集成模块化（共7篇）
集成模块化 篇1
0 引言
产品制造是产品整个生命周期过程中从需求分析、功能设置、物料选择、产品设计、生产和管理、销售和服务、直到产品最终消亡的全过程[1]。神光Ⅲ激光装置装校系统的制造包括产品全生命周期中从系统总体功能分析到生产、加工、安装、使用、维护的全过程。装校系统的目标功能是实现激光装置中由光学元件和机械元件构成的在线可替换单元 (linear replace unit, LRU) 在满足洁净要求的前提下实现其位置变化及在激光装置中的安装、拆卸、替换等。由于LRU种类多, 大小和重量各不相同, 而装校系统需要完成多个LRU的“一对多”的装校方式, 会采用较多的大口径光学元件, 因而装校系统必须同时满足局部高洁净度、高定位精度、大尺寸、长行程、高效率等要求, 属于复杂机电系统。
在分析系统特征和功能的基础上, 本文提出采用模块化集成制造模式实现装校系统的集成制造, 阐述了模块化集成制造框架、系统集成制造的模块化分解、系统模块化集成、并行协同制造等关键技术, 解决了系统实现过程中的洁净、精度、效率等方面的问题。
1 功能定义和细化
产品功能是产品用途和各种特性的综合, 由技术系统体现。通常情况下, 产品功能没有详细的说明, 工程师需要根据顾客需求, 将问题用工程语言和符号清晰、规范地表达出来, 以描述产品功能[2]。
技术系统整体功能对应系统的总功能, 常用“黑箱法”来进行整体功能建模[3,4]。把技术系统看作黑箱, 其内部构造形式未知, 黑箱接收输入, 改变或者修改输入, 观测黑箱产生的输出, 分析比较其能量、物料、信息的输入/输出转换关系, 求得总功能。装校系统总体功能是实现洁净环境中形成的LRU, 保持局部洁净通过非洁净区域安装到洁净的激光装置中去, 其过程如图1所示。
复杂系统难以直接求得满足总功能的原理方案, 基本方法是利用系统分解性原理, 把综合功能分解成若干子功能, 建立功能系统, 通过子功能工作完成综合功能的任务。功能系统可分解为具有树状功能结构的功能树, 功能树起于总功能, 按分功能、二级分功能进行分解, 其末端为功能元。常用于创建功能树的方法有两种:采用自顶向下系统化的功能分析系统技术法[5] (function analysis system technique, FAST) 和采用自底向上的减件-运行法[6]。虽然是两种截然相反的设计方法, 但对于已有的产品设计都非常有效[3]。在设计早期, 一般采用FAST获得产品功能树, 并采用减件-运行法进行检查。
FAST以逻辑顺序来展示功能, 并对其主次关系进行排序, 检验功能之间的相互依赖关系, 且根据功能重要性不同, 设置各级功能, 进行功能分解、细化, 获得装校系统所需要具备的装校、洁净闭环、运输、定位、对接等次级功能。建立的装校系统功能树如图2所示。
2 模块化集成制造框架
模块化集成制造是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上, 划分并设计出一系列功能模块, 通过模块的选择和组合来构成不同产品, 以满足市场不同需求的一种制造方法。模块化集成制造中模块所处的层次水平决定产品制造过程的优化程度, 采用功能元层次模块可缩短功能元求解过程, 如果采用更高层次模块, 则可进一步分解细化功能, 从而更大程度地优化制造过程。模块化集成制造在功能设置分解以及概念设计阶段就进行模块规划和选用, 模块化思想贯穿产品市场分析、设计、加工、装配、产品使用、维修和报废的整个过程。模块化集成制造体系框架如图3所示。
模块是模块化产品的基本组成元素, 是实体概念, 同时具有相同功能和相同结合要素, 与功能体系中的功能分支或节点相对应, 具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。不同模块的研发和改进相对独立, 其信息处理过程被包含在模块内部, 通过标准界面与其他模块相互连接[7]。模块由一些零件 (元器件) 组成, 一个部件结构成为模块的条件是:部件的功能、空间以及其他接口特征在模块化产品特定标准接口允许的范围内[8]。对产品系统进行分析研究时, 要把其中含有相同或相似功能的单元分离出来, 用标准化原理进行统一、归并和简化, 使其以通用单元的形式独立存在, 亦即通过分解而得到模块, 然后通过不同的模块集成来构成多种产品[9]。
3 关键技术
3.1模块化分解
机械产品是相对完整的系统, 可以从多个角度进行分解。常常采用的分解方式是按照产品结构和组成将其分为若干部件 (机构) 和零件, 这种分解方式会导致系统比较松散, 带来集成的复杂性。采用系统功能分析的方法, 将机械产品总功能分解为比较简单的分功能, 使每个分功能的输入量和输出量关系更为明确, 从而求得各分功能的工作原理解[6], 这在一定程度上有利于功能集成。但对于复杂系统, 这种从系统功能分析入手, 通过功能分析、功能求解、功能元组合达到系统功能要求, 并且整体性能最优的方式, 在实现过程中存在运算量大、集成困难的问题。模块化集成制造方式, 可以降低系统分解和集成过程中的运算量与集成的复杂程度。系统功能模块化分解流程如图4所示。
有效的模块化分解过程必须遵循公理化设计, 也就是模块化分解过程必须满足独立公理和信息公理。Suh[10]针对产品功能特点提出功能独立设计公理, 指出“一个最优设计必须保持功能需求的独立性”。也就是说, 必须在产品的一个功能与产品的其他功能互不相关的前提下进行模块化分解, 否则需要将耦合的功能进一步分解以满足独立公理。
以功能相关分析为主进行模块划分的方法, 是将产品的总功能分解为一系列子功能, 并按照一定的相关性影响因素进行聚类分析。文献[11]从子功能之间的功能相关、装配相关、信息相关、空间相关的角度对功能进行分类划分。文献[12]提出一种功能模型定量化建模方法, 将模型中各个子功能与产品中传递的能量流、物流和信号流相关联, 并以客户需求程度为衡量尺度, 建立需求、功能数据库, 并将功能与需求的关系定量化, 由此作为模块划分与模块发展的主要依据[13]。根据以上方法, 结合装校系统的实际工程情况, 我们将装校系统模块化分解为升降机构系统模块、密封框架模块、密封机构系统模块、转向系统模块、行走系统模块、提升机构模块、水平调整机构模块、平面调整机构模块等, 如图5所示 (A-B部分) 。
