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關(guān)鍵詞 模塊化；并行生產(chǎn)；環(huán)境組裝
中圖分類號U23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）102-0157-02
1 概述
車輛的生產(chǎn)制造是一項系統(tǒng)性工作，需要設(shè)計和工藝統(tǒng)籌考慮，在設(shè)計之初就須考慮后續(xù)生產(chǎn)中的各種問題，包括質(zhì)量、成本、生產(chǎn)計劃等，優(yōu)秀的設(shè)計應(yīng)該具有良好的可操作性并且對提高生產(chǎn)效率有所幫助。傳統(tǒng)車輛組裝方法為串行方法，基本理念是在車輛上依次組裝各種部件，突出問題是某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題將會導(dǎo)致整個生產(chǎn)線的停滯，解決此問題的一種行之有效的方法是將車輛的組裝工作分解成幾個模塊，模塊的生產(chǎn)與車輛的生產(chǎn)并行，最后將模塊整體與車輛組裝。CRH1A的設(shè)計和制造大量采用模塊化理念，CRH1A是青島四方龐巴迪鐵路運輸設(shè)備有限公司生產(chǎn)的時速250km不銹鋼車體動車組，由8輛車編組（5動3拖，編組型式：Mc1a+Tp2+M2+Md2+T2+M2+Tp2+Mc1a）構(gòu)成，列車內(nèi)部功能齊全，具有良好的的舒適性。本文以CRH1A動車組為參照，闡述其模塊化組裝的理念。
2.模塊介紹
2.1 車頂模塊
鋼結(jié)構(gòu)車頂固定在工裝上，工裝兩側(cè)與翻轉(zhuǎn)設(shè)備固定，車頂板朝下、彎梁朝上放置，工人站在兩側(cè)的平臺上進(jìn)行操作，組裝防寒材、風(fēng)道、線槽、中頂板等部件，構(gòu)成車頂模塊，經(jīng)過校線測試合格后，將整個車頂模塊與無車頂車體焊接成一體。這種組裝工藝使車頂各部件的組裝工作變得非常簡便。傳統(tǒng)車體為整體焊接結(jié)構(gòu)，車頂與側(cè)墻、端墻、底架焊接成筒型結(jié)構(gòu)，在組裝車頂防寒材、線槽、風(fēng)道等部件時，工人需要借助梯子、凳子等登高并且仰頭施工，操作不便，勞動強度大。車頂模塊很好的解決此問題，。
另外，CRH1A車體在車頂組裝前上部為開放式結(jié)構(gòu)，為大部件的調(diào)入提供了便利。在與車頂模塊焊接前，整體調(diào)入地板、廁所、洗臉間、廚房設(shè)備等大部件。傳統(tǒng)方法為從車頂空調(diào)口調(diào)入部件，如果部件尺寸太大，就無法調(diào)入，需要將部件做成分體式結(jié)構(gòu)或者加大空調(diào)開口。分體式結(jié)構(gòu)使工作變得復(fù)雜，加大車頂空調(diào)開口會使承載能力降低，車體需要局部補強，所以兩者都有遺留問題。采用車頂模塊的無車頂車體使得此類問題得以避免。
以地板為例，傳統(tǒng)地板分成多塊安裝，地板之間的接縫處需要用若干螺釘固定以防止地板翹曲，后續(xù)還需粘接地板布。地板布與木地板粘接時經(jīng)常產(chǎn)生氣泡，所以地板布須分成幾塊粘接，工作繁瑣。CRH1A地板分成三塊：兩塊客室地板和一塊通過臺地板，地板主結(jié)構(gòu)與地板布在供貨時就是一個整體，減少了后續(xù)粘接地板布的工作量，三塊地板之間采用搭接結(jié)構(gòu)，僅在搭接處需要螺釘固定，極大的減少了地板固定的工作量。
2.2 司機室模塊
司機室框架為鼠籠型結(jié)構(gòu)，如圖2所示，采用高強度碳鋼焊接而成，具有足夠的抗變形能力，在車輛低速與一定質(zhì)量的公路車輛碰撞時，可以保護(hù)司機的安全。在與車體連接之前，司機室框架內(nèi)布置防寒、地板、司機室操縱臺、線路、電器柜、管路等部件，構(gòu)成司機室模塊，然后整體與車體用螺栓連接。
傳統(tǒng)司機室框架與車體之間采用焊接連接在一起，司機室內(nèi)空間狹小，給后續(xù)的司機室操縱臺、電氣柜、管路等的組裝工作帶來不便。操縱臺屬于比較大的部件，如果司機室框架預(yù)先與車體焊接，操縱臺很可能無法整體調(diào)入，需要設(shè)計成分體式結(jié)構(gòu)上車，然后在車上組裝；如果設(shè)計之初就留出操縱臺調(diào)入空間，車體結(jié)構(gòu)將很難達(dá)到強度要求，為此需要增加可以后安裝的補強梁，補強梁與司機室框架采用螺栓或者高強度鉚釘連接。采用司機室模塊的CRH1A動車組很好的解決了上述問題，首先司機室模塊端部為開放結(jié)構(gòu)，操縱臺整體從端部調(diào)入，另外模塊組裝時周圍是開放環(huán)境，各種操作不受限制，提高了工作效率。
2.3 車下設(shè)備安裝模塊
車下設(shè)備種類繁多，包括主變壓器、逆變器、蓄電池、制動單元、主壓縮機、污物箱等部件，具有質(zhì)量大、形狀各不相同的特點。傳統(tǒng)的安裝方法如下：在不銹鋼或者碳鋼車底架橫梁上焊接各種支座，然后將各種設(shè)備與支座固定在一起。不同設(shè)備的安裝都是獨立的，工人須鉆入車下，甚至鉆入設(shè)備之間的間隙來操作，部分安裝工作需要仰頭作業(yè)，工作條件不是很好，生產(chǎn)效率不高。
為了處理上述問題，CRH1A采用車下設(shè)備安裝模塊，其主體概念是將主變壓器、蓄電池等設(shè)備和線槽、管路做成一個單獨的模塊，然后整體與底架固定。具體操作如下：首先，將多個安裝梁固定在工裝上，各安裝梁主體結(jié)構(gòu)相同，但是由于需要固定不同的設(shè)備，所以在其上面焊的支座有所不同；將各種設(shè)備調(diào)入相應(yīng)位置，并與安裝梁上的支座的固定，后續(xù)工作為布置線槽和管路；將車輛抬升到一定高度，將整個帶有工裝的模塊用氣墊小車推入車下，降低車輛高度，將各安裝梁與底架固定，抬升車體，設(shè)備與工裝脫離，最后移除工裝。
車下設(shè)備安裝模塊的勞動強度適中，操作者只須在兩側(cè)站立工作，在與底架組裝時會有部分安裝工作需要鉆入車下操作。與傳統(tǒng)安裝方法比較，減少了在車下的較差環(huán)境中進(jìn)行設(shè)備安裝的工作時間。
3 模塊化組裝對提高生產(chǎn)效率的作用
常規(guī)的車輛組裝工作是依次進(jìn)行的，如果某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，下一環(huán)節(jié)就無法進(jìn)行，只有等待問題處理完成后才能進(jìn)行工作，耽誤整車的生產(chǎn)進(jìn)度。上面介紹的三種模塊的生產(chǎn)是在整車之外的工位完成的，與車輛的其它組裝工序并行，通過科學(xué)的生產(chǎn)計劃，將一些需要返工等特殊情況考慮到生產(chǎn)中，將各種模塊的完成時間早于其組裝到車輛的時間，所以模塊本身的生產(chǎn)不會使整個車輛生產(chǎn)線產(chǎn)生延誤；另一方面，模塊為開放結(jié)構(gòu)，周圍可以布置大量人員施工，設(shè)備調(diào)運和安裝都很方便，加快了生產(chǎn)速度。
4 模塊化組裝的缺點
各種模塊的組裝是在單獨的工位完成的，占用了場地，同時也需要不同種類的工裝、翻轉(zhuǎn)設(shè)備、氣墊小車和專用焊接設(shè)備，先期投入成本較大。以車頂模塊為例，在組裝風(fēng)道、頂板等部件時車頂彎梁需要朝上放置，但是將整個車頂模塊與車體焊接時，需要車頂彎梁朝下放置，所以在車頂模塊工裝的兩側(cè)需要翻轉(zhuǎn)設(shè)備；另外，車頂與側(cè)墻的焊接也需要專用的龍門焊機設(shè)備，該設(shè)備橫跨整個車輛，在車輛長度方向可移動，車輛兩側(cè)需要提供其移動的軌道，設(shè)備兩側(cè)是供工作人員高處作業(yè)的可升降的操作臺，頂部滑軌既要吊裝電阻焊機，又要實現(xiàn)焊機在車輛橫向和縱向的可移動，所以整個龍門焊機設(shè)備成本較高。
另外，車頂模塊影響了車體結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)車輛的車頂與側(cè)墻焊接后，其接口是光滑的結(jié)構(gòu)，但是采用模塊化的車體由于車頂后安裝，所以從結(jié)構(gòu)上必須留出車頂彎梁與側(cè)墻立柱焊接的空間，車頂和側(cè)墻接口處形成長條形開放區(qū)域，需要用方形板采用焊接的形式將其掩蓋，最后還要粘接玻璃鋼罩板，以達(dá)到美觀和良好的空氣動力學(xué)效果，另外高壓平頂與玻璃鋼罩板接口處的排水需要認(rèn)真處理。綜上所述，車頂模塊使車輛的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
5 結(jié)論
良好的施工環(huán)境是質(zhì)量保證的前提，設(shè)計者需要充分考慮生產(chǎn)制造中的各種因素，將復(fù)雜的車輛組裝工作解成模塊，使其在普通勞動強度條件下和開放環(huán)境中完成，以提高生產(chǎn)效率。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育；課程模塊化；模塊
中圖分類號：G72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
一、課程模塊化設(shè)計的特點
（一）課程模塊須做到相關(guān)性、系統(tǒng)性和遞進(jìn)性
課程模塊須做到相關(guān)性、系統(tǒng)性和遞進(jìn)性，這是專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育課程模塊總體框架搭建的基本原則。相關(guān)性指所有模塊安排均與崗位職能相關(guān)。系統(tǒng)性是指課程模塊總體應(yīng)體現(xiàn)履行全部崗位職能所需要的專業(yè)能力和素質(zhì)的綜合。遞進(jìn)性是指課程模塊層級隨氣候預(yù)測培訓(xùn)子目標(biāo)的層級性而呈現(xiàn)層級展開。
