導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇模塊化設計技術，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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國外對模塊化教學的研究較早，從自然科學、衛(wèi)生信息學等?？平虒W研究，發(fā)展到教學組織形式的研究，如遠程教育。國內對模塊化教學的研究起步較晚，數量不多，近些年隨著高等職業(yè)教育的快速發(fā)展才開始在課程中引入模塊化教學。目前中藥相關專業(yè)開設中藥鑒定技術課程的多所高職院校在該課程模塊化教學方面都正在進行著嘗試和研究。

一、研究意義

高等職業(yè)教育以職業(yè)技術教育為重點，把培養(yǎng)學生掌握從事職業(yè)崗位（群）所需的技術、技能作為主要的培養(yǎng)內容。基于高等職業(yè)教育的特點采用知識本位的傳統(tǒng)教學方式不能滿足高職教學的需要，而模塊化教學以能力為本位，突出學生的主體地位，體現(xiàn)了實踐性和職業(yè)性，這既是職業(yè)教育研究的重點和難點，也是職業(yè)教育改革的新方向。

在高職中藥鑒定技術課程教學中，找到一種既符合學生認知規(guī)律，又能切實提高學生職業(yè)能力和應用能力的教學方式，是每位教師所面臨的重要課題。高職教育強調“工學結合”、“教、學、做”一體化，實現(xiàn)知識、能力和素質三項教學目標。在這種動力的推動下，模塊化教學成為了高職教學改革的重要手段和方法，也是在教學過程中行之有效的一種教育教學方法。模塊化教學能加強課程內容于工作之間的相關性，整合理論與實踐，突出能力的培養(yǎng)，提高學生職業(yè)能力培養(yǎng)的效率，激發(fā)學生的學習興趣。

中藥鑒定技術是高職院校中中藥專業(yè)及中藥制藥技術的核心課程之一，具有十分突出的實踐性。探索新型的教學模式已成為現(xiàn)實的緊迫要求，對推動中藥鑒定技能型人才培養(yǎng)從知識傳授型向職業(yè)能力培養(yǎng)型轉變，由學科理論性教學向職業(yè)技術型教學轉變具有現(xiàn)實意義?；诟叩嚷殬I(yè)教育的特點和發(fā)展趨勢以及中藥鑒定技術課程的課程性質，對該課程進行模塊化教學改革是大勢所趨，也是全面提高教學質量的必行之路。

二、研究的重難點

課程模塊化改革應該將模塊化教育教學理念融入到課程設計中，該教學法是實施以能力為本位的教育，其教育模式是對職業(yè)進行分析，把職業(yè)分為各類綜合能力，每類能力又分解為各項技能，進行各項技能的養(yǎng)成訓練，使學生獲得勝任職業(yè)崗位的能力。模塊化教學模式的宗旨，即在課程中詮釋實踐性、職業(yè)性及朱注重能力的培養(yǎng)。

根據課程模塊化的設計要求，我們確定了課改的設計理念，即課程目標：培養(yǎng)學生職業(yè)能力、課程構架、課程內容、適應崗位需求、課程順序、遵循學生的認知規(guī)律、成績評價、過程性評價與考核性評價相結合。基于以上設計理念，我們將在課程結構、課堂教學等方面進行相應的改革。具體內容包括課程模塊化課程的整體設計方案和單元設計方案。

中藥鑒定技術課程模塊化教學改革擬突破關鍵問題是“如何將本課程知識與能力的要求融入教學項目中”，“如何在課程教學設計中體現(xiàn)實踐性、職業(yè)性”。

三、研究內容和方法

（一）整體方案設計

總體設計思路是“突出能力目標，以學生為主體，教學做一體化，滲透職業(yè)核心能力。

具體方法和步驟是課程整體設計中以讓學生獲得綜合職業(yè)能力為目的，設計具體的職業(yè)工作情境，讓學生在工作情境中學習“如何工作”；以典型工作任務結構為基礎，讓學生在貼近工作實踐的學習情境中學習，與工作有直接聯(lián)系。

具體內容包括課程信息調研、課程目標設計（能力目標、知識目標和素質目標）、課程內容設計、能力訓練項目設計、教學進度表設計、考核方案設計、教材及參考資料、工具材料等內容。

（二）單元方案設計

單元設計思路是單元方案設計是對整體設計理念的詮釋，也是設計理念的具體體現(xiàn)，是將“教學做一體化”教學模式的具體化。

我們力求在單元設計中完成以下幾個轉變：①把課程從知識傳授型為主變成知識應用型為主；②把課程從以理論思維為主，變成為能力訓練為主；③把課程從以知識、概念、定律、邏輯推導為載體，變成以完成模塊任務為主；④把課程從學生被動聽講變成學生主動參與操作，積極參與新知探索；⑤把課程從教師講解為主變成由教師積極引導、創(chuàng)造學習的環(huán)境條件為主；⑥把課程評價標準從教師講好為主變成以學生學好（有興趣、有能力提高）為準；⑦把課程評價從“教師講過”、“老師講得好“、“老師完成了教學進度”為準變成學生有興趣、學生的能力明顯提高為準。

單元設計具體內容包括：單元基本信息、教學目的、教學目標（能力、知識和素質）、任務和案例、重點難點及解決辦法、參考資料、工具資料、教學步驟、教學內容、師生活動、時間分配等內容。

我院中藥鑒定技術課程首次采用模塊化的設計理念進行課程設計，其中職業(yè)性、實踐性、能力培養(yǎng)的思想首次提出融入到課程設計當中，“教學做一體化”的教學模式也是首次進行嘗試，相應的評價考核體系的建立都是首次提出。

該課改項目的方案將在學院中藥專業(yè)、中藥制藥技術專業(yè)的中藥鑒定技術課程中實施，并在開設本門課程的其它藥學相關專業(yè)中進行應用推廣。

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當今世界，能源與氣候問題日益突出，在全球氣候變暖的大背景下，低能耗、低排放、低污染的“低碳經濟”時代即將到來。低碳的循環(huán)的能源亟待發(fā)展，對于家居生活的低碳能源倡導，我們還沒有投入足夠的關注。低碳家居作為一個新興理念在未來發(fā)展中將逐漸顯現(xiàn)出其價值。本文關注這一理念，并對家居低碳概念付諸實際行動。溫差作為我們日常生活中極其常見的物理現(xiàn)象，有著其不為大多數人所洞察的潛在能量，目前對于這塊能量的利用還處于初步的階段，我們采用半導體溫度發(fā)電模塊來對熱源能量進行轉化[1]，其具有無噪音、低污染、轉化率相對較高等優(yōu)點，可廣泛地用于對家電廢熱的回收及利用，所產生的電能可作為家庭輔助電力供應系統(tǒng)來使用。

本器件的重要組件為半導體溫差發(fā)電片，其以塞貝爾效應[2]為基本原理制成。半導體溫差發(fā)電是一種將溫差能（熱能）轉化成電能的固體狀態(tài)能量轉化方式。事實上，溫差發(fā)電片在溫差較小的范圍內并不能體現(xiàn)實際的利用價值。本文選擇空調外機出風作為熱源，很大程度上考慮到空調其出風口的溫度相較于環(huán)境存在較為可觀的溫差。

在空調外機的出風口處架一與出風口大小相匹配的圓弧形罩面（其尺寸隨空調設計規(guī)格的不同而調整），照面內部規(guī)則鑲嵌若干溫差發(fā)電片如圖1（a），系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)是通過熱風使得罩面兩側形成一定溫度差，內部的溫差發(fā)電片通過線路排布，整合成效率較高的轉化裝置，所產生的電能經由配置控制電路或儲存在蓄電池或直接加載到用電器上。罩面由五個支架固定在空調外機上，罩面與出風口之間留有空隙，使熱空氣向側面流通，防止外機散熱受阻，引起壓縮機無法工作。發(fā)電片在罩面內部的排布參照太陽能電池方陣，其主件是由溫差發(fā)電片單體串并聯(lián)獲得[3]，其撲拓結構如圖1（b）。

考慮陣列中所有模塊兩端的溫差構成矩陣 T

假設熱電偶的賽貝克系數[4]，模塊的內阻和導熱性都與溫度無關。我們可以將陣列模塊等效為一個電壓源，其開路電壓和電阻分別為和，不考慮輸出電流的限制，所以可計算得：當時，輸出功率取到最大：