模块化集成制造模块数据仓库包括模块数据库、模块性能参数仓库、模块功能库, 是模块化分解的依据。模块系统中的模块主要来自三个方面, 即成型模块、改型模块和新模块。成型模块就是市场上能够直接供应的模块, 该种方式的模块化集成制造, 在功能分解时应使功能元与市场供应相结合, 尽量选用市场上能够直接提供的功能产品。可以在需求分析、功能分析、功能分解阶段就提供明确的解决方法, 以明确产品制造过程, 缩短产品制造流程, 减少产品制造过程中的不确定因素。在市场供应的各种零部件或者成套供应系统的基础上, 抽象功能原理, 进行模块组合或者改型, 得到改型模块。可以采用基于案例的推理 (case-based reasoning, CBR) 方式[14]、基于原型的推理 (prototype-based reasoning, PBR) 方式[15], 也可以采用基于规则的推理 (rule-based reasoning, RBR) 方式[16]获得改型模块。某些功能由于环境或者空间等限制, 可能没有现成的模块可以采用, 需要建立满足功能要求的新模块。TRIZ方法对于改型模块、新模块创建和定义有一定的指导作用。
3.2模块化集成
模块组合和集成需要考虑各模块在结构上的关联和在控制信息上的关联, 是一个需要充分考虑如何确定合理的整体布局形式、恰当的传动和支承结构、适宜的检测控制硬件与信息处理方法等问题的过程[13]。模块化集成实际上是分系统与分系统之间的关系, 也就是接口集成。接口集成包括结构上的关联和特性参数的一致性:结构上, 相互连接的界面包括接触面的形状、大小、方向、位置以及相关的连接尺寸, 界面的表面特性也是很重要的部分;不同的分系统之间存在相互之间的参数匹配和协调问题。根据模块化分解得到的功能模块集成得到部件, 形成功能完备的装校系统, 其集成结构如图5所示 (B-C部分) 。
实际生产过程中的模块化集成是模块的总装配。装配是费用高的生产环节, 复杂产品的装配费用占生产成本的30%～50%, 甚至更高, 是制约生产自动化的主要因素[17]。因此, 最大限度地简化装配成为复杂产品降低产品成本的有效手段。采用模块化集成方式, 装配对象是功能独立的模块, 而不是零部件, 因此可大大简化装配的复杂程度、降低装配过程中的不确定因素。另一方面, 集成制造模式中的模块可以由不同地域、厂家独立完成, 在真实装配集成之前难以进行预装、试装等操作, 可以采用虚拟装配的方式实现集成过程的模拟, 尽早发现集成阶段可能出现的问题。传统的零部件组装也可以采用虚拟装配实现模拟, 但实现的难度和工作量与模块化集成虚拟装配是完全不可比的。由于模块化集成的对象相对独立, 且功能明确, 因此, 模块化集成虚拟装配相对于零部件虚拟装配来说易于实现, 其层次结构如图6所示。
3.3并行协同过程
模块化集成制造模式能最大限度地实现“集成地、并行地设计产品及其相关过程 (包括制造过程和支持过程) ”。产品开发人员从一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素, 包括质量、成本、进度计划和用户要求。模块化集成制造不仅能并行实现模块之间的概念产生、设计、测试、生产、装配, 而且能并行进行模块的概念设计、技术设计、工程设计、原型及测试、加工和装配, 从而缩短制造时间, 优化并缩短制造流程, 减少制造过程中的不确定因素。装校系统模块化集成制造模式并行协同过程如图7所示。
4 讨论
4.1系统功能分解粒度
在基于功能设计的方法中, 产品功能分析分解是设计活动中的一个关键步骤。工程设计的通用设计过程模型多数采用自顶向下的分解方法, 先获得系统总功能, 然后进行分解获得子功能, 进一步分解得到功能元。从功能分解与重组角度进行产品方案构思的自顶向下的制造过程的关键是功能分解的终点, 即功能分解的粒度确定问题:功能分解粒度过细, 会导致由功能到结构映射计算量非常庞大以及创新程度不够;粒度过粗, 可能失去很多具有创造性的解, 有时甚至出现无解的情况。Sturges等[18]认为, 当分解到“已有部件、过程、子系统的功能抽象”的“支持功能” (supported function) 时, 分解应该停止。谢进等[19]认为最佳的功能粒度应该是能够实现功能到结构形式的对应。
模块化集成制造将构成产品的功能元或者子功能作为通用的基本组成单元, 称之为模块, 产品制造过程就变成模块组合和开发新模块的过程。将功能元集对应的基本行为划分为若干个基本行为子集, 考虑基本机构的“结构—功能”的特性, 将基本机构的行为集与基本行为子集进行动态最优匹配, 进而设置模块或者选用模块, 这样采用较少模块就可以满足需要的设计功能要求。模块化集成制造在功能分解时根据功能和结构的实际情况采用模块化的分解方式, 功能细化到功能模块则功能分解停止, 模块系统为产品模块化分解提供数据支撑。
4.2对洁净度、精度和效率的影响
装校系统需要在低洁净度环境下 (ISO8) 实现局部高洁净 (ISO5) 操作, 由此对装校系统的某些组成部分有较高要求, 模块化集成制造方式可实现不同使用环境下的模块在相应的洁净环境中集成, 只有局部高洁净要求的模块及包含的系统需要在高洁净环境中集成, 从而避免了一体化的制造方式的整个装校系统在最高洁净度环境中进行全部零部件总装需要的大面积洁净场所和长时间的装配约束, 在满足洁净要求的同时, 减少保持洁净环境所消耗的能源。
模块化集成制造是子系统层次的标准化, 系统精度经过分解后由相应模块子系统来实现, 系统集成主要是界面耦合。子系统级的模块由专业厂家进行设计、加工、装配、调试, 实现系统所要求的精度, 系统集成不影响各子系统的运行精度、定位精度和控制精度, 有助于保证产品质量和可靠性, 同时避免总装时的大量调试所需要的人力、物力和时间消耗, 而且具有良好的可维修性。
采用虚拟装配的方式, 有助于极早发现系统集成中可能出现的问题, 从而提高效率和节约成本。一体化制造方式由于零部件多、形状各异 (图6a) , 总装虚拟装配存在装配路径规划运算量大、虚拟装配工作量大等问题, 需要专门软件提供技术支撑, 而且受制于虚拟装配整体技术发展的制约;而模块化集成方式所需的模块子系统数量较少、形状相对规范, 装配路径的空间迂回余地较大、方向明确, 装配规划、装配过程运算量和工作量都大大减少, 易于在通用的三维CAD软件上实现, 效率大大提高。
5 结束语