（二）課程模塊設(shè)置應(yīng)突出實踐性和實用性
課程模塊設(shè)置應(yīng)突出實踐性和實用性。不以學(xué)科為中心來組織教學(xué)內(nèi)容，不強調(diào)知識的系統(tǒng)性、完整性，而是從業(yè)務(wù)實際需要出發(fā)來組織培訓(xùn)課程內(nèi)容，強調(diào)能力本位和知識的必需和夠用。氣候預(yù)測崗位工作實務(wù)性強，在教育培訓(xùn)中解決部分實踐性問題顯得尤為必要。
（三）課程模塊應(yīng)具搭配性和可更新性
為了能夠最大程度地實現(xiàn)實踐環(huán)節(jié)子目標(biāo)，實踐子模塊與理論子模塊的配套性相當(dāng)重要。這是在課程模塊總體框架搭建之后，子模塊安排的基本原則。子模塊之間相對獨立，子模塊的子目標(biāo)也相對獨立，但具有巧妙的內(nèi)在聯(lián)系。每個子模塊代表一項知識、技能，同一個一級模塊下，子模塊的選擇代表了技能或?qū)I(yè)知識的搭配。因此，模塊的不同選擇可以代表不同層次的氣候預(yù)測業(yè)務(wù)能力需求。課程模塊也應(yīng)具有可更新性，以適應(yīng)不斷發(fā)展的業(yè)務(wù)需求。
二、課程模塊化設(shè)置的優(yōu)勢
（一）課程模塊化能夠?qū)⒗碚摵蛯嵺`有機結(jié)合起來
目前，在學(xué)歷教育中，高校對短期氣候預(yù)測這門課程設(shè)置的學(xué)時安排跨度較長，學(xué)生學(xué)完課程不能及時應(yīng)用到工作中，這也說明了短期氣候預(yù)測課程的學(xué)歷教育教學(xué)效率不高，呈現(xiàn)出一種隱性的教育資源浪費。然而，畢業(yè)生在進(jìn)入工作崗位時，對要做些什么、如何做等都有個重新學(xué)習(xí)和認(rèn)識的過程。本研究正是基于這一考慮而探討課程模塊化設(shè)置，認(rèn)為課程模塊化對于人才能力的培養(yǎng)是注重實踐性的，加大了實踐性和感性認(rèn)識，避免了以往重理論輕實踐，理論和實踐脫節(jié)的狀況。
（二）課程結(jié)構(gòu)模塊化能夠體現(xiàn)核心課程理念
一方面，課程模塊化的設(shè)置體現(xiàn)了核心課程的理念，它不但能及時體現(xiàn)新知識、新技術(shù)和新方法，大大增強培訓(xùn)內(nèi)容的適用性，而且能在一定程度上適應(yīng)不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、發(fā)展需求各異的學(xué)員的需要。另一方面，由于培訓(xùn)內(nèi)容取舍的依據(jù)是崗位的實際需求，因此絕大多數(shù)模塊都以某一知識或技能的形成為主線，把專業(yè)知識和專業(yè)技能有機地融合為一個整體。每個模塊幾乎都是以問題為中心進(jìn)行綜合化的典范。
（三）課程模塊化能夠與崗位層次銜接起來
模塊化思想起源于工業(yè)生產(chǎn)，目的在于簡化設(shè)計和制造工作，縮短產(chǎn)品和設(shè)備研制時間。培訓(xùn)課程模塊化設(shè)置能提升學(xué)習(xí)效率，加快專業(yè)人員崗位適應(yīng)和勝任速度；對于已從事業(yè)務(wù)工作一段時間的人員來說，培訓(xùn)課程模塊化設(shè)置能夠有效節(jié)約培訓(xùn)時間，做到有的放矢；對于已處于專業(yè)技術(shù)高級崗位的業(yè)務(wù)人員來說，通過對新技術(shù)、新方法及專題研討的培訓(xùn)課程模塊的學(xué)習(xí)，能夠有效提高專業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)水平。
三、課程模塊化設(shè)置方法
（一）設(shè)置原則
專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育應(yīng)該對不同層次的業(yè)務(wù)人員分別進(jìn)行崗位勝任能力和專業(yè)技能的描述。事實上，各崗位層次間的能力、技能必然按層次呈現(xiàn)出遞進(jìn)關(guān)系，而這一關(guān)系將為課程模塊化與崗位層次的銜接奠定基礎(chǔ)并搭建框架。
對于新上崗的業(yè)務(wù)人員來說，課程的模塊化設(shè)置強調(diào)拓寬知識面，增強綜合分析能力，以夠用、實踐為主；對于已工作一段時間，需參加崗位培訓(xùn)的業(yè)務(wù)人員來說，課程的模塊化設(shè)置強調(diào)培訓(xùn)有效完成工作任務(wù)所必需的知識和技能方面的內(nèi)容；對于已處于氣候預(yù)測高級崗位的業(yè)務(wù)人員來說，需要強調(diào)對新理論、新方法以及專題研討方面的培訓(xùn)。
（二）設(shè)置結(jié)構(gòu)
根據(jù)不同崗位層次培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)發(fā)展需求，可將課程分成基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法、專題研討和學(xué)科前沿信息三類模塊。基礎(chǔ)理論模塊是對所有與課程理論有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行選擇壓縮，設(shè)置最基礎(chǔ)、最主要、最實用的內(nèi)容，同時應(yīng)強調(diào)理論講解與個例分析緊密結(jié)合，剩余其他有關(guān)理論內(nèi)容可以留給學(xué)員自學(xué)。該模塊也是短期氣候預(yù)測研究領(lǐng)域的堅固基石。技術(shù)方法模塊是基于基礎(chǔ)理論模塊，應(yīng)成為學(xué)歷后專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)的重點模塊，是體現(xiàn)核心培訓(xùn)課程理念的模塊，強調(diào)通過實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)而待學(xué)員在培訓(xùn)結(jié)束之后將培訓(xùn)所學(xué)應(yīng)用到本地化工作當(dāng)中，做到學(xué)以致用，真正對短期氣候預(yù)測從業(yè)人員的工作能力有所提高。專題研討和學(xué)科前沿信息模塊是基于基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法模塊，通過對氣候預(yù)測專題的研討以及對短期氣候預(yù)測學(xué)科前沿的最新信息的介紹，讓學(xué)員領(lǐng)悟滲透在這些信息中的研究方法和思維方式。目的不是介紹理論知識，而是培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。
四、課程模塊的分類
（一）基礎(chǔ)理論模塊
基礎(chǔ)理論模塊是最基礎(chǔ)、最主要、最實用的課程內(nèi)容，以短期氣候預(yù)測課程為例，它包括氣候系統(tǒng)及其變化和預(yù)測、大氣環(huán)流基本狀況、大氣低頻變化及遙相關(guān)、海氣相互作用和陸面過程對氣候的影響5個子模塊（詳見圖1）。其中，氣候系統(tǒng)及其變化和預(yù)測子模塊最基礎(chǔ)的理論模塊內(nèi)容，大氣環(huán)流基本狀況、大氣低頻變化及遙相關(guān)、海氣相互作用和陸面過程對氣候的影響4個子模塊是短期氣候氣候預(yù)測最主要、最實用的理論模塊內(nèi)容。
（二）技術(shù)方法模塊
技術(shù)方法模塊是體現(xiàn)核心培訓(xùn)課程理念的模塊，以短期氣候預(yù)測課程為例，主要梳理了目前短期氣候預(yù)測業(yè)務(wù)中常用的短期氣候預(yù)測技術(shù)方法和國內(nèi)外常用的氣候預(yù)測業(yè)務(wù)質(zhì)量評估方法，該模塊包括物理統(tǒng)計預(yù)測方法、氣候動力數(shù)值模式預(yù)測方法、動力與統(tǒng)計相結(jié)合預(yù)測技術(shù)和氣候預(yù)測業(yè)務(wù)質(zhì)量評估方法這4個子模塊（詳見圖2）。
（三）專題研討和學(xué)科前沿信息模塊
專題研討和學(xué)科前沿信息模塊的目的是為培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。以短期氣候預(yù)測課程為例，專題研討和學(xué)科前沿信息模塊包括專題氣候預(yù)測研討和短期氣候預(yù)測學(xué)科前沿信息兩個子模塊。專題氣候預(yù)測研討子模塊包括氣溫、降水、ENSO、臺風(fēng)數(shù)量、冷空氣頻次、沙塵頻數(shù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件等短期氣候預(yù)測專題。短期氣候預(yù)測學(xué)科前沿信息子模塊主要介紹短期氣候預(yù)測學(xué)科前沿的最新信息。
五、結(jié)語
本文對課程模塊化的研究，還停留在概念層面，深層次的研究成果還需在專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育的實踐中繼續(xù)研究。另一方面，短期氣候預(yù)測目前仍面臨很多科學(xué)難題，傳統(tǒng)的氣候預(yù)測理論和方法需要及時更新認(rèn)識和應(yīng)用，因此對短期氣候預(yù)測培訓(xùn)課程模塊的設(shè)置也應(yīng)及時做出適當(dāng)調(diào)整，這對豐富和發(fā)展氣候預(yù)測培訓(xùn)教學(xué)研究和實踐也具有十分重要的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]張宇.“模塊化”與“能力本位”：國外職教課程的早期印象及其影響[J].職教通訊，2011（11）.
