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。
[关键词]模块化；自动化技术；实际运用
中图分类号：TM873 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0366-01
行业的发展离不开现代高科技的支持，随现代科技发展，自动化技术随之不断进步，拓宽了模块化机械设计的应用空间，也就推动了模块化在自动化设计进入探究阶段。
1.在自动化技术中运用模块化技术的意义
在自动化技术中进行模块化机械设计的运用，主要有两方面的意义：一方面，进行模块化机械设计的运用，可以满足用户对自动化控制系统的开放性需求.。在利用自动化控制系统进行工作的过程中，不同的总线平台需要进行数据的交换和处理.。而在这种情况下，互通性较差的设备将被淘汰，而具有统一控制模式的系统将被用户受接受。所以，进行模块化机械设计的运用，可以使自动化控制系统具备一定的开放性，以便用户更好的进行自动化控制系统的应用，并进行工程成本效率的提高。另一方面，进行组件及模块化机械设计的运用，可以满足自动化控制系统向模块化和标准化发展的需求在进行工艺流程的组合运行时，需要对物理接口与数据传递形式间的差异进行协调。但是，由于目前尚没有模块和期间能够实现不同系统间的通信协议转换，所以导致了系统的工作量的增加而利用模块机械设计的运用，则可以进行自动化系统的模块化数据的简单交互，以便实现系统即插即用，从而提高体系的使用效率。
2.模块技术下的自动化技术
2.1 系统集成的实现
模块技术的运用，需要进行标准化总线技术的借助，以便进行模块间的灵活配置通信关系的实现。而建立在模块技术的基础之上，设备控制的自动化思路则可以得到扩展，从而进行基于生产过程的多设备、多进程控制模式的实现。而作为一种横向集成，该种集成工作的实现不需要依靠编程来实现。而纵向集成的实现，则需要进行系统结构的利用，以便进行高速网络系统的构建。
2.2 “积木”模式的实现
作为组件技术的突出特性，可组合性可以满足用户长期进行重复运作的应用软件应用的需求。而该种模式被称之为“积木”模式，被广泛应用在自动化控制系统中。为了使不同组件供应商可以进行数据的自由交换，需要进行相关的具备一定开放性的信息通信协议的制定。而模块化应用的实现用较为简便，只需要与电源相连接。
3.模块化机械设计在自动化技术中的实际运用
3.1 模块化在设计文件中的应用
回归性分析，机械设计中纳入了较多的数据与文件，这就要求设计人员需充分把握住文件与数据的协调。但实际上，设计人员过于重视产品的开发，忽视了组件设计与模块的结合，于是便制约了模块在机械设计中的应用。目前，为充分结合组件设计中的自动化与模块化，建议设计人员将设计划分为多个模块，且为每个模块设置与之相对应的接口，接口与模块间形成了组合，便于采用组件形式将这些组合整合起来，从而实现一个有机的整体，即产品的开发。值得关注的是，设计人员在实践工作中，为提高模块化的应用水平，除秉承传统理念进行作业之外，应不断自我创新，将模块化子以改造，这也体现了设计人员是否具有丰富设计经验的渠道，也是提高自我价值的实践渠道。现阶段，模块化的设计文件于设计文件中可体现其若需模拟及组合时便可达到提取的应用目的，新产品的开发及设计均需将诸多组件结合应用，因此，若能够将模块化文件加以构建为一个系统化的产品数据库，势必对产品的后续开发与设计带来基本保障。
3.2 自动化模块化设计的基本步骤
在机械模块设计中，高层模块建立于低层模块之上，且为更好地诠释抽象的层次，需以具体层次为判别依据，以上可视为最为基本的系统化设计理念及方法。通常，抽象层次包含了新产品的性能及所实物所体现的逻辑性，且也将产品设计中的宏观战略加以纳入其中。针对模块化机械设计，设计人员可选择以上宏观的抽象设计理念将产品子以模块化分割，并将分割后的各模块与组件设计上的各接口进行组合，形成一个整体，一旦用户对不同模块具有相应需求，便可通过以上组合方式达到使用目的。在此过程中，将新产品这一实物所具备的逻辑性向模块化转型，这就使得抽象的模块所携带的逻辑性经产品的零部件表达出来，这也是子系统设计的主要依据。以上统称为产品设计中前期的模块化。
根据以上对模块的分割，与设计相关的工作人员便可将已分割出来的模块视为重新分配设计工作及调整原始设计的主要依据。因产品设计涉及诸多环节，建议设计人员需加倍重视，而针对模块化设计中，设计人员应充分重视新产品的使用周期，需全面分析影响产品生命周期的潜在影响因素，采用有效手段与方法尽可能规避外部因素。例如，若将产品的模块化分割为采购部件、维修部件及工艺零件等模块，则要求设计人员将机械设计中生产、使用两流程有效的结合起来，成为一个完整的流程。目前，虽然模块设计中已分割的模块不可避免的与企业中不同领域发生冲突，但可采用有效的协调渠道解决这一问题。
4.结语
在模块技术中，自动化属于控制技术，目前，既可应用于模块设计，也可应用于机械设计。组件技术中自动化简化了模块化自动化系统的设计理念，充分应用开放式与集成式的自动化设计理念，且已广泛应用于机械设计中，为机械设计及产品开发等指明了方向。
参考文献
[1] 贾念平.组件及模块化机械设计在自动化技术中的实际运用研究[J].科技展望，2015，16：68.
关键词 机械电子工程 研究生培养 教学改革 模块化教学
中图分类号：G642 文献标识码：A
Modular Design of "Mechanical and Electronic
Engineering" Graduate Course Teaching
SUI Xiuwu， NIU Xuejuan， DU Yuhong， SANG Hongqiang
（Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387）
Abstract To address the basics of mechanical engineering graduate course big difference in disciplines， research areas scattered， weak technological base of electronic problem， this paper Tianjin Polytechnic University's "Mechanical and Electronic Engineering" course teaching reform projects and excellent graduate students in the teaching content will be re-planning to mechatronics design as the main line， the implementation of modular teaching of sensing technology， computer and information technology， automatic control technology， servo drive technology， system integration technology were the basis for the requirements module， high demand module ， demanding three-level design module. Teaching practice over the years shows that the modular design and implement teaching guide students according to their own conditions and needs of a targeted selection of research to learn the content， teaching according to the need， individualized， and achieved very good results.
