GB/T 39589-2020.Specifications for evaluation of modular design for parts of mechanical products.
1范围
GB/T 39589规定了机械产品零部件模块化设计评价的基本原则、评价指标的参考模型和计算方法等。
GB/T 39589适用于机械产品零部件模块化设计评价,也可为其他产品(如机电一体化产品、电子产品等)的零部件模块化设计提供参考。
2术语、定义和符号
2.1术语和定 义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1.1
模块 module
组成系统的、具有确定功能和标准接口的独立单元。
2.1.2
基本模块 basic module
产品族中所有产品都采用,其形状和特性在这些产品中完全相同的模块。
[GB/T 31982-2015,定 义3.12]
2.1.3
通用模块 generic module
产品族中多个产品采用其形状和特性在这些产品中完全相同的模块。
[GB/T 31982-2015,定 义3.13]
2.1.4
专用模块 specific module
在产品族中仅被特定产品所采用的、为了满足特定需求(或功能)而专门设计的模块。
[GB/T 31982-2015,定 义3.14]
2.1.5
模块化设计 modular design
将产品的某些要素组合在一起,构成一些具有特定功能的模块,这些模块作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合,构成新的系统,产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品的设计方法。
[GB/T 30438-2013,定义3.4]
2.1.6.
产品族 product family
具有相似功能和/或结构的产品集合。
[GB/T 31982-2015,定 义3.9]
示例:基于某一汽车产品平台开发的系列产品属于同一产品族。

ICS25.040.40
中华人民共和国国家标准
GB/T39589—2020
机械产品零部件模块化设计评价规范Specifications for evaluation of modular design for parts of mechanical products2020-12-14发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-07-01实施
2术语、定义和符号：
2.1术语和定义
2.2符号
3机械产品零部件模块化设计评价的用途、目标和过程参考模型机械产品零部件模块化设计评价的用途3.1
机械产品零部件模块化设计评价的目标3.3
机械产品零部件模块化设计评价的过程参考模型4机械产品零部件模块化设计评价基本原则4.1
总体最优原则
简单化原则
可度量原则
独立性原则
通用性原则
5机械产品零部件模块化设计评价指标的参考模型机械产品零部件模块化程度评价指标的参考模型5.1
机械产品零部件模块化设计经济效益评价指标的参考模型机械产品零部件模块化设计环境友好性评价指标的参考模型附录A（规范性附录）机械产品零部件模块化程度评价指标的计算方法A.1
机械产品零部件模块化程度综合评价指标的计算方法·A.2
模块独立性评价指标的计算方法…模块通用性评价指标的计算方法A.3
附录B（规范性附录）
机械产品零部件模块化设计经济效益评价指标的计算方法B.1
定制产品综合经济效益提高率的计算方法…企业响应时间（T）的评价指标的计算方法·产品质量（Q）评价指标的计算方法..产品成本（C）的评价指标的计算方法满足用户多样化需求（U)的评价指标的计算方法附录C（规范性附录）
GB/T39589—2020
机械产品零部件模块化设计环境友好性评价指标的计算方法机械产品零部件模块化设计环境友好性评价指标体系产品三废排放评价指标
产品生命周期能耗评价指标
资源回收利用率评价指
GB/T39589—2020
附录D（资料性附录）
全自动家用豆浆机模块化设计评价示例D..豆浆机模块化结构和配置设计示意..D.2
豆浆机模块化程度评价…
豆浆机模块化设计经济效益的评价D.3
豆浆机模块化设计环境友好性的评价参考文献
......
