模块化设计技术精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇模块化设计技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

摘要：

随着我国社会经济的快速发展，科学技术水平的日益提高，我国制造业发展水平也日益凸出，其中，飞机制造水平已经取得了长足的发展。飞机装配型架作为飞机制造水平的关键指标，在整个飞机研制过程中起着相当重要的作用，其设计结构决定了工装制造的周期与费用，进而影响着飞机研制的成本和周期，同时也对产品装配的准确度与协调性起着决定性作用，最终影响飞机制造的整体质量。

关键词：

飞机装配；型架设计；模块化设计

飞机装配主要是通过将产品零件结合相关的设计要求和技术指标进行组装，最终形成装配件和整机的过程，其产品尺寸、零件数量及形状复杂程度等影响着飞机的制造工作量，所以对机装配技术的提高越来越得到飞机制造商的广泛关注。由机零件制造和装配精度都有很高的要求，制造和装配过程中的难度很大，装配型架作为飞机装配必要的工艺装备，在保证飞机质量稳定性和可靠性等方面需要进行严格的要求，飞机制造质量与装配型架的设计和制造过程息息相关，而且是把握产品质量的唯一尺度，直接影响着产品制造和装配的精度，所以本文对飞机装配型架模块化设计相关技术的研究分析具有重要的现实意义[1][2]。

1传统型架的设计方法

对于传统型架的设计方法，通常可以分为设计前期准备工作、方案设计、详细设计和最终设计等四个阶段。工装设计人员还应结合以往的设计经验和具体要求对工装的强度和刚度进行校核，在保证工装功能的同时还要尽可能的节约材料，确保产品装配的协调性。对于前期准备工作，主要包括熟悉产品图纸等设计资料，了解工艺方案和装配方案，考虑是否采用标准工装和模线样板作为协调依据，以保证产品的制造精度和互换协调性。在装配型架结构方面通常采用刚性结构，每套型架只用于一个装配对象，所以飞机制造过程中装配型架的数量很多。型架上安装有多个定位器，以保证产品装配的精度和结构的稳定性。通常而言，飞机的研制周期需要占飞机研制周期的一半以上，因而，装配型架对缩短整个产品的研制周期具有重要意义[3]。在产品设计完成后，都希望飞机生产用工装能够快速投入使用，而对于型架的结构数据，又需要标准样件和模线样板协调。传统的型架设计通常在产品设计完成后才进行，采用串行的设计制造方法，大大延长了整个工装的研制周期。

2现代装配型架设计的新技术

随着科技的快速发展，市场竞争的日益激烈，各国在航空制造领域都取得了快速的发展，传统的型架设计方法在成本、质量、周期、环保、服务等方面已经无法满足市场发展的要求，设计师通过不断研究新的设计方法和工具来提高工装技术水平，减少制造周期和成本，其中，并行设计方法使得产品设计的工艺性得到了很大提高，也大大缩短了工装设计周期，智能设计系统和有限元分析使零件和组合件的设计达到了很高的精度，优化了装配型架的结构。

2.1飞机结构和工装的并行设计方法

工装和产品并行设计的一个基本思路是改变传统的工装结构，将其划分为独立于产品设计数据或只需要基本数据的标准结构和依赖于最终产品数据的专用结构两部分[4]。装配型架的标准结构部分主要有立柱、底座、辅助支撑等，标准结构尺寸相对较大，需用专用大型加工设备，制造周期长。专用部分主要有卡板、接头定位件等，专用件一般尺寸较小，设计、制造周期短，不需要专门的大型专用设备。因此，在产品设计的初期就可以进行工装标准结构件的设计与制造，当产品最终版本发放后，只需设计制造专用结构就可以进行型架装配了。

2.2装配型架的柔性设计方法

柔性装配工装是基于产品数字量尺寸协调体系的、可重组的模块化、自动化装配工装系统。提高工艺装备“柔性”的方式有三种，一是拼装型架方式，用标准化、系列化的型架元件来拼装型架，实现工装快速设计与制造；二是可卸定位件方式，即型架骨架基本不变，而分布于骨架上的定位器做成可拆卸的，当产品对象发生变化时，只需要更换定位器；三是通过数字化技术、模块化结构和自动控制技术，使工装具有快速重构调整的能力，一台工装可以用于多个产品的装配[5]。柔性工装的快速重构功能使飞机工装的设计制造等准备周期大大缩短，同时其“一架多用”的功能大幅减少工装数量及占地面积，具有很好的经济效益。

2.3装配型架的内定位装配设计方法

所谓内定位装配设计方法，指的是在刚性较好的骨架零件上预先制出坐标定位孔，装配时在装配型架中以骨架零件上的坐标定位孔按相应定位器进行定位的一种方法。装配型架结构设计可以大量采用孔定位件。在刚性好的结构件上，直接利用结构孔定位或者事先在结构件上留取工艺孔。此外，型架的整体结构可以采用多支点可调支撑形式，以便将地基的不均匀变形对装配型架精度的影响限制在局部范围内。这是一种“以动制动”的制约方式，型架结构也变得轻巧，焊接框架的截面尺寸普遍减小。另外，采用多支点可调支撑给吊装、搬运带来很大的方便。

2.4装配型架的数字化设计方法

装配型架的数字化包括数字化设计、数字化制造和数字化检测。型架的数字化设计是指在三维环境下，进行型架结构的零组件设计和数字化预装配。数字化制造是应用数字化设计的工装模型，采用数字化加工设备，对工装的关键特征型面、互换协调交点等进行加工和装配。数字化检测则是采用数字化测量设备对型架进行检验测量[6]。装配工装采用数字化设计，是依据产品外形数模和结构模型，利用设计软件在计算机上进行工装三维模型的数字化定义，应用有限元软件进行工装刚度强度校核，应用仿真软件对产品装配过程进行模拟，从而避免工装结构刚性不足或刚性过剩，消除工装结构与产品的干涉以及装配不协调问题。

2.5装配型架的模块化设计方法

型架的模块化设计是基于工装设计的各种数据库的建立和完善，包括标准件库，工艺数据库，工装典型结构库，参数化模型等。模块化设计对提高工装设计效率是一条简单而有效的途径。此外，针对所使用的设计软件开发辅助设计工具，将设计师从繁琐的操作和重复劳动中解放出来，对提高设计效率也是非常有效的。在数据库的开发过程中，应充分考虑目前工装设计的主流平台，使不同的系统能够互相无缝连接。

参考文献:

[1]李庆利.飞机装配型架快速设计技术研究与实现[D].南京:南京航空航天大学,2012.

[2]刘平,魏莹,邱燕平.现代飞机装配型架设计新技术[J].洪都科技,2007(3):17-21.

[3]邹仁珍.飞机装配型架设计约束求解技术研究与实现[D].南京:南京航空航天大学,2009.

[4]丛培源.数字化测量技术在型架装配中的应用研究[D].杭州:浙江大学,2015.

[5]张云华.飞机壁板装配柔性工装设计与优化技术研究[D].沈阳:沈阳航空航天大学,2014.

篇2

关键词：模块化设计 无损检测 模块化设计在无损检测中的应用

引 言

随着生产技术的迅速发展和日趋激烈的市场竞争，以及用户个性化的设计需求，会对制造企业的批量生产造成巨大冲击，制造企业生产方式会由传统的少品种大批量转变为多品种小批量生产。这就会给机械设计人员及企业造成许多的困扰。如何既能为顾客提供个性化产品，又能保证生产周期，保质保量地完成客户的需求，提高企业服务水平和客户满意度，已成为制造企业及设计人员追求的目标。模块化设计是解决这一矛盾的有效方法。模块化设计可以在保证产品通用性的同时，提供多样化配置，既能满足用户个性化需求，又不降低企业效益。从而使个性设计和批量生产这对矛盾得以解决。与传统设计方式相比，模块化设计可降低设计风险，提高产品可靠性，缩短产品研发周期。模块化产品设计可以以少变应多变，以尽可能少的投入生产尽可能多的产品，以最为经济的方法满足各种要求。因此，模块化设计在各个领域已广泛应用。

1.模块化设计的概念及其意义

1.1.模块化设计的概念

模块化是以可完成独立功能的模块为基础。具有通用化、系列化、组合化的特点，是可以解决复杂系统多样化与功能多变要求的一种标准化形式。

模块化设计（Modular Design，MD）是指模块化设计是指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，以满足市场的不同需求的设计方法。

1.2.模块化设计的意义

采用模块化设计具有以下优点：

1.2.1.有助于提高产品研发质量

1.2.2.提高工作效率和节省生产周期

1.2.3.节约生产成本

1.2.4.有助于改进企业管理。

1.2.模块化设计的意义

基于上述模块化设计的优越性，模块化设计这一新的设计概念和设计方法迅速在各个领域得到广泛应用，它的竞争优势主要体现在两个方面：一方面解决品种、规格的多样化与生产的专业化的矛盾；另一方面也为先进的制造技术、提高设备的利用率创造必要的条件，实现以不同批量提供顾客满意度的产品，进而使企业实现产品多样化和效益统一。

2.模块化设计在无损检测技术中的应用

2.1.无损检测及其作用

无损检测技术即非破坏性检测，就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方法。无损检测技术在现代许多领域中，不仅起到保证产品质量与安全监督作用，还在节约能源和原材料资源、降低生产成本、提高成品率和劳动生产率方面起到积极的促进作用。作为一种新兴的检测技术，其具有以下特征：无需大量试剂；不需前处理工作，试样制作简单；能进行在线检测；不损伤样品，无污染等等。所以无损检测是现代工业许多领域中保证产品质量与性能、稳定生产工艺的重要手段。

模块化设计原则

模块化设计的原则：

2.1.1.力求以少量的模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，模块间的联系尽可能简单；

2.1.2.模块的系列化，其目的在于用有限的产品品种和规格来最大限度又经济合理地满足用户的要求。

模块化设计有两种情况，一种是在对各种不同类型、不同规格产品进行分析的基础上，从中提炼出较强的共性。据此设计模块，其目的不仅是为满足某种产品要求，更是为了在更广的范围内通用，称为模块创建；另一种是为完成某种复杂产品功能。选用设计合适的模块确立它们的组合方式，称为模块组合。产品进行模块化设计时，根据用户需要，将模块合理组合，通过不同的组合方式，就可以设计出千变万化的产品。