Key words Mechanical and Electronic Engineering； graduate training； teaching reform； modular teaching
1 机械电子工程教学内容的总体规划
机械工程学科的研究生，大多数来自机械工程及自动化本科专业，一般具有较扎实的机械专业的基础，在“机械设计、机械制造”领域具备一定的专业知识，但是电子方面的基础知识却比较薄弱，许多研究生连常识性的电子知识都不具备，甚至对“测量”、“控制”领域一无所知。因此需对其在电子技术、计算机技术、机电系统集成技术等方面进行专业培养。
由机械电子系统的构成要素可见，机械电子工程技术一般包括六大共性关键技术：机械技术、传感检测技术、计算机与信息技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统集成技术。如图1所示。
图1 机械电子系统的构成要素
因此，机械电子工程的教学将以机械电子工程的原理与系统设计为主线，在上述各关键技术为主要模块深入展开，而在每一关键技术中，又分别设置三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块，形成“一纵三横”的模块化结构。模块化教学设计很好地实现了引导学生根据自身条件及科研需要有针对性地选择要学习的内容，做到因需施教，因材施教。
2 “一纵三横”的模块化教学
“一纵”是指按机械电子工程原理与系统设计为主线的纵向结构，具体包括：传感检测技术模块、计算机与信息技术模块、自动控制技术模块、伺服传动技术模块、系统集成技术模块。“三横”是指在每个技术模块中又细分为三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块。具体内容如下：
传感检测技术模块：基础要求模块包括传感与测试技术基础知识（传感器的基本构成、传感器的静态数学模型及其静态特性指标、传感器的选用），机电系统最常用的位移检测（光栅传感器、绝对码编码器、增量码编码器），力学量检测（应变式多维测力弹性体、扭矩传感器等），视觉检测（线阵CCD和面阵CCD的基本原理）。较高要求模块包括双目视觉检测的基本原理及标定，触觉传感器（指端应变式触觉传感器、多功能触觉传感器）。高要求模块包括机电测试新技术，现场总线系统，虚拟仪器技术，多传感器数据融合等。
计算机与信息技术模块：基础要求模块包括计算机控制技术基础，计算机控制系统的组成、分类，及常用控制器（工控机、 PLC、单片机），软件方面要求测量数据的预处理，数字滤波，线性化处理，标度变换。较高要求模块包括PLC、单片机的应用高级技巧。高要求模块包括PMAC原理及应用，基于DSP的运动控制及DSP运动控制卡。
自动控制技术模块：基础要求模块包括PID控制算法的基本原理，标准PID算法的改进，数字PID参数的选择。较高要求模块包括模糊控制，模糊控制的定义及特点，模糊控制系统的组成，模糊控制系统的基本原理，应用模糊控制算法解决实际问题。高要求模块包括其它先进控制方法，如智能控制、自适应控制、模型预测控制、神经控制等。
伺服传动技术模块：主要讲解直流电动机、交流电动机、步进电机及其控制。基础要求模块讲解三种电机的基本原理、机械特性及最常用的控制方法。较高要求模块讲解更深一层次的原理，如直流电机的电枢电动势、电磁转矩，交流电机的旋转磁场和定转子的电路分析，变频控制的原理及实现方法，步进电机的磁阻最小原理等。高要求模块讲解三种电机的先进控制技术，如直流电机的双闭环控制、交流电机的矢量控制等。
系统集成技术模块：基础要求模块主讲机电系统各模块之间的级联设计，重点讲解模块之间的电气性能的相互匹配、信号耦合、时序配合、电平转换接口。较高要求模块主讲机电系统的电磁兼容技术，重点讲解接地技术、屏蔽技术、共模干扰的抑制、差模干扰的抑制、供电系统抗干扰、印刷电路板的抗干扰等。高要求模块重点讲解软件抗干扰技术，如软件冗余技术、软件陷阱技术、“看门狗”技术等。
3 以案例为载体，推进模块化教学设计
针对上述的模块化教学内容，设计了针对不同教学内容相应的数字化资源，建设了课程网站，开发了多媒体课件，设计了多个教学案例。在典型的机电一体化的应用领域，将“加工中心”、“工业机器人”、“自动导引车”、“汽车防抱死刹车系统”制作了教学案例，并对一些复杂系统进行了分解设计。采用单片机进行直流电机控制、采用PLC对交流电机进行变频控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模块在教学中起到了很好的效果。通过这些案例，是将机械电子工程领域的科研成果及前沿技术引入教学，最大程度地吸引了学生的学习兴趣，激发了研究生的学习动力。
4 结语
以研究生的应用能力、创新能力培养为目标，对机械工程专业的研究生的“机械电子工程”的课程内容进行全面规划，进行模块化设计。形成一条主线贯穿全过程，基本要求、较高要求、高要求三个层次延伸的“一纵三横”的模块化教学，研究生们可以根据自身的知识背景，不同的科研方向需求，进行有针对性的选择，在完成“机电一体化”通用知识教育的基础上，因材施教、因需施教。
模块化教学在近几年的研究生培养中积累了丰富的经验，取得了良好的效果，并已在其它相关学科得到了一定的推广。
参考文献
[1] 隋修武.机械电子工程原理与系统设计[M].北京：国防工业出版社，2014.
[2] 王孙安.机械电子工程原理[M].北京：机械工业出版社，2010.
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[4] 王耕，王晓雷等.控制电机及其应用[M].北京：电子工业出版社，2012.