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草本标准由中国机械工业联合会提出并归口。GB/T39589—2020
本标准起草单位：浙江大学、中国标准化研究院、沈阳工业大学、中国铁建重工集团股份有限公司、杭州爱科科技股份有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、杭州汽轮机股份有限公司、海尔智家股份有限公司、中机生产力促进中心。本标准主要起草人：顾新建、顾复、王志强、杨青海、洪岩、王海军、刘宏洋、纪杨建、刘守华、方云科、石浩、陆群峰、孔建强、陈熙、代风、田楚楚、杨洁、张武杰、王装、肖承翔、潘康华、m
GB/T39589—2020
当前新一轮科技革命和工业革命正在到来，其目标是要实现大批量定制。对于机械产品，实现大批量定制的关键之一是将个性化和多样化产品中的零部件进行模块化，减少零部件变化的种类，降低产品复杂度，形成较大的零部件成组批量，简化生产过程，低成本、快速满足用户对多样化和个性化产品的需求。
从实践中可得知，机械产品零部件模块化设计具有实施周期长、涉及范围广、不确定因素多等特征，需要对模块化程度、经济效益和环境友好性进行评价，支持模块化设计工作的开展。因此，需要开发套科学合理的方法帮助企业提高产品模块化设计评价的能力。对于不同的机械产品而言，其零部件模块化设计方法和评价方法也会有所差异。本标准给出的是一种通用的机械产品零部件模块化设计评价指标，可供用户根据实际需求进行选择和组合。注：机械产品零部件模块化设计简称为产品模块化设计IV
1范围
机械产品零部件模块化设计评价规范GB/T39589—2020
本标准规定了机械产品零部件模块化设计评价的基本原则、评价指标的参考模型和计算方法等本标准适用于机械产品零部件模块化设计评价，也可为其他产品（如机电一体化产品、电子产品等）的零部件模块化设计提供参考。术语、定义和符号
2.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1.1
module
组成系统的、具有确定功能和标准接口的独立单元。2.1.2
basicmodule
基本模块
产品族中所有产品都采用，其形状和特性在这些产品中完全相同的模块。[GB/T31982—2015.定义3.12]
generic module
通用模块
产品族中多个产品采用，其形状和特性在这些产品中完全相同的模块。［GB/T31982—2015，定义3.13]2.1.4
specificmodule
专用模块
在产品族中仅被特定产品所采用的、为了满足特定需求（或功能）而专门设计的模块[GB/T31982—2015定义3.14]
modulardesign
模块化设计
将产品的某些要素组合在一起，构成一些具有特定功能的模块，这些模块作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品的设计方法。
［GB/T30438—2013，定义3.4]
productfamily
产品族
具有相似功能和/或结构的产品集合。[GB/T31982—2015.定义3.9]
示例：基于某一汽车产品平台开发的系列产品属于同一产品族。GB/T39589—2020
产品零部件模块化设计评价evaluationformodulardesignofproductparts包括对产品零部件模块化程度、产品零部件模块化设计经济效益和环境友好性的评价。2.1.8
产品零部件模块化程度modularizationdegreeofproductparts描述产品零部件模块化本身量的指标。注1：主要包括模块独立性和通用性的评价指标。注2：模块独立性程度越高意味着产品中模块之间的相互影响越小，模块的可替换性和封装性会随之提升，有助于实现模块设计和制造的专业化分工：模块通用性程度越高则意味模块在不同产品的使用次数越多，经济效益和环境友好性更好。