本文提出了模块化集成制造体系框架, 分析了模块化集成制造的模块化分解、模块化集成、并行协同制造等关键技术及其实现过程中的重要方法。采用模块化集成方式, 实现装校系统模块化分解, 获得功能独立的机构子系统模块, 经过设计、生产、测试、子系统虚拟装配及模块集成, 实现系统制造。研制的装校系统, 经过假负载、真负载两轮实际使用过程的检验, 表明其能实现LRU装校需要的功能, 满足洁净度、精度、效率等方面的要求。模块化集成制造在提高效率、缩短周期、降低成本、提高产品质量和可靠性、降低制造过程中的风险和不确定性等方面具有明显优势, 但需要人员、技术、资金以及相关信息的支撑。在模块数据较少的早期优势并不明显。
摘要：为高速度、高质量地实现神光Ⅲ激光装置的装校, 在分析系统特征和功能的基础上, 提出采用模块化集成制造模式进行装校系统的集成制造。阐述了模块化集成制造的模块化分解、系统模块化集成和并行协同制造等关键技术。装校系统模块化集成制造解决了系统实现过程中的洁净、精度和效率等方面的问题。
关键词：集成制造,模块化,过程,装校系统,激光装置
集成模块化 篇2
注:根据《中国商品交易市场统计年鉴》整理
但是随着产品市场化和社会专业化分工不断地增强,如今的环境和过去相比迎来了新的挑战。有些专业市场惨遭淘汰,比如家电、通讯、食品行业等;而有些专业市场通过结构调整,出现了一些新的表现形式,比如以物流能力为核心竞争力的专业市场(华南城)。那么专业市场在面对新的外部环境特征,如何通过内部结构调整、丰富市场功能来响应外部环境的变化,满足顾客的价值需求等,成为专业市场转型升级,长期发展的重要问题。
1 文献综述与理论基础
传统专业市场作为商品流通的渠道,提供给进场交易者只是简陋的商品交易场所,功能单一。专业市场的功能创新能力决定了专业市场的发展前景,传统专业市场的制度需求正在趋于减弱,传统专业市场发展的主要矛盾来源于专业市场的制度供给因素[2]。专业市场处于各个供应链的共同节点,具有良好的价值链战略位置。此战略位置为专业市场构建协同平台,聚合产业链上的多方经济主体,形成具有以物流、商流、信息流及资金流为主要活动内容的综合服务功能创新提供良好的机遇。其中,商业服务是相互交流的不同对象组合[3]。特定的服务按照顾客的特定需求进行定制化,而其他服务则可以标准化的形式提供给顾客,对服务设定模块化可以看成在不增加成本的情况下开发服务和管理需求多样性的一种方式[4]。因此本文将运用平台、服务模块化理论对专业市场进行研究,通过对泉州C公司的案例分析,旨在构建基于模块化的专业市场服务集成模型。
1.1 平台
平台原来是指生产过程中为操作需要而进行设立的工作台,是工程学的范畴。许多学者延伸了平台的内容和形式并运用到诸多领域,如产品平台、技术平台、电子商务平台等。产品平台是平台理论中的核心概念。产品平台是形成通用结构体系的子系统以及各系统之间接口的集合,企业通过该通用结构体系能够高效率地研发并制造出一系列衍生产品[5]。产品平台是一个开放的大系统,产品平台内的每一个子系统都有自身的内部组织结构,以及与其他子系统相联系的界面。产品平台的整体功能涌现性主要是由平台的组分按照平台的结构方式相互作用而激发出来的,是一种组分之间相干效应[6]。因此,通过对子系统以及各自的界面进行标准化设计,平台组分之间通过相互作用而涌现出的对不同新产品的适应特性,使得平台具备衍生系列产品族的能力。
借鉴产品平台的思维方式,服务平台是指一套特定的服务功能,被运用于多重服务中[7]。当企业创建了一个合理的交易结构,让众多碎片降低交易成本、提高效率、扩大业务规模,就有希望打造一个成功的平台,成为聚合商,而这种商业模式创新则需要为大量的碎片企业提供标准化服务[8]。企业服务平台的功能是企业通过对服务产品的设计,向客户提供基于平台的服务内容和形式[9]。
1.2 模块化与服务
在制造业中,模块化逻辑被广泛运用于产品设计,而且模块化成为一种支持产品多样性的最普遍的策略[10]。模块化是指在不失去功能性的情况下,一个系统的成分通过拆分和合并创造出多样的结构[11]。模块化生产和组装能够通过合成有限数量的标准件,使得企业做到产品多样化从而达到更高的顾客服务水平[12]。
随着服务业的发展以及顾客期望的增加,商业服务提供商不可避免地面临着自身服务开发与生产的挑战。对于服务生产来说,灵活性和成本效益至关重要,服务模块化可以作为一种降低服务复杂性与提供服务多样性的方式[13]。通过服务模块化,最终的服务或者服务包能够以单件或者重多明显部件的形式,按顾客的个性化需求进行合并组装;通过服务功能的标准化、模块化,达到缩短服务时间、降低服务成本的目的,同时保证平台对不同服务产品的高度适应性[9]。Saara和Pauliina提出这些模块可以是服务要素、流程或者组织,分别称之为要素模块、流程模块和组织模块,并建立模块化服务平台的概念模型[4],如图2所示。
2 案例研究
2.1 公司背景
C公司是一家集石材仓库、公用保税仓库、代加工工厂为一体的大型综合性石材物流企业,提供石材荒料交易场所和大板交易中心。C公司地处世界石材加工中心——中国福建南安市水头镇。南安市拥有石材加工企业1 180家以上,从业人员8.3万多人,年生产能力达1.2亿平方米,工艺石材、异形石材达800多万块,生产能力占全国石材加工能力的40%以上,销售占国内市场份额的50%以上,出口占40%以上。全市2010年实现工业总产值225.45亿元,同比增长18.4%。全市共有石材规模企业329家,完成规模产值167.17亿元,同比增长19.1%。
C公司占地250 000平方米,总投资2 988万美元,拥有境内外客户600余家,库存国内、进口石材150 000余立方米。C公司摒弃原始石材仓储堆场以及地处旷野、设施简陋、风吹日晒的工作条件,凭借优越的地理位置、现代设施与物流功能吸引了大量国内外石材客商进驻中心,向石材客商提供集石材服务(仓储、装卸、加工、公用保税增值、报关、开证、融资等)。交易中心门面租赁比率达到74.5%,板材交易中心的大板展位租赁比率达到100%,广告展位租赁比率达到71.8%。
2.2 C公司的平台特征
C公司所处供应链上的各类石材企业(矿主、荒料供应商、石材专业市场、石材加工厂、荒料消费者、大板消费者、规格板消费者)占据不同的供应链环节。C公司作为石材专业市场,突破现有的中间流通环节,通过与供应链上的各类石材企业进行协同合作,为石材商客提供石材增值服务。在这过程中,C公司除了建立荒料交易市场之外,还提供石材商户板材交易市场,使得石材在流通过程中发生的物流、商流、资金流等在C公司内汇聚,如图3所示。