[2]賈凡.開放大學(xué)成人模塊學(xué)習(xí)的理論與實踐研究[J].職教論壇，2014，（12）.
溫差發(fā)電片；外形設(shè)計；空調(diào)熱風(fēng)；家居低碳
當(dāng)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(jīng)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(dǎo)，我們還沒有投入足夠的關(guān)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(guān)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?nèi)粘Ｉ钪袠O其常見的物理現(xiàn)象，有著其不為大多數(shù)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(dǎo)體溫度發(fā)電模塊來對熱源能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化[1]，其具有無噪音、低污染、轉(zhuǎn)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(chǎn)生的電能可作為家庭輔助電力供應(yīng)系統(tǒng)來使用。
本器件的重要組件為半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，其以塞貝爾效應(yīng)[2]為基本原理制成。半導(dǎo)體溫差發(fā)電是一種將溫差能（熱能）轉(zhuǎn)化成電能的固體狀態(tài)能量轉(zhuǎn)化方式。事實上，溫差發(fā)電片在溫差較小的范圍內(nèi)并不能體現(xiàn)實際的利用價值。本文選擇空調(diào)外機出風(fēng)作為熱源，很大程度上考慮到空調(diào)其出風(fēng)口的溫度相較于環(huán)境存在較為可觀的溫差。
在空調(diào)外機的出風(fēng)口處架一與出風(fēng)口大小相匹配的圓弧形罩面（其尺寸隨空調(diào)設(shè)計規(guī)格的不同而調(diào)整），照面內(nèi)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(fēng)使得罩面兩側(cè)形成一定溫度差，內(nèi)部的溫差發(fā)電片通過線路排布，整合成效率較高的轉(zhuǎn)化裝置，所產(chǎn)生的電能經(jīng)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(diào)外機上，罩面與出風(fēng)口之間留有空隙，使熱空氣向側(cè)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(nèi)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(jié)構(gòu)如圖1（b）。
考慮陣列中所有模塊兩端的溫差構(gòu)成矩陣 T
假設(shè)熱電偶的賽貝克系數(shù)[4]，模塊的內(nèi)阻和導(dǎo)熱性都與溫度無關(guān)。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(dāng)時，輸出功率取到最大：
這里是單一熱電偶的塞貝克系數(shù)； 是與組件相關(guān)的導(dǎo)熱性系數(shù)； 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(shù)；模塊的陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；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(nèi)殼層、整體電流輸出線路管，溫差發(fā)電片利用軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊固定在散熱鋁槽所做外殼。軟性硅膠導(dǎo)熱材料有良好的導(dǎo)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(dǎo)熱量由內(nèi)而外，分散熱量使空間內(nèi)達(dá)到均溫。在散熱設(shè)計中的應(yīng)用是很廣泛的。
我們所用的溫差發(fā)電實驗通過構(gòu)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(shù)
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(shù)；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(dāng)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(dá)32℃，而空調(diào)外機吹出的熱風(fēng)的溫度可達(dá)70℃左右。這里的溫差在考慮到罩面導(dǎo)熱損耗所產(chǎn)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(dá)到預(yù)定的功率輸出。但是顯而易見，其電壓水平達(dá)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(shè)計系統(tǒng)的蓄電電路，將溫差發(fā)電片組件所產(chǎn)生的電能，經(jīng)過升壓，穩(wěn)壓進(jìn)而儲存到蓄電池中以備使用，該電路結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，而且轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了90%以上。
結(jié)論：我們通過溫差發(fā)電片模塊化的設(shè)計，使其與空調(diào)相配套，構(gòu)成可靠，低碳的發(fā)電系統(tǒng)。并且對該模塊組件進(jìn)行陣列線路的分析，推導(dǎo)得到該模塊所能輸出的最佳功率的表達(dá)。并且選用到一款合適的溫差發(fā)電片，對他的在溫差的主要性能參數(shù)進(jìn)行了試驗檢測，其符合日?？照{(diào)使用的環(huán)境情況。最后本文還通過整合蓄電電路，解決了整個系統(tǒng)所產(chǎn)生電源的存儲和正常范圍內(nèi)電壓驅(qū)動等問題。
關(guān)鍵詞：蔬菜模塊化；基質(zhì)栽培箱；創(chuàng)新設(shè)計；應(yīng)用模式
蔬菜機制栽培箱所選用的材料為泡沫、塑料，箱體結(jié)構(gòu)單一，并且對于環(huán)境產(chǎn)生污染。為了促進(jìn)蔬菜模塊化基質(zhì)栽培箱的廣泛應(yīng)用，需要研究新型的模塊化基質(zhì)栽培箱。在實際設(shè)計中，需要秉持節(jié)約蔬菜種植空間、環(huán)保、箱體搬運方便的原則，一方面提升其在實際應(yīng)用中的效能，另一方面踐行綠色生態(tài)種植理念。
1無土栽培與基質(zhì)栽培
無土栽培是指在植株栽培過程中不應(yīng)用天然的土壤，而是利用含有植物生長所需要的營養(yǎng)液，實現(xiàn)植物生長，該種方式能培養(yǎng)出品質(zhì)優(yōu)良的作物。基質(zhì)栽培與無土栽培不同，依然應(yīng)用天然的土壤，將農(nóng)業(yè)種植與無土栽培方式相互結(jié)合。將植物的根系固定在有機、無機基質(zhì)中，通過滴灌或是細(xì)流灌溉的方式，為植物生長提供所需要的營養(yǎng)液。該種植物栽培方式所需要的投資比較少、實際成本比較低、節(jié)約肥料、產(chǎn)品質(zhì)量高[1]。
2蔬菜基質(zhì)栽培發(fā)展現(xiàn)狀
伴隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，人們越來越意識到環(huán)境對于生活、飲食等的重要性。蔬菜種植對于生態(tài)環(huán)境依賴性較高，一方面是植物生長所需要的水分、土壤肥力、陽光等；另一方面是良好的植物生長環(huán)境。在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差的情況下，蔬菜栽植的質(zhì)量較低。綠色蔬菜種植秉持著無污染、高產(chǎn)量、安全生產(chǎn)的原則，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛關(guān)注。基于基質(zhì)栽培方式的出現(xiàn)，改變了大面積蔬菜種植方式，該種方式在蔬菜管理上比較方便，并能夠為蔬菜生長提供所需要的營養(yǎng)。新時期，調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植結(jié)構(gòu)，不斷改進(jìn)蔬菜種植結(jié)構(gòu)，多種利用有機固體廢棄物合成環(huán)保型有機栽培基質(zhì)產(chǎn)生。在工業(yè)生產(chǎn)中，篩選、分類這些合成基質(zhì)的原料來源，并且對其發(fā)酵的過程進(jìn)行整體控制。近年來，有機生態(tài)型無土栽培的發(fā)展逐漸向著規(guī)模化、集約化、自動化、工廠化以及小型化、家庭化方向發(fā)展。因此，使得模塊化基質(zhì)栽培方式產(chǎn)生，如在居民陽臺、庭院上以及屋頂上的栽培種植。雖然該類新型的蔬菜栽植形式被廣泛應(yīng)用，但整體上蔬菜基質(zhì)栽培系統(tǒng)水平低，其在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的用途比較單一。最為關(guān)鍵的就是，蔬菜基質(zhì)栽培技術(shù)方式比較簡陋，栽培基質(zhì)槽的材料設(shè)計應(yīng)用為塑料、聚氯乙烯、聚乙烯，這樣的結(jié)構(gòu)材料不易處理，并且不具備相應(yīng)的組合功能，對于生態(tài)環(huán)境的影響巨大[2]。在未來伴隨著模具生產(chǎn)研發(fā)，傳統(tǒng)模塊化的蔬菜機制栽培箱系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶的實際需求進(jìn)行靈活性組裝，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸等的設(shè)計上能夠?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新?；|(zhì)栽培箱的研發(fā)，對于提升農(nóng)戶蔬菜栽植效率，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平具有較為積極的意義，如通過栽培箱的結(jié)構(gòu)變化、結(jié)構(gòu)鑲嵌，將平鋪的栽培箱放置方式轉(zhuǎn)換為立體栽培方式，不僅有效降低了空間利用率，還能夠創(chuàng)新蔬菜生產(chǎn)方式。
