本文是一篇生產管理論文，本文主根據H公司的模塊化和標準化實踐探索，研究了非標自動化生產線模塊化和標準化方法、模塊化和標準化設計過程以及評價體系。在非標自動化生產線模塊化和標準化的同時，建立生產線設計與產品設計的協同機制，使生產線的模塊化和標準化工作延伸至產品設計。
第1章 緒論
1.1 研究背景
隨著我國制造水平的提升，產品制造逐步向自動化轉變。自動化制造是在產品生產量大，制造一致性要求高、人工制造成本高的現狀下，實現高質量、低成本制造、及時交付的最佳選擇。企業充分應用自動化設備，可以為其產品制造提供可靠的質量保障，還可以提升生產效率，提升企業形象和競爭力；自動化生產也可以為企業實現人力節省，解決招工難、人員不穩定的問題，促進企業的持續發展 [1]。
在電子行業，產品的升級換代較快、品種較多，產品形態、結構尺寸和制造工藝多樣化，制造單位對于產品自動化生產的個性化定制要求多，產品制造所需的自動化設備多為量身定制的非標設備。非標設備指的是未按照統一的國家標準、通用規格制作，而是根據實際需求進行定制設計并制造的設備[2]，非標自動化生產線是多臺非標設備經系統性的設計而成。非標自動化生產線與其他傳統生產線之間的主要區別之處在于，它僅僅負責生產自己的既定產品。

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1.2 模塊化和標準化研究現狀
1.2.1 模塊化和標準化理論研究概況
模塊化思想起源于亞當.斯密在分工方面的理論[5]，后來這種通用性的方法逐步被廣泛用于在設計、生產管理等多方面。 Ulrich[6]較早提出了模塊化的概念、模塊化設計方法及模塊化產生的效益。
吉姆²克拉克和卡利斯²鮑德溫[7]博士指出IBM公司推出模塊式計算機，是在模塊化方面進行的第一個實踐性的研究。
斯塔爾[8]提出用模塊化的方法進行產品設計和開發：各個模塊單元具有獨立性，也能夠按照企業需求靈活的自由組合，形成所需產品，這樣就簡化了企業設計生產的過程，降低了產品的研發投入和制造投入，有利于提高企業的市場競爭力和專業化程度。
SUH[9]認為模塊化設計是在滿足客戶需求的同時，用過程及系統的形式表達一種分析結果，是通過規劃產品的設計參數，并將客戶的技術要求轉化為相應的設計參數。
Bi和Zhang[10]認為模塊化產品設計的流程包括標準模型創建和通過標準模型配置組合兩個主要過程，標準模型創建的過程是根據市場需求開發組成產品模塊的過程；模塊的配置及組合主要是以客戶需要為導向，選用各種標準模型進行組合，構成新產品，以實現客戶個性化需要的過程。
20世紀70~80年代，國內學者開始深入研究模塊化方法理論，我國制造領域的一些企業逐漸開始研究并應用模塊化方法與設計原理，進行產品的模塊化設計和系列化設計。模塊化技術開始被廣泛應用于多個工程領域，如船舶、汽車、電子、工程機械、家電、模具等。
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第2章 非標自動化生產線模塊化和標準化及評價結構框架
2.1 基本概念
2.1.1 模塊的概念
模塊是指組成上一級系統的單元，它可進行組合、替換或者變型。按照通用性可以將模塊分為通用性模塊和專用性模塊：○1通用性模塊是指在產品系列中被多種產品采用的模塊，它的尺寸、特征是不變的；○2專用性模塊是指在產品系列中只被一種或幾種產品采用的模塊，是為了滿足這些產品的特定功能或需求開發的模塊[12]。非標自動化生產線的模塊按照自頂向下的層級分為整線、工站、組件、零件。各個層級的模塊介紹如下：
（1）整線是整條生產線，它由各個不同功能的工站組成，通過機械結構組合、電氣程序控制，實現完整功能。
（2）工站是指具有獨立結構，能完成產品制造過程中單個工序的機臺，如打釘工站可以完成螺釘的鎖付。不同工站必須具備相同的接口，才能組成整線，相同功能的工站可組成不同功能的生產線。
（3）組件是構成工站的基本單元，一個工站通常有不同的組件構成，如機架組件、輸送線組件、打釘組件、送釘組件等，組件不具備獨立功能，但可以通過同一類型的不同系列組件構成不同配置的工站，滿足客戶不同的需求。
（4）零件是構成組件的底層元素，如打釘組件的電批安裝板、吸釘吸嘴等。
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2.2 非標自動化生產線模塊化和標準化設計概述
