模块化设计技术
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模块化设计技术范文第1篇
关键词 模块化；并行生产；环境组装
中图分类号U23 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0157-02
1 概述
车辆的生产制造是一项系统性工作，需要设计和工艺统筹考虑，在设计之初就须考虑后续生产中的各种问题，包括质量、成本、生产计划等，优秀的设计应该具有良好的可操作性并且对提高生产效率有所帮助。传统车辆组装方法为串行方法，基本理念是在车辆上依次组装各种部件，突出问题是某一环节出现问题将会导致整个生产线的停滞，解决此问题的一种行之有效的方法是将车辆的组装工作分解成几个模块，模块的生产与车辆的生产并行，最后将模块整体与车辆组装。CRH1A的设计和制造大量采用模块化理念，CRH1A是青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司生产的时速250km不锈钢车体动车组，由8辆车编组（5动3拖，编组型式：Mc1a+Tp2+M2+Md2+T2+M2+Tp2+Mc1a）构成，列车内部功能齐全，具有良好的的舒适性。本文以CRH1A动车组为参照，阐述其模块化组装的理念。
2.模块介绍
2.1 车顶模块
钢结构车顶固定在工装上，工装两侧与翻转设备固定，车顶板朝下、弯梁朝上放置，工人站在两侧的平台上进行操作，组装防寒材、风道、线槽、中顶板等部件，构成车顶模块，经过校线测试合格后，将整个车顶模块与无车顶车体焊接成一体。这种组装工艺使车顶各部件的组装工作变得非常简便。传统车体为整体焊接结构，车顶与侧墙、端墙、底架焊接成筒型结构，在组装车顶防寒材、线槽、风道等部件时，工人需要借助梯子、凳子等登高并且仰头施工，操作不便，劳动强度大。车顶模块很好的解决此问题，。
另外，CRH1A车体在车顶组装前上部为开放式结构，为大部件的调入提供了便利。在与车顶模块焊接前，整体调入地板、厕所、洗脸间、厨房设备等大部件。传统方法为从车顶空调口调入部件，如果部件尺寸太大，就无法调入，需要将部件做成分体式结构或者加大空调开口。分体式结构使工作变得复杂，加大车顶空调开口会使承载能力降低，车体需要局部补强，所以两者都有遗留问题。采用车顶模块的无车顶车体使得此类问题得以避免。
以地板为例，传统地板分成多块安装，地板之间的接缝处需要用若干螺钉固定以防止地板翘曲，后续还需粘接地板布。地板布与木地板粘接时经常产生气泡，所以地板布须分成几块粘接，工作繁琐。CRH1A地板分成三块：两块客室地板和一块通过台地板，地板主结构与地板布在供货时就是一个整体，减少了后续粘接地板布的工作量，三块地板之间采用搭接结构，仅在搭接处需要螺钉固定，极大的减少了地板固定的工作量。
2.2 司机室模块
司机室框架为鼠笼型结构，如图2所示，采用高强度碳钢焊接而成，具有足够的抗变形能力，在车辆低速与一定质量的公路车辆碰撞时，可以保护司机的安全。在与车体连接之前，司机室框架内布置防寒、地板、司机室操纵台、线路、电器柜、管路等部件，构成司机室模块，然后整体与车体用螺栓连接。
传统司机室框架与车体之间采用焊接连接在一起，司机室内空间狭小，给后续的司机室操纵台、电气柜、管路等的组装工作带来不便。操纵台属于比较大的部件，如果司机室框架预先与车体焊接，操纵台很可能无法整体调入，需要设计成分体式结构上车，然后在车上组装；如果设计之初就留出操纵台调入空间，车体结构将很难达到强度要求，为此需要增加可以后安装的补强梁，补强梁与司机室框架采用螺栓或者高强度铆钉连接。采用司机室模块的CRH1A动车组很好的解决了上述问题，首先司机室模块端部为开放结构，操纵台整体从端部调入，另外模块组装时周围是开放环境，各种操作不受限制，提高了工作效率。
2.3 车下设备安装模块
车下设备种类繁多，包括主变压器、逆变器、蓄电池、制动单元、主压缩机、污物箱等部件，具有质量大、形状各不相同的特点。传统的安装方法如下：在不锈钢或者碳钢车底架横梁上焊接各种支座，然后将各种设备与支座固定在一起。不同设备的安装都是独立的，工人须钻入车下，甚至钻入设备之间的间隙来操作，部分安装工作需要仰头作业，工作条件不是很好，生产效率不高。
为了处理上述问题，CRH1A采用车下设备安装模块，其主体概念是将主变压器、蓄电池等设备和线槽、管路做成一个单独的模块，然后整体与底架固定。具体操作如下：首先，将多个安装梁固定在工装上，各安装梁主体结构相同，但是由于需要固定不同的设备，所以在其上面焊的支座有所不同；将各种设备调入相应位置，并与安装梁上的支座的固定，后续工作为布置线槽和管路；将车辆抬升到一定高度，将整个带有工装的模块用气垫小车推入车下，降低车辆高度，将各安装梁与底架固定，抬升车体，设备与工装脱离，最后移除工装。