3現(xiàn)行基質(zhì)栽培設(shè)備缺陷分析
調(diào)查現(xiàn)行的農(nóng)場蔬菜基質(zhì)栽培現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)很多問題，這些問題都是制約著蔬菜栽培發(fā)展的重要原因。目前，大部分的農(nóng)場蔬菜栽培中所選擇的基質(zhì)都為森林中的腐葉土、蛭石，這些材料都是構(gòu)成蔬菜栽培的基本材料，這些材料的應(yīng)用作用在于能夠有效固定植物，并且作為土壤之間的營養(yǎng)銜接環(huán)節(jié)，為植物的根部輸送充足的營養(yǎng)。采用何種材料作為蔬菜基質(zhì)的栽培箱這很關(guān)鍵。在實際調(diào)查中，很多農(nóng)場中的栽培箱為泡沫，該種材料價格低，但容易被破壞，并且埋沒在土壤中不可降解，對于環(huán)境的影響比較嚴(yán)重。同時，大部分栽培箱的體積都較大，不利于搬運，不僅浪費材料，還占據(jù)了大量空間。另外，栽培基質(zhì)與過濾物在泡沫箱中混合，不能及時進(jìn)行清理。蔬菜基質(zhì)栽培要想提升蔬菜質(zhì)量，要求栽培箱無論從箱體的結(jié)構(gòu)上，還是從箱體的功能上，都需要滿足蔬菜模塊化栽培的需求。目前，基于蔬菜栽培這樣的情況，還不能滿足蔬菜栽培模塊化的標(biāo)準(zhǔn)[3]。
4蔬菜模塊化基質(zhì)栽培箱創(chuàng)新設(shè)計與實際應(yīng)用
傳統(tǒng)大模塊機制栽培箱不能滿足蔬菜模塊化種植，在栽培箱結(jié)構(gòu)、形體設(shè)計上存在著不科學(xué)的地方。創(chuàng)新蔬菜模塊化機制栽培箱設(shè)計，從箱體比例、箱體結(jié)構(gòu)、箱體組裝設(shè)計上、箱體尺寸設(shè)計上以及箱體顏色設(shè)計上進(jìn)行優(yōu)化。4.1箱體比例設(shè)定蔬菜模塊化基質(zhì)栽培箱的比例設(shè)計，既要滿足蔬菜栽培，還需要具有較好的視覺性，模塊比例設(shè)計可以通過設(shè)計出突出、凹陷的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)2個模塊之間的組合。從該種栽培箱的三視圖設(shè)計上能夠看出來，包含2個2∶1的疊席形和1個1∶1的正方形組成?；谶@樣的設(shè)計，既能夠節(jié)省空間，也能夠模塊與模塊之間的隨意性組合與堆放。同時，這樣的設(shè)計也能夠符合培養(yǎng)方面的審美要求，箱體長短、高低設(shè)計合理，提升空間利用率。4.2箱體結(jié)構(gòu)箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計決定著蔬菜的生長，在箱體的尺寸設(shè)計完成后，需要進(jìn)行箱體的實際結(jié)構(gòu)設(shè)計，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計完整，并且滿足植物基質(zhì)栽培要求。由于該種箱體的外形看似“Z”字母形狀，箱體為不完整的長方體，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要充分借助該種不規(guī)則結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，每個箱體都是1個單獨模塊，其功能不僅完整，還能夠為蔬菜生產(chǎn)提供便利。如在每個結(jié)構(gòu)箱體上都有主箱體、排水孔、進(jìn)水孔、透氣孔、左右卡槽、上下卡槽。其中進(jìn)水口能夠為蔬菜生長提供所需要的水分，營養(yǎng)液能夠經(jīng)過過濾孔進(jìn)入到基質(zhì)中。當(dāng)灌溉水分多余時利用排水孔排水，將箱體的上半部分做鏤空處理，便于植物呼吸。4.3模塊組裝箱體尺寸、結(jié)構(gòu)的特殊性，使得其能夠進(jìn)行隨意組裝，與積木原理相同，蔬菜種植者可以根據(jù)光照、水分等需求，隨意挪動栽培箱，該方面設(shè)計能夠體現(xiàn)出箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新。用戶擺放箱體時，能夠根據(jù)個人意愿進(jìn)行擺放，既能夠體現(xiàn)出產(chǎn)品之間的互動感，借助巧妙的卡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)箱體的疊放。通過不同類型的箱體疊放，空間能夠被利用起來，增強箱體擺放的隨意性。在實際的箱體組裝環(huán)節(jié)中，可以分為平面栽培模塊和立體栽培模塊。如可以進(jìn)行2個箱體的橫向組裝和豎向組裝，也可以進(jìn)行10個箱體的組裝，在變換組裝的方式下，提升了空間利用率，使得蔬菜栽培形式變得多變。4.4箱體尺寸在箱體的具體尺寸設(shè)計上，需要符合人體力學(xué)原理，保障箱體搬運省力。借助人機公程學(xué)，讓機器設(shè)備的尺寸能夠適合人的心理特點和生活方式。在蔬菜模塊化基質(zhì)栽培箱的設(shè)計上，主要涉及箱體的搬運、推拉等，箱體被抬起的瞬間，其重心都落在了雙手與身體組成的平面內(nèi)。一般情況下，人的手離開膝蓋的距離為25cm和50cm時，成年人所能夠提起物體的質(zhì)量為最佳，其高度也比較合適。成年男子能夠提起的最大栽培箱體重量為30kg。如果箱體的質(zhì)量超出30kg時，需要2個人進(jìn)行搬運。箱體的設(shè)計尺寸為：長50cm、寬25cm、高25cm。這樣的箱體設(shè)計在形體上比較完美，并且其平均單體質(zhì)量在25kg，實際搬運操作上比較便利。4.5箱體顏色在箱體的顏色設(shè)計上主要有2個設(shè)計方案：第一，單色設(shè)計。由于蔬菜農(nóng)場所栽培的蔬菜種類比較多，自身環(huán)境比較雜亂，為了避免視覺疲勞，在箱體的設(shè)計需要保持箱體顏色統(tǒng)一，體現(xiàn)整潔、干凈的箱體環(huán)境。第二，根據(jù)不同的蔬菜種類進(jìn)行顏色的搭配，有利于蔬菜分類，便于用戶進(jìn)行識別。
5蔬菜模塊化基質(zhì)栽培箱設(shè)計應(yīng)用
蔬菜模塊化基質(zhì)栽培箱設(shè)計在農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用比較廣泛，與傳統(tǒng)的栽培箱設(shè)計相比，其具有較強的經(jīng)濟性和環(huán)保性。5.1經(jīng)濟性應(yīng)用栽培箱的結(jié)構(gòu)為長方體造型，大部分的結(jié)構(gòu)由簡單的板塊面相互組合而成，箱體上的卡槽設(shè)計并不多，不會增加箱體的搬運難度。但簡單的卡槽設(shè)計就能夠?qū)崿F(xiàn)多種箱體之間的組合，使得箱體與箱體之間穩(wěn)定性結(jié)合。并且在箱體與箱體之間相互組合環(huán)節(jié)中，不需要進(jìn)行多余支架的支撐，也不需要進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的處理，基于這樣的處理有效降低了箱體的制造成本和使用材料，使得箱體的搬運更加便利。同時，在栽培箱體底部設(shè)有過濾篩板，該篩板能夠有效防止浪費營養(yǎng)物質(zhì)，保障了栽培箱內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的回流。5.2環(huán)保性應(yīng)用綠色農(nóng)產(chǎn)品是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重點項目，該模塊化蔬菜基質(zhì)栽培箱設(shè)計，以其高度的模式化、標(biāo)準(zhǔn)化，將不同高度的植物設(shè)定在針對性的生長空間中，并且對于栽培箱自身進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，能夠保障不同植株充分利用陽光。如在進(jìn)行栽培箱的拼裝過程中，將對光照依賴性較強的植物放在最外側(cè)和最高點，而對光照要求較低的植物，可調(diào)整其位置。基于這樣調(diào)整栽培箱位置能夠有效彌補大面積土地蔬菜種植環(huán)節(jié)中，對于自然光照的不可調(diào)節(jié)缺陷。在位置的設(shè)置上，如果是栽植小型植物，如生菜等，可以進(jìn)行栽植箱的疊放，如果進(jìn)行頂端需要固定的植物，如豆角、苦瓜等，需要將栽培箱擺成一排。
6結(jié)論
綜上所述，傳統(tǒng)大模塊機制栽培箱不能滿足蔬菜模塊化種植，在栽培箱結(jié)構(gòu)、形體設(shè)計上存在著不科學(xué)的地方。農(nóng)場中的栽培材料價格低，埋沒在土壤中不可降解，同時，大部分的栽培箱體積都比較大，不利于搬運，浪費材料。栽培基質(zhì)與過濾物在泡沫箱中混合，不能及時進(jìn)行清理。創(chuàng)新蔬菜模塊化機制栽培箱設(shè)計，從箱體比例、箱體結(jié)構(gòu)、箱體組裝、箱體尺寸以及箱體顏色設(shè)計上進(jìn)行優(yōu)化。
參考文獻(xiàn)