关键字：计算机应用技术 模块化 研究
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1672-5913(2007)12-0030-03
1引言
我国正在发展计算机应用技术，对计算机应用型技术人才的需求增加，要求也越来越高。这给高职教育计算机应用技术专业的发展带来了良好外部环境，使计算机应用技术专业得到了迅速发展，几乎所有的高职院校都设置了计算机应用技术专业。大量的毕业生已经进入社会各行业，基本解决了计算机应用人才的需求，为地方经济的发展做出了贡献，但也逐渐显现了高职计算机类专业存在的许多问题。其中最主要的问题是课程设置不适合社会需要，因此，我们在计算机应用技术专业课程设置中构建并实施了模块化课程体系，收效良好。
模块化教学是目前我国高职教育普遍认可的教育模式，也是我国职业教育的成功经验。模块化教学的目的在于用最短的时间和最有效的方法，使学生掌握某项技能。模块化课程设置是基于对每个岗位的任务和技能的深刻分析，严格按照就业岗位需求，开发出不同的教学模块，每个模块都有明确的学习目标和要求，它强调学以致用，具有较强的教学灵活性。
2模块化课程体系的内涵
模块化课程体系是以专业培养目标为职业定位，参照对应的职业分类与职业标准进行职业分析，结合专业岗位群的特点，将课程组合成一个基本技能模块和若干个职业技能模块，且以技能为主线构建成专业的课程体系。
2.1课程设置与就业目标挂钩
模块化课程体系的每个模块对应并落实到具体的职业岗位，就业方向在课程体系中清晰体现；课程设置指向工作需要，即根据职业岗位需要的知识、技能来确定课程内容，使“能力本位”的思想得到体现；基本技能模块课程考虑到了学生的职业生涯发展，职业技能模块课程满足了学生即时就业的需要。
2.2课程设置与职业岗位对应
模块化课程体系首先对某一职业岗位群的能力进行分解，将其中的基本知识和技能设计为基本技能模块；再将该职业范围内适用于各个具体工作岗位的技能设计为满足就业需要的职业技能模块。基本技能模块和若干个职业技能模块组合成一个专业的课程体系(如图1)。
3计算机应用专业模块化课程体系
我们对计算机应用技术领域的岗位群以及工作岗位进行分析的基础上，构建了计算机应用技术专业的模块化课程体系(如图2)。
3.1基本技能模块
基本技能模块设置计算机应用技术专业必需的课程。一是对理论课程进行分析，取消部分课程；二是对保留课程教学内容“必须够用”为原则进行内容选择和压缩，只讲最基础、最主要、最实用的内容，其余的留给学生自学或参考；三是强调理论的讲解要与案例分析紧密结合，最后落实到提高行业技能。
这个模块的基本目标为：学生具备熟练的计算机操作技能；能够进行网络操作系统和常用软件的安装与使用；具备计算机应用技术专业学生必须掌握的基本理论及基本技能。
主要课程：C语言程序设计、常用工具软件、计算机系统与维护、计算机网络基础、多媒体技术与应用、网页设计基础、数据库技术与应用、微机组装与维护实训等。
3.2职业技能模块
职业技能模块根据人才需求的变化情况及职业岗位所需，设置若干个子模块，每个子模块对应职业岗位，职业技能模块应成为教学的重点。学生根据自己的爱好和能力选择其中的1~2个模块。通过校内的实验课、校外的社会调查课、实习课和毕业设计、毕业论文、毕业创作等实践性教学环节，结合各专业特点和与之对应的社会行业特征，努力使学生经过这一模块的学习和实践，真正提高动手能力、转化能力、生存能力。
通过广泛的社会调查的基础上，由学校专业指导委员会主持，聘请社会各有关行业的专家，共同拟定和设计了职业技能模块。根据当地的计算机技术应用情况，分为三个子模块。
3.2.1数据库应用技术子模块
这个子模块的基本目标为：能够使用至少一种流行的程序设计语言，了解面向对象的思想；能够进行一般性代码维护工作；掌握数据库的基本知识，能够进行数据库的查询、简单维护；具备web开发的基本技术。
主要课程：可视化编程技术，数据库技术，信息管理系统，网络技术应用、信息管理系统实训等。
3.2.2多媒体应用技术子模块
这个子模块的基本目标为：学生具备色彩、构图等基本知识和艺术素养，并能够熟练地利用互联网获取资料和信息；能够熟练使用平面设计工具软件、动画设计工具软件、多媒体编辑工具软件；具有使用主流计算机多媒体输入输出设备的技能。
主要课程：多媒体技术理论，图形图像处理技术，多媒体制作软件，动态网页制作技术、多媒体制作实训等。
3.2.3网络应用技术子模块
这个子模块的基本目标为：具有网络技术专业必需的计算机软硬件配置、网络布线、网络操作系、网络协议等基础知识；具有搭建和配置小型局域网的能力；具有网络监控和维护基础知识，能够使用网络管理工具进行网络监控和维护。
主要课程：计算机网络组建与系统安装、网络管理与维护、网络安全、动态网页制作、网络管理实训等。
4模块化课程体系的实践
针对传统课程体系的弊端，我们对计算机应用技术2002级三年制学生第五学期实施了分两个方向(数据库技术、网络技术)，使学生按照自己的兴趣和爱好选择方向，取得了良好的教学效果。在这个成果的基础上，我们对两年制学生制订了模块化课程体系。
模块化课程体系的基本结构已在计算机应用技术专业2003级、2004级三年制试行，在2005级二年制开始正式实施。计算机应用技术专业二年制的所有学生第一年学习基本技能模块；第三学期学习职业技能模块的课程；第四学期进行技能实训，包括别定岗实习、毕业设计、毕业创作等。
5模块化课程体系取得的成效
5.1调动了学生的学习积极性，增强了学生的职业适应能力
新生进校后，通过一年基本技能模块课程的学习，学生对专业有了明确的认识，然后再进行职业方向的选择，可避免盲目性，学生的兴趣和个性化得到满足，逐步从被动学习转向主动学习。模块化课程体系把从业所需要的知识和技能有机地整合在一起，缩小了学生在校期间所学技能与行业需求之间的差异，增强学生的职业适应能力，可以使学生有针对性地参加应聘，用人单位也明确了解学生的职业岗位。
5.2调动了教师的教研积极性
该体系的实施，对专业教学计划的制定人和专业课教师提出了更高的要求。教研室主任制定教学计划时，必须进行充分调研，关心人才需求的变化，找到合适的职业方向；必须使职业技能模块具有的知识和技能满足行业岗位的需求。专业课教师必须主动参与行业实践；必须关心学生的就业情况；必须有明确的专业定向，从能上一个职业技能模块的一门课程转变到能上一个职业技能模块的课程。
5.3教学计划可以紧随职业岗位的变化，为专业建设提供了发展空间
该体系正确处理好了稳定性和变化性的关系。基
本技能模块相对稳定，职业技能模块可灵活多变。随着计算机应用技术的发展迅速，该体系可以灵活地将各种新知识、新技术拿到职业技能模块，供学生选修，也可以增加职业技能模块。从而克服教学内容陈旧、更新缓慢、与实际需要相脱节的弊端，使课程体系处于相对稳定和不断更新的交互状态之中。
参考文献：
[1] 单嵩麟，张成铭，王武林，翟向阳. 对两年制高职教育课程改革的思考[J]. 中国高教研究，2005，(2).
