模块化设计技术篇1
一、研究意义
高等职业教育以职业技术教育为重点，把培养学生掌握从事职业岗位（群）所需的技术、技能作为主要的培养内容。基于高等职业教育的特点采用知识本位的传统教学方式不能满足高职教学的需要，而模块化教学以能力为本位，突出学生的主体地位，体现了实践性和职业性，这既是职业教育研究的重点和难点，也是职业教育改革的新方向。
在高职中药鉴定技术课程教学中，找到一种既符合学生认知规律，又能切实提高学生职业能力和应用能力的教学方式，是每位教师所面临的重要课题。高职教育强调“工学结合”、“教、学、做”一体化，实现知识、能力和素质三项教学目标。在这种动力的推动下，模块化教学成为了高职教学改革的重要手段和方法，也是在教学过程中行之有效的一种教育教学方法。模块化教学能加强课程内容于工作之间的相关性，整合理论与实践，突出能力的培养，提高学生职业能力培养的效率，激发学生的学习兴趣。
中药鉴定技术是高职院校中中药专业及中药制药技术的核心课程之一，具有十分突出的实践性。探索新型的教学模式已成为现实的紧迫要求，对推动中药鉴定技能型人才培养从知识传授型向职业能力培养型转变，由学科理论性教学向职业技术型教学转变具有现实意义。基于高等职业教育的特点和发展趋势以及中药鉴定技术课程的课程性质，对该课程进行模块化教学改革是大势所趋，也是全面提高教学质量的必行之路。
二、研究的重难点
课程模块化改革应该将模块化教育教学理念融入到课程设计中，该教学法是实施以能力为本位的教育，其教育模式是对职业进行分析，把职业分为各类综合能力，每类能力又分解为各项技能，进行各项技能的养成训练，使学生获得胜任职业岗位的能力。模块化教学模式的宗旨，即在课程中诠释实践性、职业性及朱注重能力的培养。
根据课程模块化的设计要求，我们确定了课改的设计理念，即课程目标：培养学生职业能力、课程构架、课程内容、适应岗位需求、课程顺序、遵循学生的认知规律、成绩评价、过程性评价与考核性评价相结合。基于以上设计理念，我们将在课程结构、课堂教学等方面进行相应的改革。具体内容包括课程模块化课程的整体设计方案和单元设计方案。
中药鉴定技术课程模块化教学改革拟突破关键问题是“如何将本课程知识与能力的要求融入教学项目中”，“如何在课程教学设计中体现实践性、职业性”。
三、研究内容和方法
（一）整体方案设计
总体设计思路是“突出能力目标，以学生为主体，教学做一体化，渗透职业核心能力。
具体方法和步骤是课程整体设计中以让学生获得综合职业能力为目的，设计具体的职业工作情境，让学生在工作情境中学习“如何工作”；以典型工作任务结构为基础，让学生在贴近工作实践的学习情境中学习，与工作有直接联系。
具体内容包括课程信息调研、课程目标设计（能力目标、知识目标和素质目标）、课程内容设计、能力训练项目设计、教学进度表设计、考核方案设计、教材及参考资料、工具材料等内容。
（二）单元方案设计
单元设计思路是单元方案设计是对整体设计理念的诠释，也是设计理念的具体体现，是将“教学做一体化”教学模式的具体化。
我们力求在单元设计中完成以下几个转变：①把课程从知识传授型为主变成知识应用型为主；②把课程从以理论思维为主，变成为能力训练为主；③把课程从以知识、概念、定律、逻辑推导为载体，变成以完成模块任务为主；④把课程从学生被动听讲变成学生主动参与操作，积极参与新知探索；⑤把课程从教师讲解为主变成由教师积极引导、创造学习的环境条件为主；⑥把课程评价标准从教师讲好为主变成以学生学好（有兴趣、有能力提高）为准；⑦把课程评价从“教师讲过”、“老师讲得好“、“老师完成了教学进度”为准变成学生有兴趣、学生的能力明显提高为准。
单元设计具体内容包括：单元基本信息、教学目的、教学目标（能力、知识和素质）、任务和案例、重点难点及解决办法、参考资料、工具资料、教学步骤、教学内容、师生活动、时间分配等内容。
我院中药鉴定技术课程首次采用模块化的设计理念进行课程设计，其中职业性、实践性、能力培养的思想首次提出融入到课程设计当中，“教学做一体化”的教学模式也是首次进行尝试，相应的评价考核体系的建立都是首次提出。
该课改项目的方案将在学院中药专业、中药制药技术专业的中药鉴定技术课程中实施，并在开设本门课程的其它药学相关专业中进行应用推广。
模块化设计技术篇2
随着科学技术的快速发展，船舶制造业在市场竞争愈演愈烈。而传播制造业在市场上竞争的焦点体现在船舶建造的周期，船舶质量、建造成本以及性能上，因此，只有不断地更新造船的技术和模式才能在激烈的市场竞争中求得一席之地。而因为船舶制造的过程较为复杂，建造的规模大，难以实现船舶制造的批量化生产。并且制造船舶的成本高，建造时间长风险大，船舶的设计也需要满足客户多样化的需求。但传统的船舶小批量的生产方式阻碍了标准化的生产方式，主要的原因在于设计量大，制造周期长。而模块化技术为船舶制造业标准化的生产提供了途径，船舶的制造过程可以利用已有的标准化和系列化的模块，快速地组成整船。在船舶制造业中采用模块化技术能有效地降低船舶开发的成本，缩短船舶建造的周期，也能符合客户个性化的要求。除此之外，采用模块化技术能方便对船舶的设计以及系统的管理，便于日后船舶功能的维修，有效地提高了船舶的生命周期。目前，在玻璃钢游艇设计中已经广泛地采用了模块化技术。
一、模块化造船概述
模块即是可组合成系统以及具有某种功能的通用独立单元，是模块化产品中最基本的组成要素。模块化技术在产品设计的过程中，可以将不同的模块进行组合，从而组合出大量的产品。因此，模块化技术在产品设计中的应用，可以使企业通过各种模块之间的组合，从而快速地，并低成本地生产出适应市场要求的产品。
船舶制造业是一个较为复杂的大型工程，因此其模块也相对要复杂得多。船舶的模块包括结构以及功能模块两大类，两种模块都有特定的界面、尺寸和连接的形式，具良好的通用性。而船舶制造业中的结构模块具有尺寸互换性，结构模块在安装连接的过程中，对其几何参数必须要符合某种规定，如此才能保证结构模块互相通用和兼容。船舶制造业中的结构模块包括舱壁模块以及甲板模块等，此种类型的模块不仅能实现在同一艘船的船舱区域使用，也能在不同船舶相同区域且载重量相当的条件下进行互换。而船舶制造业中的功能模块是相对独立的模块，能实现功能的互换性，功能模块的性能以及质量参数必须要能满足通用或兼容的要求。在船舶制造业中的功能模块包括了机舱设备、舱室以及梯道模块等，这些功能模块均能在不同的船型上使用。船舶制造业通过这些标准的模块进行重新的组合，能显著地降低船舶设计的工作量，提供多样化和个性化的船型以适应市场上用户的需求。
在船舶制造业中采用模块化技术能有效地改变过去单件生产单件设计的方式，通过模块化的技术，在船舶设计中采用模块的组合，可以设计出多样化的产品，满意用户个性化的需求。模块化技术不仅没有失去批量生产的优势，也实现了标准化生产，是未来船舶制造业的发展方向。
二、玻璃钢游艇实施模块化技术的应用
我国在上个世纪90年代初，就已经开始计划并研究船舶制造的模块。在船舶制造业中燃油供油以及灭火装置模块等已经广泛地使用，其中有些模块已经实现了商品化，设备配套厂已经实现了成套提供，由此获得了较为可观的经济效益。由于玻璃钢游艇相对其其他类型的船舶来说尺度较小，因此玻璃钢游艇的与其他类型的船舶加工工艺也存在很大的差别，但对玻璃钢游艇采用模块化技术可以借鉴大型船舶模块化的研究成果。
玻璃钢游艇与传统大型游艇的工艺都很复杂，其管件的数量大，管件的品种也多。比传统大型游艇更困难的是那件管件都分布在狭小的区域，工艺相依来说也较为复杂。且均是在将模块进行组合后，在结构去铺管和布线，这种方式大量地增加了船舶作业的难度。在玻璃钢游艇设计中采用模块化设计，需要在设计中大量地采用标准的接口、使管以及电装，可以大大地简化工作。除此之外，在对玻璃钢游艇的结构进行设计的过程中，要综合地考虑到管和线的走向，使管路开口可以跟玻璃钢游艇穿行一次成型。这样在施工的过程中，便不用去考虑构建带来不良影响，只用考虑到玻璃钢游艇模块的安装。
玻璃钢游艇的设计中采用模块化技术，要综合地考虑到玻璃钢游艇的作业量与生产达到均衡。而在玻璃钢游艇上应用模块化技术能实现平行作业。传统的船舶制造工艺，是将家具在车间做好，并吊装匕船，校核尺寸后再运回车间进行进一步地修改和喷漆，最后再上船安装。传统的船舶制造工序较为繁琐，装饰空间狭小，延长了船舶上家具的安装时间。但在玻璃钢游艇中采用模块化设计时，可以把游艇上的部分家具定义为结构模块，然后给出具体的尺寸，这些家具在车间制造完成后，便可以直接在游艇上进行安装。这种模块化技术能有效地改善玻璃钢游艇的作业环境，提高生效率。
结论
综上所述，在玻璃钢游艇的设计中采用模块化设计能大大地简化总体设计的工作量，有效地减轻了玻璃钢游艇设计人员的劳动力，并显著地缩短了玻璃钢游艇的设计周期，有利于新产品的开发。并加快船舶的更新换代，设计出更多多样化和个性化的产品，满足用户对产品的需求。玻璃钢游艇采用模块化技术，可以让玻璃钢游艇的设计人员对模块进行拆分，简化复杂和重复的生产工艺。以便更好地实现游艇生产的自动化和标准化，有效地提高企业的生产效率，缩短产品研发和设计的周期，显著地降低制造成本。并且节约了工人的劳动力，降低了作业的难度，并提高了玻璃钢游艇产品的性能。在玻璃钢游艇设计中采用模块化设计，能有效地提高游艇企业在市场上的核心竞争力。
参考文献
[1] 柏志辉，叶家玮，李跃先等.模块化技术在玻璃钢游艇设计建造中的应用[J].船舶工程，2010，32（1）：65-68.