1尚華.蔬菜模塊化基質(zhì)栽培箱創(chuàng)新設(shè)計與應(yīng)用模式研究[J].包裝工程，2014（12）
2宋晨暉.基于SAPAD的無土栽培家庭蔬菜種植系統(tǒng)設(shè)計研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2015
關(guān)鍵詞:高速鐵路工程;建設(shè);模塊化技術(shù);內(nèi)涵;應(yīng)用
鐵路工程是一個復(fù)雜的工程項目，其中涉及到多種技術(shù)的運用，多項管理工作的開展。為了提高高鐵工程建設(shè)的經(jīng)濟效益、加快工程規(guī)范化建設(shè)、減少工程建設(shè)成本和縮短建設(shè)工期，就必須形成一套先進(jìn)的模塊化技術(shù)。高鐵工程建設(shè)模塊化管理需要先進(jìn)理念的支持，模塊化技術(shù)得以應(yīng)用于高鐵工程建設(shè)中，實現(xiàn)了高鐵工程建設(shè)管理的創(chuàng)新，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
一、“模塊化”理論的內(nèi)涵
模塊化理論最初來自于IBM企業(yè)，作為一種思想理念與指導(dǎo)性理論，它指導(dǎo)著企業(yè)將復(fù)雜的事物簡單化，將復(fù)雜的系統(tǒng)、流程進(jìn)行簡化劃分，逐步實現(xiàn)對整個系統(tǒng)、整項工作的操作與運營，逐個模塊操作、逐步推動整個系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展。在實際的企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營管理中，主要包括產(chǎn)品模塊化、企業(yè)組織模塊化、生產(chǎn)運營模塊化等，模塊化管理為企業(yè)創(chuàng)造了預(yù)期的管理效益、經(jīng)濟效益。作為一種先進(jìn)的管理理論，模塊化最初用于一些電子設(shè)備生產(chǎn)加工中，例如:手表生產(chǎn)加工，汽車部件制造等行業(yè)。鐵路工程建設(shè)本身是一項復(fù)雜的工程項目，內(nèi)部涉及橋梁、隧道、路基等多種主體工程項目，各項目又分有多種不同的工藝和工序，因此非常有必要引入模塊化理念。
二、“模塊化”技術(shù)的優(yōu)勢與劣勢分析
模塊化生產(chǎn)方式的應(yīng)用將整個工程建設(shè)劃分為若干個環(huán)節(jié)，細(xì)化、深化了施工過程中的管理，實現(xiàn)了集成生產(chǎn)、專職專責(zé)的目標(biāo)，從而確保工程質(zhì)量，有利于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。同時，模塊化的生產(chǎn)能夠為后期的裝配創(chuàng)造條件，從整體上整個工程項目建設(shè)的效率，實現(xiàn)了工程建設(shè)的“四化”需求。與此同時，模塊化技術(shù)在實際應(yīng)用中也存在一定的劣勢與不足，對于鐵路工程項目來說，由于項目涉及的參建單位較多，而且客觀需求也在豐富化、多元化，各個模塊的分支系統(tǒng)中存在既獨立又關(guān)聯(lián)的特點，系統(tǒng)不可再分，這樣就為模塊化技術(shù)的應(yīng)用帶來了困難。
三、高速鐵路工程建設(shè)模塊化的發(fā)展與應(yīng)用
1、工程建設(shè)模塊化的基礎(chǔ)條件
(1)模塊理論的發(fā)展鐵路工程建設(shè)模塊化發(fā)展最根本是要有成熟的理論系統(tǒng)，模塊化理論經(jīng)過了一系列的發(fā)展和改革，尤其是關(guān)于工程施工工藝的模塊化處理得到了相對深入的發(fā)展，正在逐漸走向成熟與完善，這無疑為鐵路工程模塊化建設(shè)提供了堅實的理論基礎(chǔ)，從當(dāng)前來看，工程模塊化建設(shè)正在逐步普及與完善?，F(xiàn)階段，模塊化施工屬于相對科學(xué)、合理、先進(jìn)的施工理念，一方面確保了鐵路工程施工質(zhì)量，推動工程施工有規(guī)范、有秩序地展開，模塊化的施工生產(chǎn)能夠提高施工生產(chǎn)效率，確保施工質(zhì)量，有效地控制施工工期。(2)先進(jìn)設(shè)備的產(chǎn)生鐵路工程建設(shè)的模塊化管理也依賴于先進(jìn)的設(shè)備條件等的支持，現(xiàn)階段，大型吊裝、運輸設(shè)備逐漸被引進(jìn)，無疑為模塊化技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造條件，當(dāng)前模塊化已經(jīng)全面地應(yīng)用到鐵路施工的各個環(huán)節(jié)。(3)不斷增長的客觀需求鐵路工程建設(shè)需要一套高效、科學(xué)的管理理念來指導(dǎo)，客觀上對工程建設(shè)的模塊化管理提出了訴求，從而使得模塊化技術(shù)的應(yīng)用有著良好條件。
2、模塊化的實際應(yīng)用
鐵路工程建設(shè)模塊化技術(shù)應(yīng)用應(yīng)該在特定的理念指導(dǎo)下，本著“施工建設(shè)工廠化”的思路，也就是集中生產(chǎn)、集中管理與集中運輸，以此來確保工程材料質(zhì)量，為高質(zhì)量、高水平的安全高鐵施工打好基礎(chǔ)。例如:預(yù)制梁施工可以啟動工廠化集中生產(chǎn)策略，經(jīng)過真實的實踐得出，同樣的32m簡支箱梁，模塊化預(yù)制施工要比現(xiàn)場澆筑節(jié)省2倍的時間，由此可見模塊化施工能夠極大地確保施工效率。同時，鐵路工程施工中，模塊化技術(shù)的應(yīng)用可以提高施工的標(biāo)準(zhǔn)化水平，有效控制了施工成本，提高施工效率，確保了工程施工質(zhì)量，達(dá)到了模塊部件的標(biāo)準(zhǔn)化加工，從根本上保證了工程施工質(zhì)量。具體的模塊化應(yīng)用體現(xiàn)在以下方面:拌合站統(tǒng)一負(fù)責(zé)調(diào)配與提供工程施工所需的混凝土，工程所用的箱梁以及軌道等分別由專門的預(yù)制梁場、軌道板廠等提供，其他所涉及的構(gòu)件，例如:遮板、蓋板、欄桿等同樣由專業(yè)化工業(yè)企業(yè)提供，通訊設(shè)備、裝置等在模擬系統(tǒng)內(nèi)部來專業(yè)化組裝與調(diào)試。
3、高鐵建設(shè)模塊化集成與分解
鐵路工程建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，模塊化集成與分解更能理清工程建設(shè)思路，理順各個工序之間的關(guān)系，通過科學(xué)的集成與分解能夠確保工程建設(shè)效率，具體的模塊化集成與分解過程體現(xiàn)為:高鐵建設(shè)單位通過招標(biāo)形式來選拔有資質(zhì)的設(shè)計單位，并制定設(shè)計的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)則，形成一個高鐵建設(shè)工程系統(tǒng)，再在這一系統(tǒng)內(nèi)對設(shè)計規(guī)則逐步分解，把復(fù)雜的高鐵工程系統(tǒng)逐步切分、劃分成基礎(chǔ)、簡單的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)的實踐主體為廣大施工單位，子系統(tǒng)內(nèi)部還要進(jìn)行更為細(xì)致、深入的劃分，形成若干個子模塊，每個模塊系統(tǒng)都由專業(yè)、專門的部門負(fù)責(zé)，例如:施工子模塊中被劃分為工藝管理模塊、材料管理模塊、工序與工期管理模塊等，最終逐漸打造出一個完善的高鐵工程系統(tǒng)，讓高鐵模塊集成與分解貫穿于整個工程建設(shè)中，提高了工程施工建設(shè)成本，達(dá)到了預(yù)期施工效益。經(jīng)過實踐的應(yīng)用與總結(jié)，高鐵工程模塊化建設(shè)一方面提高了工程建設(shè)質(zhì)量和水平，另一方面也有效提升了工程建設(shè)的經(jīng)濟效益與社會效益。
總結(jié)
高速鐵路工程建設(shè)模塊化應(yīng)用為高鐵建設(shè)提供了高端、先進(jìn)的理念，有效確保了工程施工質(zhì)量，模塊化理念的驅(qū)動下，高鐵工程建設(shè)管理實現(xiàn)了細(xì)致化分工，形成了針對于某一模塊的專業(yè)化、精細(xì)化管理，妥善維護(hù)了各個工序施工秩序，提高了工程施工的經(jīng)濟效益。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】油田地面工程；輸油泵；模塊化設(shè)計
一、引言
針對油田地面工程快速發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)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(yīng)用情況，油田專家提出將油田地面工程模塊化建設(shè)，以節(jié)省工程投資和設(shè)備運行費用。輸油泵是油田地面工程的重要設(shè)施，其設(shè)計制造可依據(jù)國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)要求，通過多年的行業(yè)發(fā)展，輸油泵的設(shè)計、建造和運行積累了豐富經(jīng)驗，各類型的輸油泵實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化制造。這些都為輸油泵模塊化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
二、模塊化設(shè)計
模塊化設(shè)計是在傳統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的設(shè)計思想，它是指在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求的設(shè)計方法。[1]模塊化設(shè)計作為一種新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子產(chǎn)品、航天、航空等設(shè)計領(lǐng)域。
