产品模块化设计浅析

邵盛楠

【摘要】随着自然资源的消耗与环境压力的日益增大，绿色设计成为产品设计的发展必然趋势，而模块化设计是绿色设计中不可忽视的一个分支。随着模块化设计从理念走向成熟，模块化设计的巨大优势已逐渐显现出来：将模块化设计与绿色设计相结合，通过对通用模块的不同方式组合，节省了极大部分的重复资源与成本；模块的可替换性能延长了产品系统的寿命，既降低了资源浪费，也减少了消费者的经济成本。

【关键词】组合；独立性；绿色设计；效益

一、模块化设计的基本概念与特征

1、基本概念

模块化设计是对一定范围内的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，划分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顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。

所谓模块化设计，即以组合某些要素的形式，使子模块化设计系统具有特定功能，这个子系统将作为通用性模块与其他产品要素进行多种组合，进而构成一个新的产品系统，使产生多种系列产品。这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化方法。

生产方面，模块化产品通过单件产品生产能使批量化生产的效益大幅度提高，降低了制作成本，并节约了维修的资源、经济成本，提高了产品的质量，快速应对市场变化；消费者方面，产品的模块化使消費者改变了传统的购买方式，可以根据自身需求决定购买的种类与数量，减少不必要的支出，并且可以更加人性化地决定模块的组合方式，使产品更加“人性化”；环境方面，可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。

2、模块的基本特征

（1）相对独立性，每一个模块可以由不同企业分别生产，具有独立的生产线，进行单独设计、制造、调试、修改、存储和运输，并且可以独立运作；

（2）通用性，实现产品的横、纵系列和跨系列的模块的通用；

（3）互换性，使模块连接处标准化使模块适应不同产品的需求实现模块间的互换。

二、模块化产品分类与案例分析

1、横系列模块化设计。产品基本的主要参数固定，用模块划分形式使产品变形。这是最简单、应用最广泛的方式。常是在基型品种上更换或添加模块，形成新的变形品种。如Matthias Dornhofer设计的一款家具产品FREI RAUM，通重复的元素重新组合家具。具有很强的环境适应性，方便了存放和运输，并通过重组变形来实现书架、床、沙发等多个功能。

2、纵系列模块化设计。在同一类型中对不同规格的基型产品进行设计。主参数不同，动力参数也往往不同，导致结构形式和尺寸不同，因此较横系列模块化设计复杂。如Ankur Shah提出的模块化拖鞋mahabis，鞋底、可折叠脚跟加上鞋垫，可以拆卸组合，并且有不同的颜色可以选择。

3、横系列和跨系列模块化设计。改变横系列中的某些模块从而得到其它系列产品即横系列和跨系列模块化设计。如荷兰手机厂商推出的模块化手机Fairphone 2，用户可以自行选择更换硬件配置，目前官方已提供部分模块组件可供选择。

4、全系列模块化设计。全系列包括纵系列和横系列。如设计师Ying Chang 的“网格系统”桌子，采用模块化设计，包括金属基础框架，用金属网做成的盒子，以及用水泥、铝板、木头、塑料等材料做成的搁架等配件。这套家具迫使使用者重新思考生活中的各种需求，然后根据的需求对网格盒子、各种功能配件进行任意组合。金属基础框架即固定的主要参数，其他元素即自由划分、变形的模块。

5、全系列和跨系列模块化设计。主要是在全系列基础上用于结构比较类似的跨产品的模块化设计上。如日本设计工作室Nendo推出的Brackets-lite模块化办公系列家具，可根据自身需要拆分组合，使办公空间个性化，更自由。Brackets-lite的每个模块带有的靠背既能保护隐私又降低噪音。

三、模块化设计的发展趋势

上世纪50年代至今，从“模块化设计”概念的提出，短短60余年，模块化设计的不断发展与涌现，已成为“绿色设计”不可或缺的一个分支。自1870年工业革命以后，工业发展突飞猛进，随着全球经济的发展，人们不再仅仅满足于产品的功能性，更对产品的个性化、多功能性、环保性等有了更多、更高的需求。20世纪初成立包豪斯至今，工业设计极大地改变了人类的生活方式。随着自然资源的大量使用和环境的污染，20世纪60年代至今，“绿色设计”逐渐成为设计的重点。

模块化设计就是“绿色设计”的产物，通过对独立模块的单独设计生产，减少甚至消除了工业生产对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。

经济是发展的重要因素，随着企业、工厂的普及，尤其是信息时代电子产品的不断推陈出新，模块化设计越来越受企业的重视，现已广泛应用于航天、航空、机床、家具、电子产品等设计领域。批量化、标准化和通用化是企业促进产品更新换代适应市场需求、降低成本和提高质量的重要条件，同时也生产出更加人性化，更加“私人订制”的产品满足消费者。

另外，随着人口的增多，城市人口愈加密集，人均空间同时在减少。模块化设计适应了这一趋势，模块化的家具可以根据消费者的个人情况增减，并且产品闲置时模块可以拆分并叠放，极大地节省了购买成本、空间成本和运输成本。所以，模块化设计将在未来成为设计的主流。

【参考文献】

[1] 贾延林， 著. 模块化设计[M]. 机械工业出版社， 1993.

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