模块化设计技术篇3
在设计通信程序时，在其程序的实现形式上主要分为可执行应用程序和动态链接库。前者能够独立运行，通常针对某一特定需求而使用，功能完备但可移植性不强；后者不能独立运行，只是以库的形式提供相关功能的函数、类及其他数据，动态库可以为某一特定需求而定制。
利用动态库技术进行通信协议设计，按照从核心到的层次关系进行模块化组合设计，各模块动态加载，可扩展，独立编译，软件系统层次明确、内外松散耦合，便于功能组合和升级改造，提升软件质量。
1 动态库基本理论
1.1动态库分类
VC支持三种DLL，它们是：
1）Non-MFC DLL：指的是不用MFC的类库结构，直接用C语言写的DLL，其输出函数一般用的是标准C接口，并能被非MFC或MFC编写的应用程序所调用。
2）Regular DLL：和下述Extension DLL一样，是用MFC类库编写的，能够被所有支持DLL技术的语言所编写的应用程序调用。在这种动态链接库中，它必需有一个从CWinAPP继承下来的类，DLLMain函数被MFC提供，不用自己显式的写出来。
3）Extension DLL：只被用MFC类库所编写的应用程序所调用。在这种动态链接库中，用户可以从MFC继承想要的、更适于自己用的类，并把它提供给自己的应用程序。与Regular DLL不一样，它没有一个从CWinAPP继承下来的类的对象，用户必需为自己的DLLMain函数添加初始化代码和结束代码。
1.2 DLL调用方法
DLL的创建是供可执行应用程序调用的。使用了外部DLL的应用程序的创建与普通应用程序的创建完全一样。在此基础上可以对外部DLL进行显式或隐式调用。对DLL的调用分为两种，一种是显式的调用，一种是隐式的调用。所谓显示的调用，是指在应用程序中用LoadLibrary或MFC提供的AfxLoadLibrary显示地将自己所做的动态库调进来，动态链接库的文件名即是上面函数的参数，再用GetProcAddress获取想要引入的函数。自此，就可以像使用应用程序自定义的函数一样来调用此引入函数了。在应用程序退出之前，应该用FreeLibrary或MFC提供的AfxFreeLibrary释放动态链接库。
隐式的调用则需要把产生动态链接库时产生的.LIB文件加入到应用程序的工程中，想使用DLL中的函数时，只需声明一下即可，而无需调用LoadLibrary和FreeLibrary对DLL进行显示加载、卸载。
隐式调用的方法比较简单，但隐式调用的DLL在应用程序加载的同时被加载到内存中，当应用程序调用的DLL比较多时，装入的过程十分缓慢。通过延迟加载技术可以很好地解决该问题。但除了必须的.dll文件外还需要DLL的.h文件和.lib文件。这在那些只提供.dll文件的场合就无法使用了，而只能采用显式调用方式。
1.3 输入函数和输出函数
模块是Windows的基本构成单元，主要由应用程序模块和DLL模块组成。这两类模块的结构是一样的，都可以“输出”（export）函数供其他模块使用，也可以“输入”（import）其他模块的函数。输入一个函数就是在代码中创建指向该函数的动态链接，而非像在静态链接中那样实际装配该函数的代码。与DLL不同，由应用程序模块输出的函数是无法为其他应用程序模块所输入的。
MFC提供的用于输出的函数的关键字是__declspec和dllexport。在要输出的函数、类或数据的声明前使用__declspec（dllexport）表示输出。若要输出动态库中的函数mimafuwu（HWND hWnd）供应用程序输入使用则在动态库中声明该函数如下：
#define REGULARMFCDLLLIB __declspec（dllexport）
extern "C" REGULARMFCDLLLIB unsigned short mimafuwu（HWND hWnd）；
在应用程序输入声明如下，_cdecl为调用约定：
unsigned short （_cdecl *Func）（HWND）；
2 通信协议动态库设计
2.1 动态库结构
通信协议动态库一般只包含一个输出函数和由该输出函数创建的三个UI线程（用户界面线程）即主控线程、数据接收线程和数据发送线程组成。三个线程分别对应三个模块：DLL主控模块，DLL数据接收模块和DLL数据发送模块。DLL主控模块负责与调用DLL的应用程序及DLL数据收发模块交互数据和消息，同时负责按接口协议进行解析、分包、组包、超时重传等数据处理操作，DLL数据收发模块负责与外部通信端进行物理层接口（如网口、串口等）的数据收发，DLL数据收发模块相互独立不涉及信息交互。通信协议动态库结构示意图见图1。
2.2 动态库接口及协议
通信协议动态库接口设计为内部接口和外部接口。如图2所示，内部接口为动态库内部模块之间的接口，外部接口有两种，分为动态库与调用其的应用程序之间的接口和动态库与外部通信端之间的接口。
2.2.1内部接口及协议
动态库内部接口为DLL主控模块与DLL数据发送模块之间和DLL主控模块与DLL数据接收模块之间的接口。内部模块之间主要通过自定义消息方式构造协议进行数据通信。
2.2.2外部接口及协议
2.2.2.1 动态库和调用DLL的应用程序之间接口及协议
动态库和调用DLL的应用程序之间接口为DLL输出函数。两者之间主要通过自定义消息方式构造协议进行数据通信。
2.2.2.2 动态库和外部通信端之间接口及协议
动态库和外部通信端之间的接口主要为以太网口和串口、并口等通信端口等。使用的接口协议主要有：基于TCP的网络通信协议、基于UDP的网络通信协议和基于串口/并口的端口通信协议等。
2.3 动态库信息处理流程
调用DLL的A端应用程序拟制一份数据按动态库和调用DLL的应用程序之间接口协议将其提交DLL主控模块，DLL主控模块按动态库和外部通信端之间接口协议进行数据处理后再按内部接口协议将数据提交DLL发送模块，DLL发送模块将数据发送到B端。DLL接收模块接收B端数据后按内部接口协议将其提交DLL主控模块，DLL主控模块按动态库和外部通信端之间接口协议收齐数据后，再按动态库和调用DLL的应用程序之间接口协议将数据提交A端应用程序。即：
1）A端调用DLL的应用程序->DDL主控模块->DLL发送模块- >B端
2）B端 - >DLL接收模块->DLL主控模块->A端调用DLL的应用程序
3 通信协议动态库设计要点
3.1动态库中的输出函数
应用程序一启动就应加载动态库，调用动态库输出函数。动态库中一般只有一个输出函数，该函数只负责创建UI线程。输出函数参数须包含应用程序某窗口句柄，一般为主框架窗口句柄，同时输出函数将必要的变量信息如动态库创建的某个线程的线程号回传至应用程序。通过窗口句柄和线程号作为参数，以便于应用程序和动态库之间以自定义消息的方式进行通信。
3.2动态库中的超时时钟设置
动态库中超时时钟的设置与应用程序有别，不能使用ON_WM_TIMER（）消息机制，需采用自定义消息方式。具体方法如下。
自定义超时消息：
ON_MESSAGE（WM_TIMER， OnTimer）
设置超时时钟：
UNIT m_iTimer=：：SetTimer（0，0，3000，NULL）；//3000表示定时3秒
超时消息处理函数：
void OnTimer（WPARAM wparam，LPARAM lparam）
{
UINT nIDEvent =（UINT）wparam；
if（nIDEvent==m_iTimer）
{
//超时处理
}
}
关闭超时时钟：
KillTimer（0，m_iTimer）；
3.3动态库与调用DLL的应用程序之间的消息传递
如前所述，动态库与调用DLL的应用程序之间消息传递时首先需要知道应用程序窗口句柄和动态库某线程的线程号，使用的MFC消息函数如下。
动态库往应用程序发消息：
：：PostMessage（
ApphWnd，
WM_DLL_TO_APP_MSG，
WPARAM wparam，
LPARAM lparam）；
其中，参数ApphWnd为应用程序主框架窗口句柄，WM_DLL_TO_APP_MSG为自定义消息标识，wparam为消息中携带的参数一（如数据指针等），lparam为消息中携带的参数二（如数据长度等）。
应用程序往动态库发消息：
PostThreadMessage（
m_Threadid，
WM_APP_TO_DLL_MSG，
WPARAM wparam，
LPARAM lparam）；
其中，参数m_Threadid为动态库中某个线程的线程号，应用程序将消息发往该线程，WM_APP_TO_DLL_MSG为自定义的消息标识，wparam为消息中携带的参数一（如数据指针等），lparam为消息中携带的参数二（如数据长度等）。
3.4 通信参数的设置和使用
动态库对通信参数（诸如IP地址、端口号、串口配置，动态库路径、分包长度、固定包头、超时时钟值和重传次数等）的设置和使用一般有两种方式。一种为，读取第三方软件形成的通信参数配置文件的方式。另一种为，应用程序调用输出函数时将通信参数传递给动态库，动态库再进行通信参数的设置和使用。两种方式以前者为优。
4 基于UDP的通信协议动态库开发实例
结合第3节和第4节内容，本节以创建Regular DLL和显式调用DLL为例，设计一个基于UDP的通信协议动态库。为了使用该动态库，首先创建一个调用该DLL的简单应用程序。
第一步：创建应用程序
启动VC++，单击[File]->[New]菜单项，在project页中选择MFC AppWizard（exe），新建一个名为MyApp的基于单文档界面的工程。
第二步：创建DLL
1）启动VC++，单击[File]->[New]菜单项，在project页中选择MFC AppWizard（dll），新建一个名为MyLib的工程，在第一步的时候选择，创建一个动态链接MFC的规则DLL。
2）构造输出函数mimafuwu（）：
① 在MyLib工程中填加空白源文件mimafuwu.cpp和mimafuwu.h；
② 在mimafuwu.cpp文件中输入如下代码：
#include "StdAfx.h"
#include "mimafuwu.h"
//输出函数根据具体应用而定制。
extern "C" REGULARMFCDLLLIB unsigned short mimafuwu（HWND hWnd）
{
AfxMessageBox（"装载DLL模块成功！"）；
return 0；
}
③ 在mimafuwu.h文件中输入如下代码：
#define REGULARMFCDLLLIB __declspec（dllexport）
//输出函数声明，输出函数根据具体应用而定制。
extern "C" REGULARMFCDLLLIB unsigned short mimafuwu（HWND hWnd）；
3）编译后会生成库文件MyLib.dll。
第三步：应用程序加载和使用DLL
1）在创建的MyApp工程的MainFrm.cpp文件的函数
CMainFrame：：OnCreate（LPCREATESTRUCT lpCreateStruct）
return语句前添加如下代码，完成对MyLib.dll的动态链接，并完成对输出函数mimafuwu（）的调用：
//选择好MyLib.dll文件路径，装载DLL模块
HINSTANCE hDLL = ：：LoadLibrary（"MyLib.dll"）；
//输入函数声明
unsigned short （_cdecl *Func）（HWND）；
// 获取函数指针
Func = （unsigned short（_cdecl *）（HWND））：：GetProcAddress（hDLL， "mimafuwu"）；
//调用DLL中的函数mimafuwu（HWND）
//同时将应用程序主框架窗口句柄传至动态库
unsigned short nResult = Func（GetSafeHwnd（））；
在上述代码中，首先由LoadLibrary（）将DLL模块映射到进程的内存空间，对DLL模块进行动态加载。其函数原型为：
LoadLibrary（LPCTSTR lpLibFileName）；
其中，参数lpLibFileName为待加载的模块名，如不特殊指定扩展名，Windows将指定默认的扩展名为“.dll”。如果成功加载则返回HINSTANCE值，标识了文件映像映射到进程地址空间的虚拟内存地址；如果加载失败则返回NULL，可通过GetLastError（）了解进一步的信息。
接下来的GetProcAddress（）函数将在DLL模块中找到要输入符号的地址。其函数原型为：
FARPROC GetProcAddress（ HMODULE hModule， LPCSTR lpProcName）；
其中，参数hModule为通过LoadLibrary（）等函数而得到的DLL模块句柄，lpProcName为要查找的输入符号名。GetProcAddress（）在成功调用后将返回DLL的输出符号地址，否则返回空指针NULL。通过其返回得到的内存地址即可完成对输出函数的调用。
当进程中的线程不再需要DLL中的输出符号时，可以通过AfxFreeLibrary（）函数从进程的地址空间显式卸载DLL。其函数原型如下：
BOOL FreeLibrary（HMODULE hLibModule）；
其中参数hLibModule标识了要卸载的DLL模块。
2） 编译后会生成可执行文件MyApp.exe，确保文件MyLib.dll路径正确。运行后若弹出提示框，则应用程序加载和使用DLL成功。
第四步：根据具体应用定制应用程序和DLL
在前面生成的MyApp和MyLib工程的基础上进行修改。应用程序一启动就加载一个开了三个UI线程（用户界面线程）即数据接收线程、数据发送线程和主控线程的动态库，应用程序与动态库主控线程、动态库收发线程与主控线程之间通过自定义消息方式进行数据交互。在动态库库数据接收线程中创建UDP套接字，通过将IP地址设置为127.0.0.l实现应用程序对数据的自发自收。
整个信息流程为：应用程序拟制一份数据提交动态库主控线程，动态库主控线程将收到到的数据提交动态库发送线程发送，动态库接收线程收到数据后提交动态库主控线程，动态库主控线程将数据提交应用程序，即：应用程序->DLL主控->DLL发送- >DLL接收->DLL主控->应用程序。数据在各提交过程中不做任何处理，应用程序发出的数据和收到的数据内容一致。
5 结束语
编写通信协议动态链接库DLL设计说明，目的是作为规范和指导DLL形式的通信协议程序模块设计工作的技术文件。同时对DLL基本程序设计、实现DLL功能扩展和对第三方提供的DLL功能模块调用等提供编程基础。利用动态库技术，遵循从核心到的层次关系进行模块化组合设计理念，使软件系统层次明确，各模块松散耦合、独立开发、独立验证、独立升级改造，便于整个软件系统维护与功能扩展，提升软件质量。
参考文献：
[1] Roberts J W. Traffic control in the BISDN[J]. Computer Networks and ISDN Systems， 1993（25）： 1055-1064.