2.2.模块化设计在无损检测技术中的应用

基于模块化设计的优点，模块化设计现在已广泛地应用于各个领域。以下就是机构模块化设计在超声波检测中的应用的实例。超声波检测是无损检测技术应用最广泛的手段之一。超声波检测适用于适合于金属、非金属、复合材料等多种材料的无损检测。针对不同的被检测物需要有不同的机械辅助机构，这将给设计、生产以及周期上的带来种种不便，模块化设计可以有效地解决这一问题。

引用模块化设计后，被测零件可以千变万化，而机构的模块化设计可以保持不变或者是稍有改变，这样可以大大节省设计时间和生产周期，从而节约成本。

3.结论

设计师运用模块化设计思想开发检测系统的辅助机构的设计，通过严谨细致的全面思考，充分利用已建立和考验过的实践经验，最大程度地降低了各方面的研制风险，节省了开发费用、缩短了研制周期，提高了产品质量和可靠性。随着客户对产品个性化需求的增加，产品定制化趋势越来越明显，模块化设计可以使产品在保证高通用性的同时，提供多样化配置，这是解决制造企业产品的标准化、通用化、定制化及柔性化之间矛盾的可行方案。模块化产品的可分解性、模块的兼容性、互换性和再利用性等，是绿色产品的特性，是制造业发展的趋势。产品的模块化设计具有广阔的发展前景和极大的市场竞争力，势必会对未来市场的产业发展带来极大影响。

参考资料：

[1] 林宋 《机械模块化设计关键技术》， 机械工业出版社， 2011-06

[2] 张俊哲《 无损检测技术及其应用》，科技出版社，第一版. 1993

篇3

温差发电片；外形设计；空调热风；家居低碳

当今世界，能源与气候问题日益突出，在全球气候变暖的大背景下，低能耗、低排放、低污染的“低碳经济”时代即将到来。低碳的循环的能源亟待发展，对于家居生活的低碳能源倡导，我们还没有投入足够的关注。低碳家居作为一个新兴理念在未来发展中将逐渐显现出其价值。本文关注这一理念，并对家居低碳概念付诸实际行动。温差作为我们日常生活中极其常见的物理现象，有着其不为大多数人所洞察的潜在能量，目前对于这块能量的利用还处于初步的阶段，我们采用半导体温度发电模块来对热源能量进行转化[1]，其具有无噪音、低污染、转化率相对较高等优点，可广泛地用于对家电废热的回收及利用，所产生的电能可作为家庭辅助电力供应系统来使用。

本器件的重要组件为半导体温差发电片，其以塞贝尔效应[2]为基本原理制成。半导体温差发电是一种将温差能（热能）转化成电能的固体状态能量转化方式。事实上，温差发电片在温差较小的范围内并不能体现实际的利用价值。本文选择空调外机出风作为热源，很大程度上考虑到空调其出风口的温度相较于环境存在较为可观的温差。

在空调外机的出风口处架一与出风口大小相匹配的圆弧形罩面（其尺寸随空调设计规格的不同而调整），照面内部规则镶嵌若干温差发电片如图1（a），系统整体功能的实现是通过热风使得罩面两侧形成一定温度差，内部的温差发电片通过线路排布，整合成效率较高的转化装置，所产生的电能经由配置控制电路或储存在蓄电池或直接加载到用电器上。罩面由五个支架固定在空调外机上，罩面与出风口之间留有空隙，使热空气向侧面流通，防止外机散热受阻，引起压缩机无法工作。发电片在罩面内部的排布参照太阳能电池方阵，其主件是由温差发电片单体串并联获得[3]，其扑拓结构如图1（b）。

考虑阵列中所有模块两端的温差构成矩阵 T

假设热电偶的赛贝克系数[4]，模块的内阻和导热性都与温度无关。我们可以将阵列模块等效为一个电压源，其开路电压和电阻分别为和，不考虑输出电流的限制，所以可计算得：当时，输出功率取到最大：

这里是单一热电偶的塞贝克系数； 是与组件相关的导热性系数； t是组件两端的温差。从上式看出，该装置的输出功率主要受三个因素影响：发电片的规格及性能参数；模块的阵列拓扑结构；两端温差。

温差发电罩面包括铝制外壳层、温差发电片、线路排布通道、内壳层、整体电流输出线路管，温差发电片利用软性导热硅胶绝缘垫固定在散热铝槽所做外壳。软性硅胶导热材料有良好的导热能力、高强的绝缘效果、厚度可选择、柔软而富有弹性等特点，引导热量由内而外，分散热量使空间内达到均温。在散热设计中的应用是很广泛的。

我们所用的温差发电实验通过构建冷热源，模拟温差发电装置工作环境，测定温差发电装置在不同温差条件下的热电特性。实验得出TEC112706T200温差发电片发电特性如下：

表1 温差发电片测试一试验组数

实验条件说明：冷源温度恒定为30℃；热源加热至稳定20秒后读数；热源初始温度为35℃，逐渐上升。实验测试不同温度等级下的空载电动势得到变化曲线，两组全呈线性增长的变化趋势。由表知，当温度在45℃到55℃时，其发电特性接近于水平，能得到稳定电压1V。我们估计在夏季室外的温度平均可达32℃，而空调外机吹出的热风的温度可达70℃左右。这里的温差在考虑到罩面导热损耗所产生的的温差趋近因素，我们可以确定该款温差发电片能达到预定的功率输出。但是显而易见，其电压水平达不到正常用电器的工作电压，所以可以通过上述的阵列排布将多片串并联起来提高电压，并且针对这一温差发电组件，设计系统的蓄电电路，将温差发电片组件所产生的电能，经过升压，稳压进而储存到蓄电池中以备使用，该电路结构简单，体积小，成本低，而且转换效率达到了90%以上。

结论：我们通过温差发电片模块化的设计，使其与空调相配套，构成可靠，低碳的发电系统。并且对该模块组件进行阵列线路的分析，推导得到该模块所能输出的最佳功率的表达。并且选用到一款合适的温差发电片，对他的在温差的主要性能参数进行了试验检测，其符合日常空调使用的环境情况。最后本文还通过整合蓄电电路，解决了整个系统所产生电源的存储和正常范围内电压驱动等问题。

篇4

1模块化系统组成

1.1接口模块

1.1.1串行LVDS接口串行LVDS接口模块采用美国TI公司的10位LVDS解串器SN65LV1224B作为接收芯片，串行LVDS数据经过解串器后输出10位并行数据．系统上电时，将解串器与发送芯片建立同步，保证数据传输的可靠性．隔离芯片选择ADI公司iCoupler?技术的微功耗四通道数字隔离器AD－UM3440，无需外部驱动器和其他分立器件，提供低脉宽失真和严格的通道与通道之间的匹配．串行LVDS接口模块框图如图2所示。

1.1.2并行LVDS接口并行LVDS接口接收16位并行LVDS信号、1位时钟信号CLK和1位写使能控制信号，接收芯片采用NationalSemiconductor公司生产的DS90LV048A，支持四通道信号传输，具有高速的传输率和超低的功耗，选择4片DS90LV048A作为并行数据传输，1片DS90LV048A作为接收控制信号．隔离芯片选择ADUM3440，满足传输速率要求．当接收芯片检测到写使能的高电平信号时启动数据传输，接收有效数据．并行LVDS接口模块框图如图3所示。

1.1.3RS422与模拟量接口RS422接口采用AM26LS32作为差分线路接收器，实现RS422数据传输；模拟量接口进行模拟量采样时首先经信号调理电路对信号进行处理，然后送入模拟开关，再经过A／D转化和数字隔离实现模拟量采集．RS422与模拟量接口模块框图如图4所示．

1.2存储模块

根据存储容量和存储速度要求，存储模块分为小容量存储和大容量存储两部分，小容量存储模块采用流水线操作即可满足要求，大容量存储模块采取流水线操作和并行扩展技术分别从横向和纵向实现存储要求［10］．NANDFlash选用SAMSUNG公司的K9WBG08U1M，单片存储容量为4GB，1页容量为4KB，内部由2片2GB的Flash芯片叠装组成，通过片选信号CE1和CE2分别选通，读、写操作以页为单位．写操作包括加载和编程两步，单片K9WBG08U1M写满1页所需加载时间为102．5μs，最大编程时间为700μs．

1.2.1小容量存储模块小容量存储单元采用2片K9WBG08U1M搭建流水线，减少对编程时间的等待．一组流水线进行4次加载操作，后面3片的加载时间为307．5μs，小于最大编程时间700μs，因此所需的总时间为102．5＋700＝802．5μs．一组8GB流水线的存储速率为16kB÷802．5μs＝163MB／s，满足存储速度和容量要求．小容量存储模块框图如图5所示。

1.2.2大容量存储模块大容量存储单元采用16片K9WBG08U1M搭建4×4存储阵列，存储容量达到4×4×4＝64GB．采用流水线技术，最大限度提高Flash芯片的存储速度，每组16GB存储单元的最快存储速率为40MB／s，4组Flash并行操作速率理论上可达到160MB／s，满足指标要求．在FPGA内部建立FIFO模块实现数据缓存与位数转换．横向进行位扩展的4片Flash拥有相同的片选信号和不同的数据通道，扩展为32位数据线；纵向进行流水线操作的4片Flash拥有不同的片选信号和相同的数据通道．大容量存储模块框图如图6所示。

2系统测试与分析

2.1模块化测试与分析系统工作时，首先确认上位机与下位机接口连接无误，然后上位机发送启动命令，进行初始化操作．初始化结束后基板发送信号进行检测，工作时基板作为中央逻辑控制单元控制各个模块，记录系统采用模块化设计，接口模块由存储板上的FPGA控制启动接收数据，并进行存储，事后回读分析．RS422和模拟量的回读数据分别如图7和图8所示．模块化的管理方法，能够满足记录系统的存储要求，实现各通道的实时存储．