這里是單一熱電偶的塞貝克系數； 是與組件相關的導熱性系數； t是組件兩端的溫差。從上式看出，該裝置的輸出功率主要受三個因素影響：發(fā)電片的規(guī)格及性能參數；模塊的陣列拓撲結構；兩端溫差。

溫差發(fā)電罩面包括鋁制外殼層、溫差發(fā)電片、線路排布通道、內殼層、整體電流輸出線路管，溫差發(fā)電片利用軟性導熱硅膠絕緣墊固定在散熱鋁槽所做外殼。軟性硅膠導熱材料有良好的導熱能力、高強的絕緣效果、厚度可選擇、柔軟而富有彈性等特點，引導熱量由內而外，分散熱量使空間內達到均溫。在散熱設計中的應用是很廣泛的。

我們所用的溫差發(fā)電實驗通過構建冷熱源，模擬溫差發(fā)電裝置工作環(huán)境，測定溫差發(fā)電裝置在不同溫差條件下的熱電特性。實驗得出TEC112706T200溫差發(fā)電片發(fā)電特性如下：

表1 溫差發(fā)電片測試一試驗組數

實驗條件說明：冷源溫度恒定為30℃；熱源加熱至穩(wěn)定20秒后讀數；熱源初始溫度為35℃，逐漸上升。實驗測試不同溫度等級下的空載電動勢得到變化曲線，兩組全呈線性增長的變化趨勢。由表知，當溫度在45℃到55℃時，其發(fā)電特性接近于水平，能得到穩(wěn)定電壓1V。我們估計在夏季室外的溫度平均可達32℃，而空調外機吹出的熱風的溫度可達70℃左右。這里的溫差在考慮到罩面導熱損耗所產生的的溫差趨近因素，我們可以確定該款溫差發(fā)電片能達到預定的功率輸出。但是顯而易見，其電壓水平達不到正常用電器的工作電壓，所以可以通過上述的陣列排布將多片串并聯(lián)起來提高電壓，并且針對這一溫差發(fā)電組件，設計系統(tǒng)的蓄電電路，將溫差發(fā)電片組件所產生的電能，經過升壓，穩(wěn)壓進而儲存到蓄電池中以備使用，該電路結構簡單，體積小，成本低，而且轉換效率達到了90%以上。

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一、高職課程體系整合的原則

1.培養(yǎng)高技能人才的原則

高職教育課程體系的整合主要體現(xiàn)在對課程目標確立、課程內容選擇、課程模式設計及課程評價等方面。以就業(yè)為導向的課程體系的整合必須在深入了解市場,準確把握市場對高技能人才在知識、能力、素質等方面的具體要求后,從傳統(tǒng)的學科式課程模式框架中走出來,真正做到從行業(yè)實際需求出發(fā),達到高技能人才培養(yǎng)的要求。

2.課程知識和技術多元整合的原則

高技能人才需要具備較強的綜合職業(yè)技能,要運用多元整合的策略思想,形成以應用性、技能性為特色的高職課程內容體系。貫徹多元整合的策略思想,要求打破原有課程、學科之間的壁壘和界限,以技術應用能力的培養(yǎng)為核心,以目標培養(yǎng)的實際需要作為內容取舍和結構組合的標準,分析相關的知識要素和技能要素,對課程內容做縱向和橫向的整合,不求學科體系的完整,強調課程內容的應用性、必需的基礎性和課程內容的綜合性。

3.課程體系整體優(yōu)化的原則

實現(xiàn)整體優(yōu)化首先要明確知識、能力、素質之間的比例關系。要根據人才培養(yǎng)目標的要求找到三者之間最佳的結構平衡點,使學生的知識、能力、素質得到協(xié)調發(fā)展。協(xié)調課程與課程之間的關系。不同的課程對培養(yǎng)目標所起的作用不同,要明確核心課程、支持課程、基礎課程、特色課程之間的關系,并體現(xiàn)在課程體系中。

4.理論教學“必須、夠用”的原則

高職的理論教學特別強調理論要為實踐服務。以指導實踐,提高技術應用能力為目的,堅持理論教學以"必須、夠用"為原則,有利于學生用科學的技術理論指導實踐和實踐操作。因此,課程體系應對理論教學進行大膽改革和重組,取消與專業(yè)實際技能培養(yǎng)關系不大、理論性過強的課程,對一些與專業(yè)相關的課程進行內容的調整與合并,增設反映新技術的技能課程和過程性課程。

5.重視特色課程的原則

高職的人才培養(yǎng)要為區(qū)域經濟服務,課程體系的特色主要體現(xiàn)在與區(qū)域經濟的結合上。區(qū)域經濟結構不同,產業(yè)布局不同,經濟發(fā)展水平不同,對人才的類型要求、專業(yè)要求也不同。滿足區(qū)域經濟發(fā)展對人才的特定要求,創(chuàng)建特色課程,構建產學結合的課程體系是值得探索的主要途徑。

6.適應職業(yè)結構與崗位的變化的原則

高職課程體系具有一定的彈性和靈活的調節(jié)機制,能對整個社會的經濟、科技的發(fā)展與市場需要做出快速反映,根據實際需要及時在內容上吐故納新、在結構上調整組合、在評價上動態(tài)反應。知識經濟促進了科技的進步和社會產業(yè)結構的調整,造成了職業(yè)結構和勞動崗位內容的不斷變化,而且這種變化的速度愈來愈快。高職課程體系及時反映這種變化,具有自我調整自我更新的能力。

根據以上原則,我們認為“寬基礎、活模塊”的課程體系適合以全面素質與綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)為核心,以崗位技能訓練為特色的高職教育要求?！皩捇A、活模塊”的兩段結構,呈現(xiàn)出與其他課程模式不同的結構特征。寬基礎部分作為橫向的課程集群,其學習內容不針對某一特定工種,而是針對一個職業(yè)內的一群相關崗位所必須的學識和能力,將工作性質相通的若干個崗位集合為一個群,著眼于一個職業(yè)崗位群所需要的通用知識的獲得和通用職業(yè)能力的訓練及學習能力獲得?！皩捇A”階段側重于全面素質與關鍵能力的培養(yǎng),著眼于奠定發(fā)展后勁的基礎?！皩捇A”對全面推進素質教育,樹立以能力為本位的新觀念,增強學生的發(fā)展后勁具有極大的促進作用。活模塊部分作為縱向課程集群,強調針對特定的崗位對從業(yè)者的具體要求和從業(yè)能力,追求教學內容與特定崗位需要的一致性。其任務為:一是崗位專項技能的訓練,使學習者具備頂崗能力:二是在專項技能訓練的過程中兼有提升學習能力的功能?！盎钅K”階段注重專項能力、綜合能力、適應市場變化的跨崗能力及個性特長的培養(yǎng),著眼于就業(yè)適應性的培養(yǎng),立足于市場經濟和人才的需求。

二、通過社會需求分析確定能力本位的應用化工技術專業(yè)模塊化課程體系的結構

德州職業(yè)技術學院應用化工技術專業(yè)從2005年開始籌建,2006年招生。專業(yè)設立之初我們對山東省及周邊地區(qū)多家企業(yè)進行調研,發(fā)現(xiàn)電池行業(yè)由于能源危機的影響煥然一新,它集技術、資金、勞動密集于一身發(fā)展迅速。

通過電子郵件的方式發(fā)放調查表,就應用化工技術專業(yè)學生的知識和技能與就業(yè)狀況的關系進行調查。初步結論是:文化素養(yǎng)和專業(yè)基礎理論有利于學生的自身發(fā)展和自主創(chuàng)業(yè),專業(yè)技能的高低和寬窄決定學生的就業(yè)質量和就業(yè)面。高職教育不僅要讓學生掌握一定的文化知識,更重要的是要培養(yǎng)學生的專業(yè)技能。在實際教學中,我們感覺到模塊化課程的教學體系能從整體上有針對性的培養(yǎng)學生的專業(yè)技能,并且富有成效。因此,創(chuàng)建以能力為本位的應用化工技術專業(yè)模塊化課程體系是培養(yǎng)高職學生專業(yè)技能的有效途徑,這也正是高職教育區(qū)別于其他各類普通高等教育的重要標志。我們還重點調查了畢業(yè)生的就業(yè)層面,它們主要涵蓋在這樣一些領域:企業(yè)的產品生產、質量檢測、分析化驗、技術開發(fā)、技術管理以及產品的營銷和售后技術服務等。我們把這兩項調查結果與模塊化課程體系的建設掛鉤,具體做法是:從學生的就業(yè)領域和就業(yè)崗位出發(fā)建立與就業(yè)崗位對應的能力模塊,再根據能力模塊的內涵來決定課程模塊的數量和內涵以及每門課程及每個課程模塊的培養(yǎng)目標。這樣構建課程模塊有利于我們集中時間和精力有針對性地傳授知識和培養(yǎng)學生的能力。