模块化产品平台modularproductplatform产品经过模块化设计后形成的基本模块、通用模块和专用模块以及这些模块间关系的集合[GB/T31982—2015.定义3.8]
示例：汽车企业基于模块化汽车平台，配置设计出不同型号的汽车型号，在不同汽车型号中大部分零部件是通用的。2.1.10
economicbenefitformodulardesignof productparts产品零部件模块化设计经济效益产品零部件模块化设计所带来的企业经济效益包括缩短用户需求响应时间、提升产品质量、降低产品成本和提高用户需求满意度等方面的改进。2.1.11
Eenvironmental friendliness for modular design of product parts产品零部件模块化设计环境友好性产品零部件模块化设计对于资源节约和环境保护所产生的影响。2.1.12
product lifecycle
产品生命周期
包括产品从概念形成到设计、采购、制造、使用至最终废弃后的回收、再制造、再使用及处理等阶段的全过程。
2.2符号
下列符号适用于本文件
mzh：模块化程度综合评价指标；mdl：模块独立性评价指标；
注1：模块独立性又称模块可替换性、模块封装性等mgl：模块功能结构关联性评价指标：注2：模块功能结构关联性评价指标与模块独立性评价指标是反比关系。mtyi：模块通用性评价指标，i=1~4。注3：模块通用性又称模块可重用性、模块可再用性、模块通用率等3机械产品零部件模块化设计评价的用途、目标和过程参考模型3.1机械产品零部件模块化设计评价的用途机械产品零部件模块化设计评价是模块化工作中的重要组成部分。模块化设计工作包括模块化产品平台构建（文可分解为产品模块划分和产品模块建模两部分工作）和定制产品模块化设计（包括产品配置设计和模块变型设计）。
注：模块化产品平台构建和定制产品模块化设计过程参见GB/T31982一2015。GB/T39589—2020
机械产品零部件模块化设计评价是对模块化产品平台建立和定制产品模块化设计工作成果的评价。机械产品零部件模块化设计评价与产品模块化设计的关系如图1所示。产品设计对于产品成本有70%左右的影响程度。因此，对产品模块化设计工作成果的评价应利用产品全生命周期的数据产而模块化
没计评价
产而模缺
化设计
产品模快划分
权械产品零部件模扶化设议兴价产出模块碟
模块化产品平台均
产品配置设计
模块变型设计
定制产获质化没斗
图1机械产品零部件模块化设计评价与模块化设计的关系3.2机械产品零部件模块化设计评价的目标机械产品零部件模块化设计评价可分为机械产品零部件模块化程度评价、机械产品零部件模块化设计经济效益评价和环境友好性评价三大部分。机械产品零部件模块化设计评价的主要目标是：a）通过机械产品零部件模块化程度评价，帮助企业了解机械产品零部件模块化设计的现状和问题，为采取相关改进措施提供依据；b）通过机械产品零部件模块化设计经济效益评价，帮助企业了解和提高模块化零部件设计、制造和服务效率与质量，了解和降低模块化零部件设计、制造和服务成本；通过机械产品零部件模块化设计环境友好性评价，帮助企业了解和减少产品生命周期内的能c
耗、资源消耗和环境污染问题；d）在模块化设计经济效益和环境友好性分别评价后，可根据需要进行模块化设计效益综合评价；模块化设计经济效益评价和环境友好性综合评价中的权重设置可根据实际情况和需求进行权衡考虑，帮助企业了解和提高机械产品零部件模块化设计的总体综合效益。3.3机械产品零部件模块化设计评价的过程参考模型机械产品零部件模块化设计评价的过程参考模型如图2所示。GB/T39589—2020
模块化设计评价1作
模块化设
计深价
不限反该法代尘化
获取计
美数书
制定模其
化月标
企业模块化
设计现状分
模块化程度据高案
速度提奇率
质二提竞率
成木降低率
多样化需求漾足索
环境影响城少牵
产品浅决化前后设计数据
产品模块化前后经济运行数据
模化前后产品生命局期环境影响数长满足客广多样化需求
产7/生命用期环境发好
提高企业呵应速度
据高产品质三
降低产品成本
全响成速度间您