模块化设计技术篇4
Research on the Development Trend of CAID Technology According to Industrial Design Module in the Commercial Design Software
XU Ting
(School of Media & Design, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)
Abstract: Nowadays CAID become much more important as it used to be in industrial design area.The research situation and development trend will be analysed in this article according to the industrial design modules in the fashion Commercial Design Software(e.g.Pro/E,UG and Solidworks).
Key words: CAID; industrial design module; commercial design software
1 CAID研究现状
近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体、虚拟现实等技术的发展和CAD/CAM应用的逐步深入，现代工业设计在设计、建模研究方面有了长足的进步，计算机辅助工业设计（Computer Aided Industrial Design，CAID）技术已成为CAD/CAM、机械制造与自动化领域的研究热点。
当前，世界上大型的CAD/CAM/CAE软件系统，如Pro/Engineer、EDS Unigraphics、EUCLID、Autodesk、SolidWorks等都提供了用于产品前期设计的系统模块，它们称之为工业设计模块（概念设计模块）。
下面将介绍当前一些著名的CAD/CAM/CAPP商品化软件中的工业设计模块。
1.1 Pro/Engineer
Pro/Engineer包含一个工业设计模块――Pro/Design，用于支持自上而下的投影设计，以及在复杂产品的设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工具包括产品设计的二维非参数化装配布局编辑器，用于概念分析的二维参数模型的布局以及用于组件的三维布局编辑器[1]，具体构成描述如下：
Pro/ Design支持二维平面图布置上的非参数化组装概念设计，二维平面布置上的参数化概念分析以及3D部件平面布置。Pro/Design也能使用2D平面图自动组装零件。而Pro/Engineer的全相关特性保证了其工业设计模块在根本上和设计全局的统一。
其功能有：
1) 3D装配图的连接层次等级设计；
2) 整体与局部的尺寸、比例和基准的确定；
3) 情况研究-参数化详细草图绘制；
4) 组装：允许使用3D图块表示零组件了定位和组装零件位置；
5) 自动组装。
1.2 EDS Unigraphics
EDS Unigraphics 从V13版本后推出了概念设计WAVE （What-if Alternative Value Engineering）技术。它使得工程师随然处于不同的部门却可以在设计初期就可从全局角度出发，同时针对多种设计方案进行评估，从而使设计师能够有效地控制各种设计变更。此外，WAVE也支持“概念设计到详细设计工程”，即先作出设计决策，然后设计细节。[2]
通过WAVE技术，设计师可以在设计之初即将产品参数设定到产品的整体布局中去，通过预先设定这些准则，子系统设计根据产品参数进行调整，通过改变关键产品参数，例如尺寸，高度和功率，产品范围等，可以在控制结构中来启动，这些改变会被自动地传输到子系统的设计中。
1.3 Solidworks
SolidWorks提供了一种快速预览三维轻量化模型的技术，使得大装配模型的显示速度进一步提高。同时，支持在设计界面下的真三维显示效果，达到了以往专门的三维渲染软件的显示效果。方便地编辑大装配件。可以便捷地从大装配件中选取一部分零部件进行显示、编辑，进行运动仿真。
自上而下的装配体设计技术（top-to-down）可使设计者在装配体内设计新零件、编辑已有零件。可以使用一个零件的几何体来帮助定义另一个零件，或生成组装零件后才添加的加工特征。[3]可以将布局草图作为设计的开端，定义固定的零件位置、基准面等，然后参考这些定义来设计零件。
这里想着重提一下的是它的渲染功能。PhotoWorks提供了方便易用的高品质渲染功能，可以便捷的制作出真实质感的图片，同时保证上佳的视觉效果。而这对于工业产品设计师是相当重要的，可以使他们在完成尺寸设计的同时亦能轻松完成产品外观设计，更好的向客户展示设计作品。
2 CAID发展现状分析
2.1 概念化设计概念的引入
传统的CAD系统虽能产生复杂、精确和完整的三维造型，但由于其本身并不是为工业概念设计而开发的，因此缺乏设计方法学的支持，进而使得设计师无法在软件中实现概念设计的创造过程。同时，由于在建模方面存在许多约束限制，不允许快速创建尚未完善的概念化造型，从而导致其沦为一个在设计方案基本确定之后的绘图工具，而非设计师们所希望的辅助设计工具。
比较传统的方法是自下而上设计法。在自下而上设计中，先生成零件并将之插入装配体，然后根据设计要求配合零件。然而，这种方式却大大阻碍了设计师创新思维的实现，软件并不能第一时间在设计上发挥效力，往往是在设计方案定稿之后成为了作图工具，仅仅发挥了其在作图方面的功效。
而近年来各大商品软件所推出的自上而下的设计方法为设计师解开了束缚，允许设计师从装配体开始设计，从概念化的外形逐步细化到零件设计，并且得益于其系统的相关性和联动性使得设计师敢于大胆修改自己的初始设计、大胆尝试各种想法及设定，大大增加了设计过程的灵活性。
2.2 参数化、变量化设计
现代软件的开发实现了参数化、变量化设计，可对产品零件的局部尺寸设定变量，亦可在装配体中针对一个或几个零件进行系列替换，实现了产品的批量、系列设计。软件实现了将参数化设计和方案优化联系在一起，比较和优化备选方案。通过比较强度、寿命、成本和重量确定最佳设计方案，在不制作样机的情况下即对方案直接进行评估，甚至设计载荷、评估零件强度、结合材料的价格计算自动得出最佳方案。
2.3 虚拟仿真技术
通过计算机软硬件系统的虚拟仿真，可以有效地进行人机关系的设计、评估、检验等工作。通过仿真现实世界中的运行条件减少与构建和测试样机相关的时间和成本，在投放生产前即可发现设计错误，使得设计更加准确、经济。
3 未来趋势分析
3.1 CAID与绿色环保设计
通过插件计算用户设计产品的碳排放量。通过环境仪表板进行实时反馈，并寻找到相应的替代材料。已有商家开始设计插件通过计算碳排放量、能量总消耗、对空气质量的影响、对水质量的影响，并通过直观的图表使设计师作出真正有益环境的决策。而材料的选择对于一个产品对环境造成的影响起着决定性的作用。其对于设计的所有其他方面也十分重要。设计师可以迅速而快捷的搜索材料数据库并寻找到更加环保的可替代材料。
3.2 CAID与文件交流共享
通过网页实现网络图纸实时共享。无需文件格式转换，只需直接上传dwg，dxf以及SW文件至网页、把链接地址发给同事或客户，即可实现图纸共享浏览，在此网页可以随意拖拽、缩放以及打印图纸。从某种程度上来说，这留给了设计师更多的时间去做设计，而不是设法与人交流他的设计。
4 结束语
综上所述，随着CAD、人工智能等技术的进一步发展，设计软件对设计过程以及设计思维的模拟必将达到新的高度。CAID将为工业设计提供更为先进而有效的人机交互方式及创新设计的手段。随着工业设计师与工程设计师逐步融合，CAID将向着建立统一的设计规范和模型的方向迈进。在设计软件中融入绿色环保理念将成为现代产品设计软件的新卖点。随着网络技术的进一步发展，CAID在信息化的基础上，必然朝着数字化、网络化的方向发展。
参考文献：
模块化设计技术篇5
总书记在十七大报告中将发展教育作为推进以改善民生为重点的社会建设的第一条提出，不仅体现了党和政府对教育工作的重视，同时赋予了教育以改善民生的重任。十七大上明确提出职业教育是我们国家经济和社会发展的重要基础，同时也是教育工作的战略重点之一。因此，从十七大报告中可以看出党和政府对职业教育的重视度越来越高，办好职业教育成为从事职业教育研究的重要课题。
对五年制高职教育进行准确定位，这是一个根本问题，也是准确把握高职教学特点的前提和基础。高职教育是以培养技术应用性人才为主要目标的高等教育，就目前而言，主要是指培养高技能人才的专科教育。高职教育强调知识的够用性，够用性主要体现在五个方面：一是基本的科学文化知识必须具备；二是专业基础知识必须够用；三是基本的专业技能和操作能力必须掌握；四是适应岗位变化的基本素质和应变能力必须培养和初步具备；五是在工作中应具有的创新精神、开拓意识和创业能力必须强化。
高职教育强调知识的实用性和针对性，要求必须根据就业需要去有的放矢地选择教学内容，恰当处理好近期的就业“必需够用”和将来的发展“迁移可用”的关系，科学构建针对性强、能培养高等实用性人才的课程结构。具体说来要考虑以下几点：一是必须针对培养高技能人才的教学目标设计教学内容，切实做到“必需够用”；二是要根据就业岗位的多样性，灵活地有针对性地教授和学习不同岗位需要的技能，做到对准岗位设课程，实现“按需施教”；三是注重课程设置的“模块化”，做到“基础知识模块、通用技能模块、具体岗位所需技能模块”三者有机结合；四是努力做到教学内容尽可能与学生的个性相适应，实行弹性课程组合。
传统教学以课程为本，课程之间界限分明，知识相对封闭。五年制高职学生囿于个人的理解和认知能力，课程之间的关系、技能之间的关联应由教师理顺贯通，从而把各门课程的知识和技能融合成一个面向技能应用的知识空间。但是，因为教材、教师、学生自身都具有相当的特殊性，并存在一些不可调和的因素，如教师素质、教材难度等，所以教学目标很难实现，很难适应五年制高职教育够用性、实用性和针对性的要求，当前必须对课程进行整合和模块化。
2 五年制高职应用电子技术专业课程设置模块化的优势
电子技术作为信息时代的一个重要的基本技术已广泛应用于各行各业，应用电子技术专业毕业生可就业的岗位也分布在各行各业。因此，应用电子技术是一个有多个专业方向的专业。
由于学生毕业就业具有不确定性，在课程设置上很难合理，往往什么都学，什么都学不好。如果针对多个专业方向设置模块化课程，而模块化课程间是并列关系，学生就可根据市场需要和个人爱好选学不同模块。这样便可达到够用、实用和具有针对性的要求。因此，五年制高职应用电子专业课程设置模块化具有传统课程设置不可比拟的优势。
3 课程群模块的设置
职业教育强调就业，职业教育要面向具体的职业岗位或岗位群进行教育。因此，我们根据职业教育的特点将五年制高职应用电子技术专业课程分为基本素质课程群、职业岗位公共知识课程群和职业岗位课程群三类模块，其中职业岗位课程群模块又分为家用电器、计算机、智能化仪器仪表、通信和自动控制五个子模块。
应用电子技术涉及的行业比较多，我们针对任何一个行业的某一个岗位有针对性地设置课程模块都是不科学的，一方面满足就业岗位多样性要针对多个岗位设置课程模块，各课程模块间必然有重复的内容（但不是所有模块都需要的内容）；另一方面这样设置的模块学生最多选择2―3个，针对性太强的几个岗位不利于学生今后就业，也不利于学生今后的发展。因此，职业岗位模块要对准一个岗位群。
通过对市场调研发现，应用电子技术专业主要集中在家用电器、计算机、智能化仪器仪表、通信和自动控制等行业就业。在家用电器、计算机、智能化仪器仪表、通信和自动控制等行业中，每个行业都有多个应用电子专业就业的岗位，因此学生选择一个职业岗位模块就可满足就业岗位的多样性和学习内容具有针对性的要求。同时家用电器、计算机、智能化仪器仪表、通信和自动控制五个岗位群可以说是应用电子的五个专业方向，每个岗位群涉及的课程群不存在重复的课程或内容。因此，我们将职业岗位模块分为家用电器、计算机、智能化仪器仪表、通信和自动控制五个子模块。
4 三类模块的课程设置
4.1基本素质模块
该模块是针对职业岗位群的需要，注重人文素质的课程模块，即文化类和工具类课程组所涉及的课程，主要是培养学生的文化素质，满足生活需要，为学生接受终身教育奠定基础。这类课程教学的主要能力目标是以一般能力培养为主，兼顾电子专业高技工职业能力的培养。该模块主要包括语文、数学、英语、物理、体育、政治、计算机应用基础等课程。
4.2职业岗位公共知识模块
职业岗位公共知识课程模块是本专业的核心课程，是应用电子专业毕业生今后的就业岗位都能用到的专业知识。主要包括电工基础、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、单片机原理与应用、电子仪表与测量、C51语言、EDA技术等课程。
4.3职业岗位知识模块
职业岗位知识模块是课程模块化的关键和重要体现。该模块的每个子模块都能满足一个岗位群就业的需要，各个模块安排的课时一样，可集中在一个学期进行一个子模块的学习。
4.3.1家用电器子模块
家用电器模块是在职业岗位公共知识模块基础上开设的面向家用电器行业各岗位就业的职业岗位子模块。通过该子模块课程群的学习，学生应具备在家用电器行业的安装、调试、检验、运行、维修、销售、管理及家用电器新产品的设计与开发等岗位上就业的能力。通过对该模块包括的职业岗位技能强化训练，应在无线电装接工、无线电调试工、家用电子产品维修工、家用电器维修工、制冷设备安装维修工等工种中的1―2个工种上达到中级工以上的技能水平。
该子模块主要包括音响设备原理与维修、电视机原理与维修、家用电器原理与维修、技能鉴定强化训练等课程，总学时为600学时。
4.3.2计算机应用子模块