三、課程體系整合方案

高技能人才培養(yǎng)的核心問題是課程的設置與體系的整合問題。因此,我們以高職課程改革為突破口,依據高職課程體系構建的原則,構建了以職業(yè)技能為核心的“寬基礎、活模塊”結構的高職課程體系。這一課程體系由職業(yè)公共課模塊、職業(yè)能力課模塊、集中實踐模塊、人文選修模塊組成。

1.職業(yè)公共課模塊

主要為大學生提供必備的科學、人文、身心等方面的基礎知識,重視培育學生的人文素養(yǎng)和科學素養(yǎng),是職業(yè)高校區(qū)別職業(yè)中專的重要標志之一。主要包括高等數學、大學英語、思想政治理論課、體育等課程。該模塊以“必須、夠用”為原則。

2.職業(yè)能力課模塊

首先針對職業(yè)所需,確立核心課程。核心課覆蓋該專業(yè)對應職業(yè)崗位群需要的最基本、最主要的知識和技術,教學上側重于技術方法的講授。保證學生有足夠的時間和條件學好這些課程,掌握本專業(yè)必備的知識和技術。圍繞著職業(yè)能力核心課程,開設專業(yè)技術、職業(yè)考證、職業(yè)方向等課程

(1)專業(yè)技術模塊

各專業(yè)除了核心層以外需要開設的專業(yè)技術課。這是對核心技術課程所需專業(yè)知識的強化、拓寬和補充,以使學生進一步深入理解本專業(yè)的核心技術課,強化技術操作,以熟練和豐富技術操作經驗。

(2)職業(yè)考證模塊

職業(yè)考證模塊保證職業(yè)資格的獲取,落實雙證書制度。這一模塊重視職業(yè)技能的考核,將職業(yè)考證的相關課程盡可能融入培養(yǎng)計劃之中。該模塊課程由經驗豐富的教師指導,從而有利于學生取得相應的職業(yè)資格證書這是強化培養(yǎng)學生的動手能力、操作技能的課程,重在職業(yè)基本技能。

(3)職業(yè)方向模塊

職業(yè)方向課模塊以當前職業(yè)崗位的需求為依據,每個專業(yè)設立3個左右的專業(yè)方向,在第四學期按照學生的學習興趣和基礎對他們進行分流。此模塊側重對學生進行有針對性的專項培訓,以適應多層次崗位的需要。

3.集中實踐模塊

這一模塊的課程強調實訓、職訓等實用性操作訓練,以滿足第一線應用技術人才的實際需要。

4.人文選修模塊

以人文課程為主,兼有科技、管理、文體類等課程,為學生多方面?zhèn)€性發(fā)展提供幫助。

四、“寬基礎、活模塊”課程體系的特點與應用效果

“寬基礎、活模塊”結構的課程體系特點是:這種課程結構模式靈活性大、針對性強,可以通過調整不同模塊的組合,及時實現(xiàn)專業(yè)方向的調整,滿足各種教學計劃需要,并保持自身的完整性與穩(wěn)定性,靈活地實現(xiàn)教學內容的新陳代謝,使教學要求與社會的發(fā)展變化基本上保持同步。各模塊均緊緊圍繞職業(yè)技能這個核心,體現(xiàn)出:“職業(yè)技術核心”、“動手能力優(yōu)先”和“注重人文和科技素養(yǎng)”的高職課程的設計原則,貫徹了從高職學生發(fā)展實際出發(fā),“以學生為主體”的教育理念。新的課程體系是在適應地區(qū)經濟社會發(fā)展需求的前提下,按照用人單位對畢業(yè)生的技能要求,設計合理的崗位技能或行業(yè)技能的培養(yǎng)目標。這一目標由一組相近的專業(yè)崗位綜合技能課程或若干個相應的崗位證書課程所組成,這些課程包括相應的實訓課,以及參與實際生產或社會服務、實際運作的實戰(zhàn)訓練,從而使學生在畢業(yè)后實現(xiàn)與企業(yè)零對接的要求。

參考文獻:

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為滿足廣大用戶的需求及個性化設計理念，在車床設計中融入模塊化設計已經成為了今后車床設計的主導，也是數控行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

1.車床模塊化設計

車床模塊化設計，主是要指將模塊化設計的理念及其技術完美地應用于車床的設計與改革中，也就是說，在對車床用戶需求進行合理分析的基礎之上，設計出一系列功能不同、性能不同，但卻可以隨意轉換的系統(tǒng)單元，并通過這些單元之間的相互轉換完成用戶的操作。

除此之外，模塊化設計要遵循一定的設計原則：其一，在模塊化設計中，必須要先對車床的結構及特性進行分析，并在分析的基礎之上劃分系統(tǒng)模塊，以保證模塊設計的合理化。其二，所劃分設計出的模塊在使用功能上一定要具有相對的獨立性，從而保證模塊之間可以實現(xiàn)相互轉換卻又互不影響的功能。其三，對于車床中較大型的基礎零件，要劃分設計成獨立的模塊，并同時要充分考慮到大型零件對整體車床運行的支撐作用。其四，對于車床設計中較為復雜的零件，在模塊化設計中可以采用分層次劃分的形式，將零件按照不同的結構性能細化分為幾個不同的層次模塊。其五，在模塊化設計中要對整個車床的性能、結構、成本、設計周期等因素進行分析，并在此基礎上將模塊劃分為主要模塊與次要模塊，以此來突出車床模塊化設計中的重點，有利于提高模塊化設計的整體效果。其六，在車床模塊化設計中，要保證模塊化設計具有一定的可擴充性能，同時要求在模塊設計中要留有一定的接口部分，為后期設計中增加新的模塊創(chuàng)造有利的條件。

2.數控車床模塊化設計的應用

隨著數控行業(yè)的不斷發(fā)展，模塊化設計在車床設計中的應用越來越廣泛。例如：國內某數控企業(yè)就利用模塊化設計對龍門銑車床過行了系列化的設計與劃分。首先，該企業(yè)根據龍門銑車床的結構特點以及運行要求，將其劃分成了30多個模塊單元。即：立柱模塊單元、工作臺模塊單元、銑頭模塊單元、橫架模塊單元、傳動裝置模塊單元、液壓裝置模塊單元、進給箱模塊單元、電氣裝置模塊單元等。并在設計中通過模塊單元的不同組合方式及不同變形方式來完成車床的整體設計與功能的改善，從而使車床具有了上千種不同的形式和用途。另外，該企業(yè)通過對車床銑頭模塊的不同組合和設計，使銑頭部分搭配出了100多種不同基型的產品，從而大大滿足了用戶的不同需求。工作臺模塊的加長設計可以滿足于尺寸較長的零件加工需求，龍門架的模塊加寬設計可以滿足尺度較寬的產品加工需求，龍門立柱模塊的高度設計可以滿足扁型產品或尺寸較高的產品加工需求。

3.數控車床模塊化設計的方法

在數控車床模塊化設計中，主要分為橫系列模塊化設計、縱系列模塊化設計、橫系列和跨系列模塊化設計、全系列模塊化設計、全系列和跨系列模塊化設計五種方法。

首先，橫系列模塊化設計主要是指在設計中不用改變產品的原有參數，而只是利用各種模塊的不同組合來改變產品結構的一種方式，這種方法由于在模塊化設計中較為方便，因此被各工業(yè)企業(yè)廣泛地應用于車床設計中。如在對車床銑頭進行更換時，就可以通過模塊單元的組合形成立銑頭、臥銑頭、轉塔銑頭等多種變形，從而實現(xiàn)車床銑頭在作業(yè)中的不同需求。