2.2柔性化测试与分析系统设计接口扩展插槽和存储扩展插槽，可根据需求插入接口板，将扩展的接口模块经内部转换设计为与已知接口模块具有相同控制信号的模块，插入对应存储板实现扩展功能．如图9所示为某次试验对温度数据的记录，验证了系统的可扩展性．柔性化的构建，有利记录更多通道的数据，体现了记录系统的灵活性，使用便捷．

2.3现场试验测试与分析某次飞行试验中，对系统功能进行检验测试，事后进行回读分析，经上位机软件回读后的数据如图10所示．经过多次现场试验验证，将系统实测数据分析对比，验证了记录系统具有较高的可靠性．

3结论

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关键词：汽车线束；模块化；周期；质量

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.215

0 引言

模块化设计是指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设计方法。

1 联合卡车线束模块化设计运用

在商用车领域内，车型种类、轴距及客户订单配置的多异化特点，重型卡车底盘线束基本上专车专用。由于线束零件品种的繁多，给生产物料仓储、备件及供货周期都带来极大的困扰，线束常常成为设计变更的被动方，设计冻结之后变更会导致线束大量的返工，带来一些潜在的质量风险。因此，联合卡车车辆线束在研发之初就引入了模块化设计理念。

1.1 线束模块化设计影响因素

从事汽车线束设计的人员都清楚的知道，影响线束零件变化的因素太多。在商用车领域内，主要影响线束模块化设计因素有两大方面，即整车电器原理和电器件的布置，具体影响因素见图1。

1.2 线束模块化设计思路

汽车线束模块化设计思路就是通过对单元系统原理进行分析，结合整车装配工艺拆分成多个组成单元的线束，并通过对转接口定义模块化设计规划、电器功能模块化、电器件布局模块化设计来达到整车线束模块化设计。

（1）联合卡车原理设计。联合卡车电器原理基于正向电子电器架构开发，图2为联合卡车的电器原理拓普图。联合卡车电器原理设计具有如下特点：（1）模块化设计--①车辆信息由最近的模块采集；②功率驱动能力；③具备自诊断功能；（2）总线功能--①各节点信息通过J1939报文实行数据交换；②通过网关实现信息共享；③4路CAN和1路LIN；④灵活的订制功能。

（2）线束转接口定义模块化设计。考虑到线束加工制作、车辆装配工艺节拍及售后维修的需求，联合卡车整车线束进行了分段式处理和转接插件功能定义的规划，如驾驶室与底盘对接处插接件分为发动机、后处理、变速箱及通用相关功能。

（3）线束功能模块化。我们通过对线束终端功能分析，可将单个线束按功能拆分成几个子功能线束，分别给每个子功能线束进行定义，使它们在公共过渡转接口处的插接件针角定义进行固化；把每个功能模块的系统固化，使我们线束最终组合产品更为通用化。模块化过程必须考虑进组合模块的影响，如共用接合点的设计，在遇到多个接合点设计时，建议采用导通片回路来实现功能。

（4）线束布局模块化。目前线束的设计方式有两种模式，即集成式和分段式。集成式线束设计方式使得线束臃肿庞大，加工制造及模块化生产带来极大的困难；分段式线束是根据整车电器布置进行规划，按照功能和区域进行合理的划分，使得单个线束变得简单。

线束的生态环境很大程度取决于整车开发的模块化，并且在开发过程中是否严格的系统化、流程化去设计和规划，因此，线束设计技术开发应尽早的参与到整车开置规划中，提出设计规划要求，共同制定技术路线图。

1.3 模块化设计优点

模块化设计的优点有如下几点：①品种优化，整车线束匹配可进行匹配组合；②能够有效地降低产品呆滞风险；③可进行库存储备；④加快备件调取进度；⑤变更成本降低；⑥提升产品质量，简化线束设计流程，缩短设计周期。

采取模块设计后，原本复杂的线束设计过程变得简单化、标准化、系统化。可有效降低和减少线束设计与生产风险，从而提升产品质量。

参考文献：

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【关键词】油田地面工程；输油泵；模块化设计

一、引言

针对油田地面工程快速发展的现状，结合计算机行业、汽车制造业、船舶制造业等行业的模块化应用情况，油田专家提出将油田地面工程模块化建设，以节省工程投资和设备运行费用。输油泵是油田地面工程的重要设施，其设计制造可依据国内相关标准规范的技术要求，通过多年的行业发展，输油泵的设计、建造和运行积累了丰富经验，各类型的输油泵实现标准化、系列化制造。这些都为输油泵模块化设计奠定了基础。

二、模块化设计

模块化设计是在传统设计基础上发展起来的一种新的设计思想，它是指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，以满足市场的不同需求的设计方法。[1]模块化设计作为一种新技术被广泛应用于汽车制造、电子产品、航天、航空等设计领域。

油田地面工程建设模块化设计是针对油田地面工程中具有独立功能、可组合、可替换的站场、区域等物理单元进行模块化设计、建造，以便在重复、类似的工程项目中组合、复用、预制，以达到节约投资、缩短工期、提高工程质量的目的。

三、输油泵模块化设计

油田地面工程输油泵主要包括油、气、水混输，含水原油的输送和净化原油的输送。[2] 输油泵作为一个工艺单元，由输油泵、进出口管路及管道附件、流量计，配套的自控设备和电力设备组成。

（一）模块划分

输油泵模块化设计的前提是对输油泵的应用进行归纳，针对不同的环境条件、输送介质和工艺流程，按照输油泵设计的相关标准规范对输油泵进行系列划分。输油泵具有输量变化大、介质粘度范围广、含有杂质多、运行时间长等特点。油田地面工程常用的输油泵为离心泵和容积泵，离心泵分为单级离心泵和多级离心泵，容积泵分为螺杆泵和往复泵。

输油泵的基本功能是为工作介质提供输送动力，克服管道摩阻，将介质输送到下游站场或工艺设施。为了便于对输油泵的模块进行分类，我们以输送介质的原油物性为依据。在集输系统中，输油泵的类型分为一般原油输送泵、稠油输送泵和轻油输送泵。一般原油输送泵的介质具有粘度低、凝固点低的特点，常选用离心泵。稠油输送泵的介质具有粘度高、凝固点高，含杂质颗粒，输送温度一般在50～80℃，常选用容积泵。轻油输送泵的介质除了具有密度低、粘度低的特点，还时常含有天然气凝液。

（二）模块工艺设计

1.模块类型

输油泵的模块划分为模块化设计提供依据，我们以某油田稠油输送泵为例，分析如何进行一类输油泵模块的设计工作。该油田集输系统稠油物性见表3.2-1，原油粘温数据见表3.2-2，开发区块产能预测指标见表3.2-3。

根据模块设计的基础数据，按输油泵模块划分方式，确定输油泵的类型。第一个划分依据是原油类型，为稠油输送。第二个划分依据是站场类型，为接转站。第三个划分依据是工艺流程，为增压泵。这样就确定输油泵的模块为稠油接转站增压泵。

2.模块参数

根据模块类型，进行具体的输油泵工艺设计。稠油输送泵选型应考虑原油粘度、含水及含砂的影响，一般宜选用容积泵。[1]为此确定模块的泵型为容积泵。输油泵主要设计参数是泵的排量、扬程（使用容积泵时，为排出压力）和电机功率。根据油田地面集输方式，模块的排量和扬程由原油粘度、接转站设计规模和输油管道水力热力条件确定。根据设计基础数据，接转站设计规模为20×104t/a，原油含水率为80%，输油泵模块流量为118m3/h，排出压力为2.0MPa。按容积泵轴功率计算公式3-1，计算输油泵有效功率为64.3kW。由于输送稠油的粘度大，并含有少量伴生气和杂质颗粒，选用单螺杆泵作为模块的核心设备。

（3-1）[3]

式中 Ne―泵的有效功率，kW；

P―泵的排出压力，MPa；

Q―泵的流量，m3/h。

由于泵制造厂商繁多，每个厂商的制造工艺不同，造成泵的效率、外形尺寸和重量不一致，影响模块复用。泵的选型必须按照模块化设计的要求确定，规定泵主要参数，包括流量、扬程、效率、电机功率、外形尺寸、重量和管口规格等参数。稠油接转站增压泵模块的主要工艺参数见表3.2-4。

3.工艺设计

在选定模块输油泵的类型后，需进行稠油接转站增压泵模块的典型流程设计。容积泵必须设计旁路回流阀调节流量。泵体上不带安全阀的容积泵，在靠近泵出口管段上必须安装安全阀。[2]模块工艺流程包括进出口管线上的截断阀、过滤器、温度压力仪表、安全阀和止回阀等阀门仪表，及旁路回流流程。模块化设计需确定模块内管道、管件和阀门的制造标准，可执行GB国家标准、HG化工标准或SH石化标准。

根据模块的工艺流程，可以确定模块的典型管道安装形式。将输油泵及其管道附件安装在橇座上，对模块进行工厂加工、橇装化制造，并在类似站场进行复用。为便于模块的组合复用，模块化设计需要考虑模块的制造、运输和安装，模块尺寸不应超过规定尺寸。根据公路运输的相关规定，要求运输车货尺寸（长×宽×高）不能超过18.1×2.5×4.0m。[4]稠油接转站增压泵模块尺寸为11.5×1.7×1.5m。对于单螺杆泵模块化设计，还应考虑模块的日常维护，在泵出口留有拆卸短接，保证螺杆的更换空间。

（三）模块配套设计

为保证模块的完整性，模块化设计不仅包含工艺设计，还包括输油泵的结构、电力、自控等配套设计。

结构设计将输油泵、进出口管道及附件通过螺栓和管道支架固定在橇座上。根据模块运输和吊装时的受力情况，确定橇座的结构形式。稠油接转站增压泵模块橇座采用碳素钢焊接而成，在支架固定处设置垫板，并在橇座四周设置吊钩板，便于模块吊装。

电力设计在模块上设置输油泵电机的动力电缆接线和防爆操作柱，对输油泵进行现场启停控制。为降低能耗，输油泵采用变频控制，电机运行状态反馈至控制系统，并在控制室实现远程自动启、停泵。

