模块化设计家具平台化设计在产品设计中的应用
摘要：文中旨在分析平台化设计在空调产品设计中的应用，从而减少设计或工艺开发周期，以降低产品设计、零部件采购、工艺设计、生产制造、物流成本，不仅可以实现产品通用化、平台化和模块化，更使得产品具有更低的开发成本和更短的开发周期。
    关键词：平台化设计；冷水机组平台化设计；商用空调平台化设计
    0引言
    平台化设计已普遍应用于汽车行业，就目前而言，汽车行业的平台化设计主要集中在发动机和电气技术的平台化，以及车架、底盘设计的结构平台化。即一个平台的车系中，是在同一个动力总成和电气技术平台、车架和底盘结构平台上进行设计的，同一平台的动力总成技术、电气技术、车架结构和底盘结构形式一般基本相同，通过造型、配置和简单的结构变化，同一平台上可以衍生出几种或十几种车型，以满足不同客户体的需求[1]。另外，汽车行业由于采用平台化设计，产品设计更多的是在原平台技术和结构基础上进行简单的修改（MODIFY）而不是重新设计（NEW），这使得产品设计和零部件开发的工作量减少，零部件的通用化率提高、采购成本降低。同样，对于工艺设计来说，工艺方法、流程和设备更通用化，降低制造成本[1]。由此可见，在平台化下，产品的设计、生产、采购等更具通用性，以此降低成本和提升
效率。目前商用空调普遍存在产品开发周期较长、产品平台较为单一的情况。那么商用空调是否也可以借鉴汽车行业的平台化设计，以此缩短开发周期、丰富产品系列呢？下面我们就来探讨其可行性。
    1商用空调冷水机组基础结构
    冷水机组的四大核心部件为压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置。四大部件细分后有多种类型，常用的种类如图1所示。
    2传统产品开发流程
    传统设计流程如图2所示，先由产品经理根据客户或市场需求，总结归纳出需要开发的产品的具体性能目标、冷量范围、应用场合、成本需求等，并提交给项目团队。当上述需求确立后，四大核心部件类型已基本明确，项目团队便按照需求设计开发零部件和产品（如图3）。此种开发模式可以认为是定向开发、趋近于定制化的需求，不会过多考虑现有的产品、技术，通用性和标准化设计也只限定于本项目中的多个机组之间，这样就导致了零部件数量较多、开发周期较长的问题，按照此前的经验，新产品的开发周期通常会在2a以上，有的甚至达到5a之久。很显然，面对不断变化的市场和客户需求，这样的新产品开发周期会使得产品滞后于市场，以至于不能达到产品开发之初订立的商业目标。起初，为了让产品更快
地投向市场，首先想到的是从项目管理角度出发，分阶段来开发产品、分阶段投放市场，并逐步完善产品选型配置，但归根结底，此方法并未从根本上解决整个产品的开发周期问题。于是，跨界思考给了我们新的启示，通过借鉴汽车行业的平台化设计，开始思考、总结，并形成新的适用于商用空调领域的平台化开发设计思路，下面我们就来探讨平台化设计与商用空调相结合的应用案例。
    3新平台化开发流程
    3.1模块化设计
    为了满足平台化开发的需求，首先我们需要对现有的主要功能性零部件做模块化配置，可引入参数化设计概念，减少建模和图样等设计工作量。主要功能性零部件包括风机模块、盘管V形模块、蒸发器模块、压缩机模块等。1）风机模块。可以使用相同的FanDeck和叶片设计，配合不同的电动机、风罩、控制逻辑，将现有的风冷机组的风扇模块标准化。2）盘管V形模块。盘管作为风冷机组的核心部件，盘管的大小直接决定机组的换热量。传统的定制化产品设计时，通常根据机组的冷量需求，单独设计盘管尺寸，造成不同产品、不同冷量的盘管尺寸不同、型号多样，生产、采购、堆料等都耗费较大资源。现设计标准化的V形模块，然后通过V形模块拼接的方式，适配不同产品、不同冷量的机组。3）蒸发器模块。蒸发器也
是商用空调机组的核心部件，其大小也直接取决于机组冷量。对于壳管式蒸发器，可以通过筒体直径和长度变化来改变换热量；对于板式换热器，选定几种常用的板式换热器型号，通过变换片数来满足换热量需求。4）涡旋压缩机模块。通用一款涡旋压缩机，选用了3个冷吨型号的涡旋压缩机，通过并联，可得到十几种冷吨配置，以满足不同大小机组的需求，且保证单压缩机零件采购批量大、通用性强。
    3.2平台化产品系列
    通过零部件模块化，新的产品平台搭建可参考表1来进行部署。同一产品中不同选型和冷量的系列化机组，通用性高、结构一致性强。通过平台化设计，不同产品也具备一定的相似性，例如水冷磁悬浮，仅是在水冷螺杆B上通过变更压缩机、局部调整管路走向，便实现了高能效低GWPHFO类制冷剂的适配；再例如风冷涡旋A、B、C三款产品，通过冷凝器、蒸发器的变化，突破了产品应用场所的限制，对于一些水侧环境较恶劣的地区或客户，蒸发器可以不采用板式换热器，而是采用壳管式蒸发器的风冷涡旋产品C。同样，对于一些恶劣气候条件的区域，客户仍倾向传统的翅片盘管的产品，平台化的产品既可以满足不同客户的需求，又不会对生产、采购造成库存、工艺的负担。从成本上看，基础平台搭建后，新零件的数量仅占30%，70%为沿用件或共用件，且核心零部件均为沿用件或共用件，大大降低了零
部件的开发成本（测试费用）和生产成本(连续生产的费用是最低的)、改造成本（生产线只需局部改造，可共线生产）、管理成本(如库存和物流成本)、配件成本等。从时间上看，由于大部分核心零部件不需要重新开发，也不需要重新做零部件的验证工作，这样就使得测试验证的工作量明显变少，开发周期大大缩短，于是整个产品的设计、制造、验证、投产的周期也变短。而生产过程不需要大的变动，生产线的设计与验证时间也大大缩短。从质量上看，沿用成熟的通用件不仅可以减少新开发件的前期故障和质量风险，还可以通过增加产能来增加重复性，以此提高产品的质量稳定性。
    3.3产品的升级与迭代
    在产品平台建立后，为了给客户提供更多的选择、满足客户个性化的需求，也可以借鉴产品迭代更新的理念，即在产品发布上市后，通过更新控制软件，增加一些功能性零部件，改造现有产品等方式，可实现客户端既有产品的升级，例如超静音改造、变频改造、新制冷剂适配改造、集成控制等。
    4新平台化设计与传统设计的开发周期对比
    为了更好地了解平台化设计对项目开发周期的影响，我们按照图6对项目进行了大、中、小的划分，并根据项目的实际运作情况，统计出表2所示的平均项目运作周期。
    5结语
    综上所述，对于商用空调产业而言，该平台化的设计突破了原来各厂家产品平台单一、种类不多的情况，随着平台化的进一步完善和推广，相信产品系列可以更加多样化，更具个性化。核心零部件的沿用与共用，也大大降低了故障率和质量风险，为生产企业带来更高的生产效率、更大的收益，也为客户带来更稳定的产品、更具特的升级服务。
    作者:陈宾宾 徐燕华 单位:英格索兰亚太研发中心

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