企业自动化系统模块化设计的优势

  项目管理目监控

  复杂的自动化系统是由相互作用和相互依赖的模块组成，每个模块都具有特定的功能，它们经过有序组合、协调工作形成功能强大的系统整体。通常情况下，系统整体直接进行设计是困难的。然而，采用“分解一组合”这种“先分后合”的做法却是一种行之有效的系统设计方法，这种方法对于解决庞大而复杂的系统设计问题，具有一定的普遍意义。

  “分解”是将大系统“化整为零”，分解成为若干个小系统，以便简化分析与设计，实现小系统局部最优化“组合”则是将小系统“合零为整”，经过有序的“组装”，使之相互协调配合，实现大系统全局最优化，或者将一些通用的小系统组装成一个新的系统。不论系统是多么庞大或复杂，若分解为适当的几个部分，则系统问题将由大化小，系统设计将变得易于理解和较为简单，若再予以标准化，则会带来系统设计的高效率，并伴随系统可靠性的提升。

  另一方面，不同于20世纪八九十年代，那时我国的情况是大量消费者的基本需求无法得到满足，解决问题的关键途径是大规模生产具有基本功能、特性的通用产品。然而，经过几十年的大规模生产、积累，目前我国消费者的基本需求已经得到满足，通用的需求已经很难吸引消费者，消费者的个性需求逐渐凸显，商家提供差异化产品的能力明显不足。商家定制化效率的提高，将会把消费升级到一个新的高度。

  消费者需求的差异化带来产品设计的差异化，设计的差异化带来差异化生产与定制。个性化定制降低效率，规模生产提高效率，如何把个性化定制和大规模生产结合起来，使产品生产既有效率，也有差异化实践表明，达到这一平衡的关键点就是商品的模块化设计。现代装备如汽车，为了大规模提供个性化产品已经采用了模块化设计、精细化生产，取得了很好的效果。这些在汽车制造业、IT软件业广泛采用的模块化设计思想，也越来越多地被装备自动化行业所采用。

  模块化设计的定义与意义

  模块是构成产品的单元，它具有独立功能，具有一致的几何连接接口和一致的UO接口，相同种类的模块在产品族系中可以重用和互换，相关模块的排列组合就可以形成最终的产品。

  模块化的产品设计可以达到以下几个目的：

  1)模块的组合配置可以创建不同需求的产品，满足客户的定制需求。

  2)相似性的重用，既可以重用已有零部件和已有设计经验，也可以重用整个产品生命周期中的采购、物流、制造和服务资源。

  3)减少产品工程复杂程度，这是因为模块是产品部分功能的封装，产品设计人员使用具体模块时粮木不用关心内部实理，可以使研发人员更加关注顶层逻辑，提高产品工程管理质量和产品的可靠性。

  技术的飞速进步，自动化设备框束腰复杂，设计者必须在不断变化的环境中应付越来越复杂的工程技术同题。模块优设计可以针对一个系统的每一个功能提供不同的解决方案，这些解决方案局部是标准化的。解决方案拥有统一的对外接口，能无缝地连接周边功能模块或上下工艺环节、为客户的不同需求提供多送方案。模块化设计带来的好处从短期来看似乎并不明显，这是因为模块化设计对开发设计人员提出了更高的要求。短期为了分割系统、定义接口增加了工作量，但从代期看，模块化设计带来的好处体现在系统的整个生命周期中，模块化设计的系统具有更好的重用性、可维护性、可靠性、易检测性、易扩展性。对于系列化产品，它可以缩短设计周期，满足个性化需求、降低生产成本，更高效地完成系统设计与生产工作，加速产品更新换代的周期。

  随着客户对产品个性化需求程度的增加，导致产品定制化趋势越来越明显，企业必须创建数量庞大的产品系列来满足客户不断变化的需求。

  企业必须同时具备以下能力才能够应对挑战∶

  1)持续提高的创新能力，使产品的科技含量越来越高，以满足客户变化的需求。

  2)不断缩短产品上市时间，取得竞争优势。

  3)不断强化成本控制能力，通过优化产品全生命周期内的成本、研发、生产、物流、销售和服务等环节控制产品总成本，取得产品价格优势。

  4)持续的质量改进能力。

  由于模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此，模块化的产品设计是解决定制化和批量化矛盾的最有效办法。

  模块化的产品设计有很多成功的案例：

  1)日本索尼公司在20世纪80年代仅利用四个基础平台的Walkman产品，生产出250余种录音机随身听，它们无论在价位、功能和款式上都有很大的区别，可以满足用户的各种不同需求，但是这四个基础平台却存在着大量的重用模块。

  2)德国大众汽车公司在A4平台上生产lkswagen、Skoda、SEAT、Audi四个品牌的十余种轿车，Golf、Bora、NewBeetle和Audi TT都是这个平台上的产品。这十余种轿车产品在满足不同市场需求的同时可以共享大众汽车公司整体的技术资源。

  3)日本佳能公司的单镜头反光取景相机所有的镜头卡口标准是完全一致的，同时佳能公司庞大的镜头群可以覆盖各种客户需求，这使得佳能公司的产品可以满足从入门的摄影爱好者到职业级摄影家的巨大客户群的需求。

  模块化是解决目前装备制造业的标准化、通用化与定制化、柔性化之间矛盾的可行和有效方案。