C公司的平台特征体现在:伴随着石材流通过程,物流、商流、资金流在C公司内高度集中。
第一,物流部分。一方面,C公司通过配套办公设施为石材商客提供石材交易场所,吸引大量石材商客在市场内进行集中交易,从整个供应链上看,石材在C公司大规模地汇聚和发散;另一方面,C公司为石材商客提供仓储拆卸货柜和大理石加工服务,石材在市场内部发生石材流通的空间、时间、形式效益。
第二,商流部分。C公司与部分矿主、荒料供应商、第三方物流通过契约的方式,提供石材在国内市场的代理销售,各方主体共同建立了战略联盟,优化了矿主或荒料供应商的资源配置,使得矿主能够有效获取资源、减少搜索成本,与C公司开展协同商务,省去中间环节,使得供应链上的商流更加流畅和精简。
第三,资金流部分。C公司为国外石材矿主提供石材代理销售回款业务,石材消费者根据需求直接和C公司进行石材交易,C公司通过所销售的石材款项转汇给国外矿主,资金流向模式发生了改变,大量资金在市场内汇集。
2.3 基于模块化服务的C公司平台模型
C公司通过与供应链上的各方经济主体协同合作构建平台,其中包括:C公司与矿主/荒料供应商建立的双方平台,C公司、荒料供应商、服务商建立的三方平台,以及C公司、荒料供应商、荒料消费者、服务商建立的多方平台等。C公司利用服务模块优化组合,透过各类平台的界面,将相应的服务传递给顾客,满足顾客的个性化需求,如图4所示。
C公司通过对行业价值链的把握,识别供应链上石材企业对石材仓储、运输、加工、报关、融资、销售等价值需求,对所提供的服务传递系统进行区分。对于低顾客接触的服务,比如:大理石加工、拆卸货柜、石材仓储等,C公司通过标准化作业,设计相应的流程,在顾客到达的界面,按顾客需求进行石材的仓储和加工,形成规模经济;对于高顾客接触的服务,比如:报关、开证、融资、保税仓等,C公司通过开设独立窗口,安排专业人员对顾客的个性化需求进行理解、沟通、代理等流程,完成较高的顾客服务水平。
如图4所示,在平台上,C公司根据各类平台界面中的服务价值诉求,通过优化组合服务模块,最终在界面处响应顾客的个性化需求。具体情况如下:在矿主/荒料供应商与C公司所形成的平台界面点B,C公司通过组合核心服务包(石材仓储和拆卸货柜),为矿主/荒料供应商提供荒料仓储服务;在矿主/荒料供应商、海关、物流公司和C公司所形成的平台界面扇形F,C公司通过组合石材仓储、拆卸货柜、服务代理,并与海关的报关服务进行对接,为矿主/荒料供应商提供公用保税仓库服务;在矿主、荒料消费者、银行、物流公司和C公司所形成的多方平台G,C公司通过对核心服务包进行综合,并与银行、物流公司的开证、运输服务进行对接,为国外矿主和石材消费者提供石材代销服务。
3 基于模块化服务的专业市场集成模式
3.1 专业市场的商业模式
改革开放初期,我国民营企业得到大规模发展,社会中存在着大量的商品供给和需求,专业市场作为中间的流通环节,是衔接商品供给与需求的中间纽带。但由于当时的经济环境呈现出商品大规模标准化的供给与消费者的大众消费特点,传统专业市场只需凭借简陋的交易场地和设施,以简单的系统结构发挥最基本的交易中心和仓储功能,它的价值主张就是为交易者提供商品交易中心,而价值的传递渠道只是通过商铺招租,并且收益模式也只是简单的租金收取。
但随着经济全球化加强与社会化专业分工加深,供应链上的各方主体逐步建立协同合作。专业市场运营商依据供应链上的服务价值需求,对供应链的上、下游进行资源整合。供应链上的各方主体在平台上进行交互作用,在交互过程中,物流、商流、资金流、信息流在专业市场内部高度集中,在市场内出现大量服务需求和供给,在形成大规模经济的同时完成对顾客的个性化服务需求,从而能够在辐射区域内对生产要素优化配置,成为商业价值链控制和管理中心,如图5所示。此时,专业市场的价值主张除了提供商品交易中心之外,还为进场交易者提供多种服务、信息扩展等,价值传递渠道除了商铺招租,还通过服务流程、商品展示、广告招租等形式,而盈利模式也丰富了,除收取租金,还有收取服务费用以及代理费用等。
从平台的角度看,专业市场是一个开放的大系统,它时刻与外部环境进行信息交流。一方面专业市场根据供应链上各方主体的价值诉求,系统通过信息传递、业务流程等对服务进行创造,满足各方主体的服务价值需求;另一方面专业市场能够根据外部环境的变化,调整系统自身的要素和结构,通过整体涌现性表现出特定的平台功能,适应和响应外部环境。这样市场越大,服务碎片越多,模块化程度越高,进行服务集成的机会也就越大。
根据各方主体的经济利益关系,专业市场所构建的平台分为双方平台、三方平台以及多方平台,比如:卖方与运营者构成的双方平台;卖方、服务商与运营商构成的三方平台;卖方、买方、服务商及其运营商构成的多方平台等。各方主体在相应的平台上进行交互作用,在平台上,主体之间根据界面(接口)进行对话,如图5中的点A、B、C作为双方平台的界面;扇形AB、AC、BC作为三方平台的界面;圆形ABC作为多方平台的界面,在界面中完成平台上的特定服务供需。
专业市场的运营商识别供应链上的服务价值需求,通过开放自身的系统,与各类经济主体协同构建平台,并在平台的界面(接口)进行有效对话,在平台上提供综合服务,从而集中引导、控制和管理供应链上物流、商流、信息流、资金流等,提高专业市场的柔性与适应性,最终形成规模与定制化经济。
3.2 构建模块化的专业市场集成服务平台
平台是各类子系统以及各系统之间的界面(接口)的集合,企业根据目标顾客价值需求,对具有共性特征的服务进行标准功能和服务流程模块设计,使平台具备提供各种衍生产品和服务的能力。专业市场若要开发模块化服务,需构建一个结构使得各个模块进行集成。在平台结构中,通过集成服务模块能够开发出不同的顾客服务应用[14],服务传递系统根据顾客的接触程度可以分为高顾客接触和低顾客接触[15]。专业市场除了提供仓储和加工服务之外,还提供金融、咨询等服务,因此在构建模块化的专业市场服务集成平台,需考虑到服务传递系统的类型,这样既可以让顾客感受到个性化的服务又可以通过批量生产实现规模经济,具体如图6所示。
基于模块化的专业市场集成服务平台构建主要依赖于专业市场对外部服务环境的理解、核心服务流程技术、识别供应链上服务包与服务外包等核心能力。专业市场对外部服务环境作出评估,理解和抽象顾客的服务需求,按照顾客接触系统的程度高低,设计出不同的标准流程模块。对于低顾客接触传递系统,专业市场可以考虑设计更靠后的流程模块,这样可以做到大规模生产,产生规模经济。而对于高顾客接触传递系统,专业市场可以考虑设计更靠前的流程模块,这样可以做到按照顾客的个性化需求进行定制服务,提高顾客服务水平。
