Ứng dụng

Kiến trúc sản phẩm P2

Bài viết này được trích từ bộ sách “Thiết kế và phát triển sản phẩm” nhằm chia sẻ kiến thức về Thiết kế, Nghiên cứu & Phát triển tới cộng đồng. Nội dung các bài viết chỉ dừng ở mức cơ bản, các bài chuyên sâu hơn xin xem ở link https://meslab.vn/rdi

Đối với các khách hàng đã mua sách cũ, MES LAB có chương trình hoàn tiền mua sách khi đặt mua tài liệu mới. Chi tiết xin xem tại https://meslab.vn/rdi-toolkit

Mô đun hóa sản phẩm

Trong bối cảnh sản xuất hàng loạt hiện nay, các sản phẩm thường có Kiến trúc hỗn hợp, trong đó, một số phần sản phẩm có Kiến trúc tích hợp, một số phần khác thì được tổ chức theo Kiến trúc mô đun. Ví dụ ngay như trong chiếc máy tính xách tay, những bộ phận “tiêu chuẩn” như pin hay RAM có thể được coi như các Kiến trúc mô đun, có thể lắp lẫn ở nhiều máy thuộc cùng một dòng sản phẩm, trong khi các bộ phận khác như khối hiển thị (màn hình) lại được tích hợp vào cùng thân máy theo cơ chế tương đối phức tạp (hơn là tháo lắp pin, RAM).

Việc sử dụng Kiến trúc hỗn hợp mang lại nhiều lợi ích, phát huy được các ưu điểm của từng kiểu Kiến trúc và giảm thiểu được rủi ro do các nhược điểm mang lại. Với Kiến trúc hỗn hợp, sản phẩm có thể được sản xuất hàng loạt dễ dàng hơn, rẻ hơn do tận dụng được các linh kiện sẵn có hoặc dùng chung, dễ bảo trì và sửa chữa hơn (nhờ Kiến trúc mô đun) đồng thời phát huy tối đa hiệu năng, tăng tính thẩm mỹ và tiết kiệm không gian (nhờ Kiến trúc tích hợp).

Gần đây, để nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm, nhiều công ty thiết kế sản phẩm dưới dạng các mô đun lớn. Trong mỗi mô đun có thể có nhiều mô đun nhỏ hoặc cụm tích hợp. Các mô đun lớn này liên kết và tương tác với nhau qua các “giao diện” (interface) và đảm bảo hoạt động của sản phẩm. Minh họa ở hình dưới đây cho ta hình dung về cấu trúc của sản phẩm như trên.

Trong hình trên, khung lớn bên ngoài thể hiện sản phẩm, các ô chữ nhật thể hiện các mô đun lớn, các ô vuông nhỏ thể hiện các mô đun nhỏ (mô đun cơ sở) và vòng tròn thể hiện các cụm tích hợp. Có thể thấy, vấn đề mấu chốt trong việc xây dựng Kiến trúc sản phẩm có thể được quy về việc xác định các mô đun lớn (chính) của sản phẩm và tiếp đó là các mô đun/khối tích hợp nhỏ hơn bên trong.

Việc phân chia sản phẩm thành các cụm mô đun lớn này và chia mô đun lớn thành các khối nhỏ hơn được gọi là mô đun hóa.

Mô đun hóa đặc biệt có ý nghĩa trong sản xuất hiện đại. Ngoài vấn đề liên quan đến bản thân thiết kế của sản phẩm, mô đun hóa còn giúp cho việc thuê gia công ngoài (outsource) trở nên dễ dàng, giúp đẩy nhanh sản xuất, hạ giá thành sản phẩm. Ngoài ra, mô đun hóa giúp cho việc tùy biến sản phẩm theo sở thích khách hàng trở nên dễ dàng hơn.

Một ví dụ về lợi ích của mô đun hóa có thể thấy thông qua cuộc cách mạng về lắp ráp máy tính để bàn vào những năm 1990. Trước thời gian đó, khách hàng muốn mua máy tính để bàn thường mua theo cấu hình có sẵn của công ty chào bán. Điều này rất bất tiện và lãng phí. Bất tiện ở chỗ, có những tính năng khách hàng cần mà sản phẩm lại không có. Lãng phí ở chỗ, có những chức năng khách hàng hoàn toàn không cần mà vẫn phải bỏ tiền mua. Việc mô đun hóa giúp các công ty máy tính, đi đầu là DELL, đưa ra khái niệm “máy tính tự dựng” hay. Với cách tiếp cận mới này, khách hàng khi mua máy tính sẽ tự chọn các bộ phận cần thiết cho nhu cầu của mình và bỏ đi những phần không cần thiết.

Nó giúp công ty thỏa mãn khách hàng tốt hơn thông qua việc đáp ứng nhu cầu và tiết kiệm chi phí mua sắm. Hiện nay, xu hướng “máy tính tự dựng” hay “tự chọn cấu hình” sản phẩm đã lan từ ngành sản xuất máy tính sang sản xuất ô tô, đồ gia dụng, quần áo, giày dép…

Các kiểu liên kết mô đun cơ bản

Như trên đã thấy, việc mô đun hóa hết sức quan trọng và có tác dụng to lớn đối với sản phẩm. Một trong những vấn đề cần giải quyết khi mô đun hóa sản phẩm là việc các mô đun sẽ liên kết với nhau như thế nào. Trong ngành Thiết kế sản phẩm, người ta chia ra 3 kiểu liên kết cơ bản của các mô đun, bao gồm: Liên kết slot (khe), Liên kết bus và Liên kết sectional (bề mặt).

Liên kết slot

Liên kết slot là liên kết mà trong đó, mỗi block/mô đun liên kết  với “nền” theo các “giao diện” khác nhau.

Trong hình trên, khối lớn sẫm màu thể hiện “nền”, hình tam giác, hình vuông và hình tròn thể hiện các mô đun khác nhau. Những mô đun này liên kết với nền theo các slot (khe) khác nhau. Các khe này được gọi là “giao diện” giữa các mô đun.

Với liên kết slot, các mô đun không thể hoán đổi slot cho nhau.

Liên kết bus

Với liên kết này, các mô đun khác nhau liên kết với khối nền thông qua các giao diện giống nhau (gọi là các giao  diện  “chuẩn”). Minh họa nguyên lý của liên kết bus có ở dưới đây:

Trong liên kết bus, các mô đun có thể hoán đổi vị trí cho nhau.

Ví dụ về liên kết bus có thể thấy trong thực tế là các cổng USB (Universal Serial Bus). Các chỗ cắm USB chính là các giao diện giữa khối nền (máy tính, USB Hub,…) và các mô đun (USB, chuột, bàn phím….như hình 9.13.

Các ổ cắm điện dài cũng có thể minh họa rõ nét về liên kết bus.

Liên kết sectional

Đây là kiểu liên kết mà trong đó, các mô đun kết nối với nhau trực tiếp, không cần thông qua bus chung hay khối nền. Các giao diện cũng là giao diện chuẩn. Hình 9.14 minh họa nguyên lý của liên kết sectional.

Ưu điểm dễ nhận thấy của liên kết sectional là khả năng tiết kiệm không gian khi không cần phải dùng đến khối nền/bus chung.

Các ví dụ khác về các Kiến trúc và kiểu liên kết khác nhau các bạn đọc có thể tham khảo trên các topic support tại diễn đàn.

MES LAB

To Top