自控设计根据原油物性和模块操作压力、温度，对输油泵模块内的压力表、温度计进行选型。温度检测仪表采用变送器直接安装在传感器上的一体化温度变送器。压力变送器选用带就地表头指示的智能压力变送器。针对单螺杆泵的运行特性，输油泵设置泵体干运行保护，对输油泵的转速、温度、压力进行检测，实现高温、高压报警停泵。

四、输油泵模块应用

近些年，国内各大油田都对输油泵的模块化设计进行了探索，根据油田自身生产建设需求，确定输油泵的标准化、系列化，为输油泵的模块化设计奠定基础。大庆油田针对低渗透油田地面建设特点，对转油站、注水站、联合站中的工艺模块采用个性化设计和共性化设计相结合的方式，建立各类输油泵的模块化图集，根据实际需要调用相关模块完成站场设计，提高设计效率。[5]长庆油田为适应大规模开发需要，对增压站的模块形式、设备选型、配管安装和建设标准进行了全面优化和统一，确定不同规模和工艺的8种增压泵模块。[6]胜利油田针对东部油田、西部油田和海上油田不同的集输现状，确定多个系列增压泵模块，编制相关技术规格书、设计模块和设备材料清单。各油田在输油泵模块化设计方面均取得了初步成效，随着油田建设的发展和工程设计技术水平的提高，模块化设计将达到一定规模，更好的服务于油田建设。

五、结论及建议

工程设计人员经过近些年的探索，已初步摸索出模块化设计的思路，优化输油泵模块工艺流程、设备选型、配管安装和结构、自控、电力等设计。分析输油泵的设计建造过程，满足模块组合、复用、预制的要求，提高输油泵模块化技术水平。通过采用输油泵模块化设计，有效提高设计进度，利于输油泵模块化采购，节约投资。同时，缩短整个工程的建设周期，保证工程质量，提高油田开发的经济效益。

输油泵模块化设计刚刚起步，由于各油田生产情况和泵制造厂商不同，输油泵模块只能在油田内部相似区块间使用。工程设计人员应加强交流，整合模块系列，完善模块设计，提高其通用性，使其具有更强的复用性。

参考文献：

[1]（美）卡丽斯・鲍德温，设计规划（模块化的力量第1卷），中信出版社，2006.03。

[2]中华人民共和国国家标准，油气集输设计规范 GB50350-2005，原油泵输，中国计划出版社，2005.08。

[3]《油田油气集输设计技术手册》编写组，油田油气集输设计技术手册上册，石油工业出版社，1994.12，第六章第一节，457-458。

[4]中华人民共和国国家标准，道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB1589-2004，车辆外廓尺寸要求，中国标准出版社，2004.04。

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【关键词】模块运输车；动力单元；有限元分析；优化设计

模块运输车是一种自带动力、静液压驱动、液压悬挂升降、可实现模块式组合并车的重型运输设备，在钢厂、港口、大型钢箱梁制造基地等领域中，广泛应用于大型钢箱梁节段的场内运输[1]，图1为6轴模块运输车结构图。模块运输车的工作过程可描述为：通过轮组上的升降系统降低运输车自身高度后，自行驶入待运载货物下方，然后通过升降系统升高车架顶升起货物，最后利用轮组的动力转向系统将货物转运到任意指定的地方，整个过程无需其它起吊设备辅助。动力单元的作用是为模块车提供走行、转向驱动力。

模块运输车动力单元的设计，即通过液压系统的计算在满足工作要求的情况下，对动力单元较小空间内的设计布置，尤其是发动机总成的布置，并能保证动力单元安装架结构强度、各机构正常工作、液压及发动机系统散热良好。如何设计动力单元内部各部件之间的相对位置，使各部件能完成其工作职能并便于安装、更换、维护，是整个产品设计中的一个重点和难点。目前，模块运输车的设计大多属于面向订单的设计，根据施工需要要求动力单元本身不带走行轮组，对整体高度有严格的要求，为此，如何在有限的空间下设计出具有大功率输出功能的动力单元，使模块运输车适应更为严格的工况，已成为企业竞争取得成功的关键[2-3]。本文以某型号模块运输车动力单元为研究对象，在对其结构进行分析的基础上，结合整车的参数需求进行设计，通过有限元计算进行分析及优化，快速有效地得到动力单元结构的最优结果。

1 动力单元的总体设计

模块车动力单元在发动机输出端装有分动箱，由分动箱分别驱动液压走行马达及均衡、转向马达，具有结构紧凑，传动效率高的特点。动力单元主体采用框架式结构，侧面及顶面多处使用栅格板封面，以加强通风散热效果，框架与车体之间采用上部调节油缸连接、下部铰轴连接的连接方式，可通过收缩调节油缸抬起动力单元前端，根据现场需要形成0°～10°的仰角，以提高整车接近角和离地角适应行驶道路的纵向坡度。

设计时，将客户提出的工作条件以及工作环境等为已知条件，通过分析模块车的工作参数及类型，建立适合的动力单元初步模型。模块运输车依据客户需求及使用条件，对整车尺寸提出了长宽高的外形要求，对模块车动力单元也由整车条件提出其外形要求，其中对高度要求最高，动力单元整体高度需小于850mm，外形尺寸为3700×3000×850mm。

2 动力单元的组成

动力单元的主要由动力系统、液压系统及电气系统三大部分组成，其中动力系统由发动机、分动箱、空气滤清器、进气散热器、中间冷却器、消音器、蓄电池、燃油箱组成；压系统由液压油冷却器、液压泵、液压油箱、调节油缸组成；电气系统由各电气元件、控制器集成于两个电气控制柜内。对动力单元内的组成部分进行布置，见图2。

3 动力单元的设计过程

3.1 液压及动力系统计算及发动机选型

依据液压系统的计算，见表1：

根据表1中液压系统的计算结果，同时参考各发动机厂家产品库中已有的发动机产品，选择了满足动力单元尺寸需求特别是高度需求的发动机产品，为德国MAN公司的MU6876型卧式柴油机，该发动机功率参数为375kw/2100r。

3.2 安装架设计及各部件的布置

根据安装架及发动机的结构特点，发动机的安装方式采用悬挂式，发动机三点支撑，其中一点在风扇端支撑，另外两点通过分动箱两个支腿支撑，而分动箱与发动机飞轮壳连接。液压油泵通过分动箱的联轴器与发动机飞轮连接，以用于发动机输出功率。

通过布置发动机、分动箱、空气滤清器、进气散热器、中间冷却器、消音器、蓄电池、燃油箱、液压油冷却器、液压泵、液压油箱、调节油缸及两个电气控制柜等部件初步完成安装架的设计，安装架由各型号矩形管焊接而成。

3.3 各部件的调整及安装架结构强度的优化

通过动力单元内各部件在安装架内的布置情况进行三维建模，对各部分之间有相互干涉、影响使用、不便于维护的部件位置进行调整，其别对发动机的散热系统进行了调整及试验，使各部件能在安装架内发挥各自的职能。

各部件位置固定后，依据总体受力、各部件受力及动力单元振动情况，对安装架进行有限元分析，对于某些应力集中的位置进行了优化和补强，从而保证了整个动力单元的使用强度。优化后的动力单元安装架的有限元分析结果如图3。

4 结论

本文以某型号模块运输车为例，分析了动力单元结构的的设计过程，该设计的成果受到客户的广泛好评，成品如图4所示。

该模块运输车的动力单元得到了满足所有约束条件的结构参数值最优组合，快速准确地实现了动力单元结构的优化设计。整个动力单元设计具有如下特点：（1）该动力单元的设计在同功率输出的模块车中，结构紧凑，动力单元高度达到了极限尺寸，有效的满足了整车的应用需求；（2）该动力单元的设计具有模块化的特点，可实现不同类型模块车的互换。此外，该设计及优化方法适用于与动力单元相似的产品的设计中，对其它产品的设计具有一定的参考价值。

【参考文献】

[1]刘楠，仲梁维.起重机车轮组的快速参数化设计研究[J].港工技术，2012，49（3）：15-18.

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关键词：模块化技术；控制流程；油田地面建设；规划设计标准；贯彻手段

中图分类号： TE34 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）01-

对于一些低渗透作用较为强烈的油田，通过满足区块经济开发下限的基本要求界定基础形式，根据具体建设投入成本比例的占据形势，产出水准等系统规划因素进行必要数据模型的统计和安排，透过比较复杂的环境作用效应进行渗透，使得涉及必要的开发建设综合时效因素相对比较复杂。针对长期发展效能作用以来，我国具体区域油田规划工作的简单、快速流程标准内容进行逐层匹配划分，使得内部地面规划工作和建设指导思想内容等，得到国家相关规定实施范围校正标准的灌输指导，确保一定规模作用下的具体能源保护问题等逐渐凸出，这是贯彻成本生态规划经济的必要现象，因此关于安全管理和环保能耗控制综合机理的设置引导工作，必须做到科学的系统规划和认证，以满足现代化控制施工能源处理工业的高度资源整合，和优势地位发展完善的社会总体效应。

1.油田地面建设工艺方案的制作研究

在整体简化的三级布站规格能动控制机能作用下，我国施工处理单位在构建具体的单井、计量站、接转战、集中管制处理流程的工艺处理系统活动中，透过内部油品性能的标准效应资料，以及轻质原油特征的比对，使得关于具体能源节约，相关的不加热输送配套机理内容等得到高效的处理，保证一定技术控制效能的奠定基准效益得到完善。在具体地域位置油田建设环节的设置方案中进行观察，在一定时期控制技术作用下的实际井组回压问题比较繁杂，为了确保必要建设投资的有效控制效益，减少接转站建设设备的成本投入，需要透过集输半径的原理内容，进行实际井口回压控制规模的补充，主要是建立一定控制范围的井口增压点，根据计量接转站、集中处理中心间的任务协调要求，进行二级半布置流程传输任务的升级延续。但该地实际地形条件比较混乱，实际高差效应难以克制，因此涉及必要的原油产量控制效能水平不足，但站场规模的小型化设计形态有着特别的灌注优势，有助于低产量油田原油增压问题的有效克制。结合实际分解部件的内部效应，针对必要模具的预制处理流程，透过专有小型机具在辅助系统的效能潜力发挥，实现一定坡口角度严格控制手段的落实，满足较少尺寸误差的标准校准效能，促进内部油田能源开发效能的积极拓展。

