论工程机械的模块化设计

吴玺++谭顺辉++王伟++张少华

摘 要：在新的经济形势下，针对工程机械产品面对的形势和要求，分析模块化设计在工程机械产品中的优势所在，区别新产品和已有产品模块化设计的思路、流程，利用模块化设计的思路和方法解决问题，快速形成新产品、满足客户新需求，对于我国工程机械由制造大国向制造强国转变具有突破性意义。

关键词：工程机械 模块化 模块重组

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市场风云变幻的今天，企业是否能够快速生产出高性价比的产品来满足顾客的需要成为企业立足壮大的关键所在。而模块化设计允许企业通过重组等手段快速形成新产品而为越来越多的企业所关注。通过对一定范围内不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，创建并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品，以满足不同需求，这种方法就称为模块化设计。

机械工程作为现代工业技术发展的基础和支撑，为科学技术、社会发展、人民生活和国防建设等提供了必要的产品装备。本世纪初的几年，依靠国家基础建设投资、房地产业、仓储物流装卸等行业，我国工程机械行业总体规模得到了空前发展。但随着2008年全球性金融危机的蔓延、4万亿投资引发的通货膨胀、2011年来，投资、消费和出口的全面下滑，经济二次探底、近两年国内房地产业的下滑等，使得工程机械产品遭受冷遇。新的经济形势对工程机械装备提出了全面和苛刻的要求：高性能、高机动性、高可靠性、良好的维修性和经济性等。而模块化设计方法的应用为上述问题的解决和改善提供了良好的思路。

1 工程机械产品模块化流程

现有模块化设计的方法基本上可分为两类：一是按照功能划分，这种划分方式主要从系统的观点出发，将整个产品系统划分为相对独立的功能单元，通过对模块的不同选择和组合构成不同的产品；二是按照产品或零部件的形状结构划分，这种划分方式主要用于产品比较简单，但个别零部件形状结构较复杂的产品。

现代工程机械产品大多是一个由若干装置、零部件，按照一定的机构或结构形式组成的具有某种功能的机械系统。因此，工程机械产品具有整体性、相关性、层次性和可分性的特征，这就使按照功能分解或形状结构划分对产品实施模块化设计成为可能。工程机械的模块化研究和开发，主要有两种情形：

（1）新产品系列的模块化设计；

（2）已有产品系列的适应性模块化设计；

对于新产品而言，系统性比较强，从整个产品角度着手，以功能分解为主的模块化设计方法比较合适；而对于已有产品而言，更多考虑的是零部件的变型改造设计，因此以形状特征为主的模块化设计方法更适合。

对新产品系列进行以功能分解为主的模块化设计，优点是进行了充分的市场调查和顾客需求分析，从整个产品着手，系统性更强，提供了整套的方案评估方法，对设计的优劣可以进行有效分析；缺点是对产品功能进行了重点的分解分析，而缺乏对产品结构方面的考虑，有一定的局限性。新产品系列模块化设计的流程如图1所示。

对已有产品系列的适应性模块化设计，优点是有针对性的对产品零部件的结构充分分析，完成模块的变型改造设计，快速形成新的产品以满足需求；缺点是针对性的变型改造设计使用范围较窄。已有产品系列的适应性模块化设计流程如图2所示。

2 国际知名工程机械产品的模块化应用

近年来，工程机械装备逐渐朝向一机多用、作业功能多样化的方向发展，扩大了工程机械的应用领域。如液压挖掘机同一主机，通过配备不同的作业模块（如挖掘、装载、压实、剪切和破碎等）就可以完成多样化作业。在国际知名工程机械公司中均可见到模块化设计的“身影”。如世界最大的塔机制造商—— 利勃海尔，构建了利勃海尔模块化系统，使其生产的塔机作为标准配置，可以以多种方式进行组合和扩展；世界最大的土方工程机械和建筑机械厂商—— 卡特彼勒，设计出平地机模块化后轮轴、轮式装载机模块化散热器、履带式推土机模块化动力传动系统等；还有如宝峨、德马格、马尼托瓦克等公司，均利用模块化设计发挥其产品的最大潜能。其中，马尼托瓦克起重集团的所有产品在设计时均采用了模块化的概念，通过新单元的增加快速扩展了其产品功能。

