評價指標總體結(jié)構(gòu)

（5）集成性。產(chǎn)品模塊資源整合中最大的問題是發(fā)布者和使用者習慣用自己的描述體系（如名稱、定義、結(jié)構(gòu)等），結(jié)果使產(chǎn)品模塊資源的搜索難度加大，重用性降低。本體技術(shù)可以幫助解決這方面的問題，但本體的應用也需要一種自組織、自優(yōu)化、正反饋的發(fā)展模式。

（6）廣域性。整合的模塊資源范圍越廣、內(nèi)容越多，模塊資源的利用效率也就越高。

6.2 從原理到結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品模塊化

產(chǎn)品模塊化最初只是從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手，追求降低成本，促進產(chǎn)品大批量定制。隨著產(chǎn)品模塊化向縱深方向發(fā)展，將產(chǎn)品功能原理、技術(shù)方案和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的全面模塊化結(jié)合起來，可以全面支持產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品大批量定制和環(huán)境化設計。設計人員在產(chǎn)品概念設計階段，就可以充分利用已有的產(chǎn)品功能原理、技術(shù)方案和結(jié)構(gòu)等方面的模塊化信息及知識，提高產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品大批量定制和環(huán)境化設計能力。

6.3 面向產(chǎn)品生命周期的模塊化

伴隨著人們消費理念的變化和法規(guī)制度的完善，產(chǎn)品模塊化還將深入應用到產(chǎn)品生命周期的各個階段，特別是產(chǎn)品服役階段，提高產(chǎn)品的可服務性、可維修性、可回收性等，促進模塊的深度重用和全面的重用，為節(jié)能降耗做出重大貢獻。

產(chǎn)品模塊化的發(fā)展趨勢將導致產(chǎn)品模塊化過程和方法發(fā)生如下變化：①零件庫將得到極大的發(fā)展；②模塊化產(chǎn)品平臺應用范圍將從企業(yè)向行業(yè)乃至跨行業(yè)方向發(fā)展。

6.4 并行的產(chǎn)品模塊化

傳統(tǒng)的產(chǎn)品模塊化是串行進行的，產(chǎn)品開發(fā)結(jié)束后再進行產(chǎn)品模塊化。未來越來越多的產(chǎn)品模塊化工作將與產(chǎn)品開發(fā)工作并行進行，這將帶來如下好處：

（1）支持復雜產(chǎn)品的協(xié)同開發(fā)。不同企業(yè)共同參與復雜產(chǎn)品的開發(fā)，如果能夠盡可能早地將產(chǎn)品模塊化，定義好接口，各協(xié)作企業(yè)分頭開發(fā)各自負責的模塊，無疑會提高產(chǎn)品的開發(fā)效率。

（2）充分利用現(xiàn)有的通用模塊。在產(chǎn)品開發(fā)階段盡可能早地利用現(xiàn)有的通用模塊可以提高新產(chǎn)品的模塊化率，降低成本，縮短交貨期，提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。

（3）使產(chǎn)品模塊化的潛力得到充分發(fā)揮。在產(chǎn)品開發(fā)階段就考慮模塊化問題，可以充分挖掘產(chǎn)品模塊化的潛力，同步考慮產(chǎn)品模塊化與產(chǎn)品性能優(yōu)化。

7 結(jié)語

《機電產(chǎn)品模塊化設計方法和案例》一書對機電產(chǎn)品模塊化設計需求、現(xiàn)狀、方法、案例和發(fā)展方向等作了全面的分析和介紹；建立了機電產(chǎn)品模塊化方法體系結(jié)構(gòu)，對產(chǎn)品模塊化的概念、過程和方法進行統(tǒng)一的描述和詳盡的介紹，對不同層次的、產(chǎn)品生命周期不同階段、不同行業(yè)的機電產(chǎn)品模塊化方法和案例作了全面介紹和分析，提出了模塊化產(chǎn)品生命周期評價指標和產(chǎn)品模塊化程度評價指標；介紹了課題組所開展的輪式裝載機模塊化的實踐，總結(jié)了工業(yè)汽輪機模塊化實踐經(jīng)驗；分析了機電產(chǎn)品的產(chǎn)品模塊化方法的發(fā)展趨勢。使讀者能夠?qū)C電產(chǎn)品模塊化設計概念、方法和過程有比較清楚和系統(tǒng)的把握，對機電產(chǎn)品模塊化設計案例有全面的了解，掌握機電產(chǎn)品模塊化設計平臺的建立方法和理論，掌握基于設計平臺的產(chǎn)品配置設計和變型設計方法，以滿足機電企業(yè)開展模塊化設計的需求，推動機電產(chǎn)品模塊化的深入開展。

最后借此機會要特別緬懷在產(chǎn)品模塊化理論和實踐方面做出杰出貢獻的祁國寧教授。

中國超硬材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇于3月22-24日在鄭州市國際會展中心舉辦。此次論壇主要涉及金剛石單晶、微粉、專用鋼絲線處理、金剛石線切工具、光伏加工工藝及相關(guān)制造設備、檢測儀器等方面的技術(shù)交流，并同期在第20屆（2018）中國中部（鄭州）國際裝備制造業(yè)博覽會上開辟了召開金剛石線切工具產(chǎn)業(yè)鏈專題展覽。

出席本次論壇的有中國機械工程學會理事長李培根院士、副理事長譚建榮院士，河南省科協(xié)黨組書記曹奎、學會部部長鄧洪軍、河南省工程學會副理事長兼秘書長高文生等約460余人參加了此次活動。

河南省科協(xié)黨組書記曹奎先生為大會開幕致辭。本次論壇的舉辦，是為了更好地支持新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更好地服務于我國IT-光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。論壇以習總書記“推動中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國速度向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變”為主題。

中國機械工程學會理事長李培根院士為本次論壇做了《淺談智能制造之要》的主旨報告。報告結(jié)合實施《中國制造2025規(guī)劃》和我國傳統(tǒng)制造業(yè)等方面做了深入淺出對比分析和說明。

中國機械工程學會副理事長譚建榮院士為本次論壇做了《智能制造——關(guān)鍵技術(shù)及實施途徑》的主旨報告。報告對如何實現(xiàn)信息化與工業(yè)化有效深度融合等方面的關(guān)鍵技術(shù)及實施路徑進行了論述對傳統(tǒng)機械工廠實施制造轉(zhuǎn)型具有很好的參考借鑒意義。

出席本次論壇的演講嘉賓還有中原工學院王秦生教授、中國鋼研科技集團有限公司劉一波教授級高工等各位專家，分別從金剛石單晶的合成、微粉制備、專用鋼絲線處理和切割光伏硅片技術(shù)應用等核心要務方面都做了精彩的報告。

做為本次論壇和技術(shù)交流活動的重要內(nèi)容，論壇發(fā)布了由省科協(xié)批準的“河南省超硬材料學科與產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告”。該報告對影響學科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干問題提出了中肯的政策建議。

（本刊編輯部）

參考文獻：

［1］ 顧新建，楊青海，紀楊建，等.機電產(chǎn)品模塊化方法和案例［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

［2］ 顧新建，楊青海.國家標準GB/T—31982—2015 機械產(chǎn)品模塊化設計規(guī)范［S］.北京：中國標準出版社，2015.

［3］ 李春田.模塊化研究——現(xiàn)代標準化前沿［M］.北京：中國標準出版社，2008.

（編輯 袁興玲）

作者簡介：顧新建，男，1956年生，教授、博士研究生導師。研究方向為知識管理、創(chuàng)新設計、網(wǎng)絡化制造、大批量定制等。E-mail：xjgu@zju.edu.cn。