时间：2023-01-21 01:03:33
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇模块化设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、模块的定义
模块是可组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。定义成模块的零部件应具有以下几个典型特点：
（一）功能的独立性：给定输入和输出，能够独立的完成一定的功能；
（二）结构的独立性：应该具有独立的物理组成和外观结构；
（三）接口的标准化：标准的接口保证了模块的互换性，以便与其他模块进行组合。
对于工程机械产品，模块可以是机械结构件、也可以是液压或电气单元、控制软件，如混泥土泵车可以定义为臂架、转塔、泵送系统等模块。同时模块亦可以根据其复杂程度及在实施过程中的制造、装配、物流等实际情况进行进一步的下级模块划分，也就是模块可以有层级概念，比如说混泥土泵车的臂架定义为一级模块，往下还可以细分为单节臂架模块、臂架油缸模块、连杆模块等二级模块。从而可通过不同长度的单节臂架模块组合成满足不同客户需求的不同臂架高度的泵车。
二、模块设计的内涵及特点
（一）模块化设计内涵
设计任务可以从多个层面共同进行，并且这一特征是传统设计方法中所不具备的。先对产品的框架进行设计，在逐层开展内容完善，这样机械设计任务开展形式拥有更多的选择，并且不会出现设计形式混乱的情况。机械设计需要将参数完善记录，方便对设计图形进行审核，完全达到安全标准才能够投入到生产环节中。通常情况下是同横向与纵向两方面来探讨设计形式，将数据依次填写到框架中，对比分析是否存在误差。设计期间结合使用需求可以随时对模块进行改变，确保工作任务能够高效开展。
（二）设计的特点
1、便于维修。模块化设计理念与传统设计方法相比较，拥有很多新的特点。首先是使用阶段发生故障更便于维修，修理任务也可以在局部进行，节省时间的同时在维修效率上也有明显提升。各模块均可灵活拆卸，故障严重时，通过调试很难使之恢复正常，此时直接将木块更换，快速完成维修任务。由此可见，无论是设计还是使用，该种设计理念都有很多突破，解决了机械设备使用中遇到的问题。
2、简化包装设计。包装是设计工作中的重要内容，同时也十分复杂。要根据设备的外形对包装进行设计，保护运输安全也要合理利用空间，这些标准很难同时实现，但通过模块化设计，包装环节更简单便于实施。传统包装方法中，工作人员要根据不用零件的设计形式探讨包装方案，对基层工作人员相关专业知识要求严格，并且在包装过程中会浪费大量时间，并不利于机械生产加工高效进行。应用模块化设计理念后，包装工程中所面对的产品也都是划分后的，并不需要基层工作人员了解机械设计原理，对控制成本支出及提升生产效率都有很大的帮助。加强模块化设计理念应用后，工作人员可以更高效的完成包装任务，为机械设备使用阶段提供便捷性。
3、模块化包装的成本低。应用模块化设计方法后，在机械生产包装流程中有明显的简化，同时成本支出也得到有效控制。传统的设计理念中，存在很多不确定因素，因此预算的成本支出也很容易发生变化，在工作任务开展过程中，包装所用材料通过计算可以得到准确结果。这样管理人员更明确不必要的成本支出，严格控制资金使用，这也是模块化设计理念中节约成本的依据。虽然资金支出得到了控制，但产品使用质量并不会因此受到影响。
（三）模块化划分原则
模块化的设计就是要以少数的模块组成极可能多的产品，同时产品具有高度的稳定性、精度，并且结构简单，成本低廉。所以在设计之初应对模块进行详细的划分。当前并没有标准化的模块划分原则，根据侧重点的不同可进行不同模块的划分。从模块本身的概念来看，模块就是可组成系统的、具有某种特定功能和结构的、典型的通用独立单元。通过对产品功能的结构，建立总功能、子功能、功能单元之间的联系，为模块的划分建立基础。单从这方面讲，应满足下述原则：首先应保持模块功能和结构具有一定的完整性和独立性；其次应确保模块接口要素便于联系和分离；第三应保持模块之间的相关尽可能少，同时模块内部间应为强耦合；遵照典型性和通用性的原则。
（四）模块化设计方法在机械设计中的应用
当前具有多种设计方法，首选从功能侧重方面来说，主要的流程是需求分析、功能分解、探索式集成和评估。首选对客户的需求进行分析，将顾客的需求配置到产品中，以满足客户需求为主。根据客户需求分析确定产品要求，再次过程中应准备多种功能目标，满足客户的首要需求。在确定产品各个不同层次的功能后，对产品进行分解，分解成基本功能和物理元素，同时对功能及物理元素进行集成。然后对综合指标及可行性进行分析，最后实施设计。
另一种是基于结构特征的设计。这一方法要求先对零部件的形状特征进行分析，并规划减少零部件的种类，达到优化成本和提高产品质量的目的。在次过程中需对标准化模块参数进行分析，减少可变参数的数量，以方便模块建模。根据分析结构首先建立零部件主模型，利用关键参数描述零部件外形和各尺寸之间的关系。设计过程中在基本模块模型中输入数值，自动形成变形模块。其中零部件几何模型和对应的事物特性表是零部件的重要组成部分。通过变形模块的加入，最终形成产品的结构，产品主结构可描述为一个可配置、包括所有标准构建的模块化产品系统的组成。
三、结语
在技术迭代步伐愈来愈快的背景下，模块化设计显然与市场发展趋势相契合。模块化设计不仅满足了用户的个性化需求，同时还提升了产品生产效率及质量水平，为行业整体发展奠定了基础，使工业设计水平迈向了更高的阶层。
参考文献：
[1]梁伟勇.机械产品的可拓模块化设计方法研究与应用[D].南京航空航天大学，2014.
关键词 ：
老龄化；养老机构 ；模块化设计； 建筑设计策略
中图分类号：TU2 文献标识码： A
背景
截至2010年底，成都市60岁以上老年人口达202.79万人，占全市户籍总人口的17.65%，比全国平均水平高4.35%。预计到2015年底，成都市60岁以上老年人口将达到244.8万人，占全市户籍总人口的19.15%以上。人口老龄化的快速发展给老龄公共服务和社会化养老服务带来较大压力，急剧增长的社会养老需求与社会化养老机构发展滞后的矛盾日益突出。2012年10月由成都市人民政府在成都周边6区县开展成都市公建民营养老机构的建设工作。
本项目温江区永宁镇公建民营养老机构正是6区县公建民营养老机构的建设之一。
1.1建设标准要求
成都市政府采用建设方式、建设规模和建设标准统一化的养老院建设模式。大量养老院的建设，和对建设质量及功能的标准化要求下，在操控上更适合模式化建设。
表（1）公建民营养老机构项目建设要求2、 模块化
模块化设计(Modular Design)是近年来发达国家普遍采用的一种先进的设计方法。从50年代欧美一些国家提出这一设计方法以来，它已经扩展到很多行业，并应用到实际产品的设计与制造之中。
贾延林在 《模块化设计》 中将产品模块化设计解释为：“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”。
1养老院建筑功能模块的构建
2.2.1标准模式化设计
根据对老年人生活习惯的研究，发现老年人多因腿脚不便，较少的主动上下楼参与日常活动，设计考虑以每层建筑为一护理单元进行设计，形成相对独立又密切联系的养老院功能体系。
设计强化建筑单体的标准化建设，在满足相关规范条件下统一、规范的柱网关系中设置经济、合理的相关功能。充分考虑各区县用地形状的差异性，将建筑的各个功能体块进行拆分和分解，通过体量组合形成功能上一致、形体上灵活组合，标志性强的养老院建筑。（图（1））
图（1）标准化模式设计
2.2.2标志性的体现
设计充分对该系统建筑的标志性进行了统一考虑。分别通过对色调、建筑体量、建筑符号来强化了建筑的标志性。
2.2.3建筑空间设计思路
护理单元均面朝南向展开，将外廊置于北侧。形成南北通透，满足老年人对日照、通风的要求。各护理单元端头设有独立的交流活动空间，足不出户即可形成小范围的社交团体氛围。
公共与服务空间设置于各护理单元的核心位置，服务半径大，高效紧凑。
后勤配套服务设施结合用餐空间及城市下风向布置。
养老机构模块化的功能分区
养老机构根据使用及相关国家规范的要求，功能上主要由护理单元、综合服务单元及后勤配套设施组成。（表（2））
养老机构模块功能
护理模块 （自理老人、介助老人、介护老人）居室、卫生间、阳台等
综合服务模块 医疗辅助用房、护理站、公共卫生间、公共淋浴间、活动室、阅览室、餐厅、配餐、陈列室等
后勤配套设施模块 行政办公、食堂、小卖部、厨房、污物处理、变配电房等
表（2）养老机构模块功能
4.温江区永宁镇公建民营养老机构模块化设计实践
基地情况：本项目位于永宁镇天王村，总规划净用地面积约为20.5亩。地块南侧为规划用地；北邻规划北环路；东邻永羊路与北京阜外医院，西侧为漏沙堰。总建筑面积12843.97㎡，其中一期总建筑面积7979.03㎡，床位340张。
4.1设计理念
通过对地形及周边环境重新的思考进行模块之间的组合。
有机生长的空间结构：
“一”字形的母题单元重复组合,形成建筑有机生长的韵律。
2、高效紧凑的空间设计思路：
服务空间设置于被服务空间的核心位置，服务半径大，高效紧凑。
图（2）模块化空间设计理念
4.2 设计策略
根据对现状地形的分析，用地东侧和南侧为漏沙堰景观带。设计以老年人护理模块分段错开的设计手法，使每户居室均朝向南向，既满足了老年人居住对日照的要求，又实现户户观景无遮挡的良好景观朝向。方案将外廊、附属用房统一设在老年人居室北侧，避免了城市道路交通噪音对居室的干扰。
图（3） 设计对城市道路交通噪音隔离示意
4.3规划设计
4.3.1分期开发
用统一的规划手法来处理综合楼的分期开发建设。一、二期工程在功能上相对独立，同时在两期工程完成时又统一在极具韵律感的建筑中。在建设开发过程中实现分期建设互不干扰。