3 结语

对工程机械产品进行模块化设计，通过分析评价模块划分过程，面向不同客户组合模块实现产品创新，使企业获得面向客户的竞争优势；通过模块的升级换代逐步使产品升级换代，快速响应客户需求，对变化的市场和机遇做出敏捷的反应；缩短设计、制造周期，降低成本；模块间明确的功能分割，使得发生故障后易于判断，缩短了故障诊断时间，提高用户满意度；以模块为单位进行维修，显著改善维修条件，加快维修速度，提高服务质量等。

现如今，模块化设计已经在武器装备（方舱、雷达、航空电子设备等）、建筑、机械（数控机床、模具、减速机等）、电力、船舶、电工电子（微机、通信设备、电动控制仪表等）行业中得到广泛的应用，并取得了显著效益。我国要有工程机械的制造大国向工程机械制造强国转变，模块化设计不失为一个很好的思路和方法。

参考文献

[1] 贾延林.模块化设计[M].机械工业出版社，1993.

[2] 施进发，梁锡昌.机械模块学理论[J].中国机械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓娅.机械产品模块化设计方法研究[D].机械科学研究院硕士论文，2006.

[4] 李福龙，刘安心，刘红良.军用工程机械传动系统的模块化设计[J].工程机械，2008（3）：44-47.endprint

摘 要：在新的经济形势下，针对工程机械产品面对的形势和要求，分析模块化设计在工程机械产品中的优势所在，区别新产品和已有产品模块化设计的思路、流程，利用模块化设计的思路和方法解决问题，快速形成新产品、满足客户新需求，对于我国工程机械由制造大国向制造强国转变具有突破性意义。

关键词：工程机械 模块化 模块重组

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市场风云变幻的今天，企业是否能够快速生产出高性价比的产品来满足顾客的需要成为企业立足壮大的关键所在。而模块化设计允许企业通过重组等手段快速形成新产品而为越来越多的企业所关注。通过对一定范围内不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，创建并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品，以满足不同需求，这种方法就称为模块化设计。

机械工程作为现代工业技术发展的基础和支撑，为科学技术、社会发展、人民生活和国防建设等提供了必要的产品装备。本世纪初的几年，依靠国家基础建设投资、房地产业、仓储物流装卸等行业，我国工程机械行业总体规模得到了空前发展。但随着2008年全球性金融危机的蔓延、4万亿投资引发的通货膨胀、2011年来，投资、消费和出口的全面下滑，经济二次探底、近两年国内房地产业的下滑等，使得工程机械产品遭受冷遇。新的经济形势对工程机械装备提出了全面和苛刻的要求：高性能、高机动性、高可靠性、良好的维修性和经济性等。而模块化设计方法的应用为上述问题的解决和改善提供了良好的思路。

1 工程机械产品模块化流程

现有模块化设计的方法基本上可分为两类：一是按照功能划分，这种划分方式主要从系统的观点出发，将整个产品系统划分为相对独立的功能单元，通过对模块的不同选择和组合构成不同的产品；二是按照产品或零部件的形状结构划分，这种划分方式主要用于产品比较简单，但个别零部件形状结构较复杂的产品。

现代工程机械产品大多是一个由若干装置、零部件，按照一定的机构或结构形式组成的具有某种功能的机械系统。因此，工程机械产品具有整体性、相关性、层次性和可分性的特征，这就使按照功能分解或形状结构划分对产品实施模块化设计成为可能。工程机械的模块化研究和开发，主要有两种情形：

（1）新产品系列的模块化设计；

（2）已有产品系列的适应性模块化设计；

对于新产品而言，系统性比较强，从整个产品角度着手，以功能分解为主的模块化设计方法比较合适；而对于已有产品而言，更多考虑的是零部件的变型改造设计，因此以形状特征为主的模块化设计方法更适合。

对新产品系列进行以功能分解为主的模块化设计，优点是进行了充分的市场调查和顾客需求分析，从整个产品着手，系统性更强，提供了整套的方案评估方法，对设计的优劣可以进行有效分析；缺点是对产品功能进行了重点的分解分析，而缺乏对产品结构方面的考虑，有一定的局限性。新产品系列模块化设计的流程如图1所示。