关于战场工艺控制技能的简化流程内容，是集中处理中小型油田输站场功能发挥的长期实践经验中总结而得的，建立在一定规格的原油收集量标准、计量控制理论以及具体加热、增压的初期工艺简化方式基础模式上，根据相关机械设备的集成流程缩短控制效应进行整体编排。关于增压点位置的简化流程，主要是满足具体初期增压箱集中单井计量、原油加热、缓冲传输的具体路径，以及综合集成功能的实现标准途径，进行细致划分的，使得整体建筑成本的投入效应适当得到缓解。接转站位置的简化处理，是根据加热功能的主要适当性转变，结合目前间接加热的套管处理方案，进行关于真空技术加热炉设施的引进，实现整体原油的直接加热改造，确保内部操作处理流程的深度转换和简化，使得关于效率完善的既定预测水准得到全面发挥。关于实际方案规划前的功图法计量设计活动，是根据油井计量问题的实际标准性建设落实规律，以及接转站任务的堆积现状，进行单量油汇管设施的直接取消，保证计量工作规范的优化效应。

2.模块化技术在油田地面建设施工环节中的应用研究

2.1关于模块标准化计量工艺技术的开发

在油田模块化工艺技术标准落实设计活动中，为了进一步保证低成本资金的数字化控制规模，结合单井功图法的计量工艺标准，功图法油井液测量技术在光杆示功图的基础测试效应等，实施内部环节生产控制系数的追加，使得关于油井产液量的稳固改善措施制定标准得到落实。透过一定机组规模活动下的系统诊断处理标准流程，以及井口泵功图、数学模型的定位分析标准，进行一定冲程规范下的排量折算处理，保证具备一定编制基础的测示功图的单独分析计算工作内容的系统衔接，满足内部油井平均模块产液量测试的标准结果鉴定规范，并结合实际测试水准的机能发挥效应，进行功图特征的识别、载荷特征线的计算，以及冲程系数点等数据的收集整理。这种方法在实现油井实时计算标准的基础前提作用下，根据油井在计算机控制范围内的参数展示原理，进行抽油机不同位置故障的排查，使得满足一定规模效应下的电压越限、光杆卡死等问题得到全面显示，进而结合智能分析手段的诊断原理，进行专属故障的报警响应，保证远程控制油机在产液量瞬时计量工作的高标准回应。透过必备的监测设备，进行参数远程结构的传输，实现网上特定资源的有效共享，是构建目前科学网络模块化设置标准的主要形式。

2.2模块化技术管理活动在油田地面建设经济评价机制的响应成果探讨

根据一定规模控制范围下的具体井场计量工作的实现标准途径，以及传统的计量管线操作处理流程进行转换，促进原油集输流程作用下的，具体双管不加热集油流程的高度优化，针对不同规模站内计量间设备的总体规划模式，进行成本建设活动的实施，保证内部机械优化控制技术的全面覆盖和高度落实。功图计量工艺水准，是根据传统定制的双管流程的实时效能基础结构形式，进行拓展开发的。通过结合工程实质性建筑投资的合理规模，和总资产结构形式的比例占据优势，进行油田内部机理规模的深化设置和改革，满足具体现代化控制技术能动发挥标准内容的自主落实。为了适应开发建设环境特点的高度标准化模块效应，在进行标准化设计的补充，和定型设备工艺模块优化格式的制定过程中，针对具体施工组装流程的深入引导特征，进行较低开发成本方案的设置，满足一定标准化和简约化综合内容的补充，在总体数字化控制流程的有机建设活动的作用下，根据不同地域的油田产建地面工程的工艺规划标准，以及建设模式的高效渗透，使得具体四个现代化建设标准模式得到显著更改，保证内部结构部件，以及工艺技术改革工作的准确创新编排和系统衔接，实现包括采购设备、施工培训、简短建设周期的综合设计水准，进而保障一定施工周期作用下的油田高速发展的实际社会经济需要。

3.总结

在现代化控制标准流程和模块优化设置的总体效能作用下，关键油田位置的设施补充和气田延伸效率活动的创建等，得到具体先进仪器设备和先进技术经验的支持，为了明确具体时段下，模块规格机理内容下的建设完善效用，以及关键工艺技术在未来的匹配扩展水平，就必须适当考虑低渗透油田适应技术的研发，连同不同规模范围下的总体建设工艺标准流程，和低成本开发效用标准点，进行实际后期油田地面建设活动的拓展开发，进而满足现代化高标准设备控制范围，在油田开发工业施工环节的逐层优化目标，促进社会主义能源经济控制格局的全面优化。

参考文献：

[1]黄锋.油气田地面工程投资双层动因研究[J].能源技术与管理，2010，12（05）.

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【关键词】实例浅析数控车床智能模块化算法

从上个世纪五十年代末开始，国外已经开始模块化设计的研究，但研制的模块化产品不能有效的进行创造性设计，智能性差，适应能力差，目前模块化设计是向着智能型、通用型系统方向发展，模块化设计的目的就是满足客户需求条件的模块组合，模块化设计可以通过多种途径获取有效信息，通过上门服务获取信息、通过通信途径等其他途径获取信息，并根据用户需求快速地从模块库中求解出所需要的模块。现在我们以卧式数控车床为实例，提出数控车床智能模块化设计方法，解决模块智能化选择功能、算法功能及环境适应功能。

一、数控车床智能模块的选择及其算法

1.智能模块的选择

首先，基于用户需求下，总用户需求是卧式数控车床层次结构图的第一层；其次，将总用户需求分解组合得到第二层，包括性能、可靠性和维修性三类分项需求；第三层包括加工范围、使用寿命和精度等，是从属与各分项需求的具体用户需求。

2.智能模块的算法

首先，数控车床的判断矩阵及相对权重的构成和确定。在构造判断矩阵时，要根据下层各元素对上层某元素的相对重要性，把下层第i个元素对第j个元素的相对重要程度估计值记为aij，在这一步中要反复回答两个元素ai和aj那个重要些。并且为了使结果更加合理，可以请有关专家、用户等发表看法，从而构成了一个n阶判断矩阵：

当RC>0.1时，应当适当修正判断矩阵，

二、卧式数控车床方案设计智能模型组合的构建与优化

1.方案设计智能模型组合的构建

根据获取的卧式数控车床用户需求及其权重，依据机床企业的市场竞争和技术竞争评估，建立卧式数控车床产品规划阶段的质量屋，左墙为卧式数控车床用户需求及其权重；天花板包括最大切削直径、最大回转直径等；房间为卧式数控车床个技术特性与各用户需求的相互关系；屋顶为产品技术特性之间的自相关矩阵；地下室包括技术竞争性评估等和技术特性的重要度；右墙为基于用户需求下，来评估本公司和竞争者公司的产品。

2.方案设计智能组合的优化

建立卧式数控车床产品质量屋能够组合出用户总体满意度最大化的车床，为了在有限资源约束下，进一步建立起优化决策模型，选择出车床关键技术特性。假设模块组合设计投入的总成本为C，为了满足需求的技术特性，通过产品规划阶段质量屋确定有m项，总时间不能超过T。如果为组合设计第j项技术特性需要时间的区间估计；而是组合设计第j项技术特性所需要费用的区间估计值，则j 项技术特性进行设计达到的用户满意度.

为了最大限度地满足用户需求，数控机床模块组着设计者要分别估计各项技术特性的设计费用和时间区间。依次计算出相应的pj值，并将其带入卧式数控车床产品规划阶段优化鞠策模型公式中，最后对该模型运用0-1整数规划法求解，在现有资源和时间约束条件下，使六项技术特性在模块组合过程中满足相应技术要求。

三、卧式数控车床方案设计智能模型实例检索、评价

本文根据质量屋确定车床固定样品和样品集示例，分别计算出模糊相似优先比矩阵，得到卧式数控车床样品集的一个优劣次序，求出第一优越对象，找出确界最大者所在的行，对其进行自然数顺序编号，得到各技术特性相似顺序编号表。通过知悉各技术特性和重要度寻找相似实例，并采用加权平均法进行模糊综合评判，将技术特性的重要度归一化，根据各技术特性的优选顺序编号，计算出各技术特性的相对权重，计算出各实例的相似拍讯数值，并根据S值的大小，能够判断机床与用户需求的机床相似。

参考文献

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关键词：模块化课程体系岗位群 计算机科学 体系建设

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）05（a）-0126-02

近年来，作为应用型本科院校的计算机专业，面临IT人才急剧扩张的市场需求，急需对传统的人才培养模式进行改革与创新。在这种背景下，我院计算机科学与技术专业对学生试行了“3+1”人才培养模式，通过创新课程教学体系应该是首位性的工作，为此对此专业进行模块化课程体系建设。

1 模块化课程体系是实现创新课程教学体系的最佳途径

应用型本科院校从字面上讲可以说是具有两层含义，其一，它是一所本本科院校，其二，它的人才培养目标在于培养应用型、技能型人才。由于其自身的性质具有一定的双重性，因此，它既不同于一般的本科院校，也不同于一般的中职以及高职院校，在对人才的培养目标上也就自然而然的不同了。一般本科院校培养的人才过于注重理论知识的学习，而忽视了实践能力的训练，一般高职院校培养的人才虽然掌握了一定的技能，但却不具备很高的综合素质，但应用型本科院校却截然不同。它培养出的人才既要具备一定的知识水平，综合素质，又要具备很强的动手实践能力，因此，应用型本科院校所培养出的人才对于面向生产、建设、管理、服务等一线或岗位群，并不断满足其需要还是在很大程度上具有优势的。