车下设备安装模块的劳动强度适中，操作者只须在两侧站立工作，在与底架组装时会有部分安装工作需要钻入车下操作。与传统安装方法比较，减少了在车下的较差环境中进行设备安装的工作时间。
3 模块化组装对提高生产效率的作用
常规的车辆组装工作是依次进行的，如果某一环节出现问题，下一环节就无法进行，只有等待问题处理完成后才能进行工作，耽误整车的生产进度。上面介绍的三种模块的生产是在整车之外的工位完成的，与车辆的其它组装工序并行，通过科学的生产计划，将一些需要返工等特殊情况考虑到生产中，将各种模块的完成时间早于其组装到车辆的时间，所以模块本身的生产不会使整个车辆生产线产生延误；另一方面，模块为开放结构，周围可以布置大量人员施工，设备调运和安装都很方便，加快了生产速度。
4 模块化组装的缺点
各种模块的组装是在单独的工位完成的，占用了场地，同时也需要不同种类的工装、翻转设备、气垫小车和专用焊接设备，先期投入成本较大。以车顶模块为例，在组装风道、顶板等部件时车顶弯梁需要朝上放置，但是将整个车顶模块与车体焊接时，需要车顶弯梁朝下放置，所以在车顶模块工装的两侧需要翻转设备；另外，车顶与侧墙的焊接也需要专用的龙门焊机设备，该设备横跨整个车辆，在车辆长度方向可移动，车辆两侧需要提供其移动的轨道，设备两侧是供工作人员高处作业的可升降的操作台，顶部滑轨既要吊装电阻焊机，又要实现焊机在车辆横向和纵向的可移动，所以整个龙门焊机设备成本较高。
另外，车顶模块影响了车体结构。传统车辆的车顶与侧墙焊接后，其接口是光滑的结构，但是采用模块化的车体由于车顶后安装，所以从结构上必须留出车顶弯梁与侧墙立柱焊接的空间，车顶和侧墙接口处形成长条形开放区域，需要用方形板采用焊接的形式将其掩盖，最后还要粘接玻璃钢罩板，以达到美观和良好的空气动力学效果，另外高压平顶与玻璃钢罩板接口处的排水需要认真处理。综上所述，车顶模块使车辆的结构变得复杂。
5 结论
良好的施工环境是质量保证的前提，设计者需要充分考虑生产制造中的各种因素，将复杂的车辆组装工作解成模块，使其在普通劳动强度条件下和开放环境中完成，以提高生产效率。
参考文献
模块化设计技术范文第2篇
关键词：蔬菜模块化；基质栽培箱；创新设计；应用模式
蔬菜机制栽培箱所选用的材料为泡沫、塑料，箱体结构单一，并且对于环境产生污染。为了促进蔬菜模块化基质栽培箱的广泛应用，需要研究新型的模块化基质栽培箱。在实际设计中，需要秉持节约蔬菜种植空间、环保、箱体搬运方便的原则，一方面提升其在实际应用中的效能，另一方面践行绿色生态种植理念。
1无土栽培与基质栽培
无土栽培是指在植株栽培过程中不应用天然的土壤，而是利用含有植物生长所需要的营养液，实现植物生长，该种方式能培养出品质优良的作物。基质栽培与无土栽培不同，依然应用天然的土壤，将农业种植与无土栽培方式相互结合。将植物的根系固定在有机、无机基质中，通过滴灌或是细流灌溉的方式，为植物生长提供所需要的营养液。该种植物栽培方式所需要的投资比较少、实际成本比较低、节约肥料、产品质量高[1]。
2蔬菜基质栽培发展现状
伴随着生态环境的恶化，人们越来越意识到环境对于生活、饮食等的重要性。蔬菜种植对于生态环境依赖性较高，一方面是植物生长所需要的水分、土壤肥力、阳光等；另一方面是良好的植物生长环境。在生态环境质量较差的情况下，蔬菜栽植的质量较低。绿色蔬菜种植秉持着无污染、高产量、安全生产的原则，在农业生产中得到了广泛关注。基于基质栽培方式的出现，改变了大面积蔬菜种植方式，该种方式在蔬菜管理上比较方便，并能够为蔬菜生长提供所需要的营养。新时期，调整农业生产种植结构，不断改进蔬菜种植结构，多种利用有机固体废弃物合成环保型有机栽培基质产生。在工业生产中，筛选、分类这些合成基质的原料来源，并且对其发酵的过程进行整体控制。近年来，有机生态型无土栽培的发展逐渐向着规模化、集约化、自动化、工厂化以及小型化、家庭化方向发展。因此，使得模块化基质栽培方式产生，如在居民阳台、庭院上以及屋顶上的栽培种植。虽然该类新型的蔬菜栽植形式被广泛应用，但整体上蔬菜基质栽培系统水平低，其在实际农业生产中的用途比较单一。最为关键的就是，蔬菜基质栽培技术方式比较简陋，栽培基质槽的材料设计应用为塑料、聚氯乙烯、聚乙烯，这样的结构材料不易处理，并且不具备相应的组合功能，对于生态环境的影响巨大[2]。在未来伴随着模具生产研发，传统模块化的蔬菜机制栽培箱系统，能够根据用户的实际需求进行灵活性组装，在结构设计、尺寸等的设计上能够实现创新。基质栽培箱的研发，对于提升农户蔬菜栽植效率，提高农业生产的现代化水平具有较为积极的意义，如通过栽培箱的结构变化、结构镶嵌，将平铺的栽培箱放置方式转换为立体栽培方式，不仅有效降低了空间利用率，还能够创新蔬菜生产方式。