产品设计
产品制造
产服务
产品生向城
模块化设计项目立页
产品成木问趣
模块化设计项片控制
客户多样化的挑战
模块化设计噪月验收
环境问题
模块化设计项月实族模实化设计项口些过起
图2机械产品零部件模块化设计评价的过程参考模型基于图2所示的产品生命周期维度，在产品设计、制造和服务等阶段都可提出相应的模块化需求此外，各阶段还可进一步细分，如服务阶段可细分为：销售、运输、安装、使用、维修、回收等子阶段。机械产品零部件模块化设计可较好满足产品生命周期各个阶段对模块化的需求。示例：针对大型变压器运输难的问题，可通过模块化设计，实现分模块运输，解决运输难题，节约运输成本。模块化设计评价工作可在模块化设计项目管理过程维度中的模块化设计项目立项、控制、验收和实施等各个阶段分别进行。
模块化设计评价工作维度包括：企业模块化设计现状分析、制定模块化设计目标、获取相关数据、模块化设计评价等工作环节。
4：机械产品零部件模块化设计评价基本原则4.1总体最优原则
在产品零部件模块化设计评价中，应将产品族（空间维）和产品生命周期（时间维）的经济效益和社会效益总体最优作为最终的评价指标。产品社会效益主要考虑产品的环境友好性。4.2简单化原则
应采用尽可能少的评价指标，尽可能完整地评价机械产品零部件模块化程度和效益。4.3可度量原则
产品模块化设计评价指标尽可能量化，以便使评价尽可能精准和客观。数据是关键，需要在产品模块化设计前后获取、积累和整理相关数据，以便开展量化评价。4.4
独立性原则
产品模块间的信息、功能、结构等耦合度应尽可能小，以利于提高模块的互换性、可维修性、可重用性和可回收性等。
4.5通用性原则
产品模块应尽可能在不同产品中通用，有助于提高产品生产批量，降低生产和服务成本。4
5机械产品零部件模块化设计评价指标的参考模型5.1
机械产品零部件模块化程度评价指标的参考模型GB/T39589—2020
机械产品零部件模块化程度评价的一级指标包括模块独立性和模块通用性，可通过对一级指标的加权求和的方法得到机械产品零部件模块化程度综合评价指标mzh。机械产品零部件模块化程度评价指标的参考模型如表1所示，计算方法见附录A表1机械产品零部件模块化程度评价指标的参考模型模块化程度评价指标
机械产品零部件模块
化程度综合评价指
标mzh
一级指标
模块独立性评价指标mdl
模块通用性评价指标mty
二级指标
基于基本模块和通用模块数量
的通用性评价指标mtyi
基于基本模块和通用模块价值
的模块通用性评价指标mty
基于模块重复使用次数的模块
通用性评价指标mtys
基于模块重复使用次数和价值
的模块通用性评价指标mty
提高模块独立性，减少模
块之间的相关性
增加基本模块和通用模
块数量
提高基本模块和通用模
块在产品中的价值比例
提高模块重复使用次数
提高高价值模块重复使
用次数
产品零部件模块化程度评价是对模块化设计工作自身的评价，可帮助企业了解产品模块化程度，有的放失地开展产品零部件模块化设计。5.2机械产品零部件模块化设计经济效益评价指标的参考模型机械产品零部件模块化设计经济效益评价指标的参考模型如表2所示，对表中的指标可根据产品特点进行选择和组合，计算方法见附录B。对于不同的企业，其机械产品零部件模块化设计经济效益评价指标的权重可能存在差异。
表2机械产品零部件模块化设计经济效益评价指标的参考模型经济效益评价指标
产品综合经济效
益提高率亚
一级指标
产品生命周期中
用户需求响应时
间平均缩短量1
和缩短率6
二级指标
产品设计时间平均缩
短量午和缩短率
产品制造时间平均缩
短量t和缩短率
三级指标
结构设计时间平均缩短
量和缩短率
更改设计时间平均缩短
量t12和缩短率1
工艺设计时间平均缩短
量t1和缩短率1
生产计划时间平均缩短
量12和缩短率2
外购外协时间平均缩短
量122和缩短率22
加工时间平均缩短量12
和缩短率52
装配时间缩短率24
缩短产品结构设计
缩短产品更改设计
缩短产品工艺设计
缩短产品生产计划bzxZ.net
缩短零部件外购外协
缩短零部件加工时间