在传统的人才培养方案中，课程体系是按照计算机一级学科整体建设的需求来设置学科理论课程及实践课程，而不是按照本科层次应用型人才的培养目标来设置课程体系，学生所学的知识与技能与企业的岗位技能要求不匹配，出现了“学非所用”的结构失衡。因此，在制定课程体系与课程内容时，应淡化原有按一级学科设置的理论体系，强化按应用能力设置的知识体系。即由注重学科理论的系统性向注重工程实践的综合性转变。而模块化课程体系不以学科建设为中心组织教学内容，而是强调教学内容在能力形成中的作用，恰恰体现了这种转变，也是实现创新课程教学体系建设的最佳途径。

2 计算机专业模块化课程体系的构建

模块化教学法自创立之初，迄今为止已有数十年，其主要特点在于以现场化教学为主，并辅之与之相关的职业技能培训。具体地说该方法与以往教学模式的不同在于以就业为导向，并根据学生所学专业需要为之设置与之相关的专业技能模块和职业岗位（群）模块，除此之外，还需考虑技术变化和市场对各高级应用型专门人才的实际需求情况来对课程体系结构进行构建以及调整。

由于“3+1”人才培养目标直接面向职业岗位（群），这使得其在进行模块化课程体系开发方法选择上，需要用到逆向思维法。所谓逆向思维法就是通过对学生将来所要从事岗位的职业素质以及能力进行分析，并得出一个有效的结果，进而根据这个结果对教师所要教授课程进行设计，组成相应的教学单元。在课程设计上要求具备一定的针对性和实用性，并突破不同学科间的壁垒以及对以往的教学模式进行变革，因此，这种教学方法对于构建由课程一级（专业基础）模块、课程二级（专业方向课程）模块和课程三级（职业岗位群课程）模块组成的模块化课程体系，具有极大帮助。

2.1 专业基础模块

专业基础模块课程是计算机科学与技术专业的公共核心知识体系，其开设的目的在于对不同专业方向学生的计算机知识进行补充，旨在培养学生将来从事计算机科学与技术方面岗位所应具备的一些最为基础的素质与能力，也为满足学生未来所从事职业需要以及为学生终身学习奠定一定的知识基础。除此之外，该模块课程学习也在一定程度上使得学生的社会适应能力和职业迁移能力得以提高。专业基础模块课程主要包含：计算机基础、高级程序设计语言、数据结构、计算机组成原理和数据库技术基础等课程，使学生掌握从事计算机各行业工作所具备的最基本的硬件，并且通过和课程体系相对应的基础实验模块使学生具备该专业最基本的技能。

2.2 专业方向模块

专业方向模块课程是在专业基础模块课程基础上，按照专业方向的教育增加各个专业方向教育所需要的比较全面的专业知识，以构成较完整的专业方向知识体系。专业方向模块包括网络方向、软件方向和嵌入式方向等子模块。由于计算机科学与技术专业自身具有极强的实践性，因此，对于这一专业学生的培养来说，并不能仅仅停留在计算机科学与技术专业理论知识的教授上，还要对学生的动手实践能力进行培养，从而使得学生能够掌握一些不可或缺的、实用的计算机科学与技术专业技能，对本科层次的应用型人才培养、教育而言也是如此。把这一点体现在该专业课程设置上就是说，该专业课程要在一定程度上体现学生所要掌握的计算机科学与技术以及一些必备的技能，并通过与该模块相对应的专业实验及实训模块来促使学生所学的理论知识能够很好的与实践相结合，力求为该专业方向学生的培养打下雄厚的理论和技术基础。

2.3 职业岗位群模块

职业岗位群模块设置的目的在于对学生将来所要从事的具体某方面工作所应具备的职业素质进行培养，从而使得学生在走出校门后就能够很好的适应并满足岗位的实际需要。如果说专业基础模块注重的是从业未来及一些不确定因素，强调的是专业宽口径，职业岗位群模块则注重就业岗位的实际需要，强调的是学生的实践能力。掌握一门乃至多门专业技能对于提高学生的就业能力可以说是发挥着不可或缺的重要作用。

3 计算机专业模块化教学的实施和对教学改革的促进

3.1 按模块组织教学内容

所谓按模块对教学内容进行组织，首先，要对不同模块的总体人才培养目标进行确立，并在此基础上，对以往以知识讲授为中心的学科式课程内容体系进行变革，打破不同章节之间的限制，将理论知识与实际操作知识紧密结合起来，以技术和能力培养为目标努力构建不同的学习专题作为子模块；其次，每个子模块又下设不同的学习单元（根据模块知能体系的各个具体目标与内容而划分的小专题）以及课题，从而使得模块课程的教学能够形成一个崭新的“积木组合式”的教学模式。

3.2 模块化教学有利于提高教师的理论水平和实践能力

模块教学作为教学方法中一种，将其运用在计算机专业教学的中，就是要对以往传统的教学体系进行变革，让广大师生能够不断的学习以及掌握新的知识和技能，从而使得教师自身的实践能力以及理论水平在一定程度上得以提高。具体的说就是，在教学的过程中教师一定要根据模块教学的特点，将模块的教学方向灵活的运用。将模块教学的核心点定在提高学生的能力以及素养上，将学生的主体地位发挥出最大的作用，积极的调动学生学习的兴趣，在模块教学的过程中还应该采用其他的教学方法。例如，案例教学法、讨论式等教学方法。在专业课程的教学过程中强调“教师边讲解边演示，学生以一边操作以边理解”将动手和动脑有机的相结合在一起，进而来形成一个“双边教学法”，由于在实际的教学过程中有了师生之间的互动，这使得以往教师讲，学生听的一言堂教学模式被彻底打破。

3.3 模块化教学有利于促进教材建设

由于模块教学法对教材要求较高，这使得在市场上很难找到与之相关的教材，即使找到也未必能够用的上，从这点上来看，模块化教学法对于现有教材内容的革新、现行教材体系进行突破、增添教材的专业性、实用性以及正确解决学科体系的系统性与生产实践所需知识综合性的矛盾具有极大帮助。

3.4 模块化教学有利于提高学生的知识水平和实践能力

使用模块法进行教学，使得以往生搬教材的教学方式得以变革，这对于激发学生的学习兴趣以及引导学生参与到课堂中来具有极大帮助。并且由于模块教学法注重理论知识与实践知识相结合，这使得学生的理论素养和动手实践能力在无形中得以点滴提高起来，这对于学生未来从业是有利的。

4 结语

实践证明，应用型本科教育模块化教学是教育改革的必然趋势，随着应用型本科教育的发展和教学改革的深入，计算机专业的模块化课程体系也将会不断地完善和提高，走出一条高技能人才培养模式改革之路，并得到合作企业和社会的认可。

参考文献

[1] 刘伯红，方义秋，夏英，等.基于“关键点”课程的课程体系改革与探索[J].实验科学与技术，2011（4）：82-84.

[2] 李海涛.模块化教学条件下课程体系的构建[J].四川职业技术学院学报，2007（2）：82-83.

[3] 胡燕燕.关于高职教育课程体系构建的几点思考[J].高等职业教育：天津职业大学学报，2004（1）：19-22.

[4] 向昌成.高职高专计算机应用专业建设探讨[J].阿坝师范高等专科学校学报，2006（S2）：38-40.

[5] 白建明，金升灿，周丽韫.高职计算机专业教学模式的研究[J].计算机教育，2006（2）.

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关键词：环境艺术设计 信息技术 模块化模型

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）04-0026-02

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）.

[2]张正.“包豪斯”与当今环境艺术设计教育[J].沈阳教育学院学报，2010，（02）.

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关键词：化工设备 模块式教学 一体化教学 教学改革

《化工设备维护检修技术》是化工设备维修技术专业的一门专业核心课程，是校企合作开发的基于化工企业实际工作过程的模块式“教学做”一体化课程。主要培养学生能安全使用和维护储罐类容器、换热器、间歇反应器、连续反应器等化工设备，能够判断常见的故障并能维修。通过该门课程的学习，学生能够锻炼和提高对设备维护、检修、制造和安装的专业能力，同时培养与他人合作，吃苦肯干的精神；在教学的过程中注重学生合作精神、解决问题能力以及社会协作能力的培养；使学生拥有化工设备使用与维护岗位人才具备的职业能力，以及可持续发展的能力。因此，在教学过程中，针对学生就业的实际情况，本文通过对《化工设备维护检修技术》这门课程进行多年的教学研究和摸索，进而在一定程度上通过充分利用现有的实训基地和教学资源，大胆改进和创新以往的教学方法，重视模块式一体化教学过程，进一步提高学生学习的积极性和主动性，营造良好的学习环境，进而在一定程度上提高教学质量。

1 职业教育新的教学模式探索――模块式一体化式教学改革

所谓模块式教学，通常情况下是指在技术方面具有代表性的实例划分模块组织教学的教学模式。对于我们处于变革中的职业教育来说，这种以实例技术为中心组织技术教学的教学方法具有重要的指导意义。所谓模块式一体化教学是指把原来基础理论和职业素养教育界贯穿于以相应技能的整个过程中，专业技术培养模块需要按照技能培养的要求进行编制，开展“教学做一体化教学”。

所谓模块式一体化教学是指，按照“实用为主，够用为度”的原则，结合培养目标的职业要求，以技能训练为核心，进而在一定程度上确定该项技能所需要的知识内容，同时建立相应的教学功能模块，进一步将理论教学和实践教学进行结合，完成培养计划。

1.1 模块式一体化教学过程的实施

在实施模块式一体化教学过程中，坚持技能训练的主导地位、理论教学与技能训练有机结合、灵活性和实用性相结合的原则。在传统的职业教育中，组织与实施教学的过程，通常情况下采用“理论教学和实训分开组织”的模式，进而在一定程度上导致理论教学和实践教学相互脱节，对于技能训练和理论教学孰轻孰重因教师不同而存在一定的差异。在一体化模块式教学过程中，设置教学环节和进度需要以技能训练为核心，理论教学服务于技能训练，同时强化了技能训练的主导地位，在一定程度上符合了职业院校学生的个性特点。在教学过程中，确保理论教学与技能训练的同步性，理论与实践相互结合，通过实践验证理论，注重培养知识应用能力。另外，模块的选择目标性强且灵活。可以对行业中出现的新材料、新技术、新工艺进行新模块添加。

