平台模块化设计在移动空调产品中的分析与应用

刘发申

(广东美的制冷设备有限公司 广东 佛山 528311)

平台模块化设计在移动空调产品中的分析与应用

刘发申

(广东美的制冷设备有限公司 广东 佛山 528311)

本文主旨在移动空调产品上进行平台模块化设计分析与应用，首先从用户需求入手，梳理了现有移动空调产品平台，针对用户需求与产品功能需求分析，以及产品特性与零部件关系矩阵分析，从而识别移动空调产品架构与平台定义，划分模块与接口，并从平台优化需求来源，进一步阐述平台优化的方法。

移动空调；平台；模块；接口

1、引言

模块化[1][2][3]是人们所熟悉的、与工作生活密不可分的、并每天必用的一种思维模式，如同汉语汉字，用有独立含意的语音或字，再用语法组合成语言或文件，这里的语音或字就是“模块化”，语法相当于接口，组成语言或文件就是产品；再如曲谱，音阶和音符就是模块，按乐理谱成曲谱，这里的乐理就是接口，而曲谱就是产品。

可想而知，模块化在我们日常生活中早已普及，只是人们对其更深刻的认识未作系统化的分析与研究。说到空调，假如我们的空调能像电脑的组装、积木的搭建一样，那么空调也能像变形金刚一样快速组装与装配，运用模块化方法，实现不同客户多样化、个性化定制，将不再是神话，为此提出针对移动空调产品的结构进行平台化模块化的分析与研究。

2、移动空调产品结构分析与讨论

2.1 模块化方法论的导入

针对移动空调，引入平台模块化方法论，从用户需求入手，梳理现有移动空调产品平台，通过用户需求与产品功能需求分析，以及产品特性与零部件关系矩阵分析，从而初步识别产品架构，进而通过零部件耦合关系（DSM矩阵）分析，识别产品标准模块，从而定义产品平台及模块，最后确定产品平台设计原则，具体流程图如图1所示。

图1 平台模块化方法论流程图

2.2 现有移动空调平台梳理及GVI、CI计算

2.2.1 现有移动空调平台梳理

通过对现有移动空调平台的梳理，整理了用户需求及细分市场信息，同时整理了产品的特征及零部件属性，应用方法论分别建立了用户需求-产品特征分析矩阵、产品特征-零件部关系矩阵，如图2所示。

图2 现有移动空调平台梳理

图3 影响平台架构的常见因素

图4 移动空调产品GVI评分结果分析

图5 GVI评分、CI评分

2.2.2 GVI(Generational Variety Index)概念及理解

为了便于分析，引入GVI和CI两个概念，其中GVI——为Generational Variety Index的首字母缩写，用来表示“用户需求与产品零部件间的关系”。

通常一个产品平台，为了满足不同客户、不同区域、不同使用坏境的使用需求，将对应不同区域或不同型号的产品，但产品的平台总体并不改变，通过平台最大化设计，模块化细分满足不同用户需求。因而，对一个平台架构的影响因素设计时要充分考虑，有来自外部因素，如市场、法规，环境等方面的；也有来自内部因素，如产品性能、成本、设计变更、生产制造、售后等方面的。我们可以通过数字化之后可量化的GVI值大小来评估外部因素对产品平台的影响，从而识别产品平台代间差异可能影响的模块，重新定义、规范我们的产品平台，以及设计模块，如图3所示为影响平台架构的常见因素。

通过对用户需求与产品特征矩阵分析，以及产品特征与零部件关系矩阵的分析，建立数字化评价标准，对GVI进行评分分析，一般GVI分值较高的前1/3对用户需求的影响较大，是需要模块化优先考虑的对象，而GVI分值较低的后1/3受用户需求的影响变化较小，是需要考虑标准化的部分，中间部分可以考虑模块化或标准化，需要进一步跟进CI值在做判断；同时GVI分值较高的前1/3中受用户需求影响较大，其中部分可能就是作为划分平台的依据，需进一步结合CI值再做判定。如图4针对移动空调产品GVI评分结果分析。

2.2.3 CI(Coupling Index)概念及理解

CI——为Coupling Index的首字母缩写，用来表示“零部件与零部件间的耦合关系”。所谓“耦合”，指若两个模块中的一个模块发生变化，另外一个也相应改变，则定义两个模块具有耦合关系，模块间的耦合程度的强弱用耦合指数来衡量，这里的耦合指数就是我们所说的CI。