[2] 汪诚强. 高职教学模式及课程改革探讨[J]. 教育与职业， 2004，(3).
[3] 王明伦. 高职教育课程设置定位研究[J]. 职业技术教育， 2001，(6).
[4] 杨应菘. 高职高专院校人才培养工作水平评估[M]. 北京：人民邮电出版社，2004.
投稿日期：2006-10-11
作者简介：金升灿，黑龙江省佳木斯大学第三学区A院应用技术学院
邮编：154007
E-mail：
关键词：模块化；全球生产网络；产业升级；两难困境
中图分类号：F424 文献标识码：A 文章编号：1003-3890（2011）06-0058-05
一、模块化生产网络的产生及本质
技术和市场环境的发展变化导致了企业生产方式的适应性调整，从而也推进了产业组织形态的不断演变。在前钱德勒时期，市场狭小，以手工技术为主，形成了类似完全竞争的市场结构。而在钱德勒时期，技术获得了巨大的发展，市场规模大为扩张，科层组织成为主导的企业组织模式，以低成本大量生产标准产品为主要特点的大规模生产方式（Mass Production）成为占主导地位的生产方式，纵向一体化（Vertical Integration）企业逐渐成为发达国家主宰的产业组织态势。自20世纪80年代特别是90年代以来，在经济全球化和信息化的共同推动下，为适应快速多变的市场需求，全球汽车、电子信息等产业生产方式发生了重大变革，由大规模生产转向了以客户为中心、小批量、个性化的大规模定制（Mass Customization）生产方式。模块化（Modularity）生产网络作为一种开放式网络生产体系，既保持了一体化企业的规模效应，又具有灵活多变的生产特质，从而成为产业组织形态演进的一种新趋向。
近年来，学界对模块化给生产组织模式带来的影响及发展趋势极为关注。Sturgeon（2002）认为，模块化借助市场协调，特别是稳定的界面标准和设计规则，使得企业可以通过价值链外包的集聚战略获取竞争优势，并认为模块化是一种新型的美国产业组织模式；Langlois（2003）认为模块化唤醒了市场力量，模块化的不同环节主要依靠市场予以协调，垂直一体化的大企业不断剥离业务，不再充当上下游环节的协调者，大企业可见的“手”不再可见。Daft和Lewin（1993）认为，模块化组织是一种通过内部互相联系的协调和自组织的过程来实现组织柔性和学习曲线效应的新型组织范式。Schilling和Steensma（2001）也指出，在某些产业，一体化的层级组织正在被具有可渗透、内部化和模块化特性的非层级制实体（即模块化组织）所取代。许多学者甚至认为，模块化组织将是大型纵向一体化企业的未来主要组织形态（徐宏玲，2006）。青木昌彦等（2003）认为模块化乃是新产业结构的本质。
所谓模块是指半自律性的子系统，通过和其他同样的子系统按照一定的规则相互联系而构成更加复杂的系统或过程（青木昌彦等，2003）。产业模块化则是指某一行业一体化的价值链结构逐渐裂变成若干独立的价值节点，通过各价值节点的横向集中、整合以及功能的增强，形成了多个相对独立运营的价值模块制造者以及若干模块规则设计与集成者的产业动态分化、整合的过程。在产业模块化不断深入的过程中，厂商自然分化为系统集成商和模块供应商。系统集成商主要负责产品系统规则的设计、基础研发、概念设计、功能设计、系统集成与升级和营销等产业核心价值环节。而模块供应商则在遵循系统设计师所确定的明晰设计规则下，自行设计某一具体模块。模块供应商可以隐藏本模块内部的设计规则，不必考虑其他模块的设计思路。这样每一个模块都具有信息异化的特征，即除了遵循系统信息外，其内在的个别信息是隐藏的、不为外界所了解的“黑箱”。与其他组织形态相比，模块化组织具有如下优势：随着外包的发展和完善，组织可以跨越边界利用外部能力；可以与其他组织联合开发产品；可以在设计或生产方面挑选更有能力的供应商，以在给定时间内设计或制造产品部件；可以在设计部件时增加最终选择方案的预期价值；可以进行“模块革新”，通过改进和完善模块化部件的价值和功能来提升最终产品的价值；通过增强学习能力来提高专业化程度以及与竞争对手的差异化水平，并建立可持续竞争优势。
模块化在产业领域的广泛应用，促进了全球产业发展的片断化和零碎化，为发展中国家以中间贸易的途径嵌入全球价值链创造了条件。从1990―2003年亚洲部分国家零部件在总进出口贸易中的份额变化情况（见图1、图2），模块化生产网络兴起带来的中间品贸易已经成为发展中国家融入全球产业链的主导形式。然而，在“中国制造”逐渐纳入模块化全球生产网络的过程中，尽管我国在国际分工体系中的地位逐渐从大多承接生产环节到开始承担更多技术环节，但总体上仍处在产业链低端，甚至逐渐被锁定。由于缺乏核心技术，我国投入创造的大部分利润被拥有自主知识产权和技术标准的跨国企业获取。所以，从一体化框架里脱颖而出的模块化对于我国产业的转型升级带有两面性。要扬长避短，充分发挥模块化对产业升级的积极作用，必须对模块化环境下低端嵌入全球生产网络带来的产业发展问题加以研究。（见图1、图2）
二、模块化全球生产网络下中国产业升级困境
近年来，全球生产网络下发展中国家所面临的产业升级困境已引起国内外学者广泛关注。Hobday等（2005）认为，发达国家的大型企业以其核心技术与品牌为基础迅速成为全球产业链与价值链中的“系统整合者（system integrators）”，对其产业链上、下游企业的活动进行较大力度的整合与协调，从而继续维持其在价值链的顶端位置。Nolan等（2008）认为全球价值链从总体上形成了一种“瀑流效应（cascade effect）”，这对后发国家产业升级形成了阻碍。本文认为，模块化组织作为一种新型产业组织模式，为发展中国家融入全球生产网络创造了条件，但也成为发展中国家锁定于全球价值链低端的主要影响因素。
（一）核心技术模仿创新受制于跨国模块分工的知识转移
模块化生产网络中显性知识和缄默知识并存，前者表现为“看得见的设计规则”，包括建构、界面和测试标准；后者表现为“隐藏起来的信息”，是一种仅限于一个模块内部、对其他模块没有影响的决策。模块化内部的技术诀窍、经验、技能等缄默知识具有黏性而难以言说和编码，这使得技术的跨国转移带来巨大的转移成本，制约和影响着我国对发达国家高端模块技术的吸收。即使在技术提供方积极配合的前提下，模块化缄默技术的跨国转移通过简单的一种或两种途径也难以有效转移。比如，在20世纪80年代早期有一种边缘切割技术，没有一个实验室能单纯通过已出版的文字资料或现场参观掌握这项技术，在成功获得该项技术的实验室中有1/3涉及技术人员的转移，其他的则大部分派人在拥有该项技术的实验室中长期工作并和掌握该技术的工作人员交换知识（蔡声霞，2005）。模块化缄默知识成为阻碍我国通过技术模仿推进产业升级的最大绊脚石。