其次，縱系列模塊化設計是指在同一類型產品中，對產品的不同規(guī)格基型進行設計。這種設計方法中產品基型的主參數與動力參數均是不同的，因此產品的結構與規(guī)格也是不相同的。另外，在模塊化設計中，縱系列模塊化設計工序是較為復雜的，如果在設計中將動力參數與之相關的零件部分模塊組均設置成為通用模塊的話，則會造成車床部分零件功能下降或是冗余現(xiàn)象，不僅浪費了資源材料，還會嚴重影響車床的整體運行能力。因此，在縱系列模塊化設計中，必須要根據動力參數對車床各部分進行細致的模塊劃分，并保證模塊只在規(guī)定的范圍內可通用，以此來提高車床運行效率。

再次，橫系列和跨系列模塊化設計主要是指在模塊化設計中，除了要對橫系列模塊進行變形設計外，還要對其中一部分模塊的參數及結構進行重組，使其形成一些新系列的產品。例如：在德國一家數控車床加工企業(yè)中，就設計出了一種具有綜合的銑車床。該設備除了具有可發(fā)展型橫系列數控操作功能外，還通過對立柱、工作臺及滑座的模塊化設計使其形成一種滿足各種零件加工需求的橫跨式落地銑車床。

另外，所謂的全系列模塊化設計主要是指其在設計中即包括了橫系列也包括了縱系列模塊化設計。如在國外某數控車床企業(yè)生產中，所設計出的銑床設備除了能夠更換立銑頭、臥銑頭、轉塔銑頭外，還可以在生產加工中改變車身、橫梁、工作臺的高度及寬度，使其形成一種多維一體的運行模式，大大提高了企業(yè)的產品生產能力。

最后，全系列和跨系列模塊化設計主要是指在全系列模塊化設計的基礎之上，通過對結構的比較及分析、模塊的重新組合等方式形成一種近似于跨式產品的橫模塊設計，以實現(xiàn)車床模塊間相互轉換的功能。

4.結語

綜上所述可知，數控車床模塊化設計對提高整個車床的動行能力及產品加工生產效率都具有著十分重要的意義。因此在模塊化設計中，首先要掌握模塊化設計的特點及結構形式，并有針對性地將其運用到車床設計的各環(huán)節(jié)中，從而保證車床綜合性能的提高，滿足企業(yè)生產發(fā)展的需求。

參考文獻：

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一、引言

針對油田地面工程快速發(fā)展的現(xiàn)狀，結合計算機行業(yè)、汽車制造業(yè)、船舶制造業(yè)等行業(yè)的模塊化應用情況，油田專家提出將油田地面工程模塊化建設，以節(jié)省工程投資和設備運行費用。輸油泵是油田地面工程的重要設施，其設計制造可依據國內相關標準規(guī)范的技術要求，通過多年的行業(yè)發(fā)展，輸油泵的設計、建造和運行積累了豐富經驗，各類型的輸油泵實現(xiàn)標準化、系列化制造。這些都為輸油泵模塊化設計奠定了基礎。

二、模塊化設計

模塊化設計是在傳統(tǒng)設計基礎上發(fā)展起來的一種新的設計思想，它是指在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品，以滿足市場的不同需求的設計方法。[1]模塊化設計作為一種新技術被廣泛應用于汽車制造、電子產品、航天、航空等設計領域。

油田地面工程建設模塊化設計是針對油田地面工程中具有獨立功能、可組合、可替換的站場、區(qū)域等物理單元進行模塊化設計、建造，以便在重復、類似的工程項目中組合、復用、預制，以達到節(jié)約投資、縮短工期、提高工程質量的目的。

三、輸油泵模塊化設計

油田地面工程輸油泵主要包括油、氣、水混輸，含水原油的輸送和凈化原油的輸送。[2] 輸油泵作為一個工藝單元，由輸油泵、進出口管路及管道附件、流量計，配套的自控設備和電力設備組成。

（一）模塊劃分

輸油泵模塊化設計的前提是對輸油泵的應用進行歸納，針對不同的環(huán)境條件、輸送介質和工藝流程，按照輸油泵設計的相關標準規(guī)范對輸油泵進行系列劃分。輸油泵具有輸量變化大、介質粘度范圍廣、含有雜質多、運行時間長等特點。油田地面工程常用的輸油泵為離心泵和容積泵，離心泵分為單級離心泵和多級離心泵，容積泵分為螺桿泵和往復泵。

輸油泵的基本功能是為工作介質提供輸送動力，克服管道摩阻，將介質輸送到下游站場或工藝設施。為了便于對輸油泵的模塊進行分類，我們以輸送介質的原油物性為依據。在集輸系統(tǒng)中，輸油泵的類型分為一般原油輸送泵、稠油輸送泵和輕油輸送泵。一般原油輸送泵的介質具有粘度低、凝固點低的特點，常選用離心泵。稠油輸送泵的介質具有粘度高、凝固點高，含雜質顆粒，輸送溫度一般在50～80℃，常選用容積泵。輕油輸送泵的介質除了具有密度低、粘度低的特點，還時常含有天然氣凝液。

（二）模塊工藝設計

1.模塊類型

輸油泵的模塊劃分為模塊化設計提供依據，我們以某油田稠油輸送泵為例，分析如何進行一類輸油泵模塊的設計工作。該油田集輸系統(tǒng)稠油物性見表3.2-1，原油粘溫數據見表3.2-2，開發(fā)區(qū)塊產能預測指標見表3.2-3。

根據模塊設計的基礎數據，按輸油泵模塊劃分方式，確定輸油泵的類型。第一個劃分依據是原油類型，為稠油輸送。第二個劃分依據是站場類型，為接轉站。第三個劃分依據是工藝流程，為增壓泵。這樣就確定輸油泵的模塊為稠油接轉站增壓泵。

2.模塊參數

根據模塊類型，進行具體的輸油泵工藝設計。稠油輸送泵選型應考慮原油粘度、含水及含砂的影響，一般宜選用容積泵。[1]為此確定模塊的泵型為容積泵。輸油泵主要設計參數是泵的排量、揚程（使用容積泵時，為排出壓力）和電機功率。根據油田地面集輸方式，模塊的排量和揚程由原油粘度、接轉站設計規(guī)模和輸油管道水力熱力條件確定。根據設計基礎數據，接轉站設計規(guī)模為20×104t/a，原油含水率為80%，輸油泵模塊流量為118m3/h，排出壓力為2.0MPa。按容積泵軸功率計算公式3-1，計算輸油泵有效功率為64.3kW。由于輸送稠油的粘度大，并含有少量伴生氣和雜質顆粒，選用單螺桿泵作為模塊的核心設備。

（3-1）[3]

式中 Ne―泵的有效功率，kW；

P―泵的排出壓力，MPa；

Q―泵的流量，m3/h。

由于泵制造廠商繁多，每個廠商的制造工藝不同，造成泵的效率、外形尺寸和重量不一致，影響模塊復用。泵的選型必須按照模塊化設計的要求確定，規(guī)定泵主要參數，包括流量、揚程、效率、電機功率、外形尺寸、重量和管口規(guī)格等參數。稠油接轉站增壓泵模塊的主要工藝參數見表3.2-4。

3.工藝設計

在選定模塊輸油泵的類型后，需進行稠油接轉站增壓泵模塊的典型流程設計。容積泵必須設計旁路回流閥調節(jié)流量。泵體上不帶安全閥的容積泵，在靠近泵出口管段上必須安裝安全閥。[2]模塊工藝流程包括進出口管線上的截斷閥、過濾器、溫度壓力儀表、安全閥和止回閥等閥門儀表，及旁路回流流程。模塊化設計需確定模塊內管道、管件和閥門的制造標準，可執(zhí)行GB國家標準、HG化工標準或SH石化標準。

根據模塊的工藝流程，可以確定模塊的典型管道安裝形式。將輸油泵及其管道附件安裝在橇座上，對模塊進行工廠加工、橇裝化制造，并在類似站場進行復用。為便于模塊的組合復用，模塊化設計需要考慮模塊的制造、運輸和安裝，模塊尺寸不應超過規(guī)定尺寸。根據公路運輸的相關規(guī)定，要求運輸車貨尺寸（長×寬×高）不能超過18.1×2.5×4.0m。[4]稠油接轉站增壓泵模塊尺寸為11.5×1.7×1.5m。對于單螺桿泵模塊化設計，還應考慮模塊的日常維護，在泵出口留有拆卸短接，保證螺桿的更換空間。