2.2.1 產品模塊化設計
伴隨工業革命的進行，產品設計方法也經歷了三個階段：單件產品開發設計、大批量生產的產品開發設計、模塊化產品開發設計[12]。
在單件產品開發與大批量生產的產品開發設計中，開發與設計是在同一階段，模塊化設計則將其分為標準模塊開發及產品根據客戶需求設計兩個階段。
模塊化設計可以很好的利用已有數據，全面地滿足客戶需求的多樣化，而且它是被制造領域認可的一種可以快速實現個性化需求的設計方法。企業發展程度不同，其設計的相關數據存放管理方式、水平也不同，從最原始的存儲于開發工程師的電腦[32]到專門的公用區、數據庫，這些企業財富面臨著溝通、傳遞困難，重復利用率低的問題。對企業而言，模塊化設計的競爭力主要表現在滿足產品品質，符合成本經濟性的情況下，快速響應客戶的定制化的需求多樣性的能力[33]。
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第3章 非標自動化生產線的模塊化和標準化方法................................ 22
3.1 H公司非標自動化生產線的模塊化和標準化現狀概述 ................................ 22
3.2 非標自動化生產線的模塊化和標準化模型 ................................ 24 
第4章 非標自動化生產線的模塊化和標準化評價方法 ......................... 48
4.1 非標自動化生產線的模塊化和標準化評價概述 ....................... 48
4.2 非標自動化生產線的模塊化和標準化效益評價 ............................ 49 
第5章 非標自動化生產線模塊化和標準化設計及評價實踐案例 ....................... 60
5.1 某款汽車攝像頭自動化組裝線模塊化和標準化設計 ............................. 60
5.1.1 汽車攝像頭介紹 .............................. 60
5.1.2 汽車攝像頭自動化組裝項目需求分析 .................... 62 
第5章 非標自動化生產線模塊化和標準化設計及評價實踐案例
5.1 某款汽車攝像頭自動化組裝線模塊化和標準化設計
非標自動化生產線的模塊化和標準化設計是模塊化和標準化工作的具體應用和價值體現，本節以H公司某款汽車攝像頭組裝線基于標準模塊的積木式設計，說明模塊化和標準化設計方法。
H公司汽車攝像頭組裝線從第一代研發成功，逐步發展到模塊化和系列化階段，走上了模塊化、標準化、系列化開發的技術路線。 

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第6章 總結與展望
6.1 結論
6.1.1 論文研究的主要內容
1）本文首先對非標自動化設計的特點及客戶訴求進行了分析，總結出其中存在的問題：ETO模式的非標自動化行業，非標自動化生產線設計的特點為參考經驗少、小批量、多功能、多種類，開發周期短、加工制造及設備調試周期長、工程圖復用率低、設備復制性低、投資成本高；而客戶對于自動化生產線的訴求為：在自動化生產線建設時，要求周期短、投資少、風險低；在生產訂單切換時，要求換線時間短；在產品升級時，要求生產線能快速、低成本的進行改造升級，實現兼容多種產品；減少自動化生產線的非標定制性，以保證設備的穩定性，降低使用人員、維護人員的技能多樣性要求，降低備件管理難度和成本。非標定制設計的現狀與實際需求之間的矛盾，需要尋找一種有效的方法來解決。然后闡述了模塊化和標準化研究情況，以及它在生產線設計領域的應用，說明了模塊化和標準化作為一種重要的思想和方法，能在非標自動化設計中達到降本增效、解決業務痛點的目的，能更好、更快、更高質量地滿足客戶需求，促進制造業的高質量發展。
2）本文提出了一種非標自動化生產線模塊化和標準化方法，對模塊化和標準化體系結構和每一部內容分逐一作了闡述，包括：構建模塊化和標準化平臺，建立設計規范、零部件編號方法與命名規則，非標自動化生產線模塊化分析、已有數據的二次開發形成標準模塊和接口，并依托模塊化和標準化平臺進行模塊化和標準化設計： 
參考文獻（略）