模塊化設(shè)計(jì)把機(jī)器分割成多個(gè)子模塊部件，每一個(gè)子模塊部件是標(biāo)準(zhǔn)的、可替換的。整個(gè)產(chǎn)品的重復(fù)生產(chǎn)、銷售中，成熟的模塊不需要再測(cè)試，節(jié)省了設(shè)計(jì)費(fèi)用以及測(cè)試帶來(lái)的資金占用、材料、人工、場(chǎng)地、能源、管理等費(fèi)用。

  高成熟度、標(biāo)準(zhǔn)的部件重復(fù)使用，也避免了隱藏的產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提高組裝效率，降低組裝錯(cuò)誤，同時(shí)也避免了測(cè)試過(guò)程中可能出現(xiàn)的人員傷害、設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

  另外，成熟子模塊部件多次重復(fù)使用中，一些缺陷得到消除，功能得到改進(jìn)和完善，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，使客戶更滿意。

  裝備自動(dòng)化的模塊化設(shè)計(jì)

  裝備的模塊化設(shè)計(jì)分三個(gè)方面機(jī)械模塊化、電氣模塊化和軟件模塊化，三者緊密關(guān)聯(lián)，電氣模塊化與機(jī)械模塊化進(jìn)行匹配，而軟件模塊化與電氣模塊化進(jìn)行匹配，共同構(gòu)成了裝備的模塊化設(shè)計(jì)。裝備模塊化的三個(gè)方面如圖4.1所示。

  機(jī)械模塊化需要考慮每個(gè)部件的功能、性能、材料、尺寸、相對(duì)位置、安裝等。機(jī)械模塊的劃分結(jié)果影響各電氣模塊之間的接口。機(jī)械、電氣模塊的模塊化設(shè)計(jì)影響軟件的功能分布。機(jī)械、電氣、軟件模塊化不是獨(dú)立的，而是相互影響和支持的。

  需求分析及模塊劃分

  設(shè)計(jì)一種類型自動(dòng)化裝備之初，需要充分收集客戶需求，確定該裝備的功能、特性及性能指標(biāo)。在進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮如何分割各個(gè)功能模塊，設(shè)立功能子模塊的接口。模塊分解實(shí)際上就是考慮了重用和設(shè)備整個(gè)生命周期中的使用情況，對(duì)產(chǎn)品功能重新分配，將原有設(shè)備結(jié)構(gòu)的零部件分解后重新組合的過(guò)程。對(duì)于某些功能模塊，可以設(shè)計(jì)多種成本、性能各異的方案，供客戶選擇。

  功能模塊自身功能獨(dú)立，具有標(biāo)準(zhǔn)連接接口和I/O接口。另一方面，功能模塊又是整個(gè)產(chǎn)品的一部分，不理解模塊在產(chǎn)品中的作用和位置，就無(wú)法定義模塊。這種既強(qiáng)調(diào)自身功能的獨(dú)立性，又強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歸屬性，就是功能模塊的二元性。因此，模塊的劃分在實(shí)際劃分中可能會(huì)經(jīng)歷多輪的迭代才能形成滿意的劃分方案。

  各功能模塊對(duì)外的接口的標(biāo)準(zhǔn)化可以保證同一功能的不同方案可以互換。部件互換性對(duì)于用戶端就是配置可選擇性，是個(gè)性化和柔性化的體現(xiàn)。以汽車為例，汽車變速器有自動(dòng)檔方案，也有手動(dòng)檔方案，標(biāo)準(zhǔn)化接口使這些變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪之間具有統(tǒng)一的對(duì)外接口，便于大規(guī)模差別化組裝。