（三）模塊配套設計

為保證模塊的完整性，模塊化設計不僅包含工藝設計，還包括輸油泵的結構、電力、自控等配套設計。

結構設計將輸油泵、進出口管道及附件通過螺栓和管道支架固定在橇座上。根據模塊運輸和吊裝時的受力情況，確定橇座的結構形式。稠油接轉站增壓泵模塊橇座采用碳素鋼焊接而成，在支架固定處設置墊板，并在橇座四周設置吊鉤板，便于模塊吊裝。

電力設計在模塊上設置輸油泵電機的動力電纜接線和防爆操作柱，對輸油泵進行現(xiàn)場啟?？刂啤榻档湍芎?，輸油泵采用變頻控制，電機運行狀態(tài)反饋至控制系統(tǒng)，并在控制室實現(xiàn)遠程自動啟、停泵。

自控設計根據原油物性和模塊操作壓力、溫度，對輸油泵模塊內的壓力表、溫度計進行選型。溫度檢測儀表采用變送器直接安裝在傳感器上的一體化溫度變送器。壓力變送器選用帶就地表頭指示的智能壓力變送器。針對單螺桿泵的運行特性，輸油泵設置泵體干運行保護，對輸油泵的轉速、溫度、壓力進行檢測，實現(xiàn)高溫、高壓報警停泵。

四、輸油泵模塊應用

近些年，國內各大油田都對輸油泵的模塊化設計進行了探索，根據油田自身生產建設需求，確定輸油泵的標準化、系列化，為輸油泵的模塊化設計奠定基礎。大慶油田針對低滲透油田地面建設特點，對轉油站、注水站、聯(lián)合站中的工藝模塊采用個性化設計和共性化設計相結合的方式，建立各類輸油泵的模塊化圖集，根據實際需要調用相關模塊完成站場設計，提高設計效率。[5]長慶油田為適應大規(guī)模開發(fā)需要，對增壓站的模塊形式、設備選型、配管安裝和建設標準進行了全面優(yōu)化和統(tǒng)一，確定不同規(guī)模和工藝的8種增壓泵模塊。[6]勝利油田針對東部油田、西部油田和海上油田不同的集輸現(xiàn)狀，確定多個系列增壓泵模塊，編制相關技術規(guī)格書、設計模塊和設備材料清單。各油田在輸油泵模塊化設計方面均取得了初步成效，隨著油田建設的發(fā)展和工程設計技術水平的提高，模塊化設計將達到一定規(guī)模，更好的服務于油田建設。

五、結論及建議

工程設計人員經過近些年的探索，已初步摸索出模塊化設計的思路，優(yōu)化輸油泵模塊工藝流程、設備選型、配管安裝和結構、自控、電力等設計。分析輸油泵的設計建造過程，滿足模塊組合、復用、預制的要求，提高輸油泵模塊化技術水平。通過采用輸油泵模塊化設計，有效提高設計進度，利于輸油泵模塊化采購，節(jié)約投資。同時，縮短整個工程的建設周期，保證工程質量，提高油田開發(fā)的經濟效益。

輸油泵模塊化設計剛剛起步，由于各油田生產情況和泵制造廠商不同，輸油泵模塊只能在油田內部相似區(qū)塊間使用。工程設計人員應加強交流，整合模塊系列，完善模塊設計，提高其通用性，使其具有更強的復用性。

參考文獻：

[1]（美）卡麗斯?鮑德溫，設計規(guī)劃（模塊化的力量第1卷），中信出版社，2006.03。

[2]中華人民共和國國家標準，油氣集輸設計規(guī)范 GB50350-2005，原油泵輸，中國計劃出版社，2005.08。

[3]《油田油氣集輸設計技術手冊》編寫組，油田油氣集輸設計技術手冊上冊，石油工業(yè)出版社，1994.12，第六章第一節(jié)，457-458。

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1 網絡模塊化設計思路的提出

Cisco等公司最早提出了層次化網絡設計的概念，已經在各類大中型網絡設計中得到廣泛應用，它將一個網絡分為核心層、匯聚層和接入層，使得網絡設計清晰而有層次感，減弱了網絡設計的復雜性，降低了網絡設計的門檻，極大地推動了網絡設計的快速發(fā)展。在ChinaNet、ChinaNet2中都是采用這種設計方法，尤其是在ChinaNet建設初期“老三層”模式更是深入人心。對于純粹用于運營的計算機網絡層次化網絡設計有著明顯的設計優(yōu)勢，但對于需求較多的業(yè)務型計算機網絡，用戶經常提出的服務器網絡群設計、網絡出口安全、網絡內部監(jiān)控等個性化需求，這些都不能在層次化網絡設計中一次性設計完成，經常造成多個廠商各自負責一塊，后期再進行對接的現(xiàn)象，響應速度慢，工程周期長，協(xié)調工作量大。

在工業(yè)設計中模塊化設計被廣泛應用，產品的模塊化設計始于20世紀初，1900年在德國書架生廠商將自己生產的書架分為書架底座、書架框架和書架頂板三大部分，其中書架的框架體尺寸不同，用戶可根據需求選擇不同大小的數據啊框架，在根據個人喜好選擇不同形式的書架底座和頂板，從而組合成合適自己的“理想書架”。這種書架的設計方式就是最早期的模塊化設計方式?，F(xiàn)在經過幾百年的發(fā)展，源于工業(yè)產品的模塊化設計原理已經應用到了各個行業(yè)。在網絡 設計中根據具體情況將用戶需求進行功能劃分，針對不同的功能利用現(xiàn)有成熟網絡模型進行分塊規(guī)劃設計，后期將各個模塊組合起來形成可用的最終成型網絡拓撲，這種方法就是采用了工業(yè)產品模塊化設計的思想，并應用到現(xiàn)在的大客戶網絡設計中，產生了一種新的網絡設計思路。

工業(yè)設計方面大量文獻資料對模塊化進行了系統(tǒng)分析：

1.1 模塊

模塊就是具有相同功能和結合關鍵點（指聯(lián)接部位的形狀、尺寸、連接件間的配合或嚙合等），但有自身獨特性能或不同內部結構、不同規(guī)格的單元。模塊可以進行分解和組合，可以根據不同的需求、環(huán)境要求進行調整自身的大小，這是現(xiàn)代模塊化概念的分級模塊化原理的基礎。

獨立性、抽象化、靈活可互換是模塊的三大特點。

（1）模塊的獨立性首先就是指的模塊的功能明確的、獨立的，其次是指模塊可以獨立設計、生產、安裝。一個產品某一個模塊的增減只會減少該模塊所具有的功能，對其他模塊基本無影響。

（2）模塊的抽象化是指模塊就像一個黑匣子，對外提供功能和接口，而內部結構隱藏在自身的界面中。

（3）模塊的靈活可互換是指需要某個功能只需要選擇增加或更換具備改功能的模塊。

1.2 模塊化及模塊化設計

模塊化的重點是部件的標準化，用戶可根據需求選擇一系列具備不同功能的部件自行拼裝成產品。

將某一類產品進行分析研究，將其中功能相同的部件提取出來，并對其進行標準化以形成標準化部件，這就是分解出來的模塊。后期產品設計時選擇不同的模塊進行組合形成新的產品，這個功能分解、部件標準化、組合產品的過程就是模塊化設計。

傳統(tǒng)的產品設計是以系統(tǒng)為中心開展，而模塊化設計分為標準件設計和模塊組合設計。由于模塊自身具備的特點，使得模塊化設計更加有效的支撐了產品的創(chuàng)新，利用已有的模塊通過組合即可得到不同的新產品，這樣大大縮短了設計的周期，通過模塊的標準化還可以大大降低產品的生產成本、提升標準件的質量。同樣采用模塊化網絡設計出的網絡將具有如下特點：

（1）各個模塊功能明確，可以根據用戶需求進行取舍，即使在工程施工中用戶也能根據需要進行取舍；

（2）各個模塊之間相對獨立，在具體項目施工時可以分多個項目組同時進行實施，縮短施工工期；

（3）形成的模塊模版，可供后期相近網絡設計借鑒，以達到快速設計的效果。

使用模塊化網絡設計，根據用戶需求將網絡分為各個功能模塊，在設計初期即將各個功能模塊之間的通信考慮進去，由一個廠商完成整個網絡的設計、施工，可以節(jié)省網絡建設時間，并且降低了后期維護難度，也給網絡施工方創(chuàng)造了更大商機。