此外，跨国模块主导商出于提升自身产品竞争力的原因，会向发展中国家模块供应商进行垂直技术转移。当这种转移不加任何约束时，东道国模块供应商的生产成本能有效降低，产品竞争力因此提高，从而增加对上游产业中间产品的需求，扩大后向关联效应，促进东道国产业链向下游核心产业链升级。然而，随着东道国下游产业竞争的增强，跨国模块主导商会通过各种方式阻止转移给模块供应商的技术惠及东道国下游竞争企业。模块主导商的防技术扩散策略可能包括：一是内部转移策略。将先进技术和关键技术仅通过直接投资的形式，转移给独资或控股子公司，成熟技术和技术转让给非控股合资企业或外部企业。二是分级转移策略。根据各国的技术、经济条件和社会环境的不同，按照技术的生命周期以及技术梯度的规律，逐步向发展中国家转移产业模块及模块技术。三是分割转移策略。仅仅转移能保证特定模块化产品供应的部分技术而非全套技术，这样使得技术受让方在整条生产线或整个工艺设备的创新开发和模仿上受到限制，因此不会带来技术的扩散。四是产权保护策略。对于模块化的明码技术常常采用知识产权和技术标准化相结合的策略，以专利权来保护其关键技术，并将专利提升为技术标准，从而实现行业垄断。这样，从事低技术含量的模块分工使发展中国家企业被锁定在微利的俘获型网络中。
（二）企业难以适应模块化动态重构带来的市场风险
模块化分工深度与产品的生命周期有着紧密联系。当产品概念和技术刚出现时，产品应该包括哪些部件以及部件之间的互动关系尚不明朗，无法表述为明确的设计规则。产品功能不完善对创新的要求使得产品各组件之间需要显著的协调和互动。一体化组织能够以较低的交易成本处理创新过程中的协调问题，因此比模块化的市场协调机制效率更高。在产品开发初期，IBM、福特和通用等都利用了一体化的内部协调优势，为市场提供性能较好的产品。当产品结构和性能达到了较为稳定的状态，形成了较为明晰的总体设计规则，产品各组件的界面能以较低成本拆分时，为了充分发挥产业链内各环节的规模经济和创新优势，一体化的生产方式逐步转向模块化。但当从模块化要素关系所获得的结构收益达到极限时，又会产生从模块化向集成型建构回归的现象。此外，在产品市场扩张过程中，由于中低档市场对产品外形、花样等需求要高于对产品新性能的需求，导致的结果是部分核心技术环节重回大规模集成化生产以降低成本，而在外形设计等环节的模块横向分工却不断细化。因此，无论集成型还是模块型都不是产品建构的终极状态，产品建构并非单向变化，而是在集成型和模块型之间不断循环往复。
产品建构类型在集成型和模块型之间的动态转化，使得企业组织形态和发展战略要能择机做出适应性调整。在企业把握市场信息和组织调整存在惯性的情形下，企业容易陷入市场困境。由于设计师需要长期积累大量的经验才能明确部件间的所有关系，所以，在集成化和模块化的动态更迭中，产品建构从模块转向集成的间隔时间比从集成转向模块的间隔时间短得多（Chesbrough，Kusunoki，2001），模块型陷阱出现的频率和概率大大超过集成型陷阱。以我国电视机产业发展为例，在从采用模拟技术的显像管电视向采用数字技术的品牌电视转变过程中遭遇了严重考验：一是与显像管电视相比，平板电视的零件数大大减少，组装技术的重要性下降；二是关键部件在电视成本结构中的比例上升到总成本的70%以上，严重压缩了电视组装企业的利润空间。从产品构建的类型讲，从显像管电视向数字电视变化是朝模块化转变。在这一转变过程中关键部件却向集成化方向转变。在电视机的两大核心部件中，显现系统在总成本中的比重不断上升，生产难度不断加大，核心芯片也从原来的五片变为一片或两片。这意味着核心芯片这一关键部件的集成度越来越高，通过渐进革新来获得设计与生产核心芯片能力的可能性更小（宋磊，2008）。
（三）国产品牌难以抗衡国际品牌和草根企业的双重夹击
全球制造业品牌企业主要集中在电子信息、飞机、汽车等模块化分工程度较高的产业。在《财富》杂志公布的2010年世界500强的前100强企业中，模块化分工程度较高的制造业企业较为集中，汽车制造业有11家，电子信息制造业有10家，飞机制造业有1家。中国大陆虽然有东风汽车、宝钢集团、上汽集团、一汽集团、中国航空工业集团和华为技术等模块化分工较高企业入选全球500强，但没有1家进入前100强。中国企业联合会、中国企业家协会2010年公布的中国制造业企业500强年度排行榜中，企业多属于黑色冶金及延压加工业，共有88家，占总数的17．6％。而国际品牌和草根企业的双重夹击，则是国产品牌难以茁壮成长的重要原因之一。
杨格（1928）认为分工经济由分工水平决定，这包含着一种动态循环机制，它能不断地提高分工和市场容量；另一方面，这种动态循环机制意味着，市场网络大小又与分工水平相互依存，相互促进。复杂产品系统核心竞争力的形成，在一定程度上要依靠市场规模扩张过程中带来的模块分工深化，从而为企业发挥自身技术特长创造条件。在理论上，我国电子信息、汽车等产业存在巨大的市场潜力，本土企业应该有条件遵循“市场容量扩大―分工深化―创新能力提升”的路径发展。有学者就认为，中国市场的规模效应与创新的效率和成功概率是有内在关系的。中国的本土企业若能把技术创新置身于或内嵌到本土的市场规模这一重要背景中，借助于一定的条件，就有可能使创新的技术内生于自身企业，而不是简单地接受一种外源性的技术（徐康宁，冯伟，2010）。实际上，这种发展构想至少受到以下双重挑战。一是随着信息技术发展，以网络经济为特征的新经济呈现边际成本递减的特点，这导致“马太效应”（Matthews Effect）的产生，呈现强者恒强、赢者“通吃”的趋势，强化了跨国模块主导商的垄断地位。加上一般消费行为具有市场黏性，在消费者习惯于一种产品的使用后，很难再转而使用其他的相似产品，从而使消费者被锁定（lock-in）。这不仅强化了跨国企业在原有市场的地位，而且导致了向中低市场扩张的趋势。二是我国拓展的市场层次参差不齐，对于大量的低档市场而言，面对的是那些不太苛求的消费者，他们有着相对较少或不太复杂的需求，对品质、品牌的认知度相对较低，但对产品外观和价格比较敏感，从而产生了对核心技术环节的一体化和标准化，以降低对产品的价格的诉求。其结果是大量依靠国外成熟技术而兴起的“草根”企业的产生。所以低端市场需求的增加并不能增加国产品牌企业的市场份额。在跨国企业和本土“草根”企业的双重夹击下，国有品牌企业要制定技术标准并提升使模块分工的主导者难以实现，从而被处于跨国企业主导的全球价值链低端。
三、案例：模块化环境下的中国手机产业发展
近年来随着电信市场蓬勃发展，中国手机行业实现了快速扩张并逐渐成为世界手机主要的制造基地和最大的消费市场。根据工信部数据，2010年中国手机用户数量净增1.12亿户，达到8.59亿户。虽然国内手机市场在迅速增长，但国内品牌的市场份额却一路下滑。2007年，我国国产手机的市场份额由2003年的55%下降到31%，国产手机厂商纷纷陷入经营困境。在传统国产手机厂商衰落的同时，山寨手机采用基于模块组合创新的方式逐渐兴起。然而，无论国产品牌或山寨手机，都依附于跨国公司核心技术，始终处于全球价值链低端。国产手机发展历程成为模块化分工环境下中国制造业升级困境的缩影。可以分为三个阶段：
