模块化设计是在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可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的现代设计方法^[9]，该方法于20世纪50年代由欧美学者正式提出，随后其理论和应用技术得到了进一步的发展和完善，模块化设计也成为一种普遍采用的设计方法，已广泛应用于机械、建筑、船舶、电子和家具等诸多行业中。

模块是模块化设计的基本单元，是指系统中结构独立、彼此之间存在定义好的标准接口，且具有特定功能的组件，模块可分为基本模块、辅助模块和可选模块。模块划分的原则如下：模块要具有功能独立性和结构完整性，以便对其进行单独设计、制造、调试、修改和存储；模块功能应尽量单一，以便灵活组合满足不同需求；模块与外部的接口要尽量简单和标准化，以便其组合、分离和互换；模块数量要适当，模块太多就失去了模块化设计的意义。模块化是指使用模块的概念对产品或系统进行规划设计和生产组织，产品模块化的主要目的就是以尽可能少种类和数量的模块组成尽可能多种类和规格的产品，即以最小的成本满足市场的各种需求。

模块化设计的方式主要包括以下几种：

1）横系列模块化设计：指不改变基型产品主参数，更换或添加新模块、增加新功能，形成新的变形产品。这种方式容易实现，应用最广。

2）纵系列模块化设计：指在基型产品基础上对相同类型不同规格的产品进行设计，一般体现为产品功能及原理方案相同而主参数不同，导致结构形式和尺寸不同，为了控制模块数量，往往合理划分主参数区段，在同一区段内模块通用；对于与主参数无关的模块，则可在更大范围内通用。

3）全系列模块化设计：指综合横系列设计和纵系列设计而形成全系列产品设计。

4）跨系列模块化设计：指在横系列产品基础上改变某些模块得到其他系列产品，或者在全系列产品基础上改变某些模块得到功能结构比较类似的其他系列产品。

模块化设计的主要流程如下：

1）市场分析：通过市场调查了解已有产品的功能优缺点，预测市场需求与产品方向。

2）模块化总体设计：根据市场调研结果，结合企业已有产品基础，进行产品横系列、纵系列、全系列、跨系列等模块化设计的总体方案规划。(www.daowen.com)

3）模块划分与构建：面向规划的产品族进行功能分析，在此基础上通过自顶向下的方法划分出能够满足不同市场需求的功能模块体系；进一步完成各模块的具体实现，包括模块的方案设计、详细设计、接口设计以及模块组成信息的组织等。

4）模块选择与组合：通过把功能不同或者功能相同而性能不同的模块进行选择、组合，产生多元化的产品以满足客户个性化的需求，最终实现模块到产品的转换。

模块化设计方法的优点体现在以下几个方面：

1）提高产品设计效率：通过模块化实现了技术和资源的重用，减少了设计的工作量，大大缩短了产品的开发、制造及供货周期，产品更新换代快，有利于提高企业对市场的快速反应能力。

2）降低成本：模块化设计把产品的多变性与零部件的标准化有效结合起来，并充分利用了共用性和组合优化效应，通过模块的共用形成生产和管理的批量性，产品的标准化、系列化、通用化会大幅降低设计、生产和管理成本。

3）提高技术创新能力：一般企业70%以上的产品设计是适应性设计和变型设计，模块化设计可以充分利用已有模块，集中精力应用新技术进行关键模块创新，使得产品不断保持先进性^[10]。

4）提高产品的质量和可靠性：模块化产品中大部分模块为经过重复使用、技术成熟的已有模块，质量可靠性有保障，只需重点对新开发模块进行考核验证。

5）便于维护及维修：由于模块化产品各模块的功能独立性，在发生故障时可以相对容易地发现故障点，而且模块的互换性强，必要时可以只更新模块，故障诊断时间短，维修方便、速度快、费用低且维修质量高。

6）适应先进的生产模式：大规模定制是为了满足客户多样化需求出现的一种新型制造模式，将大批量生产和定制生产这两种不同的方式融合，模块化设计是实现大规模定制的基础技术，可以以大批量生产的成本实现产品的多品种、小批量和个性化生产。