3现行基质栽培设备缺陷分析
调查现行的农场蔬菜基质栽培现状，发现很多问题，这些问题都是制约着蔬菜栽培发展的重要原因。目前，大部分的农场蔬菜栽培中所选择的基质都为森林中的腐叶土、蛭石，这些材料都是构成蔬菜栽培的基本材料，这些材料的应用作用在于能够有效固定植物，并且作为土壤之间的营养衔接环节，为植物的根部输送充足的营养。采用何种材料作为蔬菜基质的栽培箱这很关键。在实际调查中，很多农场中的栽培箱为泡沫，该种材料价格低，但容易被破坏，并且埋没在土壤中不可降解，对于环境的影响比较严重。同时，大部分栽培箱的体积都较大，不利于搬运，不仅浪费材料，还占据了大量空间。另外，栽培基质与过滤物在泡沫箱中混合，不能及时进行清理。蔬菜基质栽培要想提升蔬菜质量，要求栽培箱无论从箱体的结构上，还是从箱体的功能上，都需要满足蔬菜模块化栽培的需求。目前，基于蔬菜栽培这样的情况，还不能满足蔬菜栽培模块化的标准[3]。
4蔬菜模块化基质栽培箱创新设计与实际应用
传统大模块机制栽培箱不能满足蔬菜模块化种植，在栽培箱结构、形体设计上存在着不科学的地方。创新蔬菜模块化机制栽培箱设计，从箱体比例、箱体结构、箱体组装设计上、箱体尺寸设计上以及箱体颜色设计上进行优化。4.1箱体比例设定蔬菜模块化基质栽培箱的比例设计，既要满足蔬菜栽培，还需要具有较好的视觉性，模块比例设计可以通过设计出突出、凹陷的结构，实现2个模块之间的组合。从该种栽培箱的三视图设计上能够看出来，包含2个2∶1的叠席形和1个1∶1的正方形组成。基于这样的设计，既能够节省空间，也能够模块与模块之间的随意性组合与堆放。同时，这样的设计也能够符合培养方面的审美要求，箱体长短、高低设计合理，提升空间利用率。4.2箱体结构箱体结构设计决定着蔬菜的生长，在箱体的尺寸设计完成后，需要进行箱体的实际结构设计，保障结构设计完整，并且满足植物基质栽培要求。由于该种箱体的外形看似“Z”字母形状，箱体为不完整的长方体，结构设计需要充分借助该种不规则结构优势。具体的结构设计中，每个箱体都是1个单独模块，其功能不仅完整，还能够为蔬菜生产提供便利。如在每个结构箱体上都有主箱体、排水孔、进水孔、透气孔、左右卡槽、上下卡槽。其中进水口能够为蔬菜生长提供所需要的水分，营养液能够经过过滤孔进入到基质中。当灌溉水分多余时利用排水孔排水，将箱体的上半部分做镂空处理，便于植物呼吸。4.3模块组装箱体尺寸、结构的特殊性，使得其能够进行随意组装，与积木原理相同，蔬菜种植者可以根据光照、水分等需求，随意挪动栽培箱，该方面设计能够体现出箱体结构设计的创新。用户摆放箱体时，能够根据个人意愿进行摆放，既能够体现出产品之间的互动感，借助巧妙的卡槽结构设计实现箱体的叠放。通过不同类型的箱体叠放，空间能够被利用起来，增强箱体摆放的随意性。在实际的箱体组装环节中，可以分为平面栽培模块和立体栽培模块。如可以进行2个箱体的横向组装和竖向组装，也可以进行10个箱体的组装，在变换组装的方式下，提升了空间利用率，使得蔬菜栽培形式变得多变。4.4箱体尺寸在箱体的具体尺寸设计上，需要符合人体力学原理，保障箱体搬运省力。借助人机公程学，让机器设备的尺寸能够适合人的心理特点和生活方式。在蔬菜模块化基质栽培箱的设计上，主要涉及箱体的搬运、推拉等，箱体被抬起的瞬间，其重心都落在了双手与身体组成的平面内。一般情况下，人的手离开膝盖的距离为25cm和50cm时，成年人所能够提起物体的质量为最佳，其高度也比较合适。成年男子能够提起的最大栽培箱体重量为30kg。如果箱体的质量超出30kg时，需要2个人进行搬运。箱体的设计尺寸为：长50cm、宽25cm、高25cm。这样的箱体设计在形体上比较完美，并且其平均单体质量在25kg，实际搬运操作上比较便利。4.5箱体颜色在箱体的颜色设计上主要有2个设计方案：第一，单色设计。由于蔬菜农场所栽培的蔬菜种类比较多，自身环境比较杂乱，为了避免视觉疲劳，在箱体的设计需要保持箱体颜色统一，体现整洁、干净的箱体环境。第二，根据不同的蔬菜种类进行颜色的搭配，有利于蔬菜分类，便于用户进行识别。
5蔬菜模块化基质栽培箱设计应用