4.3.2功能分区
养老院总体功能分区分为三个主要功能区，为护理单元、综合服务区和后勤服务区。
4.3.3交通组织
项目的交通组织以不破坏内部舒适静谧的疗养环境为基本原则，内部庭院除设置紧急情况下消防车出入的通道外，以自然、富于变化的游览小径为主。机动车道环绕建筑群体外部设置并靠次入口一侧安排必要的停车空间，实行人车分流。主入口设置于地块北侧的规划道路一侧，后勤辅助入口设置于地块东侧规划道路上，并设有专门的后勤堆场。
4.4单体设计
4.4.1单体功能分区
一期建筑主体6层、局部5层，总高度控制在24米以下。由医疗与康复中心、办公、综合护理区、后勤区四部分组成，服务空间处于功能体块中最核心的位置，护理单元沿服务核心向两侧延展，医疗与康复中心、办公位于建筑体块中部总和服务带中。每层综合服务区设置有康复中心、护理站、餐厅、活动室、阅览室和餐厅等公共服务设施。其中于一层后勤入口一侧设置有后勤保障、服务、厨房等功能单元。一—五层共设自理人员区两人间84间。六层设自理人员区两人间8间，全失能人员区8人间2间。
二期建筑主体6层、局部5层，由医疗与康复中心、办公、综合护理区、后勤区四部分组成，服务空间处于功能体块中最核心的位置，护理单元沿服务核心向两侧延展，医疗与康复中心、办公位于建筑体块中部总和服务带中。每层综合服务区设置有康复中心、护理站、餐厅、活动室、阅览室和餐厅等公共服务设施。一—五层共设自理人员区两人间60间。六层设自理人员区两人间7间，全失能人员区8人间1间。
4.4.2交通组织
为方便老年人使用，交通流线采用简单的直线走廊，每个护理单元的尽头设有疏散楼梯，一楼各个疏散出入口设有无障碍通道，便于老年人使用。竖向交通电梯充分考虑轮椅与担架的通过性，保障紧急情况下的医用救护设施无障碍通过。
4.4.3建筑风格
建筑整体形态由条状母题单元组合而成，将建筑的功能性整合到建筑体量与室外空间环境之中，依地形展开并与周围环境达到和谐统一。建筑风格力求营造舒适、放松、自然的室内外空间环境，整体感觉现代、简约、轻盈，建筑主体生于自然并且融入自然。
以“扬起幸福的风帆”为寓意的建筑构架，明显高于建筑物其它体量，形成标志性强、易识别的建筑特征。
5、设计后的思考
养老机构的模式化设计并不意味着对具体地形和现状环境的忽视，而是在功能模式化设计满足的前提下，对具体项目背景的“量体裁衣”考虑。
在现有的国家和地方还未提出统一规范法规的情况下，用地紧张和建筑面积有限是建筑设计中普遍遇到的问题。在模式化设计中在满足基本功能设置的前提下，如何更多的考虑养老机构老年人对情感、对交流、对建立社会关系等精神层面的渴求，是今后设计的难点和设计方向。
参考文献：
[1] 《老年人居住建筑设计规范》GBJ99-86
关键词：机械产品；三维参数化；模块化设计；
中图分类号：TH12
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2011）06-0281-01
1 引言
当今市场变化迅速，市场的动态多变性使其对企业的灵活性和市场应变能力要求越来越高，企业必须不断的进行改革和应用新技术来应对不断变化的市场环境。对于结构比较固定的模块，建立参数化模型，通过调整参数，修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型可大大提高产品的设计效率和设计质量。参数化设计方法与传统设计方法相比，最大的不同在于它存储了设计的全过程，能设计出多而不是单一的产品模型。它使设计人员不需要考虑细节而尽快草拟零件图，并可以通过变动某些约束参数来更新设计，而不必运行产品设计的整个过程。模块化设计方法是指在信息技术革命背景下产业的发展过程中逐步呈现出来用于解决复杂系统问题的新方法，它通过每个可以独立设计的，并且能够发挥整体作用的更小的子系统来构筑复杂的产品或业务过程。
2 平台架构及其功能
机械产品三维参数化和模块化设计系统要利用现代化计算机与网络技术，结合企业的设计流程和设计经验来建立设计系统，能够提高企业设计资源的共享性，完善设计体系，提高员工的设计素质，加强企业市场开拓，通过对设计资源更全面、更及时、更有效的运用，为产品销售提供保障，增强企业竞争能力，如图1所示为平台客户端结构与功能。如图1所示平台客户端系统结构及功能。
客户端是用户与系统交互的主要实现形式，用户对系统的管理、维护、产品设计等都要通过客户端来完成，客户端主要划分了八个子系统。整个客户端使用产品资源管理器来管理产品资源，用户也可以通过产品资源管理器来进行查询、设计、输出等操作。
（1）产品管理子系统：该子系统主要是管理产品资源，包括产品、产品系列和产品模块的建立，由用户配置产品和产品系列属性，对于产品模块，如果是低级别的模块，需要指定模块模型文件和工程图文件，确定所有添加模块的组合顺序，配置所有模块的属性，指定添加模块的尺寸参数和参数约束关系，配置模块之间的结合关系和装配特征及装配特征优先级，配置模块工程图方向参照。
（2)查询子系统：该子系统主要用来查询产品、产品系列、产品模块等相关信息，查阅模块的归属产品、结合模块、装配参照、尺寸参数、工程图模板定制属性等。
(3)模块组合子系统：主要负责新产品的模块组合功能，由用户选取模块，系统可以分析模块组合的合理性，并将结果返回。
(4)模块参数化设计子系统：负责模块的参数化设计，用户可以参数化设计产品的每一个模块，由该模块衍生出新的模块，是新产品设计的基础。
(5)输出子系统：负责输出新产品模型和相关工程图，设计人员新产品设计完成后，可以将产品设计模型输出保存，相关的产品工程图纸也可以输出。
(6)图形显示子系统：用于客户端三维模型和图纸的显示，是用户预览图形、编辑图形的窗口。
(7)网络传输子系统：客户端与服务器连接的通道，接收服务器传来的任何信息与模型，可初始化连接，关闭连接，捕捉网络连接状态。
(8)数据库操作子系统：主要是对后台数据库的相关操作，包括数据库备份和数据库恢复。
在机械产品三维参数化和模块化设计服务管理器中主要实现了五方面的功能：
（1）在产品资源管理器中可以实现产品、产品系列以及产品模块的创建和信息配置；
(2)产品资源的查询和搜索功能；
(3)产品模块的组合功能；
(4)产品模块的设计功能；
(5)数据库的操作功能。
如图2所示平台服务器端实现产品资源信息和模犁的存储、产品参数化设计的计算、模块组合的计算、数据库和图形服务器的连接，所以，客户端仅仅是提出操作要求，具体的执行操作是由服务器完成的，任务完成后，服务器向客户端返回操作结果。
3 客户机/服务器网络传输关键技术实现
为了实现系统客户端加载服务器端的零部件模块以及网络零部件模块的参数化设计和模块组合，必须建立C/S(Client/Sever)模式的网络通信机制。基于网络的机械产品三维参数化和模块化设计平台在网络传输上应用TCP/IP协议，并以MFC Windows Socket为基础构建C/S模式的网络通信机制。Windows Socket规范支持单一的通讯域，即Internet域。各种进程使用这个域互相之间用Internet协议族来进行通讯。根据网络通信的特性，套接字可以分为一下几种类型：①流套接字(Sock Stream)：面向提供连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送，且按发送顺序接收。②数据报套接字(Sock Dgram)：提供无连接服务。数据包以独立形式发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。
本平台在工作时要求数据连接准确可靠，所以采用流套接字。基于TCP的Socket编程主要分为两个部分，服务器端程序的编程和客户端程序的编程。但无论是服务器端还是客户端，在利用套接字进行编程时，都需要加载套接字库，加载之后，就可以调用socket函数创建套接字，加载套接字库的主要程序实现如下：
WORD wVersionRequested；
WSADATAwsaData；
int err；,
wVersionRequested=MAKEWORD(2，2)；
err=WSAStartup(wVersionRequested，&wsaData)；
if(err!=0)
{
retum FALSE；
)
if(LOBYTE(wsaData．wVersion)!=2 ll HIBYTE(wsaData．wVersion!=2))
{
WSACleanup0；
return FALSE；
}
套接字库加载完成，就需要分别编写客户端和服务器端的网络传输程序，主要流程如下：
(1)客户端程序流程。
①创建套接字(socket)。
②向服务器发出连接请求(connect)。
③和服务器进行通信(send／recv)。
④关闭套接字。
(2)服务器端程序流程。
①创建套接字(socket)。
②将套接字绑定到一个本地地址和端口上(bind)。
③将套接字设为监听模式，准备接收客户请求(1isten)。
④等待客户请求到来；当请求到来后，接收连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept)。
⑤用返回的套接字和客户端进行通信(send／recv)。
⑥返回等待另一客户请求。
⑦关闭套接字。
4 结语
本文在三维参数化和模块化背景下提出了基于网络的机械产品三维参数化和模块化设计平台实现，提出系统的客户端/服务端功能结构，完成网络传输关键部分的实现。
参考文献
［1］Pahl Gand W Beitz．Engineering Design•a systematic approach［J］．Springer-Verlag，London，U．K，1996.