模塊化網絡設計方法并非與層次化網絡設計完全沒有關系，在模塊化網絡設計中也會應用層次化網絡設計方法，例如本文中的內網模塊設計，模塊化網絡設計方法是對分層網絡設計方法的一個外延拓展。

2 網絡模塊化設計的應用

以某市電子政務網為例，前期收集用戶需求得到如下信息：

（1）需建立一張本地城域網。

（2）全市政府單位統(tǒng)一出口。

（3）一個統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺。

（4）通過VPN技術提供外出辦公服務。

（5）網絡性能高可靠，網絡安全可監(jiān)控。

根據用戶需求，將整個網絡分為：內部網絡、外部網絡、服務器區(qū)、安全防護、網絡管理五大模塊進行設計。

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平面軟件模塊化教學設計首先將平面設計軟件課程分成基礎技能和應用技能兩大模塊，每個模塊又根據教學需要細分成若干個子模塊。基礎技能模塊重點解決技術教育的基礎性、系統(tǒng)性和完整性等問題，應用技能模塊重點解決技術教育的技能深化、技能綜合和技能創(chuàng)新等問題。本文以平面設計中兩個重要的設計軟件Photoshop和Ilustrator為例，介紹模塊化教學設計?；A技能模塊是一種基于對所學習的對象建立某種整體性認識，掌握基本技能而設計的教學設定，在這一階段，教學目標是對軟件進行整體性和基礎性學習。但基礎技能的獲得也需要某種特別的設計過程，為此，我們在基礎技能模塊引入比較演示法和設問求解法，設計具體的模塊教學內容。通過橫向比較演示法加深對關聯(lián)軟件之間異同的對比，以建立明晰的軟件工作領域和整體性認識；通過設問求解法探索軟件的操作技能，并進一步認識和靈活應用這些技能，并在不同的問題情境下靈活使用。在橫向比較演示中，我們以軟件的“常規(guī)”控制面板為例進行比較性演示法教學。通過橫向比較，找出兩個軟件在整體控制中的異同之處。這對后續(xù)的具體學習將產生普遍而基礎的影響，對技術應用模塊的學習更是十分重要。

設問求解法是在了解基本工具、基本命令簡單操作的基礎上，提出需求解的問題，先分析并得到一定的解決思路，再解決具體的問題。在運用設問求解法時需注意設問的內容不應過于復雜，教學中教師要把握好引導的技巧，并及時對教學成效進行總結。如我們曾在教學中使用這一設問：“在學習Ilustrator的單選和圓形工具的基本操作后，完成一幅太極圖形的繪制?！边@種圖形的標準繪制與傳統(tǒng)的繪畫思維完全不同。一股隋況下，學生會在一段時間的摸索后才能逐步接近求解的方向，這就需要教師善于設問并引領學生去求解，最后對求解的過程加以總結。

模塊二：應用技能模塊教學設計應用技能模塊教學中我們引入了跨界的教育理念和方法。應用技能模塊教學以技能的應用為中心展開教學活動。首先是教學性質向職業(yè)化方向靠攏，同時伴隨著跨界知識的出現(xiàn)和技能進行教學深化。這里的跨界是跨出軟件自身的界限，延伸到與軟件應用相互關聯(lián)的領域，并將這些領域的技術、工藝與軟件的技能教學有機地結合起來。應用模塊教學內容的第一部分，Ps和AI都使用了項目教學法。項目來源需結合教學班級的實際情況，可由教師自主開發(fā)或從現(xiàn)有教學資源庫中選取，但教學的最終結果要求必須是完成的實物，這將促進教學場所的流動。如設計某公司的名片，看似簡單的設計深度實施將涉及多個跨界求解的領域。學生要學習的不只把名片的效果設計出來，而是通過設計名片這一活動，連接對相關知識、技術與工藝的同時學習，工作場所也隨之走出教室，走進了形形的紙張公司、制版公司和小型印刷機構。技術上他們必須在課堂內完成名片設計的材料選擇、設計用色、出血設置、字體、字號與印刷要求，以及是否采用裝飾性油墨效果、專色的印前設計等細節(jié)性問題。在應用模塊教學內容的第二部分，從Ps中的色彩與通道、通道與印版的比較，理解色彩、通道、專色、輸出、印版、印刷等過程?？缃缡菇虒W過程從軟件跨到非軟件的關聯(lián)域，并將這些職業(yè)應用的關聯(lián)項進行比較，可以清晰地說明通道在色彩設置中的作用以及與印刷之間的關系和相關技術要求。在跨界比較演示教學時，教授者和學習者往往會遇到各類不同的問題，教學單位可以根據自身的具體情況，加強學院場所跨界教學教具的研發(fā)工作。教具研發(fā)工作的實物形態(tài)在一定程度上可以起到平衡或緩解跨界教學所形成的與既有的教學體制不符、產學脫離、院校遠離商業(yè)環(huán)境等問題，以及由此所導致的教學與實際的分離問題。在項目實踐條件相對成熟的地區(qū)，可以將項目設計與跨界比較法結合起來實施教學活動；在條件不夠成熟的地區(qū)，要設法拓展成熟、有效的外部教學條件；實施有具體課程指向的教具研發(fā)工作，確保在校學習的同時，跨界學習的基本性質保持不變。這個具體課程所指向的教具研發(fā)帶有明顯的技術分解和跨界性質。帶有跨界性質的教具研發(fā)使實物教具研發(fā)的工作意義深遠。如在AI軟件的教學中關于“矢量色彩與專色印刷”的專題教學單元。我們通過跨界教具的比較教學，軟件中的專色用色和實物專色的反差對比，來講解軟件中的專色設定不至于流于抽象和想象，而是直接指向職業(yè)的需要。

二、跨界求解——平面設計軟件模塊化教學實效分析

(一)平面設計軟件教學目標的實現(xiàn)

高職軟件教學的目標應深入分析職業(yè)化要求?；谟嬎銠C軟硬件技術的迅速發(fā)展，結合高等職業(yè)技術的職業(yè)特征，在教學中連接系統(tǒng)性、職業(yè)性、高技能性三個指導方向，以模塊化教學設計為手段，將橫向比較、跨界比較的方法引入高職軟件教學，為有效提升教學質量、緊密銜接職業(yè)應用開辟了新途徑。

(二)構建平面設計軟件教學模塊的層次性

將平面設計軟件教學劃分基礎技術、應用技術兩個模塊。基礎技術模塊重點解決軟件教學的整體性、基礎性、系統(tǒng)性等相關問題，應用技術模塊重點解決軟件與職業(yè)化應用的深度結合以及深度應用等問題。在同一模塊教學的內部也有一般和重點的劃分。對一般問題的解決，不可輕視案例分析法、練習法等常規(guī)教學方法的基礎性作用。對重點、難點問題采取“設問求解法”“項目教學法”“跨界比較法”等強調過程性、職業(yè)化的教學方式。

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從上個世紀五十年代末開始，國外已經開始模塊化設計的研究，但研制的模塊化產品不能有效的進行創(chuàng)造性設計，智能性差，適應能力差，目前模塊化設計是向著智能型、通用型系統(tǒng)方向發(fā)展，模塊化設計的目的就是滿足客戶需求條件的模塊組合，模塊化設計可以通過多種途徑獲取有效信息，通過上門服務獲取信息、通過通信途徑等其他途徑獲取信息，并根據用戶需求快速地從模塊庫中求解出所需要的模塊?，F(xiàn)在我們以臥式數控車床為實例，提出數控車床智能模塊化設計方法，解決模塊智能化選擇功能、算法功能及環(huán)境適應功能。

一、數控車床智能模塊的選擇及其算法

1.智能模塊的選擇

首先，基于用戶需求下，總用戶需求是臥式數控車床層次結構圖的第一層；其次，將總用戶需求分解組合得到第二層，包括性能、可靠性和維修性三類分項需求；第三層包括加工范圍、使用壽命和精度等，是從屬與各分項需求的具體用戶需求。

2.智能模塊的算法

首先，數控車床的判斷矩陣及相對權重的構成和確定。在構造判斷矩陣時，要根據下層各元素對上層某元素的相對重要性，把下層第i個元素對第j個元素的相對重要程度估計值記為aij，在這一步中要反復回答兩個元素ai和aj那個重要些。并且為了使結果更加合理，可以請有關專家、用戶等發(fā)表看法，從而構成了一個n階判斷矩陣：

當RC>0.1時，應當適當修正判斷矩陣，

二、臥式數控車床方案設計智能模型組合的構建與優(yōu)化

1.方案設計智能模型組合的構建

根據獲取的臥式數控車床用戶需求及其權重，依據機床企業(yè)的市場競爭和技術競爭評估，建立臥式數控車床產品規(guī)劃階段的質量屋，左墻為臥式數控車床用戶需求及其權重；天花板包括最大切削直徑、最大回轉直徑等；房間為臥式數控車床個技術特性與各用戶需求的相互關系；屋頂為產品技術特性之間的自相關矩陣；地下室包括技術競爭性評估等和技術特性的重要度；右墻為基于用戶需求下，來評估本公司和競爭者公司的產品。

2.方案設計智能組合的優(yōu)化

建立臥式數控車床產品質量屋能夠組合出用戶總體滿意度最大化的車床，為了在有限資源約束下，進一步建立起優(yōu)化決策模型，選擇出車床關鍵技術特性。假設模塊組合設計投入的總成本為C，為了滿足需求的技術特性，通過產品規(guī)劃階段質量屋確定有m項，總時間不能超過T。如果為組合設計第j項技術特性需要時間的區(qū)間估計；而是組合設計第j項技術特性所需要費用的區(qū)間估計值，則j 項技術特性進行設計達到的用戶滿意度.