各个流程模块之间通过界面交互,一方面,它们作为单一的流程模块产生单一的服务模块,快速满足顾客的服务需求;另一方面,它们通过模块间的集聚,形成单一模块所不具有的服务功能模块,最终在各方平台的界面上发生经济活动,迅速满足顾客的个性化需求。
4 研究结论与启示
本研究通过C公司案例,探析专业市场服务集成模式及其构建。文章主要结合了价值链层次分析,运用平台、服务模块化理论来解释专业市场的服务模块化特征与界面以及服务集成模式的构建过程,具体如下:
其一,专业市场应当对市场需求进行理解和抽象,根据顾客接触程度情况,对服务传递过程进行分类。然后对专业市场核心流程进行标准化设计,通过界面形成各类核心服务模块,实现专业市场的后台规模经济以及前台定制化服务。
集成模块化 篇3
1 模块化设计的意义
1.1 模块化设计的特点
模块化的设计原理是以某一类产品系统或者有相似功能的相邻产品系统为开发对象, 按照标准化的设计方法达到部件级的通用性;在设计方法上, 它着眼于产品系统的功能分解与组合, 并遵循自上而下的路径;在设计过程中, 这种设计原理还必须遵循一系列重要原则, 包括设计规则、独立的任务块、清晰的界面、嵌套型层级结构以及隐藏信息与可见信息的划分。模块化设计法在复杂系统及产品上的应用使得产品的开发设计表现出简易型、低成本和高效性的特征。
1.2 航空电子集成平台的现状
国内外对于系统集成测试的研究都已经有多年的历史, 从最初的模拟开关式到激励式, 再到单虚拟仪器, 如今已经发展到“集中数采-服务器综合处理-客户端个性化定制”的分层式高级虚拟仪器平台架构。但是, 这种高级虚拟仪器平台架构所涉及的关键技术为国外少数几家大型国际公司所掌握, 并不被我国的研究院所所掌握, 因此对该项技术的研究, 特别是相关核心技术的掌握将有利于主制造商在集成测试领域一些关键技术的突破, 从而为强化集成验证能力提供技术基础。
1.3 重要意义
民用飞机在系统集成阶段除了各设备承制商需完成各单设备的功能与接口测试外, 还需要主制造商进行多电设备联试和系统与系统的集成验证测试, 能否顺利、高效、高质量的完成整个集成验证测试, 其重要的保证之一就是所使用的平台工具是否功能强大且质量可靠。因此, 研究解决主制造商系统集成测试所涉及的关键技术, 如基于总线的自动化测试与数据管理技术, 基于虚拟仪器的系统集成测试技术, 综合航电系统仿真测试半实物仿真方法和综合航电系统故障诊断与预测技术等, 将为民用飞机综合航电系统集成测试平台建设提供新的的理论引导和顶层支持。
2 基于模块化设计的新型航空电子集成测试平台的构成
航空电子系统集成是以全机电子系统内部及与机电控制系统、机械电子系统的集成测试为目标, 将先进的网络式、分层式虚拟仪器设计思想贯穿于整个平台设计中。分层式高级虚拟仪器架构主要有3部分组成:前置采集/发送信号端, 中间信息处理与服务层, 定制化客户服务端。
机载电子系统通过上述的接口信号进行互联互通, 在测试时根据目标对象的特性配备相应的接口模块, 并以Wi-Fi或以太网与中间信息处理与服务层进行通信。
2.1 中间信息处理与服务层
中间信息处理与服务层主要包括仿真处理应用程序、工程解析应用程序、数据库后台、客户端响应服务程序、基于智能算法的故障诊断与预测模型等。该层次处于承上启下的位置, 可称之为测试引擎。测试引擎将对被测系统的所有接口进行编程。客户端生成的测试脚本和仿真模型的行为都将运行在测试引擎上。前端采集到的数据将被发送至测试引擎的测试数据管理器中以待后续处理。
测试引擎采用的是模块化架构的, 带有标准的软、硬件接口, 来实现与不同工具生成的仿真模型进行对接。另外测试引擎将具有自动配置控制、自检和自校准等功能。
2.2 定制化客户服务端层
定制化客户服务端又称人机交互接口, 其关系到测试系统是否被接受和测试结果的质量。设计理念就是为测试工程师提供最大灵活性, 包括以不同的形式显示数据, 在实际测试情况下允许测试工程师选择数据类型。有必要的所有飞机面板指示器, 仿真测试面板应当是实际的面板显示在测试工程师的管理终端上, 这样容易让测试工程师接受。
3 基于模块化设计的新型航空电子集成测试平台的关键技术及特点
对于基于模块化设计理念的新型航空测试平台经梳理, 主要包含如下的关键技术:
3.1 分层次先进的虚拟仪器各层的功能划分与确定
采用的分层次、灵活的先进的虚拟仪器平台架构, 其有项非常关键的技术就是清晰的定义各层所要完成的任务及职责。只有非常合理且清晰划分了三层中各层的具体任务, 才能够使整个平台成为一个有机的整体, 协同工作。
3.2 分层次先进的虚拟仪器层与层之间的接口定义
为了保证整个平台具有良好的灵活性和可扩充性, 需清楚的定义各层之间的接口, 以方便模块化进行扩充。
3.3 面向开发人员的“包裹层” (也称SHELL层) 开发
为了简化开发人员的开发周期和难度, 需研究一套通用的“包裹层”, 使开发人员能够快速的上手。利用这套通用的开发库和应用接口, 缩短开发周期, 降低熟悉时间, 促进开发的“通用性”。
3.4 基于智能算法的故障诊断技术
当今的航空电子系统, 复杂程度越来越高, 如何从海量地采集数据中分析系统地薄弱环节, 准确地进行故障定位, 则需要开展数据挖掘与系统本身的设计逻辑相结合开展故障诊断与故障逻辑相关性研究。对于故障逻辑链路深层挖掘, 国内外目前还没有特别好的解决办法, 主要还是从海量的维修数据中采用基于案例推理, 如果我们能够基于海量的维修数据和辅助测试传感器数据, 采用仿工程人员故障排查与预测的方法开展智能算法研究, 将对于整个集成测试平台的功能大大扩展和提升。
摘要：本文介绍了基于模块化设计的新型航空电子集成测试平台的优点, 包括典型的架构、关键技术和主要特点等, 为搭建灵活且功能强大的航空电子集成测试平台提供理论支持。另外, 基于该设计理念, 研制团队开展了大量有益的实践, 丰富而确凿的实物证明该理念不但可以提高平台的开发效率, 而且能够提高集成测试平台的灵活性、重用性和健壮性, 降低研制成本。
关键词：模块化,航空电子,集成测试平台,智能诊断
参考文献
[1]蔡业彬.模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J].机械设计与制造, 2005 (08) .