［2］李淑新．基于Web具有参数化特征功能的协同设计［D］．浙江大学，2007.
［3］U1rich KT,Eppinger SD．Product design and development［J］.McGraw Hill，New York，2007.
对模块化的定义以及模块元件的定义进行阐述，并对模块元件的结合方式进行总结。同时论述模块化产品的设计原则、设计方法以及目前模块化的市场应用前景，以不同的企业应用为例进行对比总结，最后得出模块化产品的优点以及发展趋势。
关键词：模块化设计；产品设计；设计方法
中图分类号：
F27
文献标识码：A
文章编号：16723198（2013）10008301
1 模块化产品设计方法
在模块化产品设计的过程中，通过分析得出模块化设计原则，以作为设计的依据，方法如下：
（1）模块化设计的产品必须满足所有需求：依据文献、调查，及访谈获得使用者需求的重要资料，将其整理后，根据使用者需求项目进行模块化设计，以利用不同单元模块搭配组合，满足不同使用者的需求。
（2）依据功能需求进行分割，设置模块化单元：将可合并的功能加以整合成为独立的单元，进行单元模块设计，并考虑单元模块间的连接，制定标准化尺寸，一次为单元模块设计的依据。
（3）可排列组合的模块单元：设计的模块强调可灵活排列组合，能适用于各种空间环境，满足不同人群的需求，且考虑各模块设计风格的一致性，其各系统的单元均能互换使用。
2 模块化导入产品设计分析
产品开发程序分为十个阶段：（1）确认顾客需求。（2）建立目标规格。（3）概念产生。（4）概念选择。（5）概念测试。（6）设定最终规格。（7）专案计划。（8）经济分析。（9）建立竞争产品标杆。（10）模型与原型。
由以上活动可以看出在概念发展阶段主要是了解客户需求，并将客户需求转换为产品目标规格，并建立产品概略外形及概略的产品组装流程图，最后产生数个产品雏型，经过专案团队评估分析，以找出最佳的产品雏型。所以在产品概念阶段既导入模组化设计有以下的缺点：
（1）模组化设计会限制设计及创新的自由度，设计初期应集思广益，主动寻找好的产品创意，针对不同的市场与顾客需求，权衡考量设计可能会产生的各方面影响，如一开始既受限于模组化的框架，不利于产品创新的发展。
（2）产品设计初期，设计变更所影响的产品架构幅度较大，反复的设计变更导致于产品架构与功能模组之间也不断地跟着变动，如此变动造成在产品开发初期花费太多时间于模组化过程中，导致产品开发时间过长，延迟产品上市时间，不利于产品取得市场优势。
系统层级设计阶段主要是根据产品概念发展阶段所产出的产品雏型，定义产品的结构，产品子系统与构件之划分以及产品系统的最终组装方案等，在此阶段产品架构定义明确，不容易产生大变动的设计变更，所以在系统层级设计阶段根据产品架构定义产品模块，界定模块界面，避免花费太多时间于大幅度及重复地模块化变更，以缩短产品开发之时间。
3 模块化产品设计原则
产品的构成是由许多的零件在空间上进行装配而成，但一产品的组成少则十几个零件，多则上千上万个零件，如何将这些零件依产品之架构分成不同之模块，模块的范围如何界定，在模块化过程中应依据哪些准则，基于上述之问题本研究提出之模组化设计的原则如下。
（1）单一功能化：模块单一功能化应是产品模块化设计的第一步，一产品按照其功能可以区分为不同的系统，例如自行车依其功能性不同可分为五大系统包含车架系统、制动系统、车轮系统、传动系统及转向系统，而这五大系统既可分为五个模组。
（2）标准化：也可以称之为重复化，就是同样的零组件重复出现在不同的产品上。在产品开发过程中重复使用现有零组件，可以分摊开发的成本，降低新零件数量，缩短整体开发时程。标准化分为内部标准化及外部标准化。
（3）规格化：也可称之为参数化或数据化。模块化设计强调模块可搭配变换，所以模块与模块之间锁固方式的相关参数（例如螺栓大小、螺栓孔数量、螺栓孔距离等），及模块实体的相关参数，须建立系统化标准规格，唯有如此才可以确保模块在组装的时候，彼此之间能够正确稳固的结合、安装。
（4）可拆解化：产品元件之间的接合可分为永久接合及可拆式接合，模组化设计强调模组可搭配变换，所以模组与模组之间锁固方式不可使用永久接合方式，应以可拆式接合为主。
4 模块化产品设计流程
产品开发分为数个不同阶段，本研究依据产品开发流程，在系统层级阶段导入模组化设计，本研究所提出之产品模组化流程如下：
（1）建立产品结构：设计者在此阶段提出产品的架构与主要功能。个别的组成元件与其主要的功能需求予以决定，并传递到下一个步骤。
（2）选择元件：设计者选择符合上一步骤定义所需要的元件。
（3）取得组装关联：分析并定义出产品元件之间的设计关联性。
（4）验证组装关联：检查产品元件间的设计关联性，是否满足整个产品的主要功能需求，这些关联是否合理，是否有矛盾的现象。
（5）确认：确认所有选择的元件是否都有被使用到。如果必要的修改已经完成，则视为所有的元件都已满足所定义的需求。
（6）建立产品架构：当所有的元件都已经被选择，且彼此间的关联性已被完整定义，此产品的架构即定义完成。
参考文献
[1]童时中.模块化原理设计方法及应用[M].北京：中国标准出版社，2000.
关键词：模块化 绿色 会展设计
中图分类号：J0-03 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-03
当今社会，拯救地球的呼吁声越来越高，人们的环保意识也越来越强，“绿色设计”理念愈发深入人心。中国会展展位设计中，至今仍大量使用不可回收的一次性消耗材料来搭建展位框架，这样造成了严重装修污染、大量废弃物，现场制作加工费时费工，而且安全方面存在很大的隐患。据了解，2001年各展览会制造的垃圾从60到1.2万 t不等，平均制造垃圾2934 t[1]。更可怕的是，这些展览废弃物往往都被粉碎后直接投入垃圾焚烧炉焚烧，导致温室效应及有毒气体的大量排放，造成了新的污染[2]。每次的展览花费动辄十几万，其中很大一部分资金花费在材料的购买上，而这些材料不能重复利用，也给参展商造成了资金上的浪费。
1 现有展位分析
1.1 整体展位设计分析
针对上述情况，提出了模块化展位设计的概念。模块化展位设计是指，把一个复杂的展位自顶向下逐层分割成若干模块，每个模块完成其特定的子功能，所有的模块按预先设定的某种方法组装起来，成为一个完整的展位，完成展览展示所要求的功能。在整个模块化展位中，每个模块都能与其对应的模块进行组合、分解和更换。
展位设计基本结构可以自上而下分割成：
（1）顶部：包括照明用灯具、吊顶、音响设备、装饰性用具；
（2）中部：包括构建成整个“墙面骨架”的弧形立柱网格结构，包覆在立柱网格结构表面的形成“墙面”的饰面材料，放置展品的展览架、展览台、陈列柜等；
（3）底部：包括各种地毯、含有灯光的地台等。有些展位并没有顶部设计，其照明、吊顶等功能，是通过展馆内部本身分配的结构体系来实现的。换句话说，对于简单的展位设计来说，在展馆的照明等条件满足展示的需求的情况下，可以省略顶部的设计，以节省资金和成本。
1.2 初步展位模块划分
在模块设计中，要尽量的分离出容易造成干扰的非必要模块，在最精简的程度上来进行下一步设计。
在展位的分析中，可以将“墙面”系统看成一个整体，该系统是构成展位设计的最重要的模块，也是必须要有的模块，其功能在于承载大部分的信息展示，构成展位主体。顶部系统看成第二个整体，而这个整体功能在于提供灯光照明、吊顶，营造气氛，烘托展品，对信息的传达起补充作用。
该模块属于非必要模块，可将其从“墙面”系统剥离。底部系统则包括地毯、地台结构，可看成第三个整体，其作用是承受压力，保护展馆地面、隐藏电线、补充照明。独立于这三个系统外的，还包括展览台、展架、陈列架等的陈列系统，虽然这个系统在结构上与主体系统关联不够紧密，但在功能上，它是展示展品的重要部分，是不可或缺的。但是，为了更好的分析整体模块的结构，故将陈列系统分离出来，另行讨论。