為了最大限度地滿足用戶需求，數控機床模塊組著設計者要分別估計各項技術特性的設計費用和時間區(qū)間。依次計算出相應的pj值，并將其帶入臥式數控車床產品規(guī)劃階段優(yōu)化鞠策模型公式中，最后對該模型運用0-1整數規(guī)劃法求解，在現(xiàn)有資源和時間約束條件下，使六項技術特性在模塊組合過程中滿足相應技術要求。

三、臥式數控車床方案設計智能模型實例檢索、評價

本文根據質量屋確定車床固定樣品和樣品集示例，分別計算出模糊相似優(yōu)先比矩陣，得到臥式數控車床樣品集的一個優(yōu)劣次序，求出第一優(yōu)越對象，找出確界最大者所在的行，對其進行自然數順序編號，得到各技術特性相似順序編號表。通過知悉各技術特性和重要度尋找相似實例，并采用加權平均法進行模糊綜合評判，將技術特性的重要度歸一化，根據各技術特性的優(yōu)選順序編號，計算出各技術特性的相對權重，計算出各實例的相似拍訊數值，并根據S值的大小，能夠判斷機床與用戶需求的機床相似。

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隨著國民經濟的快速發(fā)展，電梯應用越來越廣泛，給人們的工作和生活帶來了極大的便利。同時，也對電梯的舒適性、可靠性和安全性提出了更高的要求，而最能直觀反應電梯特性的部分就是電梯轎廂。因此，改進電梯轎廂設計方式，提高設計效率和水準就顯得尤為重要。面對各種用戶的多樣化需求，傳統(tǒng)的機械產品的設計方式方法，已經難以跟上制造業(yè)的發(fā)展，迫切需要用信息化手段予以提升和改進。在這一大的背景下，基于參數化設計理念的多種設計平臺和軟件被廣泛應用到機械設計中。本文應用結構參數化設計方法，在三維參數化CAD/CAM軟件Pro/Engineer（簡稱Pro/E）的基礎上，探討電梯轎廂參數化設計系統(tǒng)部分模塊的研發(fā)方法。

一、參數化設計系統(tǒng)的特點

參數化設計，是CAD技術在實際應用中提出的課題，是基于圖形數據的操作。[1]通過參數驅動機制，可以對圖形的幾何數據進行參數化修改，極大的提升了設計效率和準確率。為滿足電梯轎廂對參數化設計系統(tǒng)的需要，結合Pro/E功能，確定電梯轎廂參數化設計系統(tǒng)的特點：

（一）設計流程更加規(guī)范。將以往模糊、隨意、不規(guī)范的管理方式，進行了量化、規(guī)范化，標準化，減少了人為的干擾因素。同時，系統(tǒng)的高度集成性使各部門的業(yè)務聯(lián)系更加緊密，信息共享和流程協(xié)作將成為常態(tài)，強化了參與員工的大局觀念和協(xié)作意識。

（二）腳本編輯器更加強大。參數化設計系統(tǒng)采用的是將模型的變化關系式寫入腳本編輯器中，編輯器自動生成程序語句、變量自動提示、錯誤檢查等多種方便實用功能，還提供了可直接控制的Pro/E模型中的多種CAD函數，使設計人員操作更加簡單方便，降低錯誤率，便于發(fā)現(xiàn)問題，方便修改。

（三）系統(tǒng)采用模塊化設計。模塊化是一種全新的設計理念和方法，將系統(tǒng)以不同功能和性能來設計模塊，需要時可以直接通過篩選和組裝模塊來生產出新的產品。模塊可以重復使用，有效避免了設計師從零開始構思草圖。能在短時間內試驗多種外形構思，極大地提高設計效率，節(jié)省時間和精力。

（四）系統(tǒng)選用CAD二次開發(fā)技術。Pro/E為產品提供了設計、數據管理、二次開發(fā)等完整方案，其二次開發(fā)包以C語言為依托，利用其開發(fā)的應用程序安全訪問和控制Pro/E，實現(xiàn)應用程序與系統(tǒng)的無縫集成。系統(tǒng)采用并行設計方式，可以分發(fā)給多個設計人員共同進行設計，并整合成完整的產品。

（五）系統(tǒng)可以快速制圖。系統(tǒng)模板與Pro/E模型相關聯(lián)，通過運行腳本程序，可以快速生成產品模型。系統(tǒng)產品模板關聯(lián)三維模型后，可以自動生成工程圖紙，使圖紙的標注尺寸隨著三維模型變化。

（六）可靠的安全性能。系統(tǒng)將數據、程序、模型分開管理，并設置用戶驗證和使用權限。如果只得到數據、程序與模型之中的一部分，是不可能使系統(tǒng)正常運行的，保證了較高的安全性。同時，系統(tǒng)針對不同的開發(fā)、使用對象制定不同的控制流程，從而能夠較好的保護數據和系統(tǒng)的安全。

二、電梯轎廂參數化設計系統(tǒng)的實現(xiàn)

（一）基于CAD/CAM三維軟件Pro/E設計。Pro/E操作軟件是CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，是參數化技術的最早應用者，采用了單一數據庫來解決特征的相關性問題。它采用模塊化方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。CAD是計算機輔助設計領域流行的制圖軟件，功能強大、使用方便，廣泛應用于機械、建筑、家居、紡織等諸多行業(yè)。以Pro/E為代表的參數化特征造型是目前最成熟的CAD技術之一。參數化設計一直是CAD追求的目標，旨在有效提高機械產品的設計效率。既能直觀、準確地反應產品形態(tài)，又能根據用戶意見隨時進行修改。設計過程中涉及到的各種參數都可以作為變量，這些變量之間的關系可以跨越CAD不同模塊，從而實現(xiàn)數據的全相關。同時，使用Pro/TOOLKIT技術來調用Pro/E所設計的功能模塊，使程序和系統(tǒng)間實現(xiàn)無縫對接。

（二）部件模塊化分解。參數化是實現(xiàn)機械設計自動化、模塊化、標準化的前提和基礎。參數化與模塊化相輔相成。模塊化設計作為一種多樣化的設計方法，已經在諸多領域得到廣泛應用。模塊化設計要求的是標準化和組合化。要實現(xiàn)模塊化，首先要將產品按照功能、可拆卸和安裝、產品的要求等三種方式進行分解，在完成設計和劃分之后再進行有機組合，實現(xiàn)模塊集成。模塊設計需要選用模塊，這就要求設計者要充分了解產品的要求，掌握模塊構成、功能、接口等參數。電梯轎廂的參數化設計就需要用到模塊化，可隨時對模塊進行重新組合，對參數進行修改，達到高標準、高質量、快速完成相關設計的目的。[2]

（三）創(chuàng)建三維參數化模板。三維參數模板的建立需要遵循一定的規(guī)則，根據電梯轎廂的模塊化樹形結構特點，采取自上而下的方式建模。完成建模之后，還要對參數進行設置?；赑ro/E單一數據庫特性，各種參數都會存儲在數據庫中，用戶參數與模型可以一起增加和儲存。同時，基于Pro/E的全相關性，在模型中創(chuàng)建和修改的參數可以在工程圖中使用。利用這一特性，可以把零件的數質量信息統(tǒng)一存儲到三維模型中，如此就可以根據參數腳本傳遞的不同參數，直接把參數賦予新生成的三維模型和工程圖。設計人員可以通過三維模型對轎廂任何一處進行修改。