集成模块化 篇4
江苏省科技厅受科技部委托于2010年2月25日组织有关专家对镇江市农业机械技术推广站等单位承担的国家农转资金项目“集成模块式节水喷微灌设备的中试与示范” (2007GB2C100121) 进行了验收。
验收专家组认为, 该项目优化和熟化了8PY-2.5型集成模块式节水喷微灌设备;新研制了8PY-1.0Z型集成模块式节水喷微灌新设备, 该设备具有小型轻便、多功能、集成度高等特点, 能适用于大田、果园及绿化等多种场合, 产品经江苏省农机试验鉴定站检验, 主要技术指标均达到合同规定要求。在移动式节水灌溉领域具有较强的技术优势。采用集成模块式节水喷微灌设备作业, 水的有效利用率达80%以上, 用水量比地面灌溉节省30%以上, 提高耕地产量15%以上, 平均省工3个/667 m2, 节水、省工、节本、增收效果显著。验收专家组一致同意通过项目验收。
集成模块化 篇5
随着城市化进程的快速发展, 楼宇的智能化自动化已经成为城市发展的重要标志, 智能楼宇是以建筑为平台, 集楼宇自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统为核心的弱电系统集成。
其基本要求是在现代化建筑物中要有完整的控制、管理、维护和通信设施, 便于进行环境控制、安全管理、监视报警, 并有利于提高工作效率, 激发人们的创造性。智能楼宇的主要特征是向人们提供高效、安全、舒适和便利的幽雅环境。
在智能楼宇的自动化系统中, 各种信号可靠传输是所有系统正常运作的前提和基础, 在智能楼宇中只有实现各个设备间的数据集成才能实现楼宇的智能化自动化, 一个可靠的、便于工程实践和系统维护方便的、抗干扰性能良好的数据集成方案对智能楼宇至关重要。根据以上要求和实际情况, 本文提出一种基于无线模块的数据集成方案。
2 智能楼宇设备数据集成面临的问题
智能楼宇设备数据集成主要将智能楼宇各个设备的运行状态、控制信号、各种参数采集并汇集到新建的控制中心。
在工程实践中主要有以下问题:
一是因为各种因素导致不能方便地铺设用于信号传输的电缆, 或因有线传输而导致系统维护工作量大, 检修困难, 可靠性低, 易受干扰或雷击等。
二是由于现有的楼宇自控系统终端控制器 (DDC) , 多采用485转以太网的通信方式与上位机集成, DDC与照明设备、通风设备、供水设备连接, 由于设备安装分散, 为了降低线缆和布线成本, DDC也只能分散安装, 这样的状态下, 一方面增加了设备维护的成本, 另一方面, 串联DDC的有线的485网络因线路布的太长, 系统的实时性稳定性下降。
为了有效解决以上问题, 本文设计了基于无线模块的数据集成方案。
3 无线模块的设计
无线模块分为发射端和接收端, 发射端和接收端可以一对一使用, 也可以一个发射端对应多个接收端进行广播式传播, 发射端模块将输入的开关量信号和模拟量信号转换成无线信号发射出去, 接收端模块接收到无线信号后, 通过各种校验, 确认信号没有失真后, 将其还原成开关量信号或者模拟量信号输出, 发送端的输入信号和接收端的输出信号均使用独立的通道传送, 并一一对应, 一对无线还原模块支持多个通道的信号同时传送, 通道之间采用电气隔离, 避免出现信号串扰, 信号调制、发送、校验、还原等工作自动完成, 不需要人工干预, 真正实现了无线信号传输免编程, 接线安装即可投入使用。
无线模块设计方案如图1所示。
在如图1所示的无线模块设计方案中DO1~AO2信号与DI1~AI2一一对应;例如:当发射端的开关量输入通道DI1为高电平时, 接收端模块的开关量输出通道DO1为也为高电平;当发射端的模拟量输入通道AI1为15m A时, 接收端模块的模拟量输出通道AO1为也为15m A。
4 楼宇设备数据集成方案
应用无线模块实现智能楼宇设备数据集成方案如图2所示。
这个方案在照明设备、通风设备、供水设备、空调设备与DDC之间, 利用无线模块将控制信号、设备状态信号和模拟量信号做无线传输, 无线模块采用低频长波段传输, 绕射能力强, 在楼宇之间传输性能良好, 信号延时低于1.5秒, 完全能够胜任楼宇设备的控制和状态信号采集要求。基于无线传输方式, DDC模块就可以相对集中安装, 然后用485总线串接后接到485转以太网模块, 集中安装的DDC模块, 便于通过485总线传输, 速率高, 实时性好, 同时便于安装和维护。
5 结束语
本文通过无线模块的应用分析, 从工程实践出发分析解决智能楼宇设备数据集成的难点, 提出的基于无线模块的智能楼宇设备数据集成方案, 满足了智能楼宇的要求, 有很大的市场。
摘要：本文主要从无线模块的应用出发, 分析智能楼宇设备数据集成要解决的问题, 提出一种应用无线模块实现数据集成的设计方案。
关键词：智能楼宇,无线模块,数据集成,发射端,接收端
参考文献
[1]于海斌, 编著.智能无线传感器网络系统[M].科学出版社, 2006.
集成模块化 篇6
关键词：给排水,模块,系统
1引言[1]
传统建筑的给排水系统的安装方法为: 在楼板上预留管道井所需洞口, 将给排水各部件, 如弯头、三通、存水弯、横管和立管等在现场组装, 之后因隔音、防火等要求需要将洞口封闭, 施工中采用吊模现浇封闭。存在现场组织配件多、组装工作量大、支模复杂、漏浆、模具无法拆除、密封性差、噪音污染、更换困难等问题。传统建筑的给排水管道因使用逐渐排水不畅、淤塞, 因排水管道检修口在下层天花板处, 检修需要到下层进行, 并造成破坏下层装饰面、存在污染下层等问题。传统的给排水设计中, 管道多为PVC材质, PVC管材的使用年限, 理论上说可以达到50年, 但它受到诸多因素的影响, 难以达到预期寿命。而建筑主体结构, 包括楼板、设备井、设备井洞后浇混凝土处的设计使用年限多在50年之上。因此在建筑的使用过程中需要更换老化的管道。传统做法将管道与洞口现浇在一起形成整体, 更换必然破坏楼板, 修复工程量大且需要湿作业, 易生成建筑垃圾, 并造成室内污染。
2给排水集成模块方案
本方案设计的给排水集成模块包括模块本体和预置管道, 模块本体包括至少一个侧壁, 侧壁围合构成筒形框体, 预置管道设置于所述筒形框体中, 预置管道与所述筒形框体之间设置有填充材料。在本方案中, 给排水集成模块将建筑物中的各类管道预制集成到一起并设置在同一个筒形框体中, 然后再在管道与框体之间填制填充材料, 这样就形成了一个预制的整体模块, 如此, 在建筑施工中, 只需要将给排水集成模块安装于每层楼的预留洞口 ( 如设备井口) 中, 然后进行上下楼层之间的立管安装, 这样即完成了建筑中竖向管道的安装连接工作, 填充材料也能封闭预留洞口, 起到了隔音、防火的作用; 相对于传统的楼层上下管道布设而言, 因给排水集成模块本身已经填充密封, 预留洞口不需要现浇封堵, 即不需要现场支模、现浇混凝土、拆模和养护, 直接将给排水集成模块固定在预留洞口即可, 而且安装速度非常快, 环境污染小, 现场组织配件少, 组装工作量小; 另外, 管道或者给排水集成模块老化后, 也可以很方便的更换, 不需要破坏楼板。
具体见图1和图2, 为表示本实施方式所涉及的给排水集成模块的结构图, 该给排水集成模块可以包括模块本体110和预置管道, 所述模块本体110包括至少一个侧壁, 侧壁围合构成筒形框体, 所述预置管道设置于所述筒形框体中, 所述预置管道与所述筒形框体之间设置有填充材料130。需要说明的是, 上述的“筒形”不构成对给排水集成模块形状的限定, 所述筒形框体的横截面可以为多边形 ( 如图1所示) 或者圆形 ( 如图2所示) 。所述预置管道固定在所述模块本体110中, 所述填充材料130优选为耐火材料。在本方案中, 给排水集成模块将建筑物中的各类管道预制集成到一起并设置在同一个筒形框体中, 然后再在管道与框体之间填制填充材料, 这样就形成了一个预制的整体模块, 如此, 在建筑施工中, 只需要将给排水集成模块安装于每层楼的预留洞口 ( 如设备井口) 中, 然后进行上下楼层之间的立管安装, 这样即完成了建筑中管道的安装连接工作, 填充材料还能起到封闭预留洞口、 隔音、防火的作用; 相对于传统的楼层上下管道布设而言, 因给排水集成模块本身已经填充密封, 预留洞口不需要现浇封堵, 即不需要现场支模、现浇混凝土、拆模和养护, 直接将给排水集成模块固定在预留洞口即可, 而且安装速度非常快, 环境污染小, 现场组织配件少, 组装工作量小; 另外, 管道或者给排水集成模块老化后, 也可以很方便的更换, 不需要破坏楼板。
需要说明的是, 筒形框体可以全部填充, 也可以是部分填充, 优选能达到封堵预留洞口的效果即可, 例如: 可以只填充上半部分, 或者只填充下半部分, 或者填充中间部分, 或者填充两端、中间不填充, 这样都可以减轻给排水集成模块的重量, 便于安装。
在上述方案的基础上, 本模块另一方案中, 还可以在模块本体110的下端设置底面, 底面上开有用于预置管道穿过的预留口, 这样, 由于预留口对预置管道的卡位, 可以对预置管道起到预定位的作用, 而且, 在填塞填充材料的时候, 免除了在模块本体110的下端面支模的操作, 不但节约了制作工艺, 底面还能对填充材料起到一定的支承作用。
3基于集成模块的给排水系统
提供一种卫浴室的给排水系统, 包括排水立管和给水立管, 还包括所述给排水集成模块, 所述排水立管和给水立管均与所述预置管道相连。这样, 卫浴室的给排水系统中, 排水立管和给水立管均与所述预置管道相连后, 整栋建筑同一竖向轴线上的卫浴室给排水管道以及横向管道组合成完整的给排水系统, 特别是设置有给排水集成模块后, 给排水集成模块将建筑物中的各类管道预置集成到一起并设置在同一个占用空间小的模块中, 相对于传统的楼层上下管道布设而言, 因给排水集成模块本身已经填充密封, 预留洞口不需要现浇封堵, 即不需要现场支模、现浇混凝土、拆模和养护, 直接将给排水集成模块固定在预留洞口即可, 而且安装速度非常快, 环境污染小, 现场组织配件少, 组装工作量小; 另外, 管道或者给排水集成模块老化后, 也可以很方便的更换, 不需要破坏楼板。
4结语
本文针对传统给排水系统方法和设备的不足, 设计了一种新的给排水设备和系统, 在实际应用中取得了良好的效果, 可以为给排水的设计和使用提供参考和借鉴。
参考文献
[1]陈秋芳.医院污水处理站设计研究[C].环境科学与管理, 2015 (01) 120-123.