蔬菜模块化基质栽培箱设计在农业种植中的应用比较广泛，与传统的栽培箱设计相比，其具有较强的经济性和环保性。5.1经济性应用栽培箱的结构为长方体造型，大部分的结构由简单的板块面相互组合而成，箱体上的卡槽设计并不多，不会增加箱体的搬运难度。但简单的卡槽设计就能够实现多种箱体之间的组合，使得箱体与箱体之间稳定性结合。并且在箱体与箱体之间相互组合环节中，不需要进行多余支架的支撑，也不需要进行复杂结构的处理，基于这样的处理有效降低了箱体的制造成本和使用材料，使得箱体的搬运更加便利。同时，在栽培箱体底部设有过滤筛板，该筛板能够有效防止浪费营养物质，保障了栽培箱内部营养物质的回流。5.2环保性应用绿色农产品是农业生产中的重点项目，该模块化蔬菜基质栽培箱设计，以其高度的模式化、标准化，将不同高度的植物设定在针对性的生长空间中，并且对于栽培箱自身进行结构调整，能够保障不同植株充分利用阳光。如在进行栽培箱的拼装过程中，将对光照依赖性较强的植物放在最外侧和最高点，而对光照要求较低的植物，可调整其位置。基于这样调整栽培箱位置能够有效弥补大面积土地蔬菜种植环节中，对于自然光照的不可调节缺陷。在位置的设置上，如果是栽植小型植物，如生菜等，可以进行栽植箱的叠放，如果进行顶端需要固定的植物，如豆角、苦瓜等，需要将栽培箱摆成一排。
6结论
综上所述，传统大模块机制栽培箱不能满足蔬菜模块化种植，在栽培箱结构、形体设计上存在着不科学的地方。农场中的栽培材料价格低，埋没在土壤中不可降解，同时，大部分的栽培箱体积都比较大，不利于搬运，浪费材料。栽培基质与过滤物在泡沫箱中混合，不能及时进行清理。创新蔬菜模块化机制栽培箱设计，从箱体比例、箱体结构、箱体组装、箱体尺寸以及箱体颜色设计上进行优化。
参考文献
1尚华.蔬菜模块化基质栽培箱创新设计与应用模式研究[J].包装工程，2014（12）
2宋晨晖.基于SAPAD的无土栽培家庭蔬菜种植系统设计研究[D].广东工业大学，2015
模块化设计技术范文第3篇
关键词：模块化；机械设计；数控加工中心；应用
引言：随着我国经济发展水平的日益提高，我国数控加工技术得到了突飞猛进的发展，在对数控加工技术进行分析时，模块化机械设计是必不可少的。根据系统功能的不同，在进行设计时可以分解成若干个模块。而通过对不同的模块进行组合后，可以产生不同规格和品种的产品，这也是模块化设计的主要内容。
在对机械产品进行设计制造时，需要与成组技术和计算机技术等相关技术进行必要的结合，然后对同一功能的单元进行有效的设计，从而可以设计出可互换且性能不同的模块。这样一来，就可以形成不同规格的产品，利于产品的重新生产和应用。这也对机械设计的发展及其创新有着非常好的促进作用。
本文就对模块化的设计的相关问题进行分析，然后对模块的划分以及模块化的技术的应用进行了相关的阐述，然后对模块化机械设计在数控加工中心的应用体会及发展趋势进行必要的分析。
1.模块化的概念分析
模块化设计需要考虑很多的问题，首先其要保证设计的灵活性，要重视管理与制造的便利性，从而能够更为有效地控制设计制造过程，避免出现混乱。另外，在设计时还要考虑模块系列的扩展及变型产品的辐射。正因为如此，在设计过程中一定要对结构要素和功能要素加以考虑。用科学合理的方式来划分具体内容，被划分的模块要具有完整性和独立性的特点，这样才更加有利于模块借口的分离和联接，想要做到这一点，就要有效控制模块的数量，确保模块结构的规范性让所有模块之间的联系更加简单、稳定、
值得一提的是，在进行模块化设计时，一定要重视模块的组合，要重视相同模块的互换以及不同功能模块的组合等，这些内容往往体现在接口上，因此人们对模块的规范化和标准化提出更高的要求。
在模块化设计过程中，要先对设计的产品进行分析，拟定出产品的系列频谱，然后通过对产品的结构和功能进行分析，确定重要的参数，然后对产品的模块进行更为合理的划分，使模块的结构更为有效
2.模块化设计技术在数控加工中心的应用体会及发展趋势
基于我国数控加工技术的发展以及模块化设计的日益完善，对模块化设计技术在数控加工中心的应用进行分析，可以更好地明白模块化设计的重要内容和发展趋势，从而为我国数控技术的发展提供有利的依据同时也可以进一步完善模块化设计技术。
2.1.模块化设计技术在数控加工中心的应用体会
2.1.1.数控立式车床模块的划分
在对模块划分时，一定要充分考虑车床的模块化要求和结构形式，要对独立的功能单元进行分析并将其作为模块来让分解功能单元更为独立，形成更为有效的搭配和拼组形式，让整个操作过程更加简便和多变，进而为车床生产提供更为有效的支持。不仅如此，还要让部件模块形成一个更为完整的整体，保证装配质量。此外，还要进一步促进部件不同性能及用途的更好发挥，让功能更加细化。这样一来，就可以让整个组合方式更为灵活。值得一提的是，在对模块进行划分时，一定要对机床大件的模块化设计进行足够的重视，要有效规划大件的结合要素，从而让分离和联接更为简易、高效。另外，在对模块设计时还要留有空间，为新技术的引入打下基础。
2.1.2.车床的模块划分
