现代设计方法之模块化设计

现代设计方法之模块化设计主讲人：陈少轩模块化设计Modulardesign

01.模块化定义Modulardefinition什么是模块化模块：一组具有同一功能和接合要素（指联接部位的形状、尺寸、联接件间的配合或啮合等），但性能、规格或结构不同却能互换的单元。01.模块化定义Modulardefinition模块化定义模块化设计：在对产品进行市场预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块；根据用户的要求，对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、规格不同的产品。这种设计方法称为模块人化设计。02.模块化设计方式Modulardesignapproach模块化设计方式02.模块化设计方式Modulardesignapproach模块化设计方式02.模块化设计方式Modulardesignapproach02.模块化设计方式Modulardesignapproach02.模块化设计方式Modulardesignapproach03.模块化三大特征Modularthreebigcharacteristics相对独立性03.模块化三大特征Modularthreebigcharacteristics模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化，容易实现模块间的互换，从而使模块满足更大数量的不同产品的需要通用性03.模块化三大特征Modularthreebigcharacteristics互换性04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原始模块化▲经典模块化▲现代模块化▲模块化时代04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原始模块化04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原始模块化04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原始模块化04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原始模块化04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原始模块化上述所采取的方法是相同的，就是将具有独立功能的个体，按不同需要进行新的组合。其基本构成模式都是产品＝模块＋接口04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲20世纪初▲1920年▲1923年▲50年代▲经典模块化建筑业出现可以自由组合的建筑单元德国等设计出块化铣床和车床；随后，机床设计普遍采用了模块化模式为解决成套电子设备结构的通用互换问题，美国制定了机箱面板和机架尺寸系列标准，后升级为IEC标准，沿用至今欧美提出模块化设计概念，扩展应用到军用装备、舰船等设计。例如，1956年美国推出的机载模块化电子设备的ATR系列，后为世界各国所采用，并扩展应用与坦克等系统02.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲现代模块化——1964年IBM360模块型电脑系统的诞生，是一个有里程碑意义的事件。它导致硅谷计算机产业群的兴起。——使模块化设计理论得以升华和普及。现代模块化＝传统模块化＋设计规则04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲模块化时代模块化理论的深化和在更高层次上和更广泛范围内的运用。由经济学家推动。处理复杂系统问题的有效方法

——由模块化设计延伸到模块化企业。

——模块化原则和方法引入经济学、管理学领域。

——产业结构的配置、调整：模块化培育“模块簇群”，推动产业升级，改变现存产业、企业的结构，具有十分强大的冲击力。04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原因04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原因04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原因04.模块化回顾与发展Modularreviewanddevelopment▲原因05.模块化设计案例Modulardesigncase05.模块化设计案例Modulardesigncase工作台不升降铣床的模块化架构05.模块化设计案例Modulardesigncase拼合式结构05.模块化设计案例Modulardesigncase机柜分解为模块Intel计算机的模块化组成05.模块化设计案例Modulardesigncase标准元件组成不同舱室05.模块化设计案例Modulardesigncase●模块化房屋：1－板块安装接头；2－门口；3－楼梯(间)；4－内隔墙板块；5－窗口；6－混凝土地板块；7－外墙板块。05.模块化设计案例Modulardesigncase●模块化手机▲模块化手机，是一类允许用户自行更换配件的智能手机，就像PC时代的DIY，用户自己选购手机处理器、摄像头、内存、通信模块、无线模块等配件，组成一台从外观到性能上能符合自己要求的智能手机。●谷歌ProjectAra：▲谷歌首批模块化智能手机将最低约50美元就可以买到，即三种尺寸中体积最小，实现功能最少的那个。只有屏幕、处理器和Wi-Fi模块的手机，保证最基本的使用。要想插卡打电话或拍照的话，还需要额外购买通信、摄像头模块。05.模块化设计案例Modulardesigncase▲发售的产品将包含3种样式，下图展示了这3种样式的模块排列组合，最小的那个背部为6个模块，前方还有2个模块（显示屏和接收器模组），共计8个模块。05.模块化设计案例Modulardesigncase▲未加入模块的样子▲加入模块的样子05.模块化设计案例Modulardesigncase▲在机身正面，我们可以看到显示屏和接收器模组，而它的背部空间容纳了8个模组，包括摄像头、电池和microUSB适配器等等。▲在目前的版本当中，这些模块最开始不过是简单地从侧面插入机身框架当中，不过现在是使用电永磁机制对它们进行固定。05.模块化设计案例Modulardesigncase▲ProjectAra在硬件上的优势是消费者具备自主选择权，消费者很难碰到一款完全中意的手机，经常会忍受一些小缺陷，而在ProjectAra里面，你觉得哪里不爽就可以更换掉。▲很多人有手机跌落碎屏的经历，如果是使用模块化手机，只需要取下破碎的屏幕，更换新的就行，这样即节约成本还避免浪费。(手机屏幕也可以模块化，但是边框的存在限制了它的发展。随着现在电子屏幕边框的越来越窄，假以时日就能实现屏幕的模块化，就是局部碎屏替换。)05.模块化设计案例Modulardesigncase▲不过现在这个项目还面临两个问题，一个是软件上，ProjectAra虽然支持Android系统，但Android并没有支持模块化运行的驱动程序。不过这似乎也不是什么问题，因为这都是Google自家的事。▲真正的问题在于现在的手机外观略尴尬，体积很大且重，电池的效率也不高。他们明白这都将成为用户放弃使用的理由，所以还需要继续下功夫整合硬件，解决这个问题。05.模块化设计案例Modulardesigncase●优点▲超低价格：ProjectAra的入门级型号仅为50美元，而且将允许用户在日后对特定的部件进行升级。这同样也适用于维修费用：从技术上讲，如果一个部件出了问题，你可以将其替换掉，而不必重新购买一部新手机。▲更长寿命：如今，大多数智能手机在问世几个月之后便已经开始显得过时了。Ara这些模块化手机背后的整体理念是为用户提供一个长时间的基础平台，以供不断的升级。▲超高的定制程度：Ara希望带来完全的可定制性，如果你是硬件狂人，你可以在每一次最新最强的处理器问世时进行购买。或者是把手机配置保持在中端水平，把摄像头换成最好的。谷歌同时还打算提供3D打印设计，让用户拥有更多的机身颜色选择。05.模块化设计案例Modulardesigncase▲轻松替换的部件：Ara更为独特的地方在于每一个模块是依靠电磁铁。用户在升级时无需任何专业知识或特殊工具。还可以在开机状态下对模组进行替换，用满电的电池替换掉电量即将耗尽的，Ara目前在无电池的状态下可保持运行约2分钟的时间来替换电池。（电容）▲易于购买：谷歌目前的计划是向消费者直接出售骨架和模块。如果Ara项目成功，你将可以访问在线商店来选择大中小3种尺寸的手机骨架，以及自己想要的模块。此外，在升级之后被替换下来的部件还可以进行转售，这无疑可以帮用户节约一部分开支。05.模块化设计案例Mo