[2]于大伟, 钟华, 等.基于物联网的城镇污水处理监管系统设计与研究[C].长春工程学院学报 (自然科学版) , 2015 (03) 94-97.
集成模块化 篇7
关键词：体操类专修,集成模块,授课团队
随着高校课程改革的深入, 前沿性、创新性、大众性、娱乐性等改革趋势对高校体育教学提出了新的要求。在这种大形势下, 当前体操专修内容多、难度大、竞技性突出的特点显然不能适应当前形势的需要。体操专修课程的内容如何设置普遍被业内人士所重视。体操专修内容需不需要变、如何变, 成为当前体育类院校体操专修课程亟待解决的问题。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
本文以体操类专修的内容体系为研究对象。
1.2 研究方法
就体操课程内容的发展、变化以及体操课的价值取向等方面的问题, 查阅大量的期刊文献和研究专著, 并向多年从事体育院系体操教学和中等学校体育教学的资深教师进行了走访调查。
2 讨论与分析
2.1 体操课程内容的“变”与“穷”
现代体操于1953年从前苏联传入我国后便迅速在各类学校中开展起来。可以说从20世纪50年代初到80年代初近30年里, 以竞技体操为主要教学模式的体操运动在学校体育教学中占据了非常显著的位置。1986年, 原国家教委对体育教育专业的教学计划进行了调整:原属一个章节的艺术体操、团体操被单列为选修课, 健美操与体育舞蹈也从体操的大课程中分离出去, 成为小型课程。此后艺术体操、团体操也被列为独立课程。在此后的很长时间里, 体操普修和专修的主要内容就是基本体操和竞技体操。而新兴的健美操和体育舞蹈项目则独立发展。虽然基本体操和竞技体操的重视程度有所下降, 但是新兴的健美操、体育舞蹈, 因为其健身性、娱乐性和大众性而广受喜爱。时至今日, 健美操、体育舞蹈作为独立课程日渐成熟, 但是体操课程本身所剩余的内容却日益狭隘, 尤其是作为体操主要内容的竞技体操, 因为其高难度性和高危险性, 对学校体育的价值受到了质疑, 在课程内容设置中, 难度一降再降, 动作一减再减。在因“变”而“穷”的情况下, 由“穷”而思“变”则是必然选择。
2.2 课程独立和行政分离使体操、健美操和体育舞蹈项目渐行渐远
随着社会发展的需求和项目本身的日渐成熟, 课程独立有利于项目适应社会并迅速丰富与完善。因此, 课程独立是健美操和体育舞蹈发展历程中一个重要的转折点。然而在课程独立过程中, 忽视了独立课程与本源课程的内在联系, 独立后基本割断了其与体操课程的类属关系。如果说课程独立只是类属联系隔断的开始, 那么行政关系的分立则使得体操课程、健美操和艺术体操课程渐行渐远。高校招生规模扩大以后, 特色学科、特色专业甚至是特色特色系部的大量上马, 健美操和体育舞蹈作为迎合大众需要的新兴体育项目, 必然是各高校发展特色项目的首选。由此, 各大院校相继成立了艺术教研室甚至是艺术系。而原本的体操课程去由于种种原因而保留在原来位置。这种行政上的分离最终导致了体操类项目的彻底分割。最早课程独立之前, 体操专修的学生尚可以学习到基本体操、竞技体操、健美操、体育舞蹈等众多的内容, 而现在, 体操类项目的各个课程已是各自为战, 专修的学生也很难跨课程对自己进行自我完善。也就是说, 在进行课程独立的过程中, 专修学生的学习内容同时被割裂。
2.3 社会的需要及学生的择业需求要求体操教学内容更具有综合性和实用性
2.3.1 传统体操的内容在基层教学中学被广泛需要
2.3.1. 1 传统体操里的基本体操是完成体育类专业培养目标的基础课程
体育教育专业毕业生适宜到中等学校从事体育教育和科学研究工作, 并能从事学校体育管理、运动训练和培养社会体育指导员等工作。基本体操里的队列指挥、组织教法、讲解示范、广播体操教学等内容是一个达到这一目标的最基本要求。
2.3.1. 2 竞技体操仍然是中小学体育课程的重要内容
竞技体操本身有其特有的健身价值, 像支撑、滚动、倒立、鱼跃等重要的身体技能, 其他项目很难起到练习效果。因此现行的中小学体育与健康课程中, 仍然有部分竞技体操的内容。另外, 竞技体操项目是当前“理转体”考试的主要项目, 也是体育教育专业的主要生源项目之一, 中等学校体操训练队的发展空间较大, 也在很大程度了促进了学校体育对竞技体操项目的需要。
2.3.1. 3 健美操、体育舞蹈、形体训练正逐渐成为中等学校体育课程的主要内容
健美操、体育舞蹈、形体训练因为娱乐性较强, 学生兴趣较大, 并且训练强度适宜, 适合作为健身项目, 易于开展普及, 成为目前大多数中等学校体育课程的主要内容。
2.3.2 中学体育教学要求在完成多元教学任务中实现教学效益的最大化
目前中等学校的体育师资普遍较弱, 有限的编制份额优先配给了文化课程, 对体育师资的的投入相对较少。一名体育教师兼职几个年级甚至几个项目的情况较为普遍。与此相应, 体育教师教师应该具备进行多元教学的能力, 能胜任多个项目的教学。也就是“一专多能”甚至是“多专多能”。而体操类课程在中等学校的体育课程中占有重要地位, 体操、健美操、体育舞蹈、形体训练内容的多元组合是很有现实需要和广阔前景的教学单元。因此, 学生若能综合掌握体操、健美操、体育舞蹈和形体训练等项目的知识。能胜任此多元组合的教学单元的教学工作, 将会在未来的就业中赢得先机。
2.4 综合的体操项目的是对“健康”的完美诠释