顶部系统、墙面系统、底部系统构成了一个基本展位的主体部分，加上陈列系统和其他附加的装饰，才能构成一个完整的展位设计。
而墙面系统又是主体部分中最重要的，最能传达出个性化的部分。在传统的展位设计中，墙面系统也是使用一次性消耗材料最严重的部分。一般采用内部网格配以外部饰面的方式构建墙面系统。其内部网格的搭建，一般使用木龙骨，而外部饰面多采用纸制品、塑料制品、波音软片等材料。由于展览内容的变化，外部饰面几乎很难重复利用，形成模块化，
故此，只能用易于回收的环保材料来替换。而内部网格只是起结构作用，而不用传递信息，比较容易进行模块化。并且，将内部网格模块化能更好的进行设计、安装、降低成本。顶部系统承载着吊顶、照明的作用。照明使用的灯具本身可以循环利用，吊顶由于其结构形状的规则，比较容易实现模块化。实现模块化后，能够更好的根据实际来设计、调整其结构，得到更好的照明效果。底部系统则是展台的基础结构，起到传递压力、保护展馆地面，藏线、美化等作用，是现代展位，尤其是高档展位设计必不可少的部分。底部系统中，地台的运用较为多见，由于其形状规整，模块化的实现也较为容易。
2 结构分析
2.1 模块化分割
2.1.1 顶部系统
顶部的吊顶一种是与天花的吊顶一样，采取铝制扣板的形式，内嵌照明灯具；第二种采取是架设桁架，结合照明射灯的方式。顶部系统的灯具、扣板、桁架均属于可以循环再用的材料。更多的展台结构的吊顶或灯具有时不能借助于展台结构本身，则需要借助于展馆内的结构体系，来设置吊顶、灯具和音响设备等。
2.1.2 中部墙面系统
展馆的建设场地无论是室内还是室外均不允许现场焊接，展台多采用钢、木或铝合金结构，所有的构件均在工厂加工，然后在现场通过螺栓连接进行安装，拆卸时也很方便、快速，这也符合展馆对于展台快速搭建、快速撤馆的要求。
1）立柱系统
由立式柱体组成的展位设计的中部系统，均能拆分成柱状结构模块，见图1。其柱状结构有可能是简单的方形立柱，或者是圆形立柱、半圆立柱，又或者是方形立柱或圆形立柱的组合。立柱的基本结构拆分为：内部网格桁架和表面面饰。例如由内部的网格桁架加上贴合在桁架外部的磨砂亚克力玻璃组成的立柱系统，起到补充光源，装饰作用；由方形立柱和圆形立柱组成，再配以表面装饰以宣传贴画的立柱系统，达到传达信息的目的。
图1 立柱系统
2）墙面板材系统
图2 墙面系统
由平面“墙面”组成的展位设计的中部系统，均能拆分成，类似建筑物墙面的墙面板材系统，见图2。其基本形状是：内部作为支撑的桁架骨架和外部作为“皮肤”的面饰。其中，面饰一般选择布艺面饰或者平面印刷品。墙面板材系统的内部骨架形状一变动，其外部的形态也会随着改变。异形墙面板材，选用了有弧度的内部骨架，将顶部和中部溶为一体，在满足功能的同时，又十分具有设计感。
墙面板材系统继续往下进行模块化分割，可以将其分成若干个单位墙面板材，将单位墙面板材进行排列组合，又能组合成各种形态各异的大型墙面板材系统。
3）底部地台系统（展台基础结构）
因为展馆的地面不得用于施工，而高档装潢摊位又免不了地面作业，所以加高地台也就应运而生。地台一般高于展馆地面10～15 cm，内部中空用于藏线或者其他电力设施。而地台的地龙构造正好解决了藏线这一难题，即轻而易举的埋藏电缆，又可来去自如的调整各种电线的方位和走向[3]。展位中常用的木制地台地龙构造，网格的形状，较易实现模块化。地台的模块化设计，可以借用木制地台地龙构造，将成格子状的木龙骨设计成框架模块，再在上面覆盖玻璃，或镶嵌地板等，达到个性化设计。
参考木制地台地龙构造设计的模块化钢制龙骨架，根据不同的展位规格，单位的模块化地台也可以有不同的规格，来适应不同大小的展位的搭建。模块化地台的设计已经比较成熟了，在各种舞台设计、T台设计中，经常能看到模块化地台。其基本原理和展位设计的地台一样，都是以小型单位地台组成各种形状的大型地台。展位地台的设计也是一样，将单位面积的小型地台进行排列组合，即可得到各种不同形状的展位地台，从而满足参展商的个性化需求。
图3 模块化钢制龙骨架
2.2 运用模块化思想进行再设计
通过模块的选择和组合，可以同时满足展位设计功能属性和环境属性，一方面可以缩短设计周期，提高质量，快速拆装，另一方面，可重复利用的模块可减少或消除对环境的污染和材料的浪费，方便以后展览的重新使用、再设计、维修和完成使用周期后的拆卸、回收。运用模块化设计理念，能使展位设计尽量达到标准化、通用化、批量化，来降低材料成本、缩短拆装时间、提高循环利用率；另一方面，在基本模块的基础上，进行一定的设计和创新，使展位具有个性化、特装化的优点，满足客户的个性需求。
运用模块化思想进行再设计，只要拥有最基本的模块化结构，就能根据参展需求，设计出个性化的展位。同时，在撤展后，使用过的基本模块化结构只要进行新的排列组合，按照需求重新设计，也能循环再用。
3 材料选择
在材料的选择上，选择原则第一是采用绿色环保的材料。这不仅仅是要求材料能重复利用，还要求在满足产品生命周期后能重新回收进行再生。第二满足强度、加工、再设计等功能要求。展位设计的安全性要保证，同时也要满足参展商的个性化需求，这要求展览材料能很好的和别的材料有机结合，达到更加美观的展示效果。第三是便于运输。随着展会经济的蓬勃发展，跨省甚至是跨国参展的机会增多，这势必要求材料更加经济快捷的仓储运输。虽然展台结构属于临时性建筑，一般短则1、2周，长则数月，但由于展会人流密集，故选取材料时应选取强度较大，承重较好的材料[4]。
在内部网格的选择上，采用铝合金材料。第一，铝合金材料一般采用机械方法链接，，不产生废弃物，容易回收利用。第二，铝合金材料制造工艺的提高使其强度有了大幅提高，足以满足人流量密集的展会的强度需求。一方面提高了材料的强度、硬度以及抗压性、抗拉性，另一方面在表面工艺处理上，使用了镀层、拉丝等工艺，加强表面硬度，耐划耐刮，使得重复使用次数大大增加。第三，铝合金密度小，单位体积质量小，可减低运输成本。第四，易与其他材料搭配。以铝合金为框架，布类材料、线帘等软材料为辅，或者木结构、玻璃等刚性材料为辅。现在展台中，较多流行的是和喷绘、写真等布类搭配的效果，一方面在展台的易组性上有着很好的优势，而且配合大画面的冲击，也是具有相当视觉冲击效果的[5]。
底部的地台设计，材质一般使用木板，高档的也有用特殊玻璃，石材，镶木地板等，普通木板虽然经济，但搭建地台的地龙时需要使用大量钉子，不利于拆装，和循环利用[6]。同样的，选择铝合金为基本材料，配以特殊玻璃或镶嵌木地板，虽然会比普通木板昂贵，但能重复利用，平均下来的成本甚至比用不能循环利用的木板低。
在采用铝合金材料为基本骨架的基础上，混合采用不同的材料，弥补和补充单一材料在感官上的不足，满足展商的个性化要求。铝木结合、铝玻结合、铝布结合等搭配，产生了不同的质感感受，可以应付绝大部分的设计要求。
也可以和新材料及新技术，例如3D投影，有机高效的结合起来，实现展台美观个性的效果[7]。
4 结语
模块化展位设计以“标准化、模块化、多样化”的为指导核心，进行模块化、环保型绿色展览的探讨。把展位分成顶部、墙面、地台、陈列四大系统，分别进行模块化分析，在最大化利用共通结构的基础上，做出一定程度的再设计，既降低了投资成本，又兼顾了环保，还能满足参展商的个性化要求。
参考资料
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[2] 熊涛涛，张小纲，孙翌伦.提倡可循环展览装修构建可持续展览形象[J].中国集体经济，2008（4）：147-148.
[3] 陈竹青.你会用地台了吗？地台搭建展位搭建[OL].http：///ArticleShow.asp？id=16519.
[4] 林云.展台设计与搭建有什么妙招吗[J].中国会展，2009（15）：68.
[5] 陈秋骅.展台上的熟客：铝合金[J].中国会展，2008（14）：48-49.