缩短产品装配时间
GB/T39589—2020
经济效益评价指标
一级指标
产品生命周期中
用户需求响应时
间平均缩短量
和缩短率
产品生命周期中
质量平均提升率
产品综合经济效
益提高率亚
产品生命周期成
本平均减少量c
和减少率多
表2（续）
二级指标
产品服务时间平均缩
短量t和缩短率$
产品模块建立时间平
均缩短量t：和缩短
产品设计质量平均提
升率4、
产品制造过程质量平
均提升率92
产品服务质量平均提
升率9
产品设计成本平均减
少量i和减少率
产品制造成本平均减
少量和减少率52
三级指标
现场安装时间平均缩短
量t3和缩短率3
产品补货时间平均缩短
量t32和缩短率32
产品维护时间平均缩短
量13和缩短率53
产品拆卸时间平均缩短
量ts和缩短率
结构设计质量平均提升
工艺设计质量平均提升
协同设计质量平均提升
率913
加工质量平均提升率421
外协质量平均提升率922
装配质量平均提升率923
安装质量平均提升率9%
维护质量平均提升率9a2
设计过程成本平均减少
量cu和减少率
试验成本平均减少量C12
和减少率 518
协同设计成本平均减少
量cn和减少率S1
外购成本平均减少量c
和减少率532
工装成本平均减少量C2
和减少率522
加工成本平均减少量ca
和减少率5
装配成本平均减少量c4
和减少率
缩短产品现场安装
缩短产品补货时间
缩短产品维护时间
缩短产品拆卸时间
缩短产品模块建立
提升产品结构设计
提升产品工艺设计
提升产品协同设计
提升零部件加工质量
提升零部件外协质量
提升产品装配质量
提升产品安装质量
提升产品维护质量
减少产品设计过程
减少产品试验成本
减少产品协同设计
减少零部件外购成本
减少工装制造成本
减少零部件加工成本
减少产品装配成本
经济效益评价指标
产品综合经济效
益提高率业
一级指标
产品生命周期成
本平均减少量c
和减少率
产品生命周期中
用户需求满意度
提升率
表2（续）
二级指标
产品服务成本平均减
少量和减少率5
模块材料和模块化平
台成本平均减少量C
和减少率$
产品设计阶段用户满
意度提升率71
产品服役阶段用户满
意度提升率7
三级指标
安装成本平均减少量cal
和减少率331
维护成本平均减少量C32
和减少率3a2
拆卸成本平均减少量c3
和减少率533
模块材料成本平均减少
量cu和减少率sn
模块化平台成本平均减
少量 c12和减少率 52
产品多样化提升率ni
产品个性化程度提升
产品变型能力提升率713
用户参与设计深度提升
产品生命周期满意度提
升率2
产品升级能力提升率1722
5.3机械产品零部件模块化设计环境友好性评价指标的参考模型GB/T39589—2020
减少产品安装成本
减少产品维护成本
减少产品拆卸成本
减少产品模块材料
减少产品模块化平台
提升产品多样化程度
提升产品个性化程度
提升产品变型能力
提升用户参与设计
提升用户的产品生命
周期满意度
提升用户的产品升级
机械产品零部件模块化设计有助于减少零部件数量、提高产品族的模块通用化率，有利于实现个性化用户需求下的大批量定制。同时，还可提高产品制造和装配效率，减少能耗和资源消耗。并可通过减少零部件种类和材料种类等，降低库存，提高零部件和材料的回收利用率，提高产品生命周期的环境友好性。
机械产品零部件模块化设计环境友好性评价指标的参考模型如表3所示，计算方法见附录C。表3机械产品零部件模块化设计环境友好性评价指标的参考模型环境友好性
评价指标
产品生命周期中
环境友好性平均
提高率。
一级指标
产品三废排放平均减少
产品生命周期能耗平均
减少率e2
二级指标
废气排放平均减少率ei
废水排放平均减少率e12
固体废弃物排放平均减少
率e1s
产品制造能耗平均减少
产品使用能耗平均减少
减少产品生命周期中的废气排放减少产品生命周期中的废水排放减少产品生命周期中的固体废弃物排放
减少产品制造能耗
减少产品使用能耗
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