油田地面工程建設(shè)模塊化設(shè)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(jìn)行模塊化設(shè)計、建造，以便在重復(fù)、類似的工程項目中組合、復(fù)用、預(yù)制，以達(dá)到節(jié)約投資、縮短工期、提高工程質(zhì)量的目的。
三、輸油泵模塊化設(shè)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(jìn)出口管路及管道附件、流量計，配套的自控設(shè)備和電力設(shè)備組成。
（一）模塊劃分
輸油泵模塊化設(shè)計的前提是對輸油泵的應(yīng)用進(jìn)行歸納，針對不同的環(huán)境條件、輸送介質(zhì)和工藝流程，按照輸油泵設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對輸油泵進(jìn)行系列劃分。輸油泵具有輸量變化大、介質(zhì)粘度范圍廣、含有雜質(zhì)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(fù)泵。
輸油泵的基本功能是為工作介質(zhì)提供輸送動力，克服管道摩阻，將介質(zhì)輸送到下游站場或工藝設(shè)施。為了便于對輸油泵的模塊進(jìn)行分類，我們以輸送介質(zhì)的原油物性為依據(jù)。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(zhì)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(zhì)具有粘度高、凝固點高，含雜質(zhì)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(zhì)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(shè)計
1.模塊類型
輸油泵的模塊劃分為模塊化設(shè)計提供依據(jù)，我們以某油田稠油輸送泵為例，分析如何進(jìn)行一類輸油泵模塊的設(shè)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(shù)據(jù)見表3.2-2，開發(fā)區(qū)塊產(chǎn)能預(yù)測指標(biāo)見表3.2-3。
根據(jù)模塊設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，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(jù)是原油類型，為稠油輸送。第二個劃分依據(jù)是站場類型，為接轉(zhuǎn)站。第三個劃分依據(jù)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(zhuǎn)站增壓泵。
2.模塊參數(shù)
根據(jù)模塊類型，進(jìn)行具體的輸油泵工藝設(shè)計。稠油輸送泵選型應(yīng)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(shè)計參數(shù)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(jù)油田地面集輸方式，模塊的排量和揚程由原油粘度、接轉(zhuǎn)站設(shè)計規(guī)模和輸油管道水力熱力條件確定。根據(jù)設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，接轉(zhuǎn)站設(shè)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(zhì)顆粒，選用單螺桿泵作為模塊的核心設(shè)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(fù)用。泵的選型必須按照模塊化設(shè)計的要求確定，規(guī)定泵主要參數(shù)，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(shù)。稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵模塊的主要工藝參數(shù)見表3.2-4。
3.工藝設(shè)計
在選定模塊輸油泵的類型后，需進(jìn)行稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵模塊的典型流程設(shè)計。容積泵必須設(shè)計旁路回流閥調(diào)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(jìn)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(shè)計需確定模塊內(nèi)管道、管件和閥門的制造標(biāo)準(zhǔn)，可執(zhí)行GB國家標(biāo)準(zhǔn)、HG化工標(biāo)準(zhǔn)或SH石化標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)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(jìn)行工廠加工、橇裝化制造，并在類似站場進(jìn)行復(fù)用。為便于模塊的組合復(fù)用，模塊化設(shè)計需要考慮模塊的制造、運輸和安裝，模塊尺寸不應(yīng)超過規(guī)定尺寸。根據(jù)公路運輸?shù)南嚓P(guān)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(zhuǎn)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(shè)計，還應(yīng)考慮模塊的日常維護(hù)，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(shè)計
為保證模塊的完整性，模塊化設(shè)計不僅包含工藝設(shè)計，還包括輸油泵的結(jié)構(gòu)、電力、自控等配套設(shè)計。
結(jié)構(gòu)設(shè)計將輸油泵、進(jìn)出口管道及附件通過螺栓和管道支架固定在橇座上。根據(jù)模塊運輸和吊裝時的受力情況，確定橇座的結(jié)構(gòu)形式。稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵模塊橇座采用碳素鋼焊接而成，在支架固定處設(shè)置墊板，并在橇座四周設(shè)置吊鉤板，便于模塊吊裝。
電力設(shè)計在模塊上設(shè)置輸油泵電機的動力電纜接線和防爆操作柱，對輸油泵進(jìn)行現(xiàn)場啟停控制。為降低能耗，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(yuǎn)程自動啟、停泵。
自控設(shè)計根據(jù)原油物性和模塊操作壓力、溫度，對輸油泵模塊內(nèi)的壓力表、溫度計進(jìn)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(shè)置泵體干運行保護(hù)，對輸油泵的轉(zhuǎn)速、溫度、壓力進(jìn)行檢測，實現(xiàn)高溫、高壓報警停泵。
四、輸油泵模塊應(yīng)用
近些年，國內(nèi)各大油田都對輸油泵的模塊化設(shè)計進(jìn)行了探索，根據(jù)油田自身生產(chǎn)建設(shè)需求，確定輸油泵的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，為輸油泵的模塊化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。大慶油田針對低滲透油田地面建設(shè)特點，對轉(zhuǎn)油站、注水站、聯(lián)合站中的工藝模塊采用個性化設(shè)計和共性化設(shè)計相結(jié)合的方式，建立各類輸油泵的模塊化圖集，根據(jù)實際需要調(diào)用相關(guān)模塊完成站場設(shè)計，提高設(shè)計效率。[5]長慶油田為適應(yīng)大規(guī)模開發(fā)需要，對增壓站的模塊形式、設(shè)備選型、配管安裝和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(guān)技術(shù)規(guī)格書、設(shè)計模塊和設(shè)備材料清單。各油田在輸油泵模塊化設(shè)計方面均取得了初步成效，隨著油田建設(shè)的發(fā)展和工程設(shè)計技術(shù)水平的提高，模塊化設(shè)計將達(dá)到一定規(guī)模，更好的服務(wù)于油田建設(shè)。
五、結(jié)論及建議
工程設(shè)計人員經(jīng)過近些年的探索，已初步摸索出模塊化設(shè)計的思路，優(yōu)化輸油泵模塊工藝流程、設(shè)備選型、配管安裝和結(jié)構(gòu)、自控、電力等設(shè)計。分析輸油泵的設(shè)計建造過程，滿足模塊組合、復(fù)用、預(yù)制的要求，提高輸油泵模塊化技術(shù)水平。通過采用輸油泵模塊化設(shè)計，有效提高設(shè)計進(jìn)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(shè)周期，保證工程質(zhì)量，提高油田開發(fā)的經(jīng)濟效益。
輸油泵模塊化設(shè)計剛剛起步，由于各油田生產(chǎn)情況和泵制造廠商不同，輸油泵模塊只能在油田內(nèi)部相似區(qū)塊間使用。工程設(shè)計人員應(yīng)加強交流，整合模塊系列，完善模塊設(shè)計，提高其通用性，使其具有更強的復(fù)用性。