关键词：再制造 产品的再制造性 绿色模块化设计
中图分类号：F27 文献标志码：A文章编号：1673－291X（2011）26－0270－03
一、面向再制造的产品设计
20世纪80年代以来，一种更加顺应可持续发展要求的废旧产品处理方式――绿色再制造（Green Remanufacturing）引起了全社会的广泛重视。绿色再制造是以产品全寿命周期理论为指导，以废旧产品性能提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，来修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。再制造产品的优势十分明显，其性能可达到或超过原型机新品，而成本仅为新品的50%左右，节能60%，节材70%以上，经济效益和社会效益突出。
各大率先进行废旧产品回收和再制造加工的企业在实践中认识到，如果早在新产品的设计阶段就考虑产品使用寿命到期后的回收和再制造阶段的相关要求，融入新产品的可再制造性的设计理念，就可以显著地提高再制造的效益，更好地实现资源的可持续发展战略。
面向再制造的产品设计（Design for Remanufacturing），是指按照再制造的目的设计产品，在产品设计阶段对产品的再制造性进行充分考虑，并提出再制造性指标和要求，使得产品到达寿命末端时具有良好的再制造能力。
（一）LCA在面向再制造的产品设计中的使用
LCA，Life Cycle Assessment，简称生命周期评价。国际标准组织（ISO）给出的LCA是：汇总和评价一个产品或服务体系在整个寿命周期所有投入与产出对环境造成的和潜在的影响的方法。可见，生命周期评价主要用于评估产品在它的生产、使用到回收整个过程中，对环境造成的影响。包括所耗费的原材料、能源以及所产生的排放。
面向再制造的产品设计应该在新产品设计阶段就考虑产品服役周期结束后需要进行拆解和回收利用，运用LCA的方法对产品从原材料的选择、设计加工、销售运输、回收清洁、拆解检测、再制造加工、再制造成品组装等各个环节充分考虑对资源的消耗和对环境的影响，尽量提高产品的再制造性。
面向再制造的产品设计完成了由传统的“被动解决问题”向“主动预防问题产生”的方向的转变，是产品设计思想的一次创新和变革，大大节约了资源和能源，并将带来巨大的经济和社会效益。
（二）设计重点是提高产品的再制造性
面向再制造的产品设计的重点是提高产品的再制造性。再制造性（Remanufacturability）也称为可再制造性，是产品本身的一种属性，是决定废旧产品进行再制造的前提，是面向再制造的产品设计中的重要内容。其定义可描述为：再制造性是产品设计过程赋予产品的一种固有属性，是指由于各种原因产品退役后，综合考虑各种因素，该产品经过再制造加工后达到规定性能时，获取原产品价值的能力。
再制造性评价具有明显的阶段性，主要包括新产品设计开发阶段和废旧产品再制造前的决策阶段。其中，新产品设计开发阶段十分关键，产品在新产品设计阶段就已经将材料性能、各零部件的连接方式、产品结构等因素确定了下来。废旧产品的再制造性的影响因素，既包括该产品在新品设计阶段就确定下来的那些因素，又包括产品服役期满后的产品状况、当时的再制造技术的发展状况、环境和经济状况等因素。所以，产品的再制造性具有动态性、个体性、地域性和时间性等特点，即使同一产品在不同情况下的再制造性也是不同的。可见，在新产品设计阶段就考虑其后期回收和再制造的需要，尽量提高产品的再制造性是十分必要的。
二、实施绿色模块化设计是提高产品再制造性的有效途径
面向再制造的产品设计需要同时解决这样一些难题：使产品在设计之初就全面考虑该产品在其多生命周期内的环境属性及零部件的重复使用性，无论是所选用材料还是产品的结构，连接方法设计都能方便其日后的维修、升级，以及产品废弃后的拆解、回收和处理，同时保证与环境得有更好的协调性。显然，原有的传统设计方法不能满足这些要求。面向再制造的绿色模块化设计方法正是在这种情况下提出来的，绿色模块化设计是提高产品再制造性的有效途径。
（一）面向再制造的绿色模块化设计的含义
绿色设计（Green Design）是指在产品整个生命周期内优先考虑产品环境属性，如可拆卸性、可回收性、可维护性和可充分利用性等，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命和质量等。在产品的设计阶段就考虑其回收、拆解等需要，才能最终实现产品的回收和再制造效率。
模块是产品的子结构，它与产品的功能元素子集有一一对应的关系。产品的模块化设计，就是在产品设计时，根据原材料属性、产品的结构，以及日后的使用功能、升级、维修，废弃后的回收、拆卸等因素，将产品划分为不同的模块单位，把离散的零件聚合成模块。产品的模块化设计，既可以在产品生产时大批量生产模块化的半成品，降低生产成本，获得规模效应；又可以根据顾客的个性化需要，将不同功能的模块进行组合，提高了产品对市场差异化需求的响应能力。
绿色设计和模块化设计密切相关。绿色设计要求产品易维修与升级，不易轻易淘汰；绿色设计要求产品具有可拆解性和易回收性，经简单再制造加工后就能恢复或超过原品性能并能被再次利用。这些正需要模块化设计思想来实现。模块化设计方便失效模块的简易替换和产品的快速升级，延长产品的使用寿命，减少产品的丢弃和环境的破坏，与绿色设计的某些理念不谋而合。通过绿色模块的构建，产品比传统产品具有更好的多方面效益，产品的功能属性和环境属性能同时满足，效果十分显著。
面向再制造的绿色模块化设计方法是将绿色设计和模块化设计进行有机结合后，运用于产品的再制造性设计阶段中，使产品同时满足易于拆解和装配、易于修复和升级、环境友好性等再制造性的指标和要求。在模块化的设计时，考虑产品的再制造性，让产品在寿命末端回收之后，能容易地拆卸为不同的模块，且尽可能减小各模块内的可再制造性的差异，则可提高产废旧产品回收利用率。这种设计方法是一种顺应时展的崭新的设计方法，有助于实现制造业的可持续发展。
（二）面向再制造的绿色模块化设计的优点
1．能有效提高产品的易拆解和装配性
再制造加工过程包括前期对回收产品的拆解环节，和后期将再制造后的零部件装配为再制造成品的环节。所以，面向再制造的产品设计一定要考虑零部件的易拆解和装配性，这既影响再制造过程的效率，又影响再制造产品的质量。
再制造的拆解不同于再循环，需要确保拆解过程中尽可能少地损坏零部件。因此，产品结构设计，连接件的数量和类型，以及拆解深度的选择成为面向再制造的产品设计的重点内容。不同的产品结构将导致不同的拆解方法和拆解难度。常见的拆解方法有两种：有损拆解和无损拆解。常见的有损拆解是机械裂解或粉碎。机械产品中常见的连接方式有四种：可拆解连接、活动连接、半永久性连接和永久性连接。前三种连接一般都可以拆解，第四种则只能采用有损拆解的方法。
产品结构设计时应改变传统的连接方式，零部件之间尽量不采用焊接或粘接的连接方式，代之以易于拆解的连接方式。扣压和螺钉的方式便于拆解，前者较后者又更容易拆解、更省时。连接件方面，卡式接头和插入式接头更容易拆解和装配，已经有越来越多的企业在产品设计时就采取了这些类型的连接方式。尤其是一些易损零件，由于更换次数较多，在设计其安装结构时就考虑其易拆性，较多采用插入式结构设计、标准化插口设计等。如计算机主板上的插槽与上面插装线路板的连接方式。
采用绿色模块化设计既能明显简化产品结构，又能大量减少连接件的数量和类型，大大提高产品的易拆解和装配性，并减少产品的破损率，提高产品的拆卸和装配效率。
2．有助于提升产品的易分类性
同一部机器上往往有钢、铁、铝、铜、塑料、木材等不同的材料，它们的表面常常有油漆覆盖，不易区分，应加强标识，便于拆卸和分类存放。同一材质、不同形状和尺寸的零部件，由于加工方式或使用机床的不同，也要进行标识和分类，提高总的再制造效率。
采用绿色模块化设计有助于大量减少零部件的数量和种类，使拆解后的零部件更易于分类和识别，将使再制造生产加工时间大为缩短。
3．能显著提升产品的易修复性和升级性
再制造工程包括再制造加工和过时产品的性能升级。前者主要针对报废的产品，把有剩余寿命的废旧零部件作为再制造毛坯，采用表面工程等先进技术使其性能恢复，甚至超过新品。后者对过时的产品通过技术改造改善产品的技术性能，使原产品能跟上时代的要求。所以，对原制造品进行修复和技术升级是再制造过程中的一个重要部分。
实施绿色模块化设计，可以采用易于替换的标准化零部件和可以改造的产品结构并预留模块接口，以备升级之需，在必要时即可通过模块替换或增加模块实现产品修复或升级，减少拆解中的破损，增强再制造加工和产品升级改造的效率。
三、面向再制造的绿色模块化设计的具体实现步骤
在进行产品的再制造性设计时要兼顾产品材料的合理性、易运输装卸性、易拆解和装配性、易于分类性、易清洗性、易修复和升级性。面向再制造的绿色模块化设计方法将绿色设计和模块化设计进行了有机结合，其具体实现步骤归纳如下：
1．进行用户需求分析
面向再制造的绿色模块化设计活动首先从分析用户对产品的需求开始。在调查、了解用户对产品的功能、使用寿命、价格、需求量、升级性能等具体要求后，考虑该产品采用绿色模块化设计的可行性。如果经过分析，在满足环境属性的前提下用户对该产品的要求均可满足，则该产品的绿色模块化设计的可行性获得通过，面向再制造的绿色模块化设计活动可以进入下一环节。
2．选取合理的产品参数定义范围
面向再制造的绿色模块化设计活动的第二步，是选取合理的产品参数定义范围。通常，产品参数分为三类，即动力参数、运动参数和尺寸参数。合理地选取产品的参数定义范围十分重要。如果参数定义范围过高，将造成能源和资源等的浪费，有悖于绿色模块化设计的思想；如果参数定义范围过低，又满足不了客户的要求。通常的做法是先定义主参数，然后在参数满足用户需求的基础上实现尽可能高的绿色化和模块化。
3．确定合理的产品系列型谱
面向再制造的绿色模块化设计活动的第三步，是系列型谱的制定，即合理确定绿色模块化设计的产品种类和规格型号。型谱过大过小都不好。如果型谱过大，则产品规格众多，市场适应能力强，环境属性好，模块通用程度高，但工作量也相应增大，人力资源能耗大，成本上升，总体来说效果并不好；反之，则又会走向另一个极端，效果也不好。因此，产品系列型谱的制定至关重要。
4．产品的模块划分与选择
面向再制造的绿色模块化设计活动的第四步，是产品模块的划分与选择，这是模块化方法最重要的内容。通常根据产品的功能，将其分为基本功能、次要功能、特殊功能和适应功能等，然后划分相应的模块。模块的划分使得产品的设计过程思路清晰，并有利于产品报废退役后的零部件回收、重新利用或升级换代。
5．绿色模块的组合
面向再制造的绿色模块化设计活动的第五步，是模块的组合。划分完模块后，将这些模块按照直接组合、集装式组合或改装后组合等方法组合成系统。组合时要考虑今后的易拆解性、不易损坏性及产品的节能省时等环境友好性特征。
6．对设计好的产品进行分析校验
面向再制造的绿色模块化设计活动的第六步，是用机械零件设计软件包、优化设计软件包、有限元软件包等现代设计工具对设计好的产品进行分析、计算和校验。如果分析校验不合要求，就要回到模块选择上进行修改、完善，重新整合模块，直至产品符合要求。
7．产品设计的绿色度与模块度指标评价
面向再制造的绿色模块化设计活动的最后步骤，是采用层次分析法（AHP）及模糊综合评价法等数学工具对产品再制造设计的绿色度和模块度指标进行计算及评价，再根据计算结果对产品的有关参数加以调整或进行重新设计。
收稿日期：2011-07-22
作者简介：吴小艳（1972-），女，湖北云梦人，副教授，硕士，从事企业管理与市场营销研究。
参考文献：
[1] 朱胜， 姚巨坤. 再制造设计理论及应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
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[3] Ijomah W L， et al. Development of design for remanufacturing guidelines to support sustainable manufacturing[J]. Robotics & Computer Integrated Manufacturing， 2007，23（6）：712－719.