计算机应用模块是在职业岗位公共知识模块基础上开设的面向计算机应用行业各岗位就业的职业岗位子模块。通过该子模块课程群的学习，学生应具备在计算机行业的组装、调试、检验、运行、维修、销售、管理及新产品的设计与开发等岗位上就业的能力。通过对该模块包括的职业岗位技能强化训练，应在计算机调试工、网络管理员等工种中的1―2个工种上达到中级工以上的技能水平。
该子模块包括计算机组装与维护、局域网组成与实践、网络设备安装与调试、常用工具软件的使用、技能鉴定强化训练等课程，总学时为600学时。
4.3.3智能化仪器仪表子模块
智能化仪器仪表子模块是在职业岗位公共知识模块基础上开设的面向智能化仪器仪表行业各岗位就业的职业岗位子模块。通过该子模块课程群的学习，学生应具备在智能仪器仪表的安装、调试、检验、运行、维修、销售、管理及新产品的设计与开发等岗位上就业的能力。通过对该模块包括的职业岗位技能强化训练，应在电子CAD绘图员、电子仪器仪表装配工、电子仪器仪表调试工等工种中的1―2个工种上达到中级工以上的技能水平。
该子模块包括传感器原理与应用、VB、智能仪器、技能鉴定强化训练等课程，总学时为600学时。
4.3.4通信技术子模块
通信技术子模块是在职业岗位公共知识模块基础上开设的面向通信行业各岗位就业的职业岗位子模块。通过该子模块课程群的学习，学生应具备在通信行业中从事通信设备和线路的安装、调试和维修的能力，初步具备新产品的设计与开发的能力。通过对该模块包括的职业岗位技能强化训练，应在通信设备维修工、程控交换机调试工等工种中的1―2个工种上达到中级工以上的技能水平。
该子模块包括数字通信原理、程控交换技术、通信终端设备原理与维修、技能鉴定强化训练等课程，总学时为600学时。
4.3.5自动控制子模块
自动控制子模块是在职业岗位公共知识模块基础上开设的面向工业自动控制各岗位就业的职业岗位子模块。通过该子模块课程群的学习，学生应具备在工业自动控制行业中从事工业自动控制设备和系统的安装、调试、维修和维护的能力，初步具备工业自动控制设备和系统的改造与设计的能力。通过对该模块包括的职业岗位技能强化训练，应在维修电工、PLC工程师、自动化控制仪表安装工等工种中的1―2个工种上达到中级工以上的技能水平。
该子模块包括电机与自动控制、工业检测与转换技术PLC、技能鉴定强化训练等课程，总学时为600学时。
职业岗位知识模块包括的五个子模块包含的课程都是在理论上有一定的深度，而实践性又比较强的课程，学习中要重点突出应用，特别是在创新设计中的应用。具体实施时应结合项目进行教学，积极创造条件，开展演示教学、现场教学和一体化教学，教学中应和相关工种的国家职业技能鉴定中级工考核知识、技能要求一致，具体实施时可安排一定的课程设计。设置100学时左右的课时进行1―2工种的技能鉴定强化训练，并完成相应工种的鉴定。具体鉴定工种可由学生根据各自的兴趣和志向进行选择。
职业岗位知识模块包括的五个子模块在具体实施时由于模块间是一种并列关系，所以可以任意选择、任意组合，开设顺序不受限制。每个模块都是集中在一个学期完成，每个子模块中包括的课程可以同时开设，也可分开开设，在教学实施中具有一定的灵活性。
结束语
合理规划课程群使课程群之间具有较好的独立性，当某一课程群因技术发展需要调整内容时，不会影响其它模块。模块化的课程群规划使学生的能力素质有了一一对应的教学保证，使负责具体模块的教师有了明确的责任和目标要求，模块化课程群是搞好高职教育、培养出合格人才的关键。
模块化设计技术篇6
1模块化设计的方法与步骤
首先，在机械设计过程中，要注重科学化选择和应用模块化的设计方法。既通过综合产品要素，形成模块。在通过组合模块，而最终形成产品。有诸多功能的模块存在于具体的设计中。为满足实际的不同需求，通过对组合模块的选择，能形成多样化的产品。在设计模块化的过程中，应划分模块，通过分解功能，使模块间的耦合性有效降低，对模块功能的独立性提供保障。其次。应依据科学化的步骤，进行模块化设计。一是将加强重视系列模块设计。通过对计算机技术的有效运用，充分调查和分析市场情况，对用户需求予以明确，与功能需求相结合，对参数进行设计，旨在对产品功能进行科学化的设计。二是在实施这些基础工作之后，在切分模块，对模块结构进行科学设计。通过资料库的构建，而对模块化的整体功能进行构建，进而使机械设计的整体质量提升。在模块化设计步骤中，比较重要的内容，就是设计单产品模块化，其设计与实现，主要是以系列模块设计为基础。为此，应立足于实际需求，在设计单产品模块的过程中，明确参数，并高度重视模块的选择工作。同时，另外一项比较重要的内容，就是对模块的组装分析和计算环节。通过完善以上各项工作，对提升模块性能提供有效保障。
2机械模块化设计的作用
相关设计人员在充分的调查和分析市场产品功能的基础上，进行设计，通过组合模块，以形成特定的产品，充分发挥模块化设计的作用。可立足于实际情况变更模块化体系，也可优化模块设计理念。机械设计中的模块化设计方法能使设备运行效率提升，在使设计周期减少的同时，能对产品的性能提供保障，真正实现集成设计和知识管理的目标。对于维修工作而言，利用机械设计模块，能提供很大的便利。无需在进行大面积和大规模的维修任务，实施工作只需要在具体的部位进行。在机械模块化设计中，具有相对简单的模块结构，拆卸和安装都非常方便。在模块化的设计中，更进一步突出了包装设计的简化作用。通过引入模块化技术，不仅能提供了技术支持，还能使设计人员的工作效率进一步提升。模块化设计不单单使包装流程大大简化，还使设计成本有效降低，对于成本支出，发挥有效的促进作用。
3模块化设计方法的具体应用
首先，在机械设计过程中，应立足于实际需求，应用模块化设计方法，以真正提升生产效率。在机械设计前，应与生产工艺需求相结合，用科学化的操作方法和步骤，对模块进行划分，便于对模块的完整性和独立性提供保障。只有对模块化设计准确把握，才能使其性能进一步提升。在模块的设计规划中，为了不对其他模块的正常运行产生影响，应使更换和检修模块工作妥善完成，便于对实际应用需求给予满足。其次，机械设计过程中的模块化设计，需要合理划分各个模块。对于数控立式车床的设计，应立足于实际生产工艺需求，应用科学的方法，进行规划和设计。[1] 陈遥韵.探讨机械设计中材料的选择和应用[J]. 时代农机.2017(02).[2] 于彩敏.针对应用型本科教育的“机械设计”课程教学改革与实践[J].江苏科技信息.2017(11).[3] 张武.零件倒角在机械设计与制造中的应用[J]. 现代制造技术与装备.2017(04).[4] 王森.模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J]. 现代制造技术与装备.2017(04).[5] 樊小丹,张丹.浅谈机械设计标准及制造质量控制[J]. 黑龙江科学.2017(06).[6] 张军,黄福敏.浅谈机械设计中材料的选择和应用[J]. 黑龙江科学.2017(06).为了进一步提升工作效率，在应用模块化设计方法时，应对构造进行合理分析，有效划分生产环节结构。生产模块的划分中，为了提高生产效率，需要进一步明确生产功能和生产工艺，通过科学调度，对更好的完善功能模块提供保障。
4模块化与科技的融合
4.1模块化与成组技术
成组技术在模块化设计方法中，具有很多共通之处，成组技术主要是通过划分，对零件及工艺的相似性提供保障，之后为实现生产目标，在标准化的处理相似的零件。在设计模块化技术的过程中，其与成组技术的应用，还存在着很多相同之处，通过结合相同类型的软件功能，形成相应的模块。由此可见，将成组技术的理念运用在模块化设计方法中，可使机械设计的效率和质量进一步提升，较好地提升了机械设计的质量和效率。
4.2柔性制造技术
因为具有灵活多变的优势，柔性制造技术实现了生产的优化。将柔性制造技术运用在模块化的设计中，不仅能使机床的共性问题得到解决，还能机床个性化问题的解决得到有效解决。在此过程中，功能设计所遵循的思想，是运用最少的模块。通过应用柔性制造技术，实现一机多用的目标。目前，在机械设计中，柔性制造技术和模块化技术已经成为的重要研究项目。
4.3模块化设计的新技术结合
为了将模块化设计的作用充分发挥出来，需要有机的结合当前的一些新技术，以真正体现模块化设计的价值。通过综合同类软件功能，以形成相应模块，使之拥有更加强大的技术。例如，有机的综合柔性制造技术和模块化设计。当前，油柔性制造技术具有非常广泛的应用，具有比较的突出的技术应用的灵活多变特征，能使机械设计中机床的个性化问题得到有效解决。同时，有机结合计算机辅助技术和将模块化设计，通过应用计算机辅助技术，能使设计实现条理性和稳定性，进而使计算机的整体效率得到真正提升。
模块化设计技术篇7
模块化;机械设计;生产效率
引言
近些年，机械产业的改革发展进入到深水期。通过对机械设计的模块化设计方法的应用，对优化机械设计的方式和简化其程序有着积极促进作用。本文从理论上加强机械设计模块化设计方法的应用研究分析，以期为实际应用提供理论依据。
1模块化设计的步骤及机械模块化设计的作用分析
1.1模块化设计的步骤分析
模块化设计过程中，需要按照科学化的步骤进行实施。首先，要在系列模块的设计方面加强重视。这一设计中，要应用计算机技术，从而有效实现对市场的调查分析。要充分明确化用户需求，结合功能需求设计参数，以科学化设计产品功能[1]。这些基础工作实施后，实施模块化切分，科学设计模块结构，从而形成资料库，以有效构成模块化整体功能，从而有效提高机械设计的整体质量。模块化设计步骤中，单产品模块化设计也是比较重要的内容。这一设计是在系列模块设计基础上实现的。单产品模块设计要结合实际需求对参数加以明确化，并在模块的选择方面加强重视。此外，模块的组装分析计算环节也是比较重要的内容，在这些工作得到完善后，就能有效提高保障模块的性能。
1.2机械模块化设计的作用发挥
机械模块化的设计具有积极作用。相关设计人员在对市场产品功能的调查分析下，结合这些信息进行设计，在模块间的组合作用下形成特定产品[2]。模块化的体系方面能够进行变更，也能对模块设计理念进行有效优化。机械设计中的模块化设计方法应用能有效减少设计周期，并保障生产产品的性能，有效提高模块化设计中的设备运用效率，实现知识管理及集成设计的目标。机械设计模块化设计为维修提供了方便。维修任务不用大规模、大面积实施，只要在具体的部位上就可实施。机械模块化设计中，模块的结构相对比较简单，所以能方便进行拆卸等。在模块化的设计中，对包装设计的简化作用也比较突出。模块化技术引入后，大大提高了对设计人员的工作效率，以提供了技术支持[3]。模块化设计能有效降低成本，大大简化了包装流程，且有效控制了成本支出。
2机械设计中模块化设计的方法和具体应用
2.1机械设计中模块化设计的方法分析
机械设计过程中，应用模块化的设计方法，要注重科学化选择。所谓的模块化设计，就是把产品要素进行综合从而形成模块，然后通过模块的组成最终形成产品。在具体的设计中，会有诸多功能模块。选择组合模块，就能形成多样化的产品，以满足实际的不同需求。模块化设计过程中需要进行模块划分，需要在功能上进行分解，从而有效降低模块间的耦合性，保障模块功能的独立性等。
2.2模块化设计的新技术结合
充分发挥模块化设计的作用，需要注重和当前的一些新技术进行有机结合，以利于模块化设计的价值体现。把同类软件功能进行综合，就可形成相应模块，发挥比单技术更强大的作用。比如，将模块化设计和柔性制造技术进行有机结合。当前，对油柔性制造技术的应用比较广泛，技术应用的灵活多变特征比较突出，能够有效解决机械设计中机床的个性化问题[4]。另外，将模块化设计和计算机辅助技术进行有机结合。在计算机辅助技术的应用下，通过计算能有效实现稳定性、条理性的设计，从而可提高机械设计的整体效率水平打下基础。
2.3机械设计中模块化设计方法的具体应用
机械设计过程中对模块化设计方法的应用，要注重和实际需求紧密结合。通过模块化设计方法的运用，对提高生产效率具有积极的促进作用。在机械设计前，要注重生产工艺需求，然后划分模块，以及科学规划实际的步骤和操作方法，从而保障模块的独立性和完整性。精确把握模块化设计后，有效提高了性能。模块的设计规划中，要妥善完成模块的检修更换工作，从而满足实际应用需求，且不能影响其他模块的正常运行。机械设计过程中的模块化设计，要充分注重模块的合理划分工作。对于数控立式车床的设计，要注重方法的科学应用，结合实际生产工艺要求进行规划。在模块化设计方法应用中，要实施合理的构造分析，在保障生产环节的结构有效划分后，有效提高生产效率。生产模块的划分中，在生产工艺要求、功能方面要明确化，科学调度以提高设计生产效率，从而保证模块功能的完善。机械设计模块化设计方法的应用，要加强重视数控机床的划分和功能分解。通过模块化的设计方法应用，在功能及结构层面实施有效分析，以满足实际需要。科学划分，对模块设计的效果具有直接性影响。例如，在对数控机床的模块划分方面，能将其分成传动模块、执行模块和支撑模块、监测模块和辅助模块。这些模块的作用发挥是不同的[5]。对模块化设计方法的应用和数控机床的功能分解也要加强重视。模块划分数控机床后，要确定模块功能。模块的功能是不同的，有的是单功能，有的是多功能。例如，工件监测模块主要是对工件实施的监测，是单功能模块。对于多功能模块如工作台模块，不只具有定位功能，还有工件的旋转功能方。只要能够对设计模块的功能加以明确化，对模块进行合理组合，这样就能对机械设计进行优化。机械设计中的模块化方法应用，在模块的组装环节是在功能明确后实施的。对模块的合理化配置，能充分发挥模块的作用，从而有效提高整体车床的工作效率。这一应用环节组装后，就完成了设计工作。通过模块化设计方法的应用，可有效提高机械设计的整体水平，从而充分发挥其功能。
3结语
综上所述，对于当前的机械设计领域的发展，要充分注重新技术的支持，在模块化设计方法的应用下，促进优化机械设计的整体质量。
参考文献
[1]胡亚辉，徐燕申，钟伟弘，牛兴华.统一产品信息建模技术研究及在CAD/CAPP集成中的应用[J].制造业自动化，2014，（12）.