对已有产品系列的适应性模块化设计，优点是有针对性的对产品零部件的结构充分分析，完成模块的变型改造设计，快速形成新的产品以满足需求；缺点是针对性的变型改造设计使用范围较窄。已有产品系列的适应性模块化设计流程如图2所示。

2 国际知名工程机械产品的模块化应用

近年来，工程机械装备逐渐朝向一机多用、作业功能多样化的方向发展，扩大了工程机械的应用领域。如液压挖掘机同一主机，通过配备不同的作业模块（如挖掘、装载、压实、剪切和破碎等）就可以完成多样化作业。在国际知名工程机械公司中均可见到模块化设计的“身影”。如世界最大的塔机制造商—— 利勃海尔，构建了利勃海尔模块化系统，使其生产的塔机作为标准配置，可以以多种方式进行组合和扩展；世界最大的土方工程机械和建筑机械厂商—— 卡特彼勒，设计出平地机模块化后轮轴、轮式装载机模块化散热器、履带式推土机模块化动力传动系统等；还有如宝峨、德马格、马尼托瓦克等公司，均利用模块化设计发挥其产品的最大潜能。其中，马尼托瓦克起重集团的所有产品在设计时均采用了模块化的概念，通过新单元的增加快速扩展了其产品功能。

3 结语

对工程机械产品进行模块化设计，通过分析评价模块划分过程，面向不同客户组合模块实现产品创新，使企业获得面向客户的竞争优势；通过模块的升级换代逐步使产品升级换代，快速响应客户需求，对变化的市场和机遇做出敏捷的反应；缩短设计、制造周期，降低成本；模块间明确的功能分割，使得发生故障后易于判断，缩短了故障诊断时间，提高用户满意度；以模块为单位进行维修，显著改善维修条件，加快维修速度，提高服务质量等。

现如今，模块化设计已经在武器装备（方舱、雷达、航空电子设备等）、建筑、机械（数控机床、模具、减速机等）、电力、船舶、电工电子（微机、通信设备、电动控制仪表等）行业中得到广泛的应用，并取得了显著效益。我国要有工程机械的制造大国向工程机械制造强国转变，模块化设计不失为一个很好的思路和方法。

参考文献

[1] 贾延林.模块化设计[M].机械工业出版社，1993.

[2] 施进发，梁锡昌.机械模块学理论[J].中国机械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓娅.机械产品模块化设计方法研究[D].机械科学研究院硕士论文，2006.

[4] 李福龙，刘安心，刘红良.军用工程机械传动系统的模块化设计[J].工程机械，2008（3）：44-47.endprint

摘 要：在新的经济形势下，针对工程机械产品面对的形势和要求，分析模块化设计在工程机械产品中的优势所在，区别新产品和已有产品模块化设计的思路、流程，利用模块化设计的思路和方法解决问题，快速形成新产品、满足客户新需求，对于我国工程机械由制造大国向制造强国转变具有突破性意义。

关键词：工程机械 模块化 模块重组

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0046-02

在市场风云变幻的今天，企业是否能够快速生产出高性价比的产品来满足顾客的需要成为企业立足壮大的关键所在。而模块化设计允许企业通过重组等手段快速形成新产品而为越来越多的企业所关注。通过对一定范围内不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，创建并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品，以满足不同需求，这种方法就称为模块化设计。

机械工程作为现代工业技术发展的基础和支撑，为科学技术、社会发展、人民生活和国防建设等提供了必要的产品装备。本世纪初的几年，依靠国家基础建设投资、房地产业、仓储物流装卸等行业，我国工程机械行业总体规模得到了空前发展。但随着2008年全球性金融危机的蔓延、4万亿投资引发的通货膨胀、2011年来，投资、消费和出口的全面下滑，经济二次探底、近两年国内房地产业的下滑等，使得工程机械产品遭受冷遇。新的经济形势对工程机械装备提出了全面和苛刻的要求：高性能、高机动性、高可靠性、良好的维修性和经济性等。而模块化设计方法的应用为上述问题的解决和改善提供了良好的思路。