当前学校体育的教学理念中引入了“健康”的理念, 而体育课的任务也逐渐由原来的掌握技术、增强体质、强身健体, 转变为增进学生的身心健康。如今健康的理念以深入人心, 然而对健康的理解却日趋狭隘。机体生长发育正常、心肺功能日趋完善、没有伤病成为普遍对健康的理解, 尤其是伤病问题, 让中小学老师谈之色变。学生一旦出现损伤, 家长责难、学校处罚。较难动作和具有一定危险性的活动人人避之不及, 宁可不做, 不可出错。因此, 当前学校体育中对健康的理解上, 都具备了一个共同的特点——温和。早在20世纪初, 伟人领袖已经对国人的发展做出精辟总结:文明其精神、野蛮其体魄。对于体育, 不仅仅要学习其内在的文化内涵, 掌握动作的技术要领, 更主要的是需要通过更高、更快、更强的挑战, 来磨练迎难而上、锐意进取的意志品质。当前我国以应试能力为目标的文化教育已经颇受诟病, 再配以处处温和的体育教育, 未来的国家建设者就被培养成为有礼有节、彬彬有礼的谦谦君子了。对健康的理解, 应该建立在“文明其精神、野蛮其体魄”的大方向上。综合性的体操类课程正好体现了这种方向。健美操、体育舞蹈、形体训练等内容具有较高的文化内涵, 学生通过学习, 可以提升自己的外在气质和文化修养。而竞技体操的内容具有挑战性, 通过学习可以达到强身健体和顽强意志的双重作用。因此, 将体操类内容整合统一, 由健美操、体育舞蹈、形体训练等内容“文明其精神”, 由竞技体操等内容“野蛮其体魄”, 是对体育与健康的完美诠释。
3 体操类专修集成模块的提出
综上分析, 基于社会需求和学生择业的需要, 同时也是对体育精神的重新审视, 体操类课程的回归与整合, 建立集成的发展模式, 较项目的单独发展更具有现实意义和战略价值。因此本研究提出了体操类专修集成模块的概念。所谓的体操类专修集成模块是指打破课程之间的壁垒, 将体操类课程内容重新整合, 纳入到统一的集成模块下, 建立由竞技体操、健美操、体育舞蹈、形体训练、体能训练等内容共同组成的模块式教学内容体系。体操类课程中共设置有竞技体操、健美操和体育舞蹈三门专修课程, 因此, 在体操类在专修集成模块的内容里, 应该包括这三个大的方向。竞技体操、健美操、体育舞蹈和形体训练, 是传统体操的固有内容, 也是具有密切关联系的四个项目, 而任何一个项目都有与之相应的专项身体素质要求, 因此, 体能训练的力论与方法也是专修学生应该掌握的知识和技能。所以在体操类专修集成模块里, 应该包含竞技体操、健美操、体育舞蹈、形体训练和体能训练五个方面的内容。
根据此三个方向、五个方面的内容, 可将体操类专修模块分为一主、四副、五个内容的多元内容体系。学生进入本集成模块后, 首先可以在竞技体操、健美操和体育舞蹈三项中任选一项作为主修项目, 作为专修模块的第一个层次——主修层次。主修层次选定之后, 学生还应该完成拓展层次的学习。拓展则包括除主修层次之外的其他四个方面的内容。这样学生可以得到一主、四副、五个内容的学习, 大大丰富了知识结构, 提升了本身的竞争力。
4 体操类专修集成模块教学的设计要点
4.1 教学内容的选择应考虑项目特点, 具有代表性和实用性
对于主修项目, 所选的教学内容应体现项目本身特点, 能最大程度的发展学生主修项目的理论、技术和实践等方面的能力。而对于拓展层次, 应该选择具有代表性的基础性内容为主, 为学生打好入门的基础和继续深造的可能。由于拓展层次的教学课时量相对较少, 而科目又相对较多, 因此对拓展层次定位主要应该在培养学生的自学能力上, 以便学生将来能能自己继续进行本课程内容的学习和深造。
4.2 课时量的分配应适应“一专多能”人才培养目标的需要
体操类专修集成模块成立的初衷为适应社会的需要, 培养一专多能甚至是多专多能的多元化复合型人才, 因此在课时量的安排上应考虑专与能的区别。既要保证主修层次有足够的课时量, 保证教学质量, 达到精通的要求, 又要保证拓展层次有合适的课时量学习, 以满足多能的要求。本研究对于课时量分配的建议为主修层次与拓展层次之间的课时量比例为1:1, 即主修层次与拓展层次各占专修课时量的一半, 而拓展层次中四项内容的课时量分配则根据各个地方和学校的不同特点和不同需要进行合理安排。
4.3 采取授课团队轮转上课的教学方式
专修教师的配置尤其是拓展层次内容的教师配置直接关系到此集成模块的教学效果。本研究提出, 由业务能力强的教师组成专修教学团队, 主修层次的授课由固定的专修教练授课, 拓展层次内容的教学采用专人负责专项的方式, 由固定的教师教授特定内容。而学生采用轮转教学的方式, 在四个拓展内容之间轮转学习。这样的安排一方面可以促使拓展层面的授课教师专门钻研专项教学;另一方面也可以让学生接触不同风格的教师, 学习不同风格的教学方法。
5 结语
体操类课程分成几个独立课程, 促进了项目的高速发展, 但是在一定程度上造成了所属几个项目之间的渐行渐远, 使得人才培养日趋狭窄。而根据社会的需求和学生就业的需要, 并且出于对体育精神的深度思考, 本研究提出了“体操类专修集成模块”的概念, 即建立包括竞技体操、健美操、体育舞蹈, 在内的一主、二副、两个层次、五个内容的教学内容体系。根据内容体系科学选材教学内容和安排课时量比例, 同时建立教学团队, 采取学生轮转式的教学形式。
参考文献
[1]李大成.传统体操教学面临的挑战与相应的改革对策[J].中国科教创新导刊, 2010:226.
[2]郭孝平, 路俊艳, 许桂芝.我国体育教育专业体操专修课程模式多元化的理论研究[J].山西师大体育学院学报, 2005 (S1) .
[3]张涵劲, 朱昌义, 陈显松, 等.我国普通高校体育教育专业体操课程内容设置的基本价值取向研究[J].北京体育大学学报, 2002 (2) :251-253.
[4]赵悌金.微格教学在体操专选课中的研究和实践[D].山东师范大学硕士学位论文, 2008.
[5]熊亚红, 赵永刚.体育院系体育教育专业设置体操类综合课程的构想[J].榆林学院学报, 2005 (2) :121-123.