參考文獻(xiàn)：
[1]（美）卡麗斯?鮑德溫，設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，油氣集輸設(shè)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(shè)計技術(shù)手冊》編寫組，油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊上冊，石油工業(yè)出版社，1994.12，第六章第一節(jié)，457-458。
[4]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值 GB1589-2004，車輛外廓尺寸要求，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.04。
關(guān)鍵詞：模塊化；機械設(shè)計；數(shù)控加工中心；應(yīng)用
引言：隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的日益提高，我國數(shù)控加工技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在對數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行分析時，模塊化機械設(shè)計是必不可少的。根據(jù)系統(tǒng)功能的不同，在進(jìn)行設(shè)計時可以分解成若干個模塊。而通過對不同的模塊進(jìn)行組合后，可以產(chǎn)生不同規(guī)格和品種的產(chǎn)品，這也是模塊化設(shè)計的主要內(nèi)容。
在對機械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計制造時，需要與成組技術(shù)和計算機技術(shù)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行必要的結(jié)合，然后對同一功能的單元進(jìn)行有效的設(shè)計，從而可以設(shè)計出可互換且性能不同的模塊。這樣一來，就可以形成不同規(guī)格的產(chǎn)品，利于產(chǎn)品的重新生產(chǎn)和應(yīng)用。這也對機械設(shè)計的發(fā)展及其創(chuàng)新有著非常好的促進(jìn)作用。
本文就對模塊化的設(shè)計的相關(guān)問題進(jìn)行分析，然后對模塊的劃分以及模塊化的技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的闡述，然后對模塊化機械設(shè)計在數(shù)控加工中心的應(yīng)用體會及發(fā)展趨勢進(jìn)行必要的分析。
1.模塊化的概念分析
模塊化設(shè)計需要考慮很多的問題，首先其要保證設(shè)計的靈活性，要重視管理與制造的便利性，從而能夠更為有效地控制設(shè)計制造過程，避免出現(xiàn)混亂。另外，在設(shè)計時還要考慮模塊系列的擴展及變型產(chǎn)品的輻射。正因為如此，在設(shè)計過程中一定要對結(jié)構(gòu)要素和功能要素加以考慮。用科學(xué)合理的方式來劃分具體內(nèi)容，被劃分的模塊要具有完整性和獨立性的特點，這樣才更加有利于模塊借口的分離和聯(lián)接，想要做到這一點，就要有效控制模塊的數(shù)量，確保模塊結(jié)構(gòu)的規(guī)范性讓所有模塊之間的聯(lián)系更加簡單、穩(wěn)定、
值得一提的是，在進(jìn)行模塊化設(shè)計時，一定要重視模塊的組合，要重視相同模塊的互換以及不同功能模塊的組合等，這些內(nèi)容往往體現(xiàn)在接口上，因此人們對模塊的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化提出更高的要求。
在模塊化設(shè)計過程中，要先對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行分析，擬定出產(chǎn)品的系列頻譜，然后通過對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析，確定重要的參數(shù)，然后對產(chǎn)品的模塊進(jìn)行更為合理的劃分，使模塊的結(jié)構(gòu)更為有效
2.模塊化設(shè)計技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用體會及發(fā)展趨勢
基于我國數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展以及模塊化設(shè)計的日益完善，對模塊化設(shè)計技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用進(jìn)行分析，可以更好地明白模塊化設(shè)計的重要內(nèi)容和發(fā)展趨勢，從而為我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供有利的依據(jù)同時也可以進(jìn)一步完善模塊化設(shè)計技術(shù)。
2.1.模塊化設(shè)計技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用體會
2.1.1.數(shù)控立式車床模塊的劃分
在對模塊劃分時，一定要充分考慮車床的模塊化要求和結(jié)構(gòu)形式，要對獨立的功能單元進(jìn)行分析并將其作為模塊來讓分解功能單元更為獨立，形成更為有效的搭配和拼組形式，讓整個操作過程更加簡便和多變，進(jìn)而為車床生產(chǎn)提供更為有效的支持。不僅如此，還要讓部件模塊形成一個更為完整的整體，保證裝配質(zhì)量。此外，還要進(jìn)一步促進(jìn)部件不同性能及用途的更好發(fā)揮，讓功能更加細(xì)化。這樣一來，就可以讓整個組合方式更為靈活。值得一提的是，在對模塊進(jìn)行劃分時，一定要對機床大件的模塊化設(shè)計進(jìn)行足夠的重視，要有效規(guī)劃大件的結(jié)合要素，從而讓分離和聯(lián)接更為簡易、高效。另外，在對模塊設(shè)計時還要留有空間，為新技術(shù)的引入打下基礎(chǔ)。
2.1.2.車床的模塊劃分
分解總功能，其功能與實現(xiàn)功能的模塊具有一定的對應(yīng)關(guān)系。如通過單一模
塊促使某一功能的實現(xiàn)；多個模塊共同促使某一功能的實現(xiàn)；某一個模塊促使多
個功能的實現(xiàn)；其分別為一一對應(yīng)關(guān)系、單對多的關(guān)系、多對單的關(guān)系。
依據(jù)模塊與功能的映射關(guān)系，對數(shù)控立式車床的結(jié)構(gòu)型式及特點進(jìn)行考慮，通過模塊劃分原則的運用，可對通用的模塊進(jìn)行劃分。其可分為監(jiān)測模塊、輔助模塊、支承模塊、執(zhí)行模塊以及傳動模塊，同時還能夠繼續(xù)進(jìn)行細(xì)化和分解。分析同一功能的模塊，其結(jié)構(gòu)與用途存在著差異而，而相同接口結(jié)構(gòu)模塊的形成，
在結(jié)構(gòu)模塊的組合過程中，可以促使不同性能與用途的數(shù)控立式車床產(chǎn)品的設(shè)計
和制造。
2.2.模塊化設(shè)計技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用的發(fā)展趨勢
通過上述分析可以知道，模塊化設(shè)計技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用的發(fā)展趨勢
會朝著規(guī)格化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度發(fā)展，未來在對模塊化進(jìn)行設(shè)計時，要更為重視產(chǎn)品的規(guī)格，要讓整個設(shè)計生產(chǎn)更為統(tǒng)一，形成一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而使生產(chǎn)更為高效。更進(jìn)一步來講，整個設(shè)計生產(chǎn)更為統(tǒng)一可以使模塊的互換變得更為可能，其機械化設(shè)計與制造水平也會得到進(jìn)一步提高。
另外，模塊化設(shè)計技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用會更加重視簡便化，這樣就可以讓部件模塊形成一個更為完整的整體，保證裝配質(zhì)量，讓功能更加細(xì)化。這樣一來，就可以讓整個組合方式更為靈活，讓分離和聯(lián)接更為簡易、高效。此外，未來的模塊化發(fā)展過程中，產(chǎn)品的精度和性能也會朝著更為穩(wěn)定的方向發(fā)展，這樣就可以讓生產(chǎn)成本得以降低，提升生產(chǎn)的效益和效率。
結(jié)論：總之，在對模塊化產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計應(yīng)用時，一定要重視對產(chǎn)品的精度和性能的提升，讓產(chǎn)品更為精細(xì)，讓其性能更加穩(wěn)定，這樣就可以讓產(chǎn)品生產(chǎn)更為低廉，使機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更為簡單。另外，當(dāng)產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)格更為標(biāo)準(zhǔn)化和通用化時，可以更好地提升模塊的互換性能，進(jìn)而讓機械化設(shè)計和數(shù)控車床生產(chǎn)水平得到很好地提高。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張麗，林世婷.基于模塊化技術(shù)的袋裝機設(shè)計方案評價系統(tǒng)[J].中國制造業(yè)信息化，2007（19）.