[2]侯亮，唐任仲.产品模块化设计理论、技术与应用研究进展[J].机械工程学报，2015，（1）.
[3]徐燕申，陈永亮，牛文铁，黄艳群.基于创新的机械产品快速响应设计/制造的关键技术及其应用研究[J].制造技术与机床，2014，（2）.
模块化设计技术篇8
“一纵”是指按机械电子工程原理与系统设计为主线的纵向结构，具体包括：传感检测技术模块、计算机与信息技术模块、自动控制技术模块、伺服传动技术模块、系统集成技术模块。“三横”是指在每个技术模块中又细分为三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块。具体内容如下：传感检测技术模块：基础要求模块包括传感与测试技术基础知识（传感器的基本构成、传感器的静态数学模型及其静态特性指标、传感器的选用），机电系统最常用的位移检测（光栅传感器、绝对码编码器、增量码编码器），力学量检测（应变式多维测力弹性体、扭矩传感器等），视觉检测（线阵CCD和面阵CCD的基本原理）。较高要求模块包括双目视觉检测的基本原理及标定，触觉传感器（指端应变式触觉传感器、多功能触觉传感器）。高要求模块包括机电测试新技术，现场总线系统，虚拟仪器技术，多传感器数据融合等。计算机与信息技术模块：基础要求模块包括计算机控制技术基础，计算机控制系统的组成、分类，及常用控制器（工控机、PLC、单片机），软件方面要求测量数据的预处理，数字滤波，线性化处理，标度变换。较高要求模块包括PLC、单片机的应用高级技巧。高要求模块包括PMAC原理及应用，基于DSP的运动控制及DSP运动控制卡。自动控制技术模块：基础要求模块包括PID控制算法的基本原理，标准PID算法的改进，数字PID参数的选择。较高要求模块包括模糊控制，模糊控制的定义及特点，模糊控制系统的组成，模糊控制系统的基本原理，应用模糊控制算法解决实际问题。高要求模块包括其它先进控制方法，如智能控制、自适应控制、模型预测控制、神经控制等。伺服传动技术模块：主要讲解直流电动机、交流电动机、步进电机及其控制。基础要求模块讲解三种电机的基本原理、机械特性及最常用的控制方法。较高要求模块讲解更深一层次的原理，如直流电机的电枢电动势、电磁转矩，交流电机的旋转磁场和定转子的电路分析，变频控制的原理及实现方法，步进电机的磁阻最小原理等。高要求模块讲解三种电机的先进控制技术，如直流电机的双闭环控制、交流电机的矢量控制等。系统集成技术模块：基础要求模块主讲机电系统各模块之间的级联设计，重点讲解模块之间的电气性能的相互匹配、信号耦合、时序配合、电平转换接口。较高要求模块主讲机电系统的电磁兼容技术，重点讲解接地技术、屏蔽技术、共模干扰的抑制、差模干扰的抑制、供电系统抗干扰、印刷电路板的抗干扰等。高要求模块重点讲解软件抗干扰技术，如软件冗余技术、软件陷阱技术、“看门狗”技术等。
3以案例为载体，推进模块化教学设计
针对上述的模块化教学内容，设计了针对不同教学内容相应的数字化资源，建设了课程网站，开发了多媒体课件，设计了多个教学案例。在典型的机电一体化的应用领域，将“加工中心”、“工业机器人”、“自动导引车”、“汽车防抱死刹车系统”制作了教学案例，并对一些复杂系统进行了分解设计。采用单片机进行直流电机控制、采用PLC对交流电机进行变频控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模块在教学中起到了很好的效果。通过这些案例，是将机械电子工程领域的科研成果及前沿技术引入教学，最大程度地吸引了学生的学习兴趣，激发了研究生的学习动力。
模块化设计技术篇9
引言：自动化技术包括多种多样的学科专业和知识，是对学科专业融合的综合体技术。在自动化技术中，计算机技术和信息化技术具有着重要的影响作用。现阶段，计算机技术和网络得到了充分的普及，这促进了自动化技术的发展，并且与机械设计技术进行融合，这就促使传统的机械设计技术有了很好的发展和进步，是机械设计制造水平得到明显提高。目前，各个行业已经不仅仅应用传统的机械设计技术，为此，对于自动化技术中对组建和模块化机械设计的应用在不断加强，这可以充分满足各个行业的需求，以便更加有效的推动自动化技术的不断发展。
一、组建及模块化机械设计在自动化中应用的意义
在自动化技术中，对于组件和模块化机械设计在不断的应用，这是具有重要的意义的。经过组建和模块化机械设计，能够使客户进行自动化控制系统的开放性需要。在现实的工作中，利用自动化控制系统，在不同的总线平台中对于数据进行处理和交换。这样一来，一些不具备较强互通性的设备就会慢慢下线，更多的用户将会选择统一控制模式系统，并对其进行良好的应用，所以，在自动化控制系统中，对于组件及模块化机械设计的应用可以有效提高控制系统的开放性，可以使用户对自动化控制系统有更好的认识和应用，不断的提高工程的经济效益。自动化系统可以通过对组建及模块化机械设计的运用实现向标准化、模块化的发展。在组合运行工艺流程时，要对于数据的传递方式进行调整，对于物理接口进行协调。不同的系统之间，进行通信协议转化的要求不具备合适的模块，就会大大增强系统的工作量。经过组件及模块化机械设计的应用，可以进行自动化系统模块化数据的简单交换，可以拥有即插即用的系统，大大提高系统的应用效率。
二、组件技术与自动化技术
1、积木模式的实现
进行组件技术的应用过程中，可以运用其组合性特点，对用户长期进行重复动作的应用软件应用需求加以实现。这种模式就是积木模式。在自动化控制系统当中，积木模式有着十分广泛的应用，并且发挥着十分重要的作用。在不同的组件供应商之间，为了实现数据自由交换，所制定的信息通信协议，必须确保良好的开放性特征。这种模块应用十分简单，只要连接合适的电源，即可实现其作用。
2、系统集成的实现
在运用组件技术的过程中，应当利用标准化总线技术加以实现，从而在组件之间，能够更加灵活地进行通信配置。基于组件技术，能够极大地扩充自动化的设备控制，并且在生产过程的基础上，实现多进程和多设备的控制模式。这种集成工作属于横向集成的一种，在其具体实现当中，不需要对编程进行应用。同时，利用TIA系统结构，对纵向集成加以实现，从而更加高效地构建高速网络系统。在构建网络的过程当中，系统采用路由作为交互节点，能够交互工艺以太网数据、现场控制总线，提升系统最大速度。另外，管理节点能够对产生和采集的信号进行直接接收，在现场接受管理层指令，也能够利用网络实现。因此，通过实现纵向集成，能够实现海量信息传递需求管理模式，从而实现一体化管控。
三、组件及模块化机械设计在自动化技术中的实际运用
1、在设计文件方面的运用
通常来说，机械设计需要大量数据资源的支持与文件的支持才能够进行。基于这一点，相关的设计人员就需要在展开机械设计的之前，准备好相关的文件和数据，并且对文件和数据进行协调配置，从而可以使得文件和数据可以更好的被收入到机械设计工作中，然而就现阶段的情况来说，很多的设计工作者只注意到了产品在开发中所存在的问题，却没有留意到组件设计以及模块设计相协调的问题。这样就使得组件在设计上有了一定的局限性，而模块在应用上也并没有发挥出其应有的效应。要想使得模块与组件可以得到优化配置，并且将两者有效的融合到自动化技术中，就需要针对设计进行模块的划分，针对每一个模块都要进行接口的设置，将接口与模块构建为一个整体，这样就可以使得相关的设计工作者能够利用组件来对各个模块进行汇总整理。另外，组件及模块化机械设计在自动化技术中进行实际运用的时候，要想使得模块化的应用效果可以得到提高，就需要针对传统理念进行详尽的分析，并在此基础上使得相关的设计工作者可以更好的对模块化进行创新和改进，这样有利于保障设计工作在开展的过程中，可以有效的将内容与实践顺利的结合在一起。设计人员在工作中，工作经验的总结通常都会通过设计文件来表示，因此，针对设计文件展开模块化改进和创新，就能够使得设计工作者能够将自身的经验水平进行提高，从而为以后设计工作奠定扎实的基础。针对设计文件进行模块化设计，从本质上说就是将设计组件进行有效的整合，从而在需要的时候，可以随时进行提取。
2、模块化的步骤
模块化机械设计在自动化技术中进行实际运用的过程中，需要严格的遵照相应的原则，并制定出具体的运用步骤，这样才能够使得模块化机械设计的运用效果得到最大限度的凸显。而具体的模块化步骤如下：第一，设计工作者要严格的依照高层模块对于地层模块所具有的依赖性进行详尽的了解，并通过抽象层对具体层的依赖进行深一层的了解，在明确相关的思路和意图的基础上，展开对模块化的设计。然而，在设计的时候，还需要注意依据设计整体思路来对模块进行划分，合理的应用相关的组件，使得模块可以与接口之间形成一个整体，然后在对所有的连接整体进行整合，从而构成一个大的组合。第二，针对模块进行有效的划分之后，就需要严格的依照模块划分的形式来展开各种设计工作，并在模块划分的基础上，针对设计工作进行有效的调整，而调整的过程一定要充分的考虑到产品能够使用的周期限制以及产品使用时对各个环节的要求，从而保障产品的生产以及应用可以实现有效的结合。同时，在将组件应用到自动化技术中时，需要合理的将组件自动化与生产进行有效的结合，这样可以使得设计成果能够被合理的运用到自动化技术中。而在将设计成果用到自动化技术中时，需要保留模块的二元性，而模块的二元性指代的就是模块的连接接口以及输入输出接口，两者有着各自独特的作用，不仅能够独立应用，也可以合作应用。总的来说，模块化的设计，对于模块零件的功能性有些较高的要求，对于系统结构的归属性也有着较高的要求，只有保障了零件的功能性以及结构的归属性，才能够使得模块化得到优化设计。
结束语
进行机械设计制造的自动化是当今社会的重要发展目标，这不仅可以提高社会的经济效益，而且还能不断增强综合国力。在现实的工作中，要想不断提上机械设计制造的自动化水平，就要不断的进行组件及模块化机械设计的应用，将组件技术与自动化控制技术进行很好的结合，实现其即能应用在组件设计中，又能应用在机械设计中。组件技术的合理应用，可以实现自动化系统的模块化设计更加简单化，也为我国相关的机械设计产品有了新的发展方向。
参考文献
模块化设计技术篇10
在三个坐标轴中定位模块设计规则
价值链坐标
从价值链的角度来看，电信运营商往往处于整个行业价值链中的一个环节或者同时处于几个环节中，进行模块化管理时需要从系统高度对模块所处的环节进行认真划分，位置确定下来之后才能准确把握模块与哪些环节协调和沟通。接下来进行模块标准化规则的设计，保证模块的独立性以及对于价值链的变化快速灵活地反应。
结构设计：参与价值链环节的电信运营商可以看作是完成特定功能的模块，模块的多少取决于价值链的复杂程度和所涉及到的电信运营商的选择方式。研究模块在价值链中的环节与功能，作为制订模块结构的基础。
接口设计：这里的接口负责与价值链上其他环节的交流与联系，因此对于整体运作起到很重要的纽带作用。除了要设计物资的传送之外，在电信的行业价值链中尤其要重视信息的传递和模块之间的资金结算问题，有关结算的方式、时间、地点等都需要在接口中体现出来。