（一）第一阶段：国产品牌依靠Wavecom集成模块推出而兴旺
早期中国手机企业只能以代工的方式生存，国内的手机市场基本上为诺基亚、摩托罗拉等国外品牌所垄断，1998年国产手机市场占有率接近于零。1999年情况发生了改变。Wavecom首次推出将基频、中频和射频整合到一起的集成模块，这一将原有模块再整合后形成的新模块提供了底层物理层软件和二、三层通讯协议软件，只要再加上少量元件，再加上LCD显示屏、外壳和MMI人机界面就基本完成了手机设计。该模块的出现使手机产业的技术门槛大为降低。在这一技术支持下，国内手机厂家开始能够生产出自有品牌的手机产品。1999年国产手机市场占有率达到3%，2003年市场份额已超过国外品牌达到55%，波导、东信、夏新、TCL、科健等品牌进入销量前10名之列。
（二）第二阶段：国产品牌在与国外品牌的横向模块竞争中衰落
传统上的欧美手机企业，如诺基亚、摩托罗拉、爱立信、西门子和飞利浦等，大多都是垂直一体化，同时拥有芯片设计、软件和系统设计、硬件设计、外观/工业设计（ID/MD）、产品项目管理五种能力，只是后来纷纷分拆或者外包出芯片设计和外观/工业设计，但大多保留了软件设计能力。也就是说，传统的欧美手机产业链上，芯片厂商负责芯片设计，手机厂商专注于项目管理和软硬件研发――这是一种相对封闭的产业链，其中诺基亚、摩托罗拉这种手机厂商占主导地位。由于欧美手机厂商都有自己的软件和系统设计能力，欧美手机芯片供应商的软件和系统支持都很弱――因为他们的欧美客户没有需求，他们没有必要、也没有动力大力投入软件和系统研发。与国外手机企业相比，国产手机核心技术方面存在较大差距，主要通过与国外掌握核心技术的厂商合作解决生产中的技术难题，因此在这种转变中受到严重挑战。中国手机厂商由于市场份额小，无力承受研发成本、时间和质量风险，在追求低成本、小批量、多品种、更新快的手机平民化时代，国产手机厂商却需要6～9个月甚至1年才能做出一款手机。在国外品牌不断向二、三线城市扩张情况下，国产手机市场初见萧条。2005年，熊猫易美、南方高科、深圳科健都逐渐退出市场，存活下来的国产手机品牌公司也在苦苦支撑（潘九堂，2009）。
（三）第三阶段：山寨手机因联发科芯片集成重构而兴起
2005年，来自中国台湾的芯片厂商联发科（MTK）推出了集成多媒体娱乐功能的手机芯片平台和交钥匙（Turn-key）方案，简化下游厂商的开发工作，迎合了中国市场对低价多媒体手机的需求，山寨产业由此兴旺。联发科也成为山寨产业之王，并大量进入传统国产品牌手机厂商。由于联发科推出的“交钥匙”方案，厂家只需要在芯片的标准化接口上另行简单安装其他组件，就可以组装成一部功能强大的手机。在这个模块化的产业链中，联发科处于最上游，居于主导地位，负责最核心的技术研发与芯片制造工作，向下游提供在整个山寨体系中通用的包括芯片和操作软件在内的手机技术解决方案。这个链条上一般包括三种力量：联发科负责提供芯片和软件设计，手机方案公司则负责硬件设计和系统整合，终端厂商则负责具体的项目管理。这就意味着在主流手机厂商中的垂直一体化分工在这里变成了横向模块化分工，在这种模式下，一款新品的推出最多只需要2~3个月。这种模式使手机制造的技术门槛几乎被夷平，大大小小的社会游资都争先恐后进入手机制造业。由于手机在基本功能方向上其实都已经基本固定，手机厂商们为了打造竞争优势，拼命在一些外延功能和外观设计上下功夫。于是，大量功能齐全、外形花哨，五花八门的草根创新的手机开始大量投放于中国手机市场，这些手机多半没有品牌，但是都采用联发科芯片。在国外品牌和山寨手机的双重夹击下，国产品牌手机也开始采用上游芯片厂商的交钥匙（Turn-key）方案、研发外包和公板模式等山寨手机制造模式。当前传统国产品牌和山寨厂商之间的界线越来越模糊，共同俘获于跨国企业核心模块主导的生产网络之中。
四、结语
国产手机发展历程反映了模块化环境下中国制造业嵌入全球生产网络的两难困境。中国的制造企业只有积极地参与到跨国企业主导下的模块化分工才能获得发展契机。但是，受模块化分工的知识特性、模块化动态重构的影响，处于跨国企业核心模块技术主导下的本土企业难以开发出具有自主知识产权的品牌产品，只能随着掌握核心技术的跨国企业产业组织模式的变化而适应性地改变经营策略。在这种分工模式下，本土企业始终游离在产业核心技术外，难以在产业转型升级上取得实质性的突破。这些值得我们深思和进一步研究。
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Study on China's Industrial Upgrading under the Modularization Environment
Tian Zhongwei
（Information Research Institution, The Party School of Huzhou Municipal Party Committee, Huzhou 313004, China）
Abstract: With the acceleration of global economic integration, modularity is playing an increasingly important role in developing countries embedding in global production networks. However, Chinese industrial upgrading was also being affected by the technological innovation barriers from knowledge characteristics of modularization, market risk of the dynamic transforming from modularity to integration, challenge coming from both foreign brands and local grass-roots enterprises. So, we should grasp the core technology as soon as possible, change management strategy, and make a breakthrough in industrial transformation and upgrading.