分解总功能，其功能与实现功能的模块具有一定的对应关系。如通过单一模
块促使某一功能的实现；多个模块共同促使某一功能的实现；某一个模块促使多
个功能的实现；其分别为一一对应关系、单对多的关系、多对单的关系。
依据模块与功能的映射关系，对数控立式车床的结构型式及特点进行考虑，通过模块划分原则的运用，可对通用的模块进行划分。其可分为监测模块、辅助模块、支承模块、执行模块以及传动模块，同时还能够继续进行细化和分解。分析同一功能的模块，其结构与用途存在着差异而，而相同接口结构模块的形成，
在结构模块的组合过程中，可以促使不同性能与用途的数控立式车床产品的设计
和制造。
2.2.模块化设计技术在数控加工中心的应用的发展趋势
通过上述分析可以知道，模块化设计技术在数控加工中心的应用的发展趋势
会朝着规格化、通用化、标准化程度发展，未来在对模块化进行设计时，要更为重视产品的规格，要让整个设计生产更为统一，形成一个统一的标准，从而使生产更为高效。更进一步来讲，整个设计生产更为统一可以使模块的互换变得更为可能，其机械化设计与制造水平也会得到进一步提高。
另外，模块化设计技术在数控加工中心的应用会更加重视简便化，这样就可以让部件模块形成一个更为完整的整体，保证装配质量，让功能更加细化。这样一来，就可以让整个组合方式更为灵活，让分离和联接更为简易、高效。此外，未来的模块化发展过程中，产品的精度和性能也会朝着更为稳定的方向发展，这样就可以让生产成本得以降低，提升生产的效益和效率。
结论：总之，在对模块化产品进行设计应用时，一定要重视对产品的精度和性能的提升，让产品更为精细，让其性能更加稳定，这样就可以让产品生产更为低廉，使机械产品的结构更为简单。另外，当产品的设计规格更为标准化和通用化时，可以更好地提升模块的互换性能，进而让机械化设计和数控车床生产水平得到很好地提高。
参考文献：
[1] 张丽，林世婷.基于模块化技术的袋装机设计方案评价系统[J].中国制造业信息化，2007（19）.
模块化设计技术范文第4篇
【关键词】计算机专业；应用数学；模块化设计；教学实践
关于高职数学和计算机数学基础的课程改革、课程设计、教学模式设想等探索已经进行了许多年，相关的文章很丰富[1][2]，其中大部分从数学课程的重要性、现状剖析和存在的问题、课程改革的意义、改革设想[3]等方面阐述了作者的见解.这些问题已基本形成共识，但宏观论述的较多，拜读文章之后，读者对作者理念的实践效果及如何借鉴实施的认识仍然比较模糊.本文尝试将课程组多年的教学实践和对课程改革的不断探索进行总结，在厘清理念的同时，对实践做法和效果进行较为详尽的介绍，愿抛砖引玉，与基础课教师和专业课教师共同学习探讨.
计算机技术的特点之一就是日新月异，人们不由自主地被裹进数字化、智能化、网络化、多媒体化的技术进步浪潮里，高职计算机专业人才培养受到层出不穷的新技术的影响.如何使学生掌握未来职业所需的专业知识与技能，使之具备适应职场技术快速变化的能力？数学课程在培养学生的学习能力和应用能力上有怎样的作用？又该怎样做？这是计算机专业导向下应用数学课程建设关心和思考的问题.
一、学情教情调查
为了解学生的数学基础状况及学习情况，我们设计了两份问卷调查表，分别在学生大学入学时和第一学期结束时进行调查，调查内容包括个人中学数学学习兴趣和水平的自我评价，对数学的认识，对大学数学学习的期待，大学数学学习途径和学习情况自我评价，对大学数学教学内容、教学方法和考核方式等的评价，以及对老师教学的意见和建议.抽样调查了2009级、2010级、2011级和12级软件专业、网络专业、信息管理专业若干班级.调查结果如下：
1.入学初调查
76%的同学对数学学习有兴趣并在中学数学学习中感到充实愉快，但成绩一般.90%的同学都认为学数学有必要，86%的学生相信能继续学好数学或能改变现状，75%的学生期待大学数学能提高数学应用能力，80%的同学喜欢思考，有一定独立学习的能力和习惯，62%乐于和同学共同探讨.
2.第一学期末调查
60%左右的学生仍然有兴趣，65%认为数学课程训练了思维，教学内容比较合适，影响数学学习的主要因素是自身基础和学习方法，对老师的教学15%表示很满意，70%表示满意，7%表示不满意.对自己的学习状况，3%表示很满意，42%表示满意，50%表示不满意.对老师教学的意见和建议是：改变一言堂占16%，少讲多练占26%，增加课堂互动占34%，改革教学内容占24%.学生学习数学的途径基本在课堂内，边听边看书，以完成作业为度.大部分学生很少或从不借阅数学参考书，说明在数学学习上学生缺乏探索钻研，自我要求不高，仅凭课内的90分钟时间，课外复习方式就是完成作业.软件和网络专业近20%学生抄作业或懒得做作业.