1 工程机械产品模块化流程

现有模块化设计的方法基本上可分为两类：一是按照功能划分，这种划分方式主要从系统的观点出发，将整个产品系统划分为相对独立的功能单元，通过对模块的不同选择和组合构成不同的产品；二是按照产品或零部件的形状结构划分，这种划分方式主要用于产品比较简单，但个别零部件形状结构较复杂的产品。

现代工程机械产品大多是一个由若干装置、零部件，按照一定的机构或结构形式组成的具有某种功能的机械系统。因此，工程机械产品具有整体性、相关性、层次性和可分性的特征，这就使按照功能分解或形状结构划分对产品实施模块化设计成为可能。工程机械的模块化研究和开发，主要有两种情形：

（1）新产品系列的模块化设计；

（2）已有产品系列的适应性模块化设计；

对于新产品而言，系统性比较强，从整个产品角度着手，以功能分解为主的模块化设计方法比较合适；而对于已有产品而言，更多考虑的是零部件的变型改造设计，因此以形状特征为主的模块化设计方法更适合。

对新产品系列进行以功能分解为主的模块化设计，优点是进行了充分的市场调查和顾客需求分析，从整个产品着手，系统性更强，提供了整套的方案评估方法，对设计的优劣可以进行有效分析；缺点是对产品功能进行了重点的分解分析，而缺乏对产品结构方面的考虑，有一定的局限性。新产品系列模块化设计的流程如图1所示。

对已有产品系列的适应性模块化设计，优点是有针对性的对产品零部件的结构充分分析，完成模块的变型改造设计，快速形成新的产品以满足需求；缺点是针对性的变型改造设计使用范围较窄。已有产品系列的适应性模块化设计流程如图2所示。

2 国际知名工程机械产品的模块化应用

近年来，工程机械装备逐渐朝向一机多用、作业功能多样化的方向发展，扩大了工程机械的应用领域。如液压挖掘机同一主机，通过配备不同的作业模块（如挖掘、装载、压实、剪切和破碎等）就可以完成多样化作业。在国际知名工程机械公司中均可见到模块化设计的“身影”。如世界最大的塔机制造商—— 利勃海尔，构建了利勃海尔模块化系统，使其生产的塔机作为标准配置，可以以多种方式进行组合和扩展；世界最大的土方工程机械和建筑机械厂商—— 卡特彼勒，设计出平地机模块化后轮轴、轮式装载机模块化散热器、履带式推土机模块化动力传动系统等；还有如宝峨、德马格、马尼托瓦克等公司，均利用模块化设计发挥其产品的最大潜能。其中，马尼托瓦克起重集团的所有产品在设计时均采用了模块化的概念，通过新单元的增加快速扩展了其产品功能。

3 结语

对工程机械产品进行模块化设计，通过分析评价模块划分过程，面向不同客户组合模块实现产品创新，使企业获得面向客户的竞争优势；通过模块的升级换代逐步使产品升级换代，快速响应客户需求，对变化的市场和机遇做出敏捷的反应；缩短设计、制造周期，降低成本；模块间明确的功能分割，使得发生故障后易于判断，缩短了故障诊断时间，提高用户满意度；以模块为单位进行维修，显著改善维修条件，加快维修速度，提高服务质量等。

现如今，模块化设计已经在武器装备（方舱、雷达、航空电子设备等）、建筑、机械（数控机床、模具、减速机等）、电力、船舶、电工电子（微机、通信设备、电动控制仪表等）行业中得到广泛的应用，并取得了显著效益。我国要有工程机械的制造大国向工程机械制造强国转变，模块化设计不失为一个很好的思路和方法。

参考文献

[1] 贾延林.模块化设计[M].机械工业出版社，1993.

[2] 施进发，梁锡昌.机械模块学理论[J].中国机械工程，1997（6）：53-55.

[3] 祁卓娅.机械产品模块化设计方法研究[D].机械科学研究院硕士论文，2006.

[4] 李福龙，刘安心，刘红良.军用工程机械传动系统的模块化设计[J].工程机械，2008（3）：44-47.endprint