1 集装箱码头操作系统发展现状
1.1 集装箱码头操作系统主要供应商
1.1.1 全球四大供应商
（1）美国Navis公司 Navis公司总部位于加利福尼亚州奥克兰市，主要为海运码头和其他货运机构提供合适的解决方案。该公司成立于 1988 年，是全球首家提供自动化集装箱码头管理系统的公司，目前有正式员工330多名，2011年营业额接近万美元。2007年12月，该公司被Zebra集团以1.45 亿美元收购；2011年1月，Zebra集团将Navis公司以1.9亿美元的价格卖给芬兰的Cargotec集团。Cargotec集团是世界领先的货物装卸方案供应商，旗下品牌包括希尔博（Hiab）、卡尔玛（Kalmar）和麦基嘉（MacGegor）。
（2）美国Tideworks技术公司 Tideworks技术公司原为Carrix公司（控股美国最大集装箱码头营运商SSA Marine）下属的信息技术部门，1999年脱离母公司成为独立的信息技术公司，致力于为海运和多式联运码头提供完整的技术解决方案。该公司总部位于华盛顿州西雅图市，目前有正式员工超过200人，在全球拥有90多家客户和超过5万多个使用者。
（3）韩国Total Soft Bank（TSB）公司 TSB公司成立于1988 年，主要面向航运、港口行业提供解决方案。TSB公司早期用微软VB编程语言开发的码头自动作业系统CATOS目前仍在一些码头使用；2004年6月，TSB公司采用J2EE技术为香港现代货箱码头有限公司开发了新一代码头管理系统MOTOS；2010年，为提高系统开发效率和增强系统的可维护性，TSB公司将MOTOS的部分模块改用.NET技术开发。
（4）比利时COSMOS公司 COSMOS公司原为比利时码头营运商Hessenatie的信息技术部门，早在20世纪80年代便已开始开发码头操作系统，自1992 年开始以独立公司形式运作。2002年，比利时码头运营商Hessenatie与NoordNatie合并成为HesseNordNatie（简称HNN）；同年，新加坡国际港务集团有限公司（以下简称新加坡港务集团）通过收购HNN 80%的股份成为COSMOS公司的实际拥有者。
1.1.2 客户分布情况
根据各供应商官方网站公布的信息统计，目前Navis公司有200多家客户，Tideworks技术公司有90多家客户，TSB公司有70多家客户，COSMOS公司有60多家户，澳大利亚Realtime Business Solution（RBS）公司有20多家客户。
1.2 主要集装箱码头操作系统产品
目前全球范围内的集装箱码头操作系统产品可分为以下两类：
（1）由第三方软件公司开发的产品，主要有Navis公司研发的SPARCS和Express系统、TSB公司开发的码头自动作业系统、RBS公司研发的码头营运管理系统以及烟台华东电子软件技术有限公司研发的计算机智能码头操作系统；
（2）由码头运营商下属信息技术部门或下属公司开发的产品，主要供集团内部码头使用，个别产品也卖给其他码头，这类产品主要有Tideworks技术公司开发的Mainsail Vanguard系统、COSMOS公司研发的集装箱码头控制系统、新加坡港务集团下属Portnet公司研发的计算机智能码头操作系统、和记黄埔港口集团研发的新一代码头管理系统、韩进集团下属CyberLogitec公司研发的OPUS系统、上海港集团下属海勃物流公司研发的码头营运管理系统以及招商局国际下属招商国际信息公司研发的CMPort码头操作系统等。
目前Navis公司开发的SPARCS系统最高版本为3.7，用C++开发；Express系统采用Oracle Forms技术开发。由于客户与系统源代码一一对应，随着客户数量增多，受SPARCS和Express两大模块架构的局限，系统无法快速响应客户的客制化和日常维护需要；因此，Navis公司于2006年打造一体化系统SPARCS N4。SPARCS N4是包含SPARCS和Express功能的一体化码头操作系统，基于J2EE技术开发，当前版本为2.5，目前在全球已经有100多家客户。
COSMOS公司研发的集装箱码头操作系统基于国际商业机器公司生产的AS/400主机研发而成，部分模块提供仿真终端供用户使用，部分模块使用客户端，开发语言主要为RPG和Visual Foxpro，其程序架构和开发语言目前都不是市场主流。2008年12月，COSMOS公司宣布未来的产品开发将主要满足其股东的需求，不再为股东之外的码头提供升级服务；2011年6月，COSMOS公司改变之前的决定，开始实施CSR计划，计划花5年时间分2个阶段应用J2EE和Database技术重新开发全新的码头操作系统，新系统将在比利时安特卫普港的新加坡港务集团码头经过测试并验证可行后，重新向股东之外的客户提供升级服务。
2 集装箱码头操作系统主要模块
2.1 Navis系统的主要模块
Navis系统主要由Express和SPARCS两大子系统组成。Express为箱务信息管理模块，提供闸口、船舶、列车卡、办单、电子数据交换、集装箱货运站和集装箱等信息查询和录入，有助于码头提高服务水平；SPARCS 为通过无线网络对船舶、堆场、列车卡和作业设备等进行实时图形化计划和控制模块。SPARCS 与Express共享实时信息，并提供多种接口以集成各种新技术，具有良好的伸缩性（如在堆场空间、船舶大小和设备数量等方面），也可以用于管理冷藏集装箱和危险货物集装箱。