Research on the remanufacturing products green modularization design
WU Xiao-yan
(Management college,Wuhan science and technology university,Wuhan 430070,China)
关键词：地铁车辆, 模块化设计,空气制动
Abstract: the current international metro vehicle technology is based on the modular design for development direction and trend, our country of the subway vehicle air brake system should be developed according to the internationalization direction, the subway brake of the modular design is our development of the only road. This paper based on real example, from guangzhou metro line 1 subway vehicle used by the air brake system module, and then explore the subway braking system of the modular design of the basic idea, the paper analyzes the braking system action principle, function process, air brake and air brake system design of metro are proposed.
Key words: the subway vehicle, modular design, air brake
中图分类号：U291文献标识码： A 文章编号：
在当今地铁设计中，对地铁车辆的试验、设计、制造、运用、维护等方面都具有深远影响的就是模块化设计，它在某些程度上完全改变了地铁设计的传统模式。如今，模块化设计已经应用到地铁设计的很多领域上，如：电子系统、电信系统及气动系统。它使各个系统在原有的基础上更深层次的发展下去。
空气制动系统是地铁车辆的一个重要的系统，它属于地铁车辆众多子系统中较早的实现了实现模块化设计。地铁车辆的制动系统向一个转向架的制动系统发展是空气制动系统的模块化设计的基础，下面我们就以广东l号线地铁车辆的空气制动系统为例，对空气制动系统的模块化设计的基本思想进行分析。
一、分析主要技术参数，深入了解地铁车辆制动系统
广州一号线地铁设计的地铁车辆采用1列车为6辆车即4动车2拖车的设计，由克诺尔制动机公司为该空气制动系统供货。该套系统设计把每3辆车分成一个单元车组进行系统设计并且对每个单独车辆设计各种控制。克诺尔公司生产的KBGM一P制动微机控制单元ECU应用到每一个车辆当中并采用一个电空模拟转换的制动控制单元BCU，执行基础制动作用的是每辆车中配备8个踏面制动单元，其中有4个踏面制动单元有弹簧停放制动装置。该系统的主要参数如下：1）主风管的常规使用压力是在750一900kPa范围之间；
2）当制动缸达到90%满负荷压力值时，紧急制动响应时间不大于1.7秒；
3）列车在80km/h时最大载荷的情况下的紧急制动距离不大于215M；
4）平均制动减速度、紧急制动减速度、常用制动冲击率分别为1.0m/s2、1.2m/s2、0.75m/S3；
5）计算用制动粘着系数在0.14一0.16之间；
6）停放制动要求满足AW3载荷、4%坡道
二、空气制动系统模块化设计的优点
1）模块化设计使空气制动系统的整体设计工作更加的简单化；
2）减小了地铁车辆的组装难度，便于整车的组装工作，极大地缩短了整车组装的工作量和时间；
3）模块化设计可以单独的完成每个组成部分，可以在使用客户的工厂进行最后的总的组装工作；
4）模块化设计使单个的阀甚至整个模块都可以进行批量生产，这样就使得模块化部件的型式试验和例行试验更加简单化；
5）在保障提高了空气制动系统的可靠性的同时更加方便保持模块化阀类的清洁；
6）模块化设计可以使单独的部件进行独立维修，大大缩短了维修的工作量，使维修工作简单化，减少维修占用时间。
三、地铁车辆空气制动系统的模块化设计
空气制动系统是在司机控制器发出正常的制动指令且列车电制动无故障的前提下电制动力不足时的补充和列车停车前阶段的制动，它主要应用在进行快速制动和紧急制动情况下，列车停靠车站时也需要空气制动系统提供制动条件，
广州地铁1号线地铁车辆的空气制动模块化设计主要分为三个部分: 制动控制单元BCU、制动微机控制单元ECU和空气控制屏Z01。
制动控制单元BCU是以铝合金板为基础的安装部件，它是以390mm边长的正方形底面，高为22mm的长方体，根据地铁车辆的气路设计，加工安装在相应空气通路的铝合金基板内。基板的后部是长方形的铝合金连接板，基板后部的空气通路与连接板上加工好的空气通路相对应，并把连接到制动控制单元BCU的外部空气管路与铝合金连接板连接。来自微机控制单元ECU的控制信号及紧急制动信号输入至制动控制单元BCU中，制动控制单元BCU由制动控制单元BCU输出的基础制动压力是根据司机主控制器手柄位相对应的模拟输出与荷重压力信号输出基础制动压力，并将预控制压力信号、荷重信号等反馈给制动微机控制单元ECU。
制动微机控制单元ECU采用的是19英寸标准电子柜，印刷电路板插件按照功能分类的设计排列在电子柜中。它的主要构成有：电源板SV、模拟转换控制板EPA、模拟输人板AD、诊断板Dl、故障储存板COM、2个防滑控制板VA、输人输出接口板SS1、模拟输出板AA、模拟输人板AE、主板CP、速度输人板GE以及暂态保护板T。各电路板通过快速拔插接头与电子柜之间实现连接。具有前端接口的SS1板、EPA板、Dl板、SV板、AA板、COM板和T板实现ECU与外部的连接的主要电路板。
空气控制屏Z01具有与制动控制单元BCU结构相似的组成结构，但它是以435mmx375mm长方形为底高28mm的长方体铝合金基板、还有435mmx200mmx39mm的长方体铝合金连接板、阀、外罩和电气插座等组成。空气控制屏Z01是集空气压力的监测、实现压力空气的调整分配、停放制动的控制等功能于一身的综合屏，由空气控制屏完成: 牵引封锁和停放制动的监测，空气车门、悬挂、制动的供风，停放制动的手动及电控制，以及车门和停放制动的降压功能等。
在电子控制方面，地铁车辆空气制动系统模块化设计继承了电子系统模块化设计的模式；在气动控制方面，地铁车辆空气制动系统模块化设计是以印刷电路板的思路进行设计的。然而地铁车辆空气制动系统模块化设计也带来了一些小的负面作用: 部分空气道路加长，增加部分原材料的使用等等。
结束语：
1模块化产品设计原则
产品的构成是由许多的零件在空间上进行装配而成，但一产品的组成少则十几个零件，多则上千上万个零件，如何将这些零件依产品之架构分成不同之模块，模块的范围如何界定，在模块化过程中应依据哪些准则，基于上述之问题本研究提出之模组化设计的原则如下。
（1）单一功能化：模块单一功能化应是产品模块化设计的第一步，一产品按照其功能可以区分为不同的系统，例如自行车依其功能性不同可分为五大系统包含车架系统、制动系统、车轮系统、传动系统及转向系统，而这五大系统既可分为五个模组。
（2）标准化：也可以称之为重复化，就是同样的零组件重复出现在不同的产品上。在产品开发过程中重复使用现有零组件，可以分摊开发的成本，降低新零件数量，缩短整体开发时程。标准化分为内部标准化及外部标准化。
（3）规格化：也可称之为参数化或数据化。模块化设计强调模块可搭配变换，所以模块与模块之间锁固方式的相关参数（例如螺栓大小、螺栓孔数量、螺栓孔距离等），及模块实体的相关参数，须建立系统化标准规格，唯有如此才可以确保模块在组装的时候，彼此之间能够正确稳固的结合、安装。
（4）可拆解化：产品元件之间的接合可分为永久接合及可拆式接合，模组化设计强调模组可搭配变换，所以模组与模组之间锁固方式不可使用永久接合方式，应以可拆式接合为主。
2模块化产品设计流程
产品开发分为数个不同阶段，本研究依据产品开发流程，在系统层级阶段导入模组化设计，本研究所提出之产品模组化流程如下：
（1）建立产品结构：设计者在此阶段提出产品的架构与主要功能。个别的组成元件与其主要的功能需求予以决定，并传递到下一个步骤。
（2）选择元件：设计者选择符合上一步骤定义所需要的元件。
（3）取得组装关联：分析并定义出产品元件之间的设计关联性。
（4）验证组装关联：检查产品元件间的设计关联性，是否满足整个产品的主要功能需求，这些关联是否合理，是否有矛盾的现象。
（5）确认：确认所有选择的元件是否都有被使用到。如果必要的修改已经完成，则视为所有的元件都已满足所定义的需求。
【关键词】设计基础教学 模块化 教学改革
【基金项目】本项目为华北水利水电学院教学改革项目。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0025-01
设计初步课程是建筑学专业本科一年级的基础课，课程的设置旨在使一年级学生对建筑进行初步的了解，掌握基本的表现技法，并建立起初步的建筑空间感，在整个建筑学教育中起到启蒙作用。我校的设计初步课程分为《设计初步（上）》和《设计初步（下）》两部分，分别在上下两个学期完成。《设计初步（上）》内容重在指导学生认知建筑及进行基本的建筑表现技法训练，《设计初步（下）》则是指导学生进行简单的小型建筑设计实践。设计初步课程对于后期建筑设计理论和方法的学习起着奠基作用，而网络的兴起使当代的知识传播方式发生了重大改变，教师或教材已不再是学生们获取知识的唯一来源，甚至也并非重要的来源，尤其是在建筑学基础教育这一课程特点鲜明的领域；而在当代大文化背景下成长起来的学生们，综合知识结构和汲取知识的能力与方式也发生了较大变化；更重要的是，技术发展的日新月异也使建筑设计的思考与实施过程都呈现出与以往完全不同的状态。建筑基础教育需要承载的任务也必然随之变化。为了改善这一现状，我们进行了一些探索。
1.重视技法训练的传统教学思路