（四）實施全流程管理。模板從創(chuàng)建到實施，其流程可分為四步：編輯、審核、測試、實施。模板編輯完成之后，則進入具有審核權限的用戶進行審核。審核通過則進入測試程序，檢查程序的生成結果。測試完成則進入具有實施權限的用戶投入使用。流程管理環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。通過全流程管理，確保系統(tǒng)正常運行。

綜上所述，參數化設計系統(tǒng)作為一種先進的設計系統(tǒng)，能有效提升電梯轎廂的設計效率和準確性。不僅能夠縮短設計周期、提高設計質量、降低設計成本，還具有方便維護與更新的優(yōu)點。通過基于三維模型和程序的有機結合，實現(xiàn)模塊化、信息化、規(guī)范化設計，從而能夠快速開發(fā)出安全、舒適、可靠的電梯轎廂，滿足客戶需求。參數化設計系統(tǒng)的成功應用，必將對機械產品的開發(fā)和應用產生深遠的影響。

篇10

藝術設計專業(yè)課程包括景觀設計和室內設計兩個方向,教學面對有有一定建筑設計基礎的二年級學生。在課程設置中，專業(yè)課程設計貫穿二、三、四年級的教學，對學生專業(yè)技能培養(yǎng)、職業(yè)生涯規(guī)劃、提高專業(yè)競爭力等方面起到了不可替代的作用。

隨著社會多元化發(fā)展和不斷變化的市場需求，全國各大高校也紛紛對環(huán)境設計的人才培養(yǎng)方式進行了不同的研究與探索。秉承我校“培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才”的培養(yǎng)定位，通過對藝術設計課程的教學體系研究與探索，為我校培養(yǎng)出更優(yōu)秀、更有競爭力的人才。

1、目前全國高校藝術設計教學該課程普遍存在問題：

1.1、課程體系連接欠妥，不能形成藝術設計學整個教學體系（2、3、4年級）的對學生循序漸進的教學引導；對教學體系的關聯(lián)性、創(chuàng)新性研究是個盲點。

1.2、“動手在動腦之前”，對學生思維模式的系統(tǒng)性科學性培養(yǎng)較少，以致學生在社會實踐中出現(xiàn)路數“不正”的現(xiàn)象，導致盲目跟從、不知所措，同時也存在一種不負責任的設計現(xiàn)象，“拍拍頭腦”就做設計。小則設計往復被失去職業(yè)操守，大則導致事故，忽略設計調研、解題思路的培養(yǎng)和設計“依據”的分析。

1.3、實踐操作能力與理論性不能更好的結合，出現(xiàn)“一頭倒”的現(xiàn)象。即使表達優(yōu)秀，但方案經不起推敲，又或是方案能力突出苦于表達能力的局限。

1.4、對學生綜合能力培養(yǎng)不是很重視，出現(xiàn)學生設計方案能力較強，但語言表達能力欠佳，影響到與專業(yè)者或甲方交流。甚至會被人誤以為設計能力欠缺。

1.5、理論聯(lián)系實踐這方面是高校的硬傷，如何把理論和實踐相結合是當務之急要研究的內容，更是培養(yǎng)社會需要人才首要考慮的問題。

2、專業(yè)課程設計的關聯(lián)式教學體系探索：

專業(yè)設計課教學中存在的知識點較多，在設計思路，設計流程，方案細節(jié)推敲，設計方案的表達等諸多方面要在課程設計課中集中解決，教學困難大，效果反饋差。為改善課程設計，教學效果，梳理教學體系，把教學體系進行重新調整和關聯(lián)，完善深化藝術設計教學體系培養(yǎng) “關聯(lián)式教學體系”每個設計專題傾向一種主題，這樣既保證了專業(yè)知識的循序漸進的教學也為設計競賽和畢業(yè)設計的專項性研究做了鋪墊。①二年級第一學期：建筑專業(yè)基礎與藝術設計專業(yè)基礎銜接培養(yǎng)方案（延續(xù)小尺度建筑室內外空間設計）②三年級一學期 專業(yè)深化及模塊化培養(yǎng)方案③三年級第二期 模塊化與競賽培養(yǎng)方案④ 四年級第一學期：考研與就業(yè)培養(yǎng)方案。如下圖：

3 、教學課程重點及創(chuàng)新性研究

3.1、教學內容的模塊化探索

推行模塊化組合的知識結構。這樣不僅為不同愛好學生量身定做了教學內容，而且也適應了景觀設計、室內設計領域不同專項的需求。著重強調不同項目的人群定位，以特定人群在該空間中的行為模式和心理感受為設計依據，強調空間的功能特性。此項作為最基本的模塊元。其次，把景觀設計、室內設計領域不同專項作為模塊序列與模塊元組合。模塊序列由：①景觀、室內空間環(huán)境的戰(zhàn)略性規(guī)劃；②以空間為線索進行的景觀設計及室內設計；③、量化的色彩模式在空間設計的應用；④、照明設計為景觀環(huán)境及室內環(huán)境帶來的附加值；⑤、節(jié)能設計與營造舒適人居環(huán)境；⑥、公共藝術給景觀環(huán)境帶來的文化提升；陳設設計給室內設計帶來的文化底蘊；⑦人體工程學與環(huán)境物品尺寸的使用舒適度；⑧優(yōu)質的室內物理環(huán)境、高效舒適的工作環(huán)境、品類創(chuàng)新與研發(fā)；⑨品牌文化傳播；⑩迎檢路線設計等。引導學生運用專業(yè)設計基礎元素根據所擬定的小題目的項目特性和圖紙結構及周邊環(huán)境入手，提出最優(yōu)（折衷）的解決策略。

3.2、注重培養(yǎng)學生設計思維的能力，鍛煉學生掌握科學的設計思維模式

學習是需要“工具”的。“正統(tǒng)”思維模式的培養(yǎng)在現(xiàn)今教育界、設計單位凸顯出了重要性。在教學中鍛煉學生如何分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的科學思維模式。例如：教學環(huán)節(jié)中很具體的講授了對具體項目如何進行分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、提出解決策論的方法。課程注重設計依據，鍛煉學生找到合適的“依據”快速準確的進行設計。（這些依據包括理論模型、工具書、歷史文獻等）

大設計程中引導學生在設計任務初期要進行調研：對國內外發(fā)展趨勢要宏觀了解；對本項目進行調研分析；發(fā)現(xiàn)本項目存在的核心問題；評估哪些是最優(yōu)的解決策略（綜合經濟、施工、時間等要素）。

3.3、注重教學的末端環(huán)節(jié)——設計表達。

總結了一套方法使學生們能清晰、有條理的展現(xiàn)自己的設計思維和設計亮點。這個環(huán)節(jié)的效果很突出。

3.4、培養(yǎng)學生的語言表達能力。

結合教學進度，安排學生進行作業(yè)講解。不僅提高了學生的作業(yè)完成進度而且使學生看到了在表達上的不足，為學生走向社會做了鋪墊。

3.5、培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力

避免課堂上紙上談兵的教學方法，使教學理論能與實踐相結合。從教學內容與實踐生產內容相結合，探索理論與實踐的可持續(xù)發(fā)展。理論是培養(yǎng)學生成才的捷徑，實踐是獲取知識的手段，兩手都要抓兩手都要硬。

4、授課方式的探索

4.1、實踐性方案指導及修改

現(xiàn)場與學生交流、反饋思想、進行現(xiàn)場技術操作示范。

4.2、多媒體教學

通過圖片、視頻、動畫把原本枯燥、呆板的理論進行新的詮釋，學生學習起來更加感興趣，理解的更加直觀、透徹。視頻播放一些和課程有關的實際項目案例，了解設計與建造的關系。

4.3、使用教具

清晰直觀的闡述一些問題。同樣給學生帶來直觀的印象，也可以使學生參與一些通過教具來完成的設計鍛煉。

4.4、互動性教學

進行討論互動、方案階段性和最終成果匯報，引導學生自由大膽的向大家表述自己的設計概念和鍛煉學生的語言表達能力為以后的職業(yè)生養(yǎng)提供更綜合的能力培養(yǎng)。

4.5、網絡輔助教學