關(guān)鍵詞：鉆井參數(shù)；模塊化；測量系統(tǒng)；數(shù)字信號
中圖分類號：P63文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
一、鉆井參數(shù)儀的相應(yīng)介紹：
鉆井參數(shù)儀作為鉆井作業(yè)中的眼睛，是油氣鉆井工程中監(jiān)測鉆進(jìn)過程進(jìn)行科學(xué)分析和科學(xué)決策的重要工具。鉆井參數(shù)儀駐澳包括：指重測量系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤扭矩測量系統(tǒng)、立管壓力測量系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和泵速測量系統(tǒng)、泥漿回流百分比測量系統(tǒng)等。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，鉆井參數(shù)儀也在逐步改進(jìn)和完善。而目前國內(nèi)的鉆井參數(shù)儀器存在的是這樣一些問題：現(xiàn)場服務(wù)跟不上油田用戶的需求，某些重要參數(shù)的測量不夠準(zhǔn)確，現(xiàn)場安裝、拆卸的工作量較大等等。這些問題的解決方案以及鉆井參數(shù)儀的發(fā)展方向都指出了同一個所在，那就是鉆井參數(shù)儀的模塊化設(shè)計。
二、什么是模塊化及其設(shè)計準(zhǔn)則：
（一）模塊的概念
模塊是組成產(chǎn)品或系統(tǒng)且具有獨立功能、標(biāo)準(zhǔn)接口和互換性的通用單元一般模塊具有互換性、靈活性、獨立性和抽象性的特點，邏輯、狀態(tài)、功能三屬性，以及商品性、先進(jìn)性、適應(yīng)性的等要素。
（二）模塊的分級
模塊的分級通常按使用功能和頻度可將其分為通用模塊、標(biāo)準(zhǔn)模塊、專用模塊和特制模塊，為了方便又可以按模塊分解的層次結(jié)構(gòu)將一個系統(tǒng)分解的第一層次模塊定義為子系統(tǒng)模塊，以下層次逐次定義為單元模塊、組建模塊、器件模塊和構(gòu)件模塊。
（三）模塊化的概念
所謂模塊化，是用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊組成一個系統(tǒng)。模塊化是標(biāo)準(zhǔn)化的高級形式，用最小的組合來構(gòu)成最多產(chǎn)品品種的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計技術(shù)。這樣將會帶來很多的優(yōu)越性，它能提高產(chǎn)品的可靠性和可維護(hù)性，縮短研制周期，提高管理水平，減少研制經(jīng)費保證產(chǎn)品質(zhì)量。
（四）模塊化的特點
模塊化是一種系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)滲透到標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域所形成的標(biāo)準(zhǔn)化方法，即以一定范圍內(nèi)系統(tǒng)的總功能為對象，以功能分析為基礎(chǔ)經(jīng)層層分解形成的功能體系。它有以下特點：從標(biāo)準(zhǔn)化屬性上看，是便標(biāo)準(zhǔn)化的高級形式。其有結(jié)構(gòu)典型化、特征尺寸模數(shù)化、參數(shù)系列化、組織積木化、部件通用化的特點。模塊是部件級甚至子系統(tǒng)級的通用互換，由模塊可以直接構(gòu)成整機以至大的系統(tǒng)，從而在更高層次上實現(xiàn)了簡化。在設(shè)計上，以用戶的多樣化要求為設(shè)計依據(jù)，反復(fù)分解組合優(yōu)化，進(jìn)行全系列和跨系列的設(shè)計，以系統(tǒng)設(shè)計為中心，采用飛機模塊化設(shè)計原理，采用CAD技術(shù)，能迅速而靈活地構(gòu)成不同功能、不同規(guī)模的新系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)上，采用組合式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品由若干模塊組合而成，但不是部件的簡單組合。其組合的方式有串聯(lián)式、并聯(lián)式、嵌套式或以上三種方式的綜合。同時，強調(diào)模塊的通用性，也強調(diào)模塊的互換性。
（五）模塊化設(shè)計理論
模塊化設(shè)計是將模塊化引入設(shè)計，使模塊形成科學(xué)的系列，并使其具有接口上的兼容性、技術(shù)上的先進(jìn)性和使用上的通用性。是通過功能的不同組合形成不同系統(tǒng)的全過程的一種標(biāo)準(zhǔn)化方法。
（六）模塊化設(shè)計準(zhǔn)則
1、模塊劃分應(yīng)使模塊間相互作用最小，模塊功能獨立性最大；
2、模塊間機械、電氣接口要簡單，模塊可單獨拆卸；
3、相同的模塊在功能和結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有互換性；
4、在決定模塊組件時，應(yīng)使模塊所含的零件、子模塊等構(gòu)件對某種功能為最佳，而不是提供多種又分散的功能；
5、在系統(tǒng)設(shè)計時，結(jié)構(gòu)和性能各異而功能相同的模塊也能互換使用，創(chuàng)造出適應(yīng)于各種鉆井設(shè)備的系列化妝品；
6、恰當(dāng)確定模塊數(shù)量和大小、既考慮系列化、通用化、互換性，又考慮功能、重量、尺寸，要在電氣和機械上切實可行；
7、模塊的組合應(yīng)具有較大的靈活性、明確的目的性和良好的經(jīng)濟性。
三、參數(shù)儀的模塊化設(shè)計方法：
（一）系統(tǒng)解決方案設(shè)計
所謂系統(tǒng)解決方案設(shè)計是指采用哪一種現(xiàn)場總線技術(shù)，應(yīng)根據(jù)鉆井現(xiàn)場的特點，遵循抗干擾性強、可靠性高、組網(wǎng)簡單、成本低廉的基本準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計。由于一般鉆井現(xiàn)場電氣要求可靠性高，現(xiàn)場布線少，安裝調(diào)試費用低，鉆井參數(shù)儀采用用于現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的開放網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線解決方案，具體選用基于RS-485通訊的ADAM-5000數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，傳輸信號穩(wěn)定可靠，并能抑制通訊線路上的噪聲。
（二）模塊接口設(shè)計
數(shù)字信息模塊的接口指模塊與模塊之間的硬件連接、電氣參數(shù)和通信標(biāo)準(zhǔn)。接口設(shè)計過程中需要重點考慮的是接口的通用性和互換性。因此數(shù)字信息模塊的接口應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)多芯航空插頭，RS-485通信協(xié)議，220加或減15%VAC。
三）傳感器選擇與電氣設(shè)計
參數(shù)測量方法力求簡單，傳感器在精度滿足的條件下對可靠性和穩(wěn)定性應(yīng)有更高要求，同時要有環(huán)境適應(yīng)性的特殊要求，輸出應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)信號。傳感器選型要注意集成化、小型化、智能化和數(shù)字化的現(xiàn)代測試技術(shù)指標(biāo)和發(fā)展方向，在精度、量程、漂移、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、數(shù)據(jù)信號發(fā)送安裝性能及維修性、反復(fù)保安全、驅(qū)動部分的可靠性、壽命、價格、防腐防潮等指標(biāo)方面要做到全面的平衡，防護(hù)等級不低于IP65安全防爆。模塊、電纜、測量傳感器均要隱蔽安裝，避免暴曬和受潮，接頭、電纜和傳感器電源均要選用軍品，以確保系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。
四、總結(jié)：
鉆井參數(shù)儀采用的是現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的開放網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線解決方案，具有可靠性高、能抑制通訊線路上的噪聲、傳輸信號穩(wěn)定和組建現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)成本低的特點。鉆井參數(shù)儀模塊是數(shù)字化鉆井系統(tǒng)的重要組成部分。本文提出了鉆井參數(shù)儀模塊的劃分方法，模塊化設(shè)計準(zhǔn)則、設(shè)計內(nèi)容以及一些模塊化設(shè)計的具體方法。隨著科技發(fā)展，鉆井儀表也在逐步豐富和完善，而鉆井參數(shù)儀的模塊化設(shè)計則更是改進(jìn)過程中的重中之重。希望本文提出的一些劃分和理論能對研究數(shù)字化鉆井系統(tǒng)的設(shè)計工程師們起到一定的參考作用。
參考文獻(xiàn)
[1]李加國.鉆井參數(shù)儀的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報，2009（04）[2]張雷、郭衛(wèi)、劉志峰.模塊化設(shè)計中相似性評價的應(yīng)用[M].合肥工業(yè)大學(xué)玄寶（自然科學(xué)版），2011（01）.