我校的设计初步课程目前采取的教学方式是以建筑表现技法的基础训练为核心，配合一些建筑理论介绍的传统教学思路。这种教学思路深受源自法国巴黎美术学院的“布扎”建筑教育体系的影响。“布扎”教育体系对中国现代建筑学的形成和发展产生过重大影响，已在中国建筑学教育体系中成功实践了几十年，为我国培养出一了大批优秀的建筑设计师。这种传统教学思路也是我国应用最为广泛的教学方法，它注重培养学生基本的建筑素养，通过大量的技法练习帮助学生掌握扎实的建筑基本功。
然而，随着建筑领域对专业人才需求的变化。在教学实践的过程中，我们发现了这种教学思路的一些弊端。低年级学生的对建筑的认知较为感性，思维主要受具体形象支配，缺乏抽象化的建筑思维和建筑空间想象，而这正是设计初步课程的培养重点。但传统的教学思路过分侧重于技法训练，对于建筑思维和空间意识的培养着力不足，也缺少系统的建筑理论讲解，导致了许多学生在后期的设计课程中不会运用建筑的形态构成规律，甚至所设计的建筑形式是对一些具体形象的模仿，有些学生则片面追求建筑形象的新奇，对建筑空间及功能上的组织理解不深。另一方面，当今的建筑行业蓬勃发展，建筑理论和表现方法与以往相比都产生了新的变化，尤其是计算机辅助设计技术日益完善，打破了徒手绘图的垄断地位，在绘制施工图和效果图方面已经成为一个主要手段。
2.注重建筑设计基础的模块化教学思路
2.1模块化教学思路的整合与生成
为了顺应建筑领域新的发展和变化，并弥补传统教学体系的漏洞，我们结合教学过程中的教学经验，在分析研究国内外一些重点院校的教学模式的基础上，提出一种新的教学尝试——模块化教学方法。所谓模块化就是将有一定关联性的教学内容整合成独立的多个模块，针对各个模块的多个教学内容展开训练。传统的设计初步课程安排较为散乱，条理不够明晰，不利于学生接受和理解。而对于培养学生建筑观有着极为重要作用的形态构成和建筑空间认知，在原有教学体系中涉及较少。
2.2模块化教学思路的可行性
模块化教学思路课程的安排分为两学期，每学期8周，每周8学时，符合我校现有的教学安排。模块化教学思路并非摒弃了传统的教学内容，而是在涵盖了现有教学体系的重点授课内容的前提下，加入空间限定、小品建造等新内容，并将这些课程安排得更具条理性和类型性，突出强调了对建筑空间的理解和认知。重新整编的课程内容更适合当今建筑学的新发展，旨在培养出基本技法与建筑思维全面发展的学生，为其后的设计阶段打下坚实的基础。清晰的脉络也更易于使学生逐步的学习、理解。
2.3模块化教学思路的逻辑性
模块化教学思路中各模块并不是单一、孤立的。它们相互间环环相扣，具有紧密的逻辑关系。模块设置按照“认知——技法——空间——实践”的线索进行六大模块的设置，每个模块都要有各自重点强调的内容，它们是经过基础知识要点归纳整合而成，模块内涵盖多个教学要点，一个教学要点有时会在多个模块中被反复强调，因而它们之间由于建筑入门教学的综合性而具有了逻辑性和连续性。模块与模块之间的关系是逐层递进、密不可分的，前一个模块是后一个模块的铺垫和基础，后一个模块是前一个模块的深入和发展。
3.评价方法及效果预期
为了平衡结果和过程的评分比重，在近几年的课程改革尝试中，我们引入了新的评价体系（表格1）。由单一的任课老师在期末依据作业质量给出成绩，改为在不同的设计阶段分别由学生之间互评，任课老师评价，督导教师审定的多重评价体系。评价内容也从单一的模型成果，转变为分析报告、制作过程、答辩等阶段性成果，丰富成果展示内容，加强师生间的交流。
结语
设计初步课程模块化教学目的是在教学过程中，使学生按照类型掌握各个模块的知识要点，在练习基本技法的基础上，结合形态构成和空间限定的重点训练，奠定坚实全面的建筑设计基础。当然，模块化教学思路也尚有许多不足之处，比如对形态构成内容的设置深度不够，建造实践也因缺乏相关的木工车间、模型车间、数字模型等教学基地而无法快速全面完成。模块化教学方法的完善还需更多的时间和努力，也许一个完美的设计基础训练模式根本就不存在。真正有意义的应该是教学研究改革的过程，教师通过这个过程提高，学生通过这个过程成长。
参考文献：
[1]赵魏岩.必要的转变——建筑学基础知识的结构不良性及其教学活动研究[M].建筑设计及基础[M].南京：江苏科学技术出版社，2004
[2]高.建筑模型制作课程教学模式改革讨论[J].华北水利水电学报（社科版），2012，（4）
作者：李君华 单位：武汉工程大学艺术设计学院
通识教育课程模块。通识教育课程模块主要涉及大学生所必须学习的大学英语、大学计算机基础、中国近现代史纲要、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、形势与政策等课程，主要加强学生的人格塑造，道德理想、情商的培养以及促使学生的公共实践能力和基础实践能力和谐发展。
学科基础课程模块。学科基础课程模块主要包括涉及专业课程的相关基础课程，如专业导论、造型基础（包括素描、色彩）
、构成原理（包括平面构成、色彩构成、立体构成）、设计表现、计算机辅助产品设计等课程，其目的是为培养学生具备合理的专业知识结构，为培养专业实践能力奠定基础。3.专业课程模块。专业课程模块分为专业主干课模块、专业选修课模块。
（1）专业主干课模块主要指相应的专业基本理论知识和基本技能知识，包括工业设计史、机械设计基础、工程制图、材料与工艺、设计程序与分析、设计方法学、人机工程学等课程。教授学生学会从专业的角度去认识问题，并逐渐学会应用专业理论进行实践的项目设计。
（2）专业选修课模块根据学生的特长、兴趣爱好等对学生进行有针对性的培养，主要包括产品造型、交通工具、雕塑设计、玩具设计等方向。学生可以根据自己的兴趣、水平、能力及就业取向进行相应课程方向的选择，从而加强学生的专业知识深度，以更好适应社会的职业需求。
实践性教学模块。实践性教学模块主要运用项目教学、案例教学和情景教学为特色的技能教学模式，培养学生理论联系实际的运用能力，提高实际技能操作能力。实践性教学增加了学生亲自动手操作的机会，在实践中检验学习的效果，在实践中发展，将学生培养成应用型人才。
在课程教学中运用模块化的设计方法能够充分调动起学生的学习积极性和能动性，引导学生开发创造创新能力。在工业设计的课程教学中，模块化的运用主要体现在项目教学模块、案例教学模块、产品设计模块三个方面。在项目教学模块中，其项目来源有教师指定设计项目、网络参赛项目及合作公司的研究开发项目。在教学中结合项目进行设计实践，使学生从收集信息、市场调研、设计定位、草图设计、方案选择、方案实施与评价一系列的设计程序出发，亲身了解设计过程，培养他们理论知识和设计实践的结合能力。以校企合作为途径的模块化实训基地建设增加了学生参与实践项目的机会。例如，学院与广东工业设计城签约实习基地，聘请具有多年实践工作经验的企业负责人和设计师担任客座教授，开展全面人才培养的合作模式。学生从大二开始与广东工业设计城内设计公司开展一对一跟踪培养模式，由设计城的知名设计师亲自指导和跟踪培养学生，直到完成毕业设计，经考核合格后直接加入所在公司就业，这有利于学生知识结构的职业定向培养，还补充了校内实践师资力量。校企合作模式是现代高教改革和企业发展的必然趋势，有利于产、学、研优势互补及结合。
案例教学模块是指在针对某一解决问题和决策的行为环境中，形成职业行为能力的一种方法。案例教学模块结合实际的设计案例进行设计分析，图文并茂地讲解有利于增强学生分析问题的接受能力与解决问题的理解能力。在工业设计中，通常以知名设计公司成功开发的产品设计为案例，解析其设计原则、思维特征、产品形态创意与形态表达之间的互动关系等方面，力求揭示出产品形态创意中的基本方法和内在规律。同时，将成功的案例经验与失败的案例教训相互对照，拓宽设计思路，增强学生分析问题及解决问题的能力。例如，由工程师布里尔花费7年时间为克莱斯勒公司设计的“气流型”小汽车，虽然充分考虑了空气动力学原理，对产品的结构及机械性能也进行了精心设计，具有可靠性、舒适性及可行性，但最终销售失败，其原因在于外观造型过于标新立异，不能符合同时代消费者的审美观念；斯堪的纳维亚的汉宁森设计的PH灯具至今仍畅销而经久不衰，在于其具有极高的美学价值和科学的照明原理。
在具体的产品设计中运用模块化设计方法，在一定程度上产生了标准化、通用化设计。根据模块的定义，“为便于扩展功能及更换而按标准化设计并组装起来的硬件积木块”。①1907年，德国建筑师、设计师贝伦斯为AEG公司设计的电水壶，共有两种壶体模块、两种壶嘴模块、两种提手模块、两种底座模块，再配合黄铜、镀镍、镀铜三种材料，光滑、锻打、波纹的三种表面处理形式，可以灵活地装配成80余种水壶。这种运用有限的标准零件灵活组合，可以提供多样化的选择，同时可以大批量生产满足巨大市场需求。②德国是最早使用模块化设计方法的国家，甚至产生了产品中的系统设计方法，将产品标准化生产与多样性的选择结合起来，满足了消费者的需求。系统设计不仅具有功能上的系统性，在造型上也多以简便、可组合的形态为主，因此产品的造型中几何化、直角化的趋势较为严重。例如，古洛特与拉姆斯设计的袖珍型电唱机收音机组合采用方形体的造型、标准化的部件，可分开使用，可组合使用，这是模块化使用的雏形。直到1960年，西德Hafele公司推出一批命名为Varianat32系统的五金件，采用了一个共同的模数系列，使得“32mm”系统模数化家具在全球内使用及推广。③模块化产品设计方法有利于大批量生产加工及节约加工成本，保持产品造型风格统一性以及造型符号的完整性，但同时却不利于市场的个性化需求。工业设计专业模块化的教学改革从课程设置、学时分配、教学内容、教学方法、教学手段等方面进行探讨，旨在充分调动起学生的学习积极性和能动性，引导学生开发创造创新能力，促进专业教学质量的提升。
关键词：农村派出所 模块化 设计
Abstract: This article, through the modular design exploration of Dongfeng county rural police station in Liaoyuan city, Jilin province, make it possible that the space design of rural police station office can meet the design solution of the integration of different site conditions, function distribution, police force allocation, construction funds, which gained certain experience in designing.