首先，要建立“教学做一体化”教室，为理论教学与专业技能训练提供实施平台。

“教学做一体化”，对于专业课的教学，教师通过实训设备来进行。将传统的“先理论，后实训”转变为“边理论、边认识、边实践”的教-学-做一体的教学模式，进而在一定程度上将课堂搬到实训基地，进一步解决了理论与实践不同步，以及学生学习效率低的现象。在教学过程中引入“做中学、学中做”的教学方法，通过多媒体和实物相结合的教学方式，老师讲解相应的结构和原理，在老师指导下，学生进行拆装，通过动手拆装，学生在一定程度上能够更好地掌握系统的结构和原理。同时直观教学一方面可以激发学生的兴趣，另一方面培养学生的观察能力，进一步增强感性认识，便于理解知识结构和原理。例如：在进行换热器的检修与维护教学时，教师通过多媒体讲解各种换热器构造和原理，让学生先有一定感性认识，然后指导学生进行换热器的拆装实训，进一步了解其结构和工作原理，同时可以让学生观察封头、管箱、换热管、折流板等形式与位置，在拆装的过程中，进行互动，激发学生学习兴趣，为下一步检修维护奠定基础。

其次，模块式一体化教学过程的实施过程中采用任务教学法，在设置任务模块时要体现“以任务为主线、学生为主体”的特征，并且在一定程度上突出任务的使用性和系统性，进一步使学生能够结合自己所学知识点有层次、有逻辑地分析和解决问题。例如：在进行换热器的检修与维护教学时，教师根据化工生产过程中经常出现的换热效率下降的问题进行任务设置，要求学生先进行分析，找出可能存在的问题，同学之间讨论，教师引导下确定检修方案；然后按照检修方案进行检修，直至达到符合生产要求。检修的整个过程把整个知识体系联系起来，使同学们不仅巩固了所学的理论知识而且培养了学生分析解决问题的能力。

最后，采用 “模块式一体化教学” 和“计算机仿真教学”保证课堂质量，在完成理论和实训教学的基础上，利用东方仿真的仿真软件进行仿真实训，将实物流程装置、测控通讯系统与全数字仿真技术相结合，进而在一定程度上运用高精度仿真数学模型，对于实际装置物理化学特性可以不受约束地进行模拟，对于装置的开车、停车、正常运行调控、紧急停车和事故处理等，可以进行全工况、动态、实时地进行模拟。采用仿真DCS对控制系统进行模拟，其要求和真实DCS一致，并配有工业键盘。在一定程度上能够为受训者提供一个真实化工生产操作控制模式、方法与环境； 同时具备运行培训项目软件、事故设置软件和运行操作评价软件。可以满足培训的自动评价、组织、全工况记录和管理问题；具有真实感强、无须物料、没有产物和副产物等特点。例如：在乙醛氧化制乙酸的仿真实训中，涉及到机泵的控制、温度压力、物料等，并有相应的思考题。在实训过程中可以设置故障，训练学生分析分体解决问题的能力，使学生不仅巩固了所学的理论知识，培养了学生分析解决问题的能力，而且是学生了解工艺，更好的预防故障、发现故障、解决故障，保障生产的顺利进行。

1.2 实施模块式一体化教学，完善考核过程

《化工设备维护检修技术》教学采用实施模块式一体化教学，分为5个模块，模块一是罐区单元维护与检修，模块二是换热器单元维护与检修，模块三是间歇反应釜单元维护与检修，模块四是连续反应釜单元维护与检修，分别由4位教师负责，每个班级学生分为4个小班，每个小班人数9-10人，在一个学期中以小班为单位循环学习4个模块。

对于每个模块的教学和考核，通常情况下都是以小组为核心，在课堂教学过程中，以学生为主体，教师通过为学生提供知识要点、分析解题思路和重点难点，进而在一定程度上激发学生学习的兴趣，以及学习的积极性和主动性，在整个课程中始终贯穿考核，同时以小组为单位进行考核，并且采用自我评价、小组互评和教师评价的方式对学习结果进行评价；通过采用加减分制，以80分为基准分，对每个组进行综合考评，给出相应的小组成绩，同时以此成绩作为基础，在组成绩的基础上，根据课堂互动表现、实训总结报告完成情况和单元仿真实训的成绩分别对每个人的具体分数进行加减，一方面培养了学生们的团队精神，另一方面确保了成绩的公平性。

2 改革课后作业形式推进实施模块式一体化教学

2.1 模块任务的合理性、关联性和可操作性

任务布置根据学生的实际情况和学生感兴趣的方向来设置任务。任务尽要包含多项知识点并尽可能地使用实践环节，并被大多数学生所认可，项目的难易度要针对学生的实际水平来确定，学生在经过深思熟虑和教师指导能够客观给出任务评价、解决问题的方法和撰写总结报告。增强区分度，确保公平，教师能够根据作业情况能够客观公平地给出相应评价。例如：在换热器单元维护与检修模块检修完成投入生产前的压力试验，要求学生编制换热器水压试验规程，其中包含人员分工、工具准备、现场准备、操作规程以及文明操作等内容，同时按热气的常见故障、检修方法等知识以备课堂互动。

2.2 分组的科学性，任务实施完善性

在模块任务项目完成后的总结，应包括实训总结报告和体会总结。各组派出一人以答辩的方式讲授该任务的内容，以及解决问题思路和办法，再由教师与学生采用自我评价、小组互评和教师评价方法，最后评选出最佳的小组及排序，给出相应的过程考核成绩。比如：在教师布置作业的基础上，每组可以委派一名代表进行答辩，这个组其他成员可以进行补充，在讲述完之后其他组成员可以对他们的结论进行提问答辩小组成员需要现场解答，最终得出一个相对全面准确的答案。

3 实施模块式一体化教学，提高教师综合素质

3.1 紧跟行业发展，具备不断学习的能力

随着化工行业的发展，在模块式一体化教学过程中同学们会随时随地提出各种各样的问题，这就要求教师不断学习，拓展自己专业知识，把握好重难点，设计出切实可行的模块任务，培养学生发现问题、分析问题和解决实际问题的能力，同时要成为学生学习的榜样，激发学生的学习兴趣与学习动力。

3.2 以身作则，展现自身魅力的能力

最近对化工设备维修技术及应用化工技术专业10级96名同学、11级103名同学、12级109名同学共计308名同学以问卷的形式进行一项调查，在调查中10级、11级、12级分别有81.25%、84.47%和83.48%的同学认为老师的人格魅力能够吸引他们上好课。

因此在专业教师要不断提高自己业务能力的同时，还要展现自身人格魅力，对学生进行言传身教，发挥教师人格魅力潜移默化的影响。

4 实施模块式一体化教学效果分析

几年来，通过对发动机课程的 “理实一体化”教学的实施，以及采取适宜的课堂教学方法，使学生能够很快适应工作需要，取得了良好的教学效果。在对11、12级在校生和10级毕业生教学效果的调查中，通过与在校生、毕业生本人和用人单位的座谈、问卷调查等多方面考察学生对课程的满意度、课堂知识的迁移能力、学生的岗位适应能力以及企业的满意程度。显示了模块式一体化教学的教学效果无论在学生对课程的满意度、课堂知识的迁移能力、学生岗位适应能力还是企业满意度上都有了较大程度上的提高，充分显示出模块式一体化教学对学生职业能力提高的优越性。

参考文献：

[1]楼一峰.关于人才培养模式改革和高职教育发展的深入思考[J].职教论坛，2005（4）.

[2]董丽，王宝昌，孙术发.基于理实一体《发动机构造》模块化教学方法的探究[J].森林工程，2011（5）.

[3]王秀梅，孙萍茹，安连锁.构建“四模块”实践教学体系彰显人才培养特色[J].中国高教研究，2009（2）.

[4]毛近隆，张萍，胡晶红.在有机化学实验中基于5个模块进行PBL教学的实践[J].实验技术与管理，2013（6）.

[5]严希清，陈红艳.基于工作过程的“教学做”一体化教学模式探索与实践[J].职业教育研究，2009（4）.

[6]李军.“教、学、做”一体化任务驱动型高技能教学模式构建[J].职业技术教育，2009（8）.

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关键字：LXI总线；FPGA；DSP；IEEE1588

引言

LXI是基于以太网技术等工业标准，由中小型总线模块组成的新型仪器平台。它由安捷伦公司和VXI科技公司于2004年9月共同合作成立的LXI联盟提出的，利用现有Ethernet标准、Internet工具、LAN协议、IEC物理尺寸和IVI驱动程序的各方优点，使测试系统的互连平台转向更高速的PC标准的I／O，是构成新一代合成仪器平台的标准。

LXI总线数字化仪模块能够对两种标准频率的中频信号进行数据采集和数字中频处理与分析、并且给出幅频特性分析结果、也可以直接输出数字中频I／Q数据，提供给其他分析设备进行用户需要的特定分析。

总体实现方案

LXI总线数字化仪模块主要包括中频信号处理通路、高速ADC、基于FPGA与DSP的数字中频信号处理、数据存储单元以及嵌入式微处理器等部分，具体实现方案如图1所示。中频信号处理通路部分主要完成模拟中频信号预采样处理、程控增益控制、抗混叠滤波等，处理后的中频信号经过高速ADC采样，采样得到的数字中频信号首先送到FPGA进行数字下变频、数字滤波等处理后得到IQ两路数据，再存储在存储器中，然后由DSP进行本地数据运算，以得到要分析信号相应的特性信息。IQ数据也可以直接送到模块前面板，即IQ数据输出。嵌入式微处理器是整个模块的控制核心，完成系统间的通讯、图形控制，同时提供丰富的接口。

关键电路实现

中频信号处理通路设计

由于中频数字化仪模块能够对两种频率的中频信号进行采样与信号处理，因此整个中频信号通道覆盖两种中频带宽。中频信号处理通路主要完成中频信号滤波、信号放大、抗混叠滤波以及对数检波和预采样等。中频信号在进入模块通道后，首先进行低通滤波，滤除中频信号中的高频分量，滤波后需要对信号进行放大控制，以满足ADC的采样要求。信号进入ADC之前要进行抗混叠滤波处理，在抗混叠滤波电路部分信号通道分成两路，进行第一种中频信号分析时，通过控制开关选择第一中频滤波通道；进行第二种中频信号分析时，选择第二中频滤波通道。信号通道前端的对数检波及预采样电路辅助程控增益放大器实现模块整个通道0dB～30dB的自动增益功能。同时为提高模块的动态范围，在中频信号进入高速ADC之前设计有噪声叠加电路。具体实现原理如图2所示。