3.调查统计后的若干结论
软件专业学生在数学兴趣、理解消化知识的能力、挑战自我上表现更为突出，软件专业32%的学生有参加数学建模学习比赛的意愿.信管专业学生习惯听从老师的安排，自律性、学习积极性更高.网络专业学生的学习状态相对更平淡，但是对学习内容和教师教学的期待比其他两个专业学生高，所谓有心向学，无力“杀敌”.在数学学习兴趣、学习能力上呈现的整体性差异，间接反映出数学课程与各专业课程的相关性.计算机各专业人才培养方向和职业岗位目标不同，需要的数学知识与技能训练不同，分配在数学上的总学时不同，因此应用数学课程在教学中需进行适当的模块划分，加强针对性以适应不同专业的需要.
二、计算机专业导向下应用数学课程的教学理念与设计
应用数学是高职计算机类专业的基础能力课程模块中的必修课程.从短期看，为学生的专业课程学习服务，要适应计算机专业培养人才的任务导向、项目驱动等工学结合的教学模式.从长期看，为学生继续学习提供具有数学特色的思考方式和技能训练，包括抽象化、最优化、逻辑分析、数据整理推断、运用符号、量化能力、建模能力、人工计算能力、数学软件运用能力等.但数学课程的教学时数受到制约，不可能面面俱到地为学生准备所有的知识和进行系统全面的数学能力训练，让不同的专业侧重选择不同的学习内容，实施模块化教学成为必然选择，为此，我们从教学内容、教学方法、教学组织形式、考核评价等方面提出一种模块化教学设计的理念.
1.优化课程知识结构
课程设计遵循“学有所用、够用为度”的原则，以整合计算机专业背景知识、程序设计思想方法、应用问题为主线，将课程教学内容设计成三大模块和若干子模块，各模块知识有独立性和适用性，便于计算机各专业根据需要和课时限制针对性选择.恰当案例是教学核心，通过模块学习和案例分析来训练学生的思维能力和应用能力，使学生获得新的知识和新的经验，并在新知识经验的基础上建立个人的理解力，扩展智力框架.[4]
2.教学方法
课程形式上有理论讲授课、数学实验课、数学建模实践指导课，各部分课时约占1/3.各部分的逻辑关系是：理论知识模块实操模块综合应用模块.教学方法以综合应用模块中的项目为导向，根据项目需要选择理论知识模块的学习深度，兼顾内容衔接和层次递进，应用实验课程强化巩固，使数学理论知识学习、数学实验操作和数学建模形成一个项目式整体.
有数学家说过：“数学素质中最重要的是数学建模意识和基本的数学头脑.”实践表明，数学实验和数学建模实践是扩展学生学习途径、提高学生参与学习的广泛性、提升学生查阅资料能力和团队合作精神的有效形式.
3.教学组织方式
以问题解决为核心组织教学，教学的问题可分为概念问题、方法问题、思想问题、计算问题、推论问题、应用问题、实际操作以及模拟实现等问题.通过项目化分组实施“模块案例+MATLAB软件实现”教学做一体化，逐步解决上述问题，实现教学目标.
4.构建课程新的评价体系
评价的主要目的是为了全面了解学生的数学学习过程，考查学生的“输出”能力，同时督促学生学习和改进教师教学.但以往的评价手段“期末一考定终身”过于单一，不能全面反映学生的真实情况.
对数学学习的评价要关注学生学习的结果，更要关注学习的过程，所以采用过程考核与目标考核、笔试与机试相结合，通过强化项目化分组的过程监控，将作业、小组讨论、实验报告、论文写作、资料查阅等任务的完成情况纳入考核系统，加权计算数学成绩，更能反映学生学习成果的真实情况，同时也能提高学生平时学习的积极性.
三、计算机专业导向下应用数学课程模块化教学实践经验
1.进一步明确了模块化教学的思路
通过研究，教师更清楚地把握了要教什么，教到什么程度，什么教学形式更有效果.学生普遍比较喜欢MATLAB上机学习的形式和体验，新鲜有趣，在老师布置的任务驱动下能全神贯注，通过阅读实验指导，向老师提问和相互交流，大多数学生都能完成任务，特别是听理论课有些吃力的学生，发现自己也能读懂教材，可以动手操作，自然而然就有收获参与的良好心理体验，学生“尝试应用数学”的愿望得到最基本满足.因此加大实践实践教学环节的学时比重成为共识.