标准设计：标准简言之就是一系列指标或者规格，用以判断与其他模块性能进行比较的相对性以及是否与整体规则一致，是设计者从整个系统的高度着眼进行的。如模块进行的服务在价值链中的成本比较、利润率等。设计者从设计过程中可以了解是否一致，是否存在弱项或瓶颈。
依照价值链确定模块，需要了解和把握行业的发展趋向。同时价值链并不总是一成不变的，而是存在着整合与转换，这在设计模块的规则和参数时需要综合来考虑，抓住其相对稳定的部分，收集相关信息制订模块的结构、标准和接口等标准化规则。
运营商在价值链的模块化管理中，还需要选择是以一个整体设计者的身份，还是以特定模块的制造者身份来进行战略决策。对于整体设计者来说，优势来自于吸引模块设计者遵循其设计的规则，而且设计者能控制整条价值链的运行。当然运作成功的关键，决定于整体设计者进行的设计是否恰当。中国移动“移动梦网”的成功，就在于它从增值业务价值链中整体设计者角度出发，与众多加盟内容和应用服务提供商、网络设备与应用软件提供商以及终端厂商联手，使他们与其设计规则一致，在网络平台上把各模块连接整合成功。而作为模块制造者，优势在于设计时可以把握设计标准和特定模块市场的优先控制，在其模块市场中具有专业和强劲的竞争能力。
业务坐标
电信业务的种类繁多，2003年4月份我国信息产业部公布的《电信业务分类目录》对各种业务从基础业务到增值业务都作了明确界定。基础电信业务分为第一类和第二类，每类分别有四种和七种详细的业务界定；增值电信业务也分为第一类和第二类并都作了详细描述。面对这些众多复杂的业务种类，电信经营商要灵活准确地把握十分困难。因此需要依照以下步骤，进行业务模块的标准化规则设计。
结构设计：把整个业务流程作为系统并对系统进行分析，按照业务类型和性质划分各模块，然后对模块要完成的功能进行明确的说明，作为模块的体系结构。
接口设计：指模块与其他模块之间相互传递的技术参数、用户标识，以及业务的中间结果，包括信息内容、信息载体、资金流等。
标准设计：需要确定该模块的质量检测参数与执行评价等一些指标，看其与系统设计的功能及步骤是否一致。
以最近兴起的小区广播为例，完成这项业务涉及到以下几个不同功能的模块：一是系统集成商提供给移动运营商小区广播系统，二是内容／服务提供商提供给移动运营商广播的内容，三是移动运营商将信息广播给用户。其中第二和第三个模块多次重复，这三个模块与业务参与者的关系如图2所示。模块二的接口是内容/服务提供商提供并由移动运营商接收的文本／图像／视频信息，另外还有结算方式与资金流转等需要进一步细化的问题。模块三的接口是由移动运营商发出用户接收的广播信息以及小区范围与用户状态等参数(如图二)。
小区广播业务模块划分
模块的标准化规则制订好之后，按照不同的细分市场以及营销特点可以建立不同的非标准化参数，应用于不同的市场。例如模块二针对不同的内容／服务提供商制订不同的价格和模块执行次数，模块三针对不同小区的用户进行不同内容的发送广播等。这些都是不影响模块本身的非标准化信息，对于灵活应对各种细分市场大有益处。
目前电信业务中还存在的问题是内容生产和包装环节工作非常分散，工作流程不确定，不能保证业务的稳定性。另外外包业务还需要进一步发展，从整体高度来进行业务模块设计时，为保证专注的模块业务完成的高效性，充分利用其他优势，可以将部分业务实行外包。
网络与技术坐标
之所以要把网络技术单独拿出来作为一个模块设计考虑，是由于电信企业的业务无一不是和技术结合，通过一定的网络技术与协议实现的。因此进行模块设计时，必须包括该模块技术上的标准化规则。举个最简单的例子，《电信业务分类目录》中对蜂窝移动通信业务(即通过蜂窝移动通信网提供话音、数据、视频图像等业务)的说明包括三种技术实现，即GSM移动通信、CDMA移动通信和第三代移动通信，其中前两种尽管采用的技术和协议不同，但提供的移动通信业务相同。众所周知，中国联通同时运行GSM和CDMA两种网，它进行的各种移动话音和数据业务都要建立在两个不同的网络基础上，因此需要在设定的模块和模块规则中加以体现。
在网络技术上进行的结构、接口和标准的设计依照模块的技术要求和实现方式，并联系与其他模块所处层次的网络协议或技术的接口参数。由于在计算机以及网络技术上都已采用模块化设计，在技术层面上进行模块的结构和接口等设计的应用已经较成熟，因此技术坐标中模块标准化设计的工作比较容易完成。新一代电信网的趋势是以IP为基础、基于统一协议的分组化网络，支持各种业务(话音、视频、数据、无线移动等)，具有灵活开放的体系架构和标准接口。其网络系统的设计将采用分层的、标准化接口的模块化设计。而且所有的通信方式底层技术完全一样，这将成为电信运营商进行模块化管理的推动力和技术基础。
在三维坐标轴中多方位确立的模块具有立体性：充分适应电信运营的特点。管理者可以从技术、内容、市场三个坐标中多角度、多层次地划分模块，也可以对同一个既定模块从三方面来进行标准化规则和非标准化参数的设计。如果模块的划分和信息的归纳分离是恰当的，就为进一步管理与执行奠定了正确坚实的基础。模块执行层面的进展同样需要设计者与员工的积极配合。
模块化管理提速电信业发展
引进模块化管理可以降低电信运营商的总成本，从整体上提高运营商的工作绩效与利润。模块化管理对于电信运营商面对创新、灵活性和高速度等进行控制有很大帮助。
首先，有利于管理者从系统的高度来把握价值链的构成与趋势。把服务的整体系统进行模块化设计后，自然会抓住主要业务单元进行抽象，相关价值链的各环节就可一目了然。
其次，可以增加公司应对和部署各种业务的灵活性和主动性，加快经营者的反应能力。由于各模块的内部规则是标准化的，新业务的形成有的只需改变一下模块单元的接口然后重新整合即可。模块化推进了创新的速度，使得公司领导者对竞争者的行为和市场的变化作出反应的时间大大缩短，这在日益激烈的电信竞争环境下尤其重要。
同时，模块化管理适应新一代电信网络的发展要求，与网络的模块化设计遥相呼应。形成这样的管理方式，可以辅助电信经营者充分应对未来的变化和网络技术的推进，以稳定发展来迎接不断加快的网络技术更新浪潮。
模块化设计技术篇11
船舶工业的生产过程是一个复杂的有机的整体大系统，随着计算机技术、信息技术在工业中的广泛应用，造船行业正经历着又一次新的技术革命，其目标是通过现代集成制造技术带来造船业更高的经济效益，其主要特征是由区域导向型造船走向中间产品导向型造船。这其中核心技术是基于设计制造一体化的船舶模块化建造技术的发展。
一、模块化概念
所谓模块，就是具有一定功能和特定结合要素的零件、组件和部件。模块化设计就是将一组特定模块在一定范围内组成不同功能或功能相同而性能不同的产品。模块化设计可以满足产品多品种、多规格的要求，并可大大缩短设计周期，提高性价比，使产品便于维修，只是对于结合部位和形体设计有着特殊的要求。模块化设计就像搭积木一样，可根据不同的作用和任务进行组件装配。
模块化造船已经有30多年的历史了，技术上日趋成熟。目前已被多国海军采用，如美国、德国、丹麦、瑞典、俄罗斯等。应用也很广泛，航母、潜艇、巡洋舰、护卫舰等水上、水下舰艇等都开始采用。模块化造船的目的主要是降低整个全寿期费用和保持全舰系统的先进性。包括研发、设计、建造、维护、改装。突出的优点是加快建造周期，升级灵活，便于安装新系统。
二、区域导向型造船与中间产品导向型造船
传统的造船模式采用区域功能型组织结构，即按共同的生产活动调集资源。工程师和生产人员按功能组织起来。而现代造船模式采用产品导向型组织，即以产品导向型工程分解和成组技术为基础。中间产品是指生产的作业单元，是对最终产品进行任务分解的一个组成部分，也是逐级形成最终产品的组成部分。成组技术适宜多品种生产，即多种产品小批量生产.设计和生产以同一方法加以组织，均以同一产品为目标，在造船中即以中间产品为目标。一切设计、计划、船体建造、舾装和涂装均按船舶的地理区域进行，船厂把整艘船舶作为最终产品，用工业工程的方法把它分解为零件和层层部件（部件、分段、总段、舾装单元等）以及特定的任务（如涂装、调试、试航）称之为“中间产品”。把所有“中间产品”委托给厂内外专业化高效的生产组织制造，这种先进的造船方法称之为“中间产品”导向型法。“中间产品”是一种概念导向，其目的是将传统的生产过程加以层次化分解，其实质是船舶设计数据信息的一种管理方式。
三、船舶舾装模块化
模块化造船的概念贯穿于船舶的初始设计、建造过程和试航、操作过程。模块化造船的关键是模块化设计。
基于模块化设计技术的模块化建造方法能够给造船业带来巨大收益，并为长远带来降低设计成本，缩短设计周期，使个性化产品和系列化产品之间的维护、更新、回收和设计再造变得更容易等好处。
直至近几年，模块化造船概念的应用仍主要集中在有序的建造所需要的生产和装配计划上，生产设计继续按照传统的功能系统方式进行，结果在一张图上表示了一大堆以专业划分的工作，并没有去考虑诸如区域装配等模块化建造概念的应用。问题的关键在于设计，模块化建造不仅要求从系统观点出发，更要求从建造观点出发进行提前设计。这已不是生产设计和成组技术能够解决的问题，模块化船舶设计概念的产生源于设计优化、结构简化、功能单元化、目标多样化。
船舶管系设计是轮机设计中工作量最大、最复杂、最繁琐的部分，同时也是船舶制造过程中生产设计及工艺设计、加工制造和现场安装工作量最大、最复杂、最繁琐的部分。长期以来，船舶管路设计采用的是在头脑中进行三维构思而用二维绘图表达的传统方式，通过平面、立面、侧面及剖面等几个基本视图表达管路布置和管子加工信息。随着计算机软硬件水平的不断提高和计算机应用技术的不断进步，设计数字化技术实现了产品设计手段与设计过程的数字化和智能化。数字化设计优点集中体现在：减少设计时间、减少生产准备时间、提高生产效率、故障的早期诊断、使改变设计变得容易、尽量减少信息错误及面向生产的数据的可获得性。目前国际上和国内使用的集成化船舶设计软件主要有：TRIBON等。近年来世界上许多造船发达国家应用计算机模拟造船，并取得了很大程度上的成功，同时也推动了船舶设计与制造向模块化方向发展。
四、模块化建造的发展趋势
1、采用先进的计算机技术
高性能的计算机工具为整个模块化设计、建造过程提供支持，设计阶段利用先进的设计软件，可以大大的减少设计更改，缩短建造周期，节约建造费用。
模块化设计技术篇12
20世纪90年代以来，随着知识经济的兴起、信息技术的发展和组织形态的演进，分工方式发生了新的变化，产业间完整的产品生产分工向产品内的部件生产分工、产品增值过程分工、产品生产环节分工和产品要素分工等复合分工方式发展，一种新型分工形式――模块化分工应运而生。本文将在简要回顾分工演进历程的基础上，提出并界定模块化分工方式，分析模块化分工不同于传统分工形式的特殊属性，以及组织基于模块化分工而获得的竞争优势。
一、分工的演进：纵向链状分工、横向平行分工与网络状模块化分工