如图5，针对移动空调产品，分别做了GVI评分、CI评分。通过计算GVI，从外部用户需求出发，建立外部需求与产品特性、性能、零部件间的关系，初步识别平台构成及划分要素；计算CI，识别零件与零件的耦合关系（定性与定量分析），为模块划分提供依据；通过计算CI，从定性到定量的分析，识别了零部件与零部件间的耦合指数，为模块划分、平台定义提供了有力依据。

2.3 引入CAM工具及DSM矩阵分析识别模块及接口，并定义模块和接口

应用CAM工具及数字化DSM矩阵分析，识别并将移动空调产品平台划分为6大模块，对应模块间的接口29个，如图6所示。

图6 DSM矩阵分析与应用

为此，定义以完成某一“特定功能”的相关零件或部件定义为模块，而以完成某一“特定装配功能”连接结构定义为零件或模块接口，通常分为模块间接口和模块内零件接口。如图7所示。

图7 模块与接口的定义

2.4 气泡图分析，识别平台及架构，定义平台

针对数字化DSM矩阵分析，从GVI、CI-R、CI-S及一次性投入成本等几个维度分析，按照区间值三分法法则划分X、Y轴，大致分为4个象限，其中外、内侧风道落在第一象限，即GVI值，CI值均较高的零部件，就是我们平台划分的依据，同时也是需要模块化的对象；依次落在第四象限的两器和压缩机，GVI值较高，即与用户需求息息相关，也是需要重点关注的对象；落在第二象限前后面板及内外风轮，CI值相对较高，与用户需求及产品性能有较大影响，也是我们需要关注的对象；而落在第三象限的物料，GVI、CI分值较低，是必须标准化的物料（如：内外异步电机、步进电机、排回气管、四通阀、支撑条、过滤网、主控板、显示板、摆叶、连杆等物料）。如图8气泡图分析。

图8 气泡图分析

为此，针对第一象限的GVI值，CI值均较高的零部件，就是我们平台划分的依据，我们定义移动空调产品是以“内风道+外风道”作为平台划分的依据，同时梳理了现有内、外风道模块，经组合搭配优选3种最优方案作为一级平台，按照市场端需求的情况分析，覆盖现有市场需求不同能力段产品系列划分不同的二级平台。如图9。

图9 平台架构及平台定义

2.5 平台优化及其方法

平台优化的需求，一般来源于用户需求、生产制造、品质改进、售后服务等方面，通过对模块或模块接口的优化设计，改善装配效率，提升品质，满足用户需求，常用方法有三种，分别为移除规格、冗余设计、降低耦合。因而平台优化设计，应该从用户需求入手，运用平台优化的三种方法，逐步分析平台是否有机会进行优化，如图10。

图10 平台优化及其方法

3、结论

通过对移动空调平台模块化分析与应用讨论，有以下几点体会与感悟：

（1）移动空调产品平台，其平台以“内风道+外风道”模块定义平台，其主体结构划分为六大模块，分别为内风道模块（含蒸发器部件）、外风道模块（含冷凝器部件和底盘部件）、压缩机模块（含配管及四通阀部件）、控制模块、前面板部件模块、后面板部件模块（含安装附件模块）。

（2）平台优化的常用方法有三种，分别为移除规格、冗余设计、降低耦合。

（3）平台模块接口与模块需不断的优化、创新设计，并能适应未来大规模自动化生产制造的要求。

（4）平台结构模块化设计，为未来大规模个性化定制提供可行性解决方案，模块“接口规则”的兼容性，为产品创新与系统更新迭代提供快速响应、系统稳定、成本低等优点，以适应未来大规模个性化定制需求。

[1] 李春田,现代标准化前沿——“模块化”研究报告[J],中国标准出版社,2008.《中国标化》2007,2-11.

[2] 童时中,模块化原理、设计方法及应用[J],北京,中国标准出版社,2000.

[3] 卡丽斯·鲍德温、金·克拉克著,张传良等译.设计规则:模块化的力量[J],北京,中信出版社,2006.

[4] 胡笑奇，林云峰，金逸林.基于逆向工程工艺品破损模型的修复[J].设计，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