Keywords: rural police station; modular; design
中图分类号：TU29 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
农村派出所是公安机关打击农村犯罪、维护农村治安、服务农村百姓、保农村一方平安的基层综合性实体，是维护农村社会政治稳定和“长治久安”的第一道防线，是党和政府密切联系农村人民群众的窗口和纽带，是整个公安机关工作在农村的根基，因此，农村派出所的建设有着十分重要的意义和作用。
然而，长期以来由于多方面的原因，农村派出所的发展建设一直相对滞后，特别是办公用房问题作为警务保障方面基本的、不可或缺的内容较多地成为了各地农村派出所发展建设的“瓶颈”。
近些年，随着公安部开展“三基工程”建设以来，基层民警的办公条件得到了大幅改善，农村派出所的发展建设也得到了有力的保障。
作为吉林省建筑设计行业的龙头企业，我院承担了吉林省东丰县七个农村派出所的设计工作。面对东丰县各农村派出所分布较为分散，建设资金紧张，施工技术有限，工程周期较短等客观条件，在各级领导的支持下，作为设计人，我在设计中尝试采用全新的模块化设计手段，取得了一定的经验。
设计初期，在对现有农村派出所调研分析及与相关工作人员交流探讨的基础上，通过信息采集整合，将农村派出所划分为接待模块、办案模块、办公模块及后勤模块等四大功能模块，再根据相关部门工作需要，将接待模块和办案模块设置在一层，方便群众来访及审理案件；办公模块置于二层，便于相关资料的管理；后勤模块独立设置，符合农村实际后勤条件需求。
设计中期，结合不同农村派出所场地条件，功能分布，警力配置，建设经费等客观实际，细致划分四大功能模块，将接待模块划分为调解区、户籍区、人像区、装备区；将办案模块划分为值班区、研判区、信息区、询问区、侯问区、讯问区；将办公模块划分为技术区、档案区、会议区及各部门办公区；将后勤模块划分为加工区、用餐区、储藏区、设备区及车库。
设计后期，通过门厅，楼梯，走廊等交通空间将各功能模块有机联系，构成整体，再将各功能模块做统筹合理化微调，使得功能分区合理，交通流线顺畅，满足各部门工作需要。
现以东丰县公安局横道河派出所为例，详细说明模块化设计在农村派出所设计中的应用。
东丰县公安局横道河派出所位于吉林省辽源市东丰县横道河镇，地处吉林、辽宁两省交界，辖区面积296平方公里，区内人口3万余人，人口流动性大。
新建派出所场地选址紧邻横道河镇交通主干道，根据模块化设计理念，在设计初期，将接待模块和办案模块并排安放在一层，临街设置，便于警力及时出警及相关群众来访。办公模块置于临街二层，一方面可以随时观察辖区情况，另一方面可以与外来人员有效分隔，确保工作的保密性。后勤模块设置在接待模块后侧，使得整个建筑通过四大模块形成一个“L”型体量，便于院落围合等实际条件需求。
在设计中期，结合场地条件，功能分布，警力配置，建设经费等客观实际，将接待模块和办案模块面积确定在100平方米左右，办公模块面积确定在300平方米左右，后勤模块面积确定在100平方米左右。接待模块中包含接待调解室和户籍办证室各35平方米，人像采集室和装备室各15平方米；办案模块中包含值班室、研判监控室、信息采集室、询问室、侯问室、讯问室各15平方米；办公模块中包含技术室、物证档案室、内勤室等各15平方米，会议室及各部门办公室等各30平方米；后勤模块中包含厨房及储藏室18平方米，餐厅及设备用房等各25平方米以及2个车库。
在确定以上数据后，在设计后期，通过设置门厅、楼梯、走廊等交通空间和卫生间、更衣间、洗浴间等设备用房，将每个房间模块基本单元设计为开间3.6米，进深5.1米大小，再根据使用功能等相关要求，确定不同房间采光朝向，流线顺序，完善建筑平面。
关键词：集散式；控制系统；人机界面；模块化；设计
随着计算机技术的发展，计算机在工业领域的应用不断的普及，因此，人机界面在工业领域的应用不断加强，并越来越受到重视。
集散式控制系统(distrbuted control system )即DCS, 是集自动控制技术、计算机技术与通信技术为一体控制装置, 是用于设备控制和数据采集的新型控制系统。
人机界面指人机间相互施加影响的区域。一般凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面。在现代工业企业集中化、巨大化的时代，设备的集中控制是必然的发展趋势，但控制的集中与巨大的企业在空间上的矛盾越来越突显出来。同时，随着低成本高性能中央处理芯片（如ARM系列CPU）的普及，将已集中数据处理重新分散到各点成为了更有效、更经济、更简单的测控模式。
1 现阶段DCS测控模式
现阶段DCS设备一般采用点对点的数据采集模式，即设备的一个数据对应DCS的一个点。例如：设备A具有电流I，电压U，开关状态IO三个属性；设备B具有电流I，电压U，转数M，开关状态IO四个属性。在现有DCS采集模式中，A-I、A-U、A-IO、B-I、B-U、B-M、B-IO将作为7个数据分别传至DCS。如图1所示。
2 现阶段DCS测控模式所存在的问题
由于数据的集中采集处理，在大型的企业中，往往只有主控中心才能观察到所有的数据，但由现代企业的厂区面积往往十分庞大，在处理设备故障、运行巡查等方面，却做不到在设备就地得到眼前设备或临近相关设备的数据；同时由于大型设备通常拥有十几甚至几十个数据，数据的单独上传，导致单一设备需要相应的几十条数据线路进行上传，因此导致试题数据线路复杂而且重复铺设率高。
图1
3 DCS测控模块化
随着科技水平的发展，现今的大型设备往往具备一定的自控能力，数据自采集、逻辑自控都可以在设备本身完成，同时随着低成本高性能中央处理的大规模生产，设备自控功能越来越完善，设备自身的数据处理能力越来越强。因此，以往需要DCS处理的部分工作，现在可以分散给各设备自身完成。
在设备自身具有一定处理能力的前提下，只要将设备数据输出模块化管理，统一接口，即可简单有效的解决现今DCS系统所存在的问题。
以上文中A、B设备为例，将A设备的A-I、A-U、A-IO三个数据打包，B设备的B-I、B-U、B-M、B-IO的四个数据打包，采用以太网络传输模式，数据包统一使用标准的文件头，文件头对包内数据进行解释，变更数据传输模式如图2所示。
图2
采用以太网传输数据，充分发挥了以太网络的成熟技术，在更有效的传输数据的基础上，降低了施工成本。同时，因以太网络具有网内多向传递数据的属性，使在企业厂区内任何可以接入网络的点都可以得到网络上所有数据。无论在任何设备就地，以及管理办公区域，只要有网络覆盖，均可即时得到任何所需数据，极大的方便了了企业的管理和运行。此外，利用数据传输的固有特性，除了模拟量可以转化为数字量传输之外，更可以添加大量的附加信息，例如设备编号、运行状态、检修信息、时标等。尤其是在数据包内添加时标信息（将数据发生的时间附加在数据包中），可以避免因距离或设备固有延迟所产生的误差，对于人与设备之间的协调工作、故障处理具有重大的意义。
4 结论
在DCS人机界面的设计过程中，设计方法的选取决定了产品的质量与成本。采用模块化设计，有效的利用了现有的资源来优化系统组成，在不增加设备的基础上，对已有模式进行改进，使改进简单、有效，同时改进后的系统成本降低，更易施工。
参考文献：