2.项目导向，教学做一体化，锻炼和提高了学生的能力
从教学实践来看，在实验室教学，讲解操作演示模仿练习项目训练的方式比较有效果.把一个建模任务以数学论文的形式完成，学生首先感到很困难，但坚持下去，通过查阅资料，小组合作完成的过程带给学生与以往不一样的体验.有的学生在数学学习的总结中写道：“这次写的小论文给我收获蛮大，一来提高了我的思维，那是一次真正思想上自由的思考，虽然一开始摸不着头脑，找不到头绪，只能到处去查资料、看书、查看相关专题，在短时间要理解运用知识，这是平时我们学习很难得到的，真正锻炼到了思维.二来又锻炼了我的计算机应用能力、检索文献的能力、学习新知识的能力和论文写作能力等.这次写论文对我来说是一次很好的经历，这段日子的体会和收获，相信对我今后的学习会有一定影响，让我不断努力进步.”教学做的方式同时促进了学生计算机专业课程的学习和知识的运用.有学生反馈：“这次实训使我对计算机编程有了新认识，虽然我是学计算机的，平时写过很多程序，不过那是事先设计好的题目，要么是课本上的，要么是老师限定好所有条件的，虽然做出来了，却不知道在现实中有什么用，然而这次写程序却给了我很大挑战，感觉写得很辛苦，但是蛮有成就感，因为是自己第一次联系现实用计算机解决问题.”
计算机专业课程（如数据结构、C语言程序设计）教师对应用数学课程中讲授算法逻辑结构、递归算法、最短路算法等的做法大加肯定，在他们传授相关知识时学生理解接受得比较快，数学课程为计算机专业课程教学起到一定的先导作用.
数学教学的层次性更加鲜明.通过课堂普及性教学建模选修提高性教学全国大学生数学建模竞赛集训三级渐次提高的教学链，使具有创新精神和独立钻研能力的优秀学生突颖而出.从2009年开始参加的每届全国大学生数学建模竞赛，均取得全国一等奖、二等奖的佳绩，尤其是2010年，五个参赛队中两个获得全国一等奖并获“高教社”杯，已有三篇学生数学竞赛论文在《数学工程学报》上发表.
3.考核评价方式改变，降低了学习压力，改变学习状况
通过强化项目化分组的过程监控，以数学建模论文写作作为考查学生掌握和运用知识的能力的主要依据，使得学生改变平时混课，学习没有压力也没有动力，考前抱佛脚的情况.把考试压力分解到日常的学习中，学生感到只要平时认真上课，就不会畏惧考试，消除了有句话说的“大学有一棵树叫‘高数’，许多人都挂在上面”的大面积考试不及格现象.
结束语
虽然本课程在教学上取得一些令人鼓舞的改变，摸索出一点适合高职计算机类的数学教学理念、设计和实践经验，学生对数学教学的认可度也得到提高，但要达到“数学学习对每名学生有用”的境界，仍然艰巨.当今数学的范畴不再是几何、代数、微积分.数学扎根于数据，展现于抽象形式中，对诸如表格、图形、趋势分析、财务报告、逻辑辩论、概率推断等等生活、新闻报刊、例行公事中的数学概念的理解展现了数学基本能力，这些能力的掌握程度必然影响到学生未来的职业能力.愿与同行们共同探讨基础课程贴近生活实际和专业需要的教学改革问题，不断改进数学教学工作.
【参考文献】
[1]张秀英，王艳萍，李海燕.计算机数学基础课程改革的探讨[J].郑州铁路职业技术学院学报，2007，3：47.
模块化设计技术范文第5篇
关键词：caid；工业设计模块；商品化设计软件
中图分类号：tp311文献标识码：a文章编号：1009-3044(2011)10-2433-02
research on the development trend of caid technology according to industrial design module in the commercial design software
xu ting
(school of media & design, shanghai jiaotong university, shanghai 200240, china)
abstract: nowadays caid become much more important as it used to be in industrial design area.the research situation and development trend will be analysed in this article according to the industrial design modules in the fashion commercial design software(e.g.pro/e,ug and solidworks).
key words: caid; industrial design module; commercial design software
1 caid研究现状
近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体、虚拟现实等技术的发展和cad/cam应用的逐步深入，现代工业设计在设计、建模研究方面有了长足的进步，计算机辅助工业设计（computer aided industrial design，caid）技术已成为cad/cam、机械制造与自动化领域的研究热点。
当前，世界上大型的cad/cam/cae软件系统，如pro/engineer、eds unigraphics、euclid、autodesk、solidworks等都提供了用于产品前期设计的系统模块，它们称之为工业设计模块（概念设计模块）。
下面将介绍当前一些著名的cad/cam/capp商品化软件中的工业设计模块。
1.1 pro/engineer
