模块化概念的由来及发展
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模块化概念的由来及发展
电力部南京自动化研究所童时中THj2'一.
【编者按】模块化是现代设计方法，是标准化的新形式.r匕推广应用，必然推动社会经济的发
展.模块化应用于许多领域，尤其在机械电子工业中的应用更有其重大意义.为此，本刊将对模块
化问题作系统的报道，以期推动其研究和应用
目前，模块化作为一种现代设计方法和标
准化的一种新形式已引起人们广泛的重视，并
在实践中不断得到推广应用，取得了良好的效
益.但模块化概念的形成非自今始，对模块化概
念的由来及发展作一回顾，有利于加深对推行
模块化意义的认识.
一
，生活中的模块化概念
1.从积木游戏，音乐，中医中药谈起
从方法论出发，这三种风马牛不相及的事
物能给人以相同的启示.
儿童玩积木时，可用积木块搭成建筑模型,
拆散后可重新组合出另一种建筑模型.人们常
把组合化，模块化形象地比喻成积木式结构
有限的几种音符，经音乐家之手可"设计"
出成千上万首优美动听的乐曲.每种音符有其
模块化设计名词解释独立的功能，在任何乐曲中发挥着相同的作用.
具有特定性和功能的中草药，经医生之手
配成不同的处方，可治百病
由上可知，在玩积木游戏，谱曲，开中药处
方时，所采取的方法是相同的，就是将具有独立性能的个体，按不同需要进行新的组合.
2.人类三次信息革命的实质
人类迄今为止已经历过三次信息革命第
一
次是语言革命；第二次是文字革命；第三次是
印刷革命.
以语言为核心的第二信号系统是人类进化
过程中使人有别于动物的关键环节.有代表
性的汉语，其实质是赋予某一个语音以某一特定的功能.汉语的语音(包括四声)仅有415个, 饥喊制造与自动化n第4期
但经过不同的组合，就能表达极其复杂的内容. 文字是以符号形式表达语言，不必面谈"
就能传递信息.文字的不同组合形成了不同体裁，用途的文字资料.
活字印刷术作为中国四大发明之一为人类
作出了杰出的贡献.活字印刷是用字模的组合来进行排版，先制作并贮存活字系统，拣字排版，印刷完后拆版，活字可重复使用.
三次信息革命的实质在于：定义，设计或制
作具有特定功能的通用单元，通过特定的组合. 用以表达和传递信息.
二，模块化概念对工业技术发展的重大贡献1.从秦砖汉瓦到现代建筑业
秦始皇的伟大功绩在于实施"车同轨，书同
文"，统一了中国的度量衡和文字.据考察，明代建筑用砖的尺寸与秦代的基本相同，其长，宽, 高之比为42:1，砖的大小有1,2,3等
等.砖块由模型制成，这也许是模块一词的来源.秦砖祝瓦作为建筑的基本单元，发挥了它应有的历史作用.但由于这些单元太小，建筑效率低，它不能适应现代社会发展的需要.于是逐步地演变成为现代化大工业生产的新必建筑业由建材工厂设计和生产各种标准模块，建筑设计师选用和组合模块，现场施工的主要工作则是组装模块.出现了诸如"六天盖好一幢高楼" 这样的奇迹.
2.集装箱在洲际运输中已风行于世.尤其
是60年代中期以来，海运集装箱迅速发展，效率提高了5～l0倍.它把各种形状，大小各异的
零散货物集零为整，从而在根本上简化了包装, 贮存，装卸和管理.在Is0制订了统一的集装
箱标准之后，把水路，铁路和公路运输连成线, 使集装箱成为国际通用的现代化运输设备，而船舶，码头，车站等则按集装箱运输的需要进行设计和改造，以集装箱为核5-，形成了全新的运输方式及运输系统.
3.组合式结构在机械工业中的应用
组合夹具是使用一套系列的标准零件(基
底件，支承件，定位件，导向件，夹紧件，紧固件等)，外加少部分专用零件来拼合成所需要的夹具.使用完后，夹具零件拆散保存，作为拼合新夹具之用.采用组合夹具可以缩短设计制造周
期100倍以上，拿到一张图纸，只需几小时即可组装出夹具；可节约材料5O倍以上，能提高单件，小批量生产中的工装系数；缩短新产品生产周期，降低成本.
组合机床则是由动力头，主轴箱，工作台,
滑座，立柱等单元部件(加少量专用部件)组装成具有不同功能的半自动或自动的专用机床. 这些单元部件是通用的，系列化的，它可按新产品的工艺特点，比较方便地重新组装，只需废掉专用部件，而通用部件可重复使用.如若运用机电一体化原理，将信息技术，微电子技术与组合机床相结合，将各类模块有机地组合起来，即可构成具有柔性的自动生产线.
组合夹具，组合机床以及组合模具等都是
模块化概念在机械工业中应用的典型例子，其基本特点是：一个整机或系统可以分解成若干个通用部件，而这些部件又可重新组合成新的整机或系统.
4，电子设备机械结构的模块化
早在2O年代，为解决成套装置中机箱的通
用互换问题，美国制定了以19英寸为主的机箱面板尺寸标准在70年代IEC开始全面着手
进行电子设备尺寸系列标准化工作，形成了从印制板，插件，插箱到机柜的尺寸系列，从而为形成相应的典型通用结构奠定了基础，并陆续出现了内插式，外插式，层叠式，套装式，拼装式等的组装形式，使电子设备有可能以外购商品】8一
化的各种通用部件为基础，来进行产品设计，从
而大大简化了产品的设计制造过程，加速了新品开发的速度
5.组合化使生活多样化
目前组合式生活用品大量涌现，如组合式
家俱，组合式音响，组合式玩具等等，组合式已成为一个有利于商品竞争的时髦名词.每一个组合单元都是具有独立功能的器具，可以单独使用，也可以根据不同的需要，爱好，灵活地组合成风格各异的成套设施组台式家俱还可随时进行重新组合，通过变化房间布置增添新意. 三，电子计算机技术迅速发展的秘密
计算机硬件，软件的发展与模块化的概念
是分不开的.计算机的主要组成部分(如运算
器存储器，控制器等)是由寄存器，计数器，译
码器，累加器等基本"部件"组成，而基本部件是由门电路，双稳态触发器，单稳，时标及整形器等基本逻辑电路所组成，并且以逻辑图来代替由阻容元件，晶体管等所组成的电路图.这些标准逻辑电路不仅是设计的基本单元，而且做成了集成度不同(门电路，存储器，单片计算机等) 的器件(模块).硬件设计者只需知道这些集成块的输入，输出及片子的性能就可用来进行产品设计，而不必去设计和分析其内部的详细线路结构，整机线路图变成了模块互连图.
计算机的软件系统广泛地应用了模块化原
理和方法，一个大型的程序可从结构上分解成许多相对独立的模块，每个模块具有特定功能, 可以独立编译，独立调试，然后按一定原则通过装配程序联接成系统，模块化程序设计将一个

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