分工可以按照不同属性进行分类：按照其发生的历史顺序可以分为自然分工和社会分工；按照分工的层次可以分为一般分工、特殊分工和个别分工；按照技术特征可以分为有机分工和混合分工；按照经济与技术的关系可以分为技术分工和经济分工；按照分工主体之间的联系可以分为横向分工、纵向分工和混合分工；按照分工与专业化的精细发展程度可以分为产业分工、产品分工、零部件分工、工艺分工和生产服务分工等。本文参考上述分类方法，根据分工与组织演进的关系将分工划分为纵向链状分工、横向平行分工和网络状模块化分工三种演进形式，并重点对模块化分工进行理论分析。
(一)纵向链状分工
纵向链状分工是指按照部件或工序先后顺序将生产过程分解为不同阶段的经济行为。纵向链状分工一般是围绕最终产品进行“后向”分工，在产业链层次上将生产纵向划分为n个阶段，每个阶段成为分工体系中的一个组分，从而衍生出一条越来越复杂的产品价值链(见图1)。在纵向链状分工中，经济系统之间的单向作用表现为下游企业对上游企业的单向制约作用，即下游生产环节规定着上游生产环节，也就是上游生产的部件或工序必须符合下游生产环节的需要。纵向链状分工是最基础的分工机制，是一种沿着产业链进行的垂直分工，按照纵向链状分工形成独立经济组织的过程可以看成是纵向一体化企业的解体，是纵向专业化过程。
纵向链状分工既可以发生在企业内部，也可以发生在企业之间。一般而言，企业内部采取的主要是纵向链状分工，形成紧密型的企业组织结构。企业之间的纵向链状分工方式与链条式的生产组织形式相对应，不同企业按照纵向链状分工参与产业链的形成，这种产业链在组织形式上往往表现为初级形态的企业集群，如江浙一带在改革开放初期发展起来的专业村、专业镇。这些专业村、专业镇主要是围绕某一种产品进行工序或部件的专业化分工，形成产业链条，中小企业(甚至包含一些家庭手工作坊)以产业链条为纽带相对集聚，形成“块状经济”。
(二)横向平行分工
横向平行分工是主要发生在不同的行业、部门和不同的区域之间的一种分工形式。与纵向链状分工不同的是，横向平行分工中经济系统组分之间的作用是相互的，组分之间通过大量的产品交换和相互采购发生联系并产生相互作用，组分与组分之间的关系相对松散。横向平行分工使各个组分相互作用构成更为复杂的经济系统，经济系统的子系统或者各个层次交叉重叠，相互关系也更加复杂(见图2)。横向平行分工的各组分之间交换的是产品，而不是(或不仅仅是)构成同一产品的部件或生产工序，因而横向平行分工是更加“宏观”层次的分工，专业化的细分程度相对粗放。
横向平行分工的各个组分之间既可能存在互补关系，也可能存在竞争关系。当各个组分相互组合才能构成最终产品(或满足最终消费)时，它们之间是互补关系；当几个组分在构成最终产品的过程中可以相互替代时，它们之间就是相互竞争关系。横向平行分工有时候也表现为区域分工的形式，各地区根据资源分布、生产传统和区位特点进行产品或产业层次的分工，然后通过市场交换互通有无。参与行业内的横向平行分工的企业与企业之间往往不存在组织上的联系，即使存在组织联系也是松散型的组织结构，参与分工的企业之间的替代性和互补性都相对较弱。
(三)网络状模块化分工
模块化分工是指将一个复杂的系统或过程按照一定的联系规则分解为可进行独立设计的半自律性子系统的经济行为。一个复杂系统可以按照模块化分工的形式分解为半自律的子系统，子系统本身还可以继续分解为更加细化的价值模块。子系统的分解方式既可以是纵向链状分工，也可以是横向平行分工，在模块系统内部构成网络状分工体系(见图3)。在模块化分工条件下，各个组分可以按照标准独立地发展，每个模块之间在设计过程和生产过程中可以互不干扰。在子系统(模块)构成更加复杂的系统时，每个组分所形成的产品(价值)模块之间是互补关系。模块化分工是一种更加细致的专业化分工，同时它也是按照成员企业的优势能力要素进行的分工，有利于突出差异化、创新及划分更细的价值取向，使参与分工的企业更好地发挥比较优势，实现网络组织内部的资源互补。模块化分工是模块化生产方式形成和发展的基础。
二、模块化技术、模块化设计与模块化分工
模块化技术的出现是模块化分工方式产生的前提条件。以电子技术为基础的信息技术的进步，特别是微电子、计算机与电信三个主要技术领域不同阶段的创新和传播，建立了新的信息技术范式――模块化技术，为模块化分工的形成和模块化生产方式的应用奠定了技术基础。模块化技术是一种“化繁为简、聚零为整”的技术，是信息技术向智能化、集成化、系统化方向发展的结果。现在，模块化技术已经成为产业发展过程中出现的、用于解决复杂系统问题的新思路、新方法、新手段。模块化技术在空间上分割了流水线技术，产品的设计开发、模块加工、产品装配、包装、销售不必集中在一个企业内完成，使得产品的模块化设计成为可能。模块化设计包括“模块分解化”和“模块集中化”两个阶段。模块化设计是模块化分工的前奏，如果将模块化设计落实到生产过程中，“模块分解化”就是模块化分工，“模块集中化”就是模块化分工后的模块整合。模块化分工后，各模块主体独立于其他模块处理个别信息和有限的系统信息，各模块发出的“看得见的”信息可能是存在差异的信息，于是就存在一个信息的优选问题。来自各个子系统的异化信息由所在于系统的“舵手”对它从“舵手”本身所处的系统环境角度加以解释后以简约形式反馈到整个系统。在由各个子系统的“舵手”联合对反馈过来的异化信息进行比较、解释、选择，通过信息
的处理、传达、交换，使单一的模块之间的联系规则不断被筛选，并得到进化发展。“舵手”通过事后对整体规则的整合，找出最合适的模块组合，形成生产系统，并在此过程中优选出相应的系统联系规则作为整个生产系统“看得见的”信息。由于模块系统区分了“看得见的设计规则”和“隐形的设计规则”，每个模块的设计和改进都可以独立于其他模块的设计和改进，每个模块的设计信息都被“浓缩化”了，保证了模块具有一定的自由度，只要符合设计规则，可采用任何方法或模块组合产品，使得最终产品成为模块的组合。
模块化设计规则的形成和应用，界面联系规则的标准化，技术变化的速度和竞争的强度，是模块化分工的主要催化力量。一个产业中的零部件越容易标准化，技术变化的速度越快，产业的竞争强度越大，就越容易导致模块化，形成产品模块。所谓产品模块，就是可组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元，包括功能模块、结构模块和单元模块三种类型。产品模块的形成为模块化设计提供了可能性。模块化设计就是有目的地、持续并严格地应用模块化技术对产品进行模块化分解和模块化集中的过程，它既是一种标准化设计，又是一种组合化设计。模块化设计分为两个不同层次，第一个层次是系列模块化产品研制过程，需要根据市场调研结果对整个系列进行模块化设计，本质上是在系列产品研制过程中寻找通用模块和专用模块；第二个层次是单个产品的模块化设计，需要根据用户的具体要求对模块进行选择和组合，并加以必要的设计计算和校核计算，本质上是选择及组合的过程。模块化设计不是面向某一个产品，而是面向整个产品系统；既需要形成特定功能的模块，也需要形成有使用功能的产品。模块化设计通过限制元件之间或任务之间交互作用的范围，可以减少设计或生产过程中发生循环的次数，缩小发生循环的范围，从而提高了复杂性的可控范围。模块化设计可以使复杂产品大型设计的不同部分同时进行，从而缩短完成特定生产过程或设计过程所需的时间，实现并行生产。
模块化分工产生于模块化技术和模块化设计的基础之上，其实模块化分工本身就是一种特殊的设计结构，其中分工的参数和任务结构在单元(模块)内是相互独立的，而在单元(模块)之间是相互联系的，体现了独立性与依赖性的辩证统一。技术变化速度越快，产品的升级换代就越快，产品的生命周期就越短，就越是需要加快产业演进的速度。建立在模块化设计基础上的模块化分工和生产能够加快产品创新步伐和产业演进速度，适应技术革新的需要。在高度竞争的环境中，企业将被迫克服组织惯性，采用与生产过程多样化和生产工序模块化相适应的分工方式和组织形式。模块化分工已经成为新经济时代分工演进的一种新趋势，是企业从“纵向一体化”走向“专注核心环节”的必然选择。随着信息技术的发展、市场需求的变化、合作生产的兴起，越来越多的企业开始实施“归核化战略”，首先将业务分解成一个个单一的能力要素，然后将能力要素进行细分，选择出核心能力要素，再将核心能力要素集中于优势生产，构建核心竞争能力，形成比较优势，并以比较优势参与网络组织的模块化分工，构成模块化网络组织，从而实现资源共享，增强组织竞争优势。
三、模块化分工的特性分析
模块化分工是专业化分工与一体化分工并存与耦合的一种新型分工形式。模块化分工过程既是复杂系统简单化的过程，也是形成网络系统与模块化结构的过程。作为“对愈加复杂的问题的解决方法”，模块化分工与传统分工之间存在着明显的区别，具有一些新的特性。
1 模块化分工具有超越传统分工方式的经济性。模块化分工是生产分工与职能分工、工序分工与知识分工、横向分工与纵向分工、劳动分工与能力分工的融合，是价值创造形式的变化与重新组合，是对传统分工方式的延伸与超越。模块化分工不是简单的劳动分工，而是一种基于企业能力要素和资源的分工。当企业按照自身的知识状况、能力特征、比较优势向专门化角度发展时，企业的核心资源就会得到充分利用，企业特殊的核心能力也将得到强化，其实企业就已经进入了能力分工过程。在自由市场经济中，某一企业之所以能够长时期地获取较高的投资回报率，是因为该企业与其他企业相比拥有无法仿制或复制的特殊核心能力。模块化分工对传统分工的超越还表现在，模块化分工能够打破空间限制，实现地理的分散性与组织接近性的统一。传统的分工往往受到空间的限制，只能局限于同一个企业内部或相对集中的同一地区内的不同企业之间。模块化分工不仅可以使产业链上的设计、生产、销售等环节实现空间分离，而且可以分解生产工序、在不同地区生产产品模块，再进行地理上的集中，完成最终产品的组装。
2 模块化分工能够创造选择价值，增加分工的净收益。传统分工是一种以专业化效率为导向、力图节约的经济行为，而模块化分工是以顾客价值为导向、允许浪费和重复建设现象存在的经济行为，尤其是在隐模块的设计和生产的竞争中，适度的浪费和重复能够创造选择价值，从而增加分工的净收益。传统分工的主要目的在于获得分工经济效应，它对于竞争程度的影响更多的是依赖于交易效率和人口规模两个因素：当法律制度所决定的、界定每个交易中的合约及有关产权的效率上升时，分工水平和人均收入会上升，而竞争程度会下降；在固定人口规模条件下，当分工水平上升时，每个专业的生产者人数会下降，竞争程度自然下降。模块化分工并不会降低竞争程度，在分工过程中和分工后，各模块研发主体只要遵循可见部分的设计规则，就可以试验完全不同的工程技术，各模块供应者具有较大的自由度，因而其信息处理和操作处理可以相互保密，从而使模块研发的多个主体同时展开研发成为可能，它们之间存在着竞争关系。这种竞争关系保证了模块化系统创新动力的充足性，激励研发主体开发出符合理想界面标准和绩效标准的模块产品；同时也增加了模块化系统的选择价值，独立的同种功能模块的研发能够预留几个选择的余地来应对未来的不确定性。