ADC电路设计

数字化仪模块ADC采用14位、130Msps模数转换器(ADC)，为减小信号干扰，采用模拟差分输入方式。转换器的数字输出为低功耗LVDS、二元补码数据格式，以方便后续数据处理。

为满足模块能够完成对两种中频信号采集，ADC电路部分设计了可变采样时钟电路，模块会根据用户的测试需要自动选择不同的采样时钟，并且采样时钟始终锁定在模块内部或外部参考上。采样时钟发生电路由参考电路、集成锁相环路(内部自带VCO)及DDS电路三部分组成，如图3所示。基于FPGA的控制电路控制集成锁相环路内部自带的VCO锁定在一个固定输出频率上，采样时钟信号则由DDS对VCO输出的信号分频得到。

基于FPGA和DSP的数字中频信号处理电路设计

FPGA主要完成数字中频信号处理和硬件电路的控制。其中信号处理部分包括数字下变频、数字滤波等，总体结构上由DDS、下混频器、MAC滤波器、系数存储器等组成，DDS完成数控本振(NCO)的功能，用来产生下变频所需的本振信号：硬件电路控制部分包括中频信号处理通路控制、采样时钟控制、数据存储控制及触发控制等。

FPGA处理后数据的最终处理与运算工作由DSP完成，包括中频检波、对数处理、视频滤波、视频检波以及对运算结果进行误差修正等任务，处理完成的数据通过LXI总线接口送到虚拟仪器软面板进行结果显示。由于要进行两种中频信号测量，数据处理复杂程度高，而DSP和FPGA的存储空间有限，因此采用动态更新DSP程序和FPGA程序的方法。根据用户选择的功能，重新配置DSP和FPGA代码到芯片，此方法提高了软件的灵活性和可扩展性，同样缩小了硬件体积，减少了硬件成本。

LXI触发电路设计

LXI规范提供了3种触发方式：基于LAN的触发；基于IEEE1588精密时钟协议提供的时间基准进行定时触发：通过专用LXI触发总线的触发。

本数字化仪模块采用基于IEEE1588精密时钟协议提供的时间基准进行定时触发，该触发需要通过网线来实现IEEE1588协议，使各设备的实时时钟保持同步、各设备根据同步的时间实现事件的同步。由带有以太网外设的CPU处理器和FPGA组成。FPGA仍然实现IEEE 1588时间戳和硬件触发的功能，这样可以大大提高同步精度，同时有利于LXI测试模块的升级和维护。

模块软件设计

驱动软件设计

在以NT为核心的WIN2K、WINXP操作系统中，由于安全性、稳定性的考虑，操作系统不允许应用程序直接访问硬件资源，要实现对LXI总线中频数字化仪硬件电路的控制就必须开发硬件设备驱动程序，作为下层硬件和上层应用程序的纽带，实现应用程序对底层硬件的访问。

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关键词：数控车床；存在问题：管理应用

前言

立式数控车床的应用，可以提升工作模块的综合效益，这主要集中在该数控车床的关键部件环节，保证转向节杆部的应用，实现大端面位置配置的精确，从而实现装卸工件劳动强度的调整，保证劳动环节的优化，实现其综合运作效益的提升。上述应用环节需要做好一些细节性质的工作，才能保证立式数控车床工作质量效率等的优化。

1 关于转向节专用立式数控车床工艺方案的研究

在日常工作过程中，汽车转向节是汽车应用比较广泛的零件，并且对其的应用要求也比较严格，需要其具备一定的机械性能。通过对其加工质量的控制，可以提升汽车的整体操作安全性。随着我国社会经济的不断发展，其汽车的应用数量不断增加，应用规模不断的扩大，汽车行业对于其转向节的需要也日益的上升，这就需要我们进行日常工作效率的优化，从而满足现阶段社会对于转向节的需要。在转向节设计过程中，受到其结构自身复杂性的约束，不利于日常机械加工模式的正常开展。特别是对法兰端面及其转向节杆部的加工调节，如果不能保障其良好的尺寸精确度及其位置精确度，就影响了日常机械加工的正常开展。在汽车转向节杆部的传统设计模块中，需要进行易卧式数控车床的应用，通过对其法兰端面应用模式的优化，提升工作的质量效率。在日常工作中，可以利用尾座顶尖进行相关工作，保证车具拨动转向节旋转的有效加工。当然，该模式的应用也是存在一些弊端的，比如比较困难的工件装夹问题，如果不能针对车具展开优化控制，就可能影响其整体环节的转速情况，不利于其整体转速的提升，也就降低其应用效率。该传统加工转向节杆部生产工艺技术存在明显的缺陷，需要进行专用立式数控车床的应用，进行立式数控车床的自身工艺性能模块的优化，保证加工转向节的高效率化。这样可以保证工人装夹工件劳动强度的减轻，能够满足现实工作的诸多要求。

受到其整体式转向节自身工艺特性的限制，其形状和结构都是比较复杂的，具备较大的加工余量，其毛坯一般都是锻件，对于工艺技术的要求比较高。特别是设计过程中，法兰盘根部圆弧部分的设计，其工件重量是比较大的，具备较大的转动惯量，进行定位夹紧有些难度。为了满足日常工作的需要，针对机床方案，展开立式数控车床结构的优化是非常必要的。这需要我们就其定位夹紧要求及其转向节的工艺性质，展开分析，包数控车床结构的主轴偏置应用体系的优化。通过对传统式的数控车床的工作应用环节的分析，发现数控车床结构主轴偏置模式的优化，有赖于尾座顶尖部位的积极设置。在上述工作模块中，进行专用车具的优化设计是非常必要的，这是现实工作的应用需要，保证其新型机床应用过程中的高效加工性。在电气控制系统应用模式中，我们要进行液压系统的控制，实现叠加阀结构的优化，从而满足现实工作的需要。在机床的工作循环过程中，也要保证不同的安装环节的协调，保证工作过程中各个模式的优化。

2 关于转向节专用立式数控车床部件设计模块的优化

在转向节专用立式数控车床部件设计过程中，通过对主轴箱设计模块的优化，来满足日常工作的相关需要。这需要进行主轴箱结构设计模块的应用，该种机床的应用是立式结构，需要进行主轴箱的应用，进行主轴及其传动系统的安全。在支撑立柱环节上，需要进行纵横滑板及其电动刀架的设置。这对于主轴箱的设置问题提出了一些要求，比如具备不错的刚性，实现其主轴箱内部结构的协调性，能够满足长期使用的条件。在主轴箱传动系统应用模块中，也要进行传动比的优化，保证转向节的积极控制，实现数控立车功能体系的优化，从而满足当下工作的需要，提升其工作效益，进行传动比的控制，限制好转动的速度。当然，我们也要进行转动路线确定，传动路线采用伺服电机通过行星减速箱、皮带轮驱动主轴单元使主轴旋转；主轴单元结构：采用主轴单元结构目的是方便制造、安装、维修。选用主轴单元结构要适合加工转向节特殊件的需要。选用主轴单元结构要适应加工转向节特殊件的需要，满足刚性要求，旋转精度的长久稳定性；要有夹紧油缸及分油装置；动力卡盘和专用车具可快速切换，实现通用立式数控车床功能和专用转向节数控加工的切换。据此，选用的主轴单元为标准50规格的车主轴支撑形式，具有高刚性、高精度的特点。

在进给系统设计过程中，需要做好纵向进给传动系统的规划，进行纵向滑板模块及其纵向滚珠丝杠传动副的协调。这需要我们进行纵向滑板的安装，将其固定在立柱的纵向滚动导轨上，从而确保其沿着立柱导轨进行纵向运动。在导轨选择方面，需要进行重载型滚珠滚动导轨的应用，提升其导轨的自身承载能力，保证其应用刚性，满足其纵向进给系统的应用需要。横向进给系统设计，横向进给传动系统主要由横向滑板和横向滚珠丝杠传动副组成。其横向滑板安装在纵向护板的横向滚动导轨上，它可沿着纵向滑板向滑板横向导轨做横向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。横向伺服电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动横向滑板沿纵向滑板横向导轨运动。

在转向节工装夹具设计过程中，需要保证顶尖部件设计模式的优化。在机床设计中，其顶尖部分是机床的重要定位环节，其具备良好的回转功能、定位功能、夹紧功能等。在我们进行安装时，需要确立好顶尖部件的位置，进行工件的专用车具的位置的确立，保证顶尖的有效移动，能够满足油缸作用的具体需要。

使上顶尖顶紧工件杆部上顶尖孔，完成工件的定位夹紧。主轴旋转时顶尖也随着旋转，实现机床的主运动。设计此部件首先确定夹紧力，设计驱动油缸的规格，确保夹紧可靠；转向节是不平衡件，顶尖主轴及顶尖要有足够的刚性，以保证回转精度的长久稳定性。

在转向节车具设计过程中，由于转向节自身的应用特点，不具备良好的平衡性，其是一种异形件，需要我们做好车具设计的相关工作。这需要我们进行顶尖孔的定位，进行上下顶尖定位夹紧，将下顶尖进行主轴的固定，确保上顶尖进行移动部件的单独设计。我们也要把握好夹紧的环节，进行夹紧面环节的分析，由于不具备有规则的夹紧面，并且其各个顶尖形状都存在差异性，这就需要进行车具的通用性的控制，保证车具具备各个工件的适应性，要具备相关的柔性。工件的不平衡性，在设计车具时必须有可调整的配置设置；第四是在旋转的主轴上采用液压自动夹紧，主轴设置旋转编码器，以适应车螺纹功能，车具设置夹紧油缸。本机床已交付用户使用，其性能已达到设计要求。图纸经完善后开始投入小批量生产，并参加了2010年在北京举办的第十届国际机床博览会，得到广泛好评。