pro/engineer包含一个工业设计模块——pro/design，用于支持自上而下的投影设计，以及在复杂产品的设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工具包括产品设计的二维非参数化装配布局编辑器，用于概念分析的二维参数模型的布局以及用于组件的三维布局编辑器[1]，具体构成描述如下：
pro/ design支持二维平面图布置上的非参数化组装概念设计，二维平面布置上的参数化概念分析以及3d部件平面布置。pro/design也能使用2d平面图自动组装零件。而pro/engineer的全相关特性保证了其工业设计模块在根本上和设计全局的统一。
其功能有：
1) 3d装配图的连接层次等级设计；
2) 整体与局部的尺寸、比例和基准的确定；
3) 情况研究-参数化详细草图绘制；
4) 组装：允许使用3d图块表示零组件了定位和组装零件位置；
5) 自动组装。
1.2 eds unigraphics
eds unigraphics 从v13版本后推出了概念设计wave （what-if alternative value engineering）技术。它使得工程师随然处于不同的部门却可以在设计初期就可从全局角度出发，同时针对多种设计方案进行评估，从而使设计师能够有效地控制各种设计变更。此外，wave也支持“概念设计到详细设计工程”，即先作出设计决策，然后设计细节。[2]
通过wave技术，设计师可以在设计之初即将产品参数设定到产品的整体布局中去，通过预先设定这些准则，子系统设计根据产品参数进行调整，通过改变关键产品参数，例如尺寸，高度和功率，产品范围等，可以在控制结构中来启动，这些改变会被自动地传输到子系统的设计中。
1.3 solidworks
solidworks提供了一种快速预览三维轻量化模型的技术，使得大装配模型的显示速度进一步提高。同时，支持在设计界面下的真三维显示效果，达到了以往专门的三维渲染软件的显示效果。方便地编辑大装配件。可以便捷地从大装配件中选取一部分零部件进行显示、编辑，进行运动仿真。
自上而下的装配体设计技术（top-to-down）可使设计者在装配体内设计新零件、编辑已有零件。可以使用一个零件的几何体来帮助定义另一个零件，或生成组装零件后才添加的加工特征。[3]可以将布局草图作为设计的开端，定义固定的零件位置、基准面等，然后参考这些定义来设计零件。
这里想着重提一下的是它的渲染功能。photoworks提供了方便易用的高品质渲染功能，可以便捷的制作出真实质感的图片，同时保证上佳的视觉效果。而这对于工业产品设计师是相当重要的，可以使他们在完成尺寸设计的同时亦能轻松完成产品外观设计，更好的向客户展示设计作品。
2 caid发展现状分析
2.1 概念化设计概念的引入
传统的cad系统虽能产生复杂、精确和完整的三维造型，但由于其本身并不是为工业概念设计而开发的，因此缺乏设计方法学的支持，进而使得设计师无法在软件中实现概念设计的创造过程。同时，由于在建模方面存在许多约束限制，不允许快速创建尚未完善的概念化造型，从而导致其沦为一个在设计方案基本确定之后的绘图工具，而非设计师们所希望的辅助设计工具。
比较传统的方法是自下而上设计法。在自下而上设计中，先生成零件并将之插入装配体，然后根据设计要求配合零件。然而，这种方式却大大阻碍了设计师创新思维的实现，软件并不能第一时间在设计上发挥效力，往往是在设计方案定稿之后成为了作图工具，仅仅发挥了其在作图方面的功效。
而近年来各大商品软件所推出的自上而下的设计方法为设计师解开了束缚，允许设计师从装配体开始设计，从概念化的外形逐步细化到零件设计，并且得益于其系统的相关性和联动性使得设计师敢于大胆修改自己的初始设计、大胆尝试各种想法及设定，大大增加了设计过程的灵活性。
2.2 参数化、变量化设计
现代软件的开发实现了参数化、变量化设计，可对产品零件的局部尺寸设定变量，亦可在装配体中针对一个或几个零件进行系列替换，实现了产品的批量、系列设计。软件实现了将参数化设计和方案优化联系在一起，比较和优化备选方案。通过比较强度、寿命、成本和重量确定最佳设计方案，在不制作样机的情况下即对方案直接进行评估，甚至设计载荷、评估零件强度、结合材料的价格计算自动得出最佳方案。
2.3 虚拟仿真技术
通过计算机软硬件系统的虚拟仿真，可以有效地进行人机关系的设计、评估、检验等工作。通过仿真现实世界中的运行条件减少与构建和测试样机相关的时间和成本，在投放生产前即可发现设计错误，使得设计更加准确、经济。
3 未来趋势分析
3.1 caid与绿色环保设计
通过插件计算用户设计产品的碳排放量。通过环境仪表板进行实时反馈，并寻找到相应的替代材料。已有商家开始设计插件通过计算碳排放量、能量总消耗、对空气质量的影响、对水质量的影响，并通过直观的图表使设计师作出真正有益环境的决策。而材料的选择对于一个产品对环境造成的影响起着决定性的作用。其对于设计的所有其他方面也十分重要。设计师可以迅速而快捷的搜索材料数据库并寻找到更加环保的可替代材料。
3.2 caid与文件交流共享
通过网页实现网络图纸实时共享。无需文件格式转换，只需直接上传dwg，dxf以及sw文件至网页、把链接地址发给同事或客户，即可实现图纸共享浏览，在此网页可以随意拖拽、缩放以及打印图纸。从某种程度上来说，这留给了设计师更多的时间去做设计，而不是设法与人交流他的设计。
4 结束语
综上所述，随着cad、人工智能等技术的进一步发展，设计软件对设计过程以及设计思维的模拟必将达到新的高度。caid将为工业设计提供更为先进而有效的人机交互方式及创新设计的手段。随着工业设计师与工程设计师逐步融合，caid将向着建立统一的设计规范和模型的方向迈进。在设计软件中融入绿色环保理念将成为现代产品设计软件的新卖点。随着网络技术的进一步发展，caid在信息化的基础上，必然朝着数字化、网络化的方向发展。
参考文献：
[1] pro/engineer软件官方产品帮助手册.