3 模块化分工是基于核心资源和能力要素而形成的分工方式。模块化分工与传统分工对企业资源和能力的要求不一样。传统分工是依据专业化效率原则进行的分工，各组分是先分工、后专业化，企业参与传统分工并不要求具有特殊的资源或能力，可以边参与分工边学习，逐渐适应专业化生产；分工演化机制关注的是，分工如何在市场自由竞争的环境中节约内生交易费用，推动分工走向深化的问题。模块化分工是依据功能原则进行的分工，是对专业化分工的整合，要求以核心能力为基础进行分工，再在分工的基础上强化核心能力。可以说模块化分工是传统分工的进一步延伸和深化。模块化分工关注的是，如何通过模块化分工充分发挥优势资源的互补效应，如何推进模块在信息封闭体制和界面标准的联动中获得创新和发展，进而增强整个组织的竞争实力问题。企业在自身核心资源和能力要素模块化的基础上参与模块化分工，可以将其生产经营活动聚焦于价值创造过程的某些环节，以使其已有的核心能力要素和经营活动中所形成的能力要素
能够得到最好的积累、培育和发挥。以核心能力要素参与模块化分工的企业或业务单位尽管其业务边界(有形边界)缩小了，但是其能力边界(无形边界)有望得到急剧的扩大，通过调用外部资源而取得快速成长和发展，实现“杠杆增长”。
4 模块化分工过程是对技术和制度进行有效整合的过程。模块化分工与传统分工对制度和技术的要求不一样。传统分工是将生产进行分解和细化的过程，在交易效率允许的前提条件下，分工越细致，专业化水平就越高，分工程度也就越高。模块化分工不仅仅是将复杂系统进行分解的问题，它还是一个有效整合的过程。模块化分工既是分工的过程，同时也是在分工的基础上进一步将各个组分按照功能原则重新聚合的过程。也就是说，模块化分工要比传统分工复杂得多、精细得多。在进行模块化分工之前，不仅要有先进的技术和高效率的制度作保障，也需要设计者对模块化的对象有充分的认识和把握，不仅要具备进行模块化分工的可能性，而且需要具备模块化分工的必要性，这样才能获得模块化分工的好处。因此，模块化分工对技术水平和制度效率的要求更高。技术水平主要指的是将复杂系统分解为具有半自律功能的子系统的模块化技术，制度效率主要是对模块化系统内部的设计规则和界面标准的要求。
5 模块化分工是集权和分权相结合的分工方式。传统分工和模块化分工所对应的组织结构的集权、分权特征和稳定性具有较大差异。由传统分工演化而来的是分层组织结构，主要包括集权和分权两种基本形式。集权式组织结构内部主要是科层等级制度，其演化动力来源于对上级或前一生产工序命令的执行，组织内存在着显著的等级差。分权式组织结构主要是指多部门化组织或M型组织，其演化动力是分工经济驱动的自发产物，其结果是形成两级(或多级)分权的组织结构。由模块化分工演化而来的是模块化组织结构，集权和分权在模块组织结构内部是完全协调一致的：看得见的设计规则是各个子模块必须遵守的共同信息，具有集权的特征；但各个子模块(隐模块)在设计上被赋予了很大的自力，具有较高的分权特征。模块化组织结构的设计规则在产生之初具有激烈的竞争性，但是，一旦成为系统的显性规则后，往往是长期保持稳定。设计规则的稳定性确保了模块化组织结构的稳定性和可预期性特征。
模块化设计技术篇13
1 引言
利用先进的信息技术优化环境艺术设计专业的课堂教学，运用模块化理论将整个模型逐级模块化、深化、细化，重视整体环境观的教育，树立整体的建筑观、景观设计观和室内设计观，运用生态审美意识去培养“开拓型、会通型、应用型”的环境艺术设计创新人才是适合于21世纪可持续发展的现代设计教育模式。实行分段式教学机制具有科学依据：针对环境艺术设计专业的特点，接轨学院、资源共享实现共同教育；强化学生的基础能力、专业技能，有助于使学生获得较为全面的训练，提高学生的整体控制能力；强调跨学科、多技能的素质教育，借助信息技术的优势进一步让学生培养扎实的专业基础、活跃的思维、开阔的学术视野，从而培养处具有较高艺术修养、较强设计能力的复合型人才。
2 现代信息环境下环境艺术设计专业摸块化教学模型结构
本科教学对教学模型的探索是一个永恒的话题。根据自己多年环境艺术专业的求学经验、设计实践经验、工程实践经验、在大学环境艺术设计专业的教学经验，以及从科研项目开题以来对国内这个领域的专业人员多年的采访和收集资料过程中获取的资料、直接和间接经验，试图以系统工程学、模块化理论、整体论、还原论为方法论和信息技术化手段一一建立一个现代信息环境下的环境艺术设计专业模块化教学新模型。作为尝试解决这个问题的办法，其基本思路是：先将整个教学系统按照模块化理论分离出7个大模块，再按照这7个大模块的学习内容和要求来设计更多的相关子模块来构成整个教学的信息系统，这些子模块可根据当前信息时代对学生专业能力的需要增加或减少、更新内容、升级换代。再按照子模块中更小的模块的逻辑性归纳成新的层次，根据学校的信息技术设备的实际情况最终形成每学年的课程表。
关于教学模块的分离、更新、增加、减少、归纳以及为模块创造一个“外壳”：为了便于宏观上的教学管理，把整个教学系统分离成几个大的教学模块，即教学模块的分离，例如，本文将整个教学系统分为“室内、建筑、景观、规划、史论、设计基础、实习”7个大模块，通过将模块不断地分离、更新、增加、减少、归纳，以及为模块创造一个“外壳”，使模块本身的内涵以及模块内部子模块之间以及模块与模块之间的相互关系发生变化，最后导致教学模型不断发生变化。同时，教学控制体系内容也要随着设备和技术的调整做出相应调整。所以我们说，伴随着教学模块的分离、更新、增加、减少、归纳，以及为模块创造一个新的“外壳”，专业教学模型呈现为动态的、开放的教学模型体系。专业教学模型与教学控制体系都是动态的、开放的模型和控制体系。稳定是暂时的、相对的，变化是永恒的、绝对的。
3 环境艺术设计专业教学新模型的四个核心内容
3.1 五年制教学模型
环境艺术设计专业以五年制的教学模型为宜。环境设计专业范围较广，实践性强，涉及学科门类较多，运用到的信息和科技技术也相对多，如：设计基础、建筑基础、建筑设计、专业基础、室内设计、景观设计、设计历史及理论、电脑软件学习及使用、毕业设计及论文等。尤其是专业实践一项耗费时间较多，环境艺术设计专业是一个实践性很强的专业，现在几乎所有学校的学生参与实践的时间都不够、以至于所学专业知识与实践连接不上。
3.2 四段式教学模型
设置四段式教学模型，是参考了国内外的专业教学模型以及目前国内的专业教学与实践的实际情况而定的。
3.2.1 有针对性设计的、计算机辅助教学的基础教学模块（1学年）
现在许多学校的设计基础部教学，是将所有设计专业的学生放在一起学，不分专业，强调共性，忽略个性，但是在有些院校比如清华大学美术学院基础部的教学，在经历了20多年的历史后，逐渐变成了现在的状态。即：利用信息技术辅助教学，在提高效率的同时保持共性并展开个性教学，强调设计基础教学的专业适应性、方向性，并非每个专业的基础教学都一样，而是有相同部分有不同部分，而不同部分的课程及内容正是针对各自不同的专业特点而设。
3.2.2 网络资源拓展条件下的建筑设计课程模块（2学年，含建筑设计实践）
建筑设计是环境艺术设计的重要基础之一，据本人访谈专业人士统计的结果发现，无论是装饰设计公司的业务领导还是环境艺术设计专业毕业的从业人员，在谈到建筑和室内设计、景观设计的关系时，无不强调环境艺术设计专业的毕业生在建筑知识方面的匮乏导致在工作中的被动。在这里需要强调的是，环艺系开设的工科内容和开在建筑系的工科内容是不完全一样的，在这里的内容重点更多的是强调该科内容和室内设计的关系，这是一个室内设计师所必备的知识技能，这一课程模块的教学设计需要借助大量的网络信息资源。
3.2.3 计算机设计软件使用下的模糊景观设计与室内设计专业教学模块（1学年，含工程实践）
这一阶段主要学习室内设计及景观设计的基本理论、基本知识和相关的设计技能，使学生通过学习室内设计及景观设计理论锻炼设计思维能力，通过专业造型基础、设计原理与方法、计算机软件技术和其他相关的信息技术、工作室及工程实践能力的基本训练，具备了解室内设计及景观设计的历史及现状，了解专业最新成就的发展趋势。
3.2.4 信息技术下景观设计或室内设计教学模块，并以所选方向作为毕业设计（1学年，含实习）
最后一年的分专业教学，是让学生在前面一年设计基础、两年建筑设计基础和一年“景观、室内模糊教学”的基础上，根据自己的喜爱，学有所专，学有所长，同时也在毕业之际做出一个有深度的设计项目。环境艺术设计只能以建筑设计为基础开出两个专业方向，景观设计和室内设计，而建筑设计由专门的建筑系来完成正规的专业教学。无论是美院建筑系还是工科建筑系，一般还要5年，环艺系在有限的时间里既不要去重复别人的路子，更不要忘记了自己的任务。
四段式5年制教学模式，一年级培养学生从“自然人”到掌握一定专业知识的“专业人”；二三年级开始打好专业基础——建筑设计基础课程；从四年级到五年级，则重点培养学生从专业人到具有一定职业能力的设计者，以开拓型、会通型、应用型的创新人才为育人建设重点；从五年级到毕业则选择一门作为突破，再提高，并对本科阶段的学习作一总结。
3.3 增加有关工学课程
这一块内容具体落实在四段式教学的第二段里面，“两年制的建筑设计课程模块”。主要包括建筑物理、建筑结构、建筑材料等课程，增加有关工学课程的出发点是基于工程设计及施工实践的需要。工学课程的缺失是目前国内艺术院校环境艺术设计专业的软肋。基于文科类艺术院校的学生的理工基础，可以将有关工学课程的内容在难度上区别于工科类建筑学院，但是一定要有。环境艺术设计专业是一门艺术和技术结合的专业，这在业内和实践中已成共识，在这里所说的技术，除了当前信息化环境下的信息技术，还有就是相关的工学内容。
3.4 文理兼收模式
文理科兼收的优势就在于使该专业学生进入社会后，在该专业的高端和中段都有相当数量的学生保持优势。现在的专业设置状态是：几乎所有美术学院的环境艺术设计专业均为文科类生源；国内的一些工学院及林学院的一些相关专业是理工科生源。这样的状态使学生在个人优势上不断扩展，但是在专业“短板”方面却没有得到长足的长进和补充。文理兼收的模式不仅可以使文、工科学生在专业技能、教师信息化教学手段上互通有无、取长补短、共同进步，甚至在思维方式、学习方式和工作态度等诸方面都有互补优势。
4 结语
环境艺术设计教学的模块化模型，还有很多不足之处，我们从中可以看出这一专业存在的问题和解决方法，尤其是随着现代信息化技术的发展，信息技术逐渐运用到环境艺术设计和教学中，教学设计应该从信息技术这一个辅助手段多加考虑。希望我的探索能够为环境艺术设计专业的教学提供帮助，不足之处还请指正。
（济宁职业技术学院，山东 济宁 272100）
参考文献：
[1]徐晓星.高职院校教师设计工作室建设的探索[J].科技信息，2012，（12）.