SPARCS系统中的高级模块主要包括集卡调度模块、专家找位模块和自动配载模块。集卡调度模块基于总体成本最小的原则动态地为集卡分配作业指令，有利于减少集卡空载率，提高集卡利用率；专家找位模块通过综合考虑集装箱信息、作业设备位置、堆场层高和进出口集装箱分组等近60条业务规则，为通过闸口、船舶、列车卡进入堆场的集装箱分配最优场位，有利于提升堆场使用率，减少翻箱次数，提高堆场作业效率；自动配载模块用于分析配载因素（如卸货港、集装箱总质量和箱型等）、堆场限制和作业规则，通过建立数学模型和运用优化理论合理配载集装箱船舶，有利于节省配载计划时间，降低翻箱率，提高船舶作业效率。此外，港口社区平台为集装箱供应链上各单位提供网站信息浏览和查询服务，主要功能包括获取报表（如闸口作业、集装箱信息、办单信息报表等）、录入锁箱和放行信息、上传和下载电子数据交换文件、自动发送邮件通知、在线支付作业费用等。
2.2 Tideworks系统的主要模块
（1）Mainsail模块 该模块主要用于闸口、堆场和船舶的实时库存管理，其功能包括：提供灵活的工作流工具，为客户提供方便的网络在线信息查询；提供系统接口，实现与码头系统的无缝对接；提供完整灵活的报表功能。
（2）Spinnaker模块 该模块为船舶和堆场管理的图形化模块，其功能包括：通过图形化计划工具实时浏览和获取船舶、堆场、闸口和铁路运输信息；提供电子数据收发预配和实配计划；实现接口与差分全球定位系统、手持终端、车载终端的信息交互。
（3）GateVision模块 该模块通过单一用户界面集成拖车司机与闸口工作人员的语音、视频信息，有助于提高闸口处理速度，节省操作成本。
（4）设备控制模块 该模块是灵活的队列管理工具，通过与Spinnaker计划模块无缝对接，实现对闸口、岸边、堆场和铁轨区域作业设备的动态调度，具有用户界面直观和远程版本控制等特点。
（5）预告模块 该模块主要用作港口社区网络门户，为集卡公司、报关行等港口社区用户提供信息查询以及邮件提醒和预录入信息预审等公共信息服务。
2.3 COSMOS系统的主要模块
（1）船舶计划模块 该模块通过利用预配信息以及船舶稳定性、目的港及集装箱总质量等信息，优化装卸船舶计划，以降低堆场翻箱率。
（2）场位安排模块 该模块通过定义相关规则和作业因素，基于运输距离最短及箱型等分组规则，自动为集装箱在堆场分配最佳场位。
（3）设备控制模块 该模块基于操作成本最小的原则，为作业设备分配最优作业指令。
（4）箱务信息模块 该模块通过记录和跟踪码头操作过程中的集装箱信息，对集装箱信息预录入、集装箱锁定和放行、闸口作业及集装箱信息报表等进行管理。
（5）场站管理模块 该模块管理和记录集装箱场站的拆装箱作业。
（6）电子数据交换模块 该模块支持UN/EDIFACTs和ANSI X.12等报文信息。
（7）计费模块 该模块基于箱务信息模块记录的集装箱处理数据自动计费并生成发票。
（8）闸口系统模块 该模块对进出闸口的集装箱和车辆进行高清摄像，并运用先进的字符识别技术进行箱号和车牌识别，以提高闸口通过效率。
2.4 TSB系统的主要模块
（1）计划模块 该模块主要用于作业资源、堆场、船舶和列车卡等计划管理。
（2）操作模块 该模块主要用于电子信息交换、闸口作业（包括冷藏集装箱管理和作业控制等）和堆场作业管理等。
（3）操作管理模块 该模块的功能包括计费、信息统计、设备维护等。
（4）普通管理模块 该模块主要用于员工个人信息和工资管理、财务信息管理等。
（5）自动配载计划模块 该模块通过综合考虑船上贝位信息和堆场集装箱信息，自动生成配载计划并以图形化形式展示配载结果。
（6）起重设备模拟器模块 该模块基于虚拟技术，通过集成运动系统和指令系统模拟码头作业场景，并可以协助码头桥吊司机培训工作。
3 集装箱码头操作系统发展趋势
现代集装箱码头操作系统的技术发展特点表现为：综合应用先进信息和通信技术发展成果，结合码头用户的实际需求，不断提高码头的生产和管理水平；作为集装箱码头信息技术系统的核心，助力打造信息化、网络化、自动化、智能化和低碳化的现代化码头。未来集装箱码头操作系统的进一步发展依然离不开现代科学技术的支撑。
3.1 图形化技术
随着计算机性能的提高，未来集装箱码头操作系统的界面图形化功能将进一步增强，船舶和堆场将呈3D图形化展示；随着移动通信网络从2G和3G向4G发展，无线网络将能满足移动商务对数据传输的要求。此外，码头作业移动终端的功能和性能将得到极大提升，手持终端（如岸边理货手持终端、集卡终端和场桥终端等）的图形化展示将得到进一步优化。
3.2 集成优化技术
当前集装箱码头普遍应用优化技术对生产作业进行科学决策，以提升设备利用率和堆场使用率。但是，目前集装箱码头操作系统供应商提供的优化模块往往比较孤立，且人为假设的作业条件较为理想化，具体表现为：集卡调度未考虑与岸桥、场桥的协同作业，虽然集卡空载率有所降低，但可能导致堆场和岸边交通拥挤，不能有效提高码头作业效率；配载计划未考虑设备调度，可能导致翻箱次数增多。未来集装箱码头操作系统设计将更加注重作业设备调度的集成优化和整体优化、装卸计划与调度的集成优化、机器学习等人工智能技术在码头作业优化方面的应用等。
3.3 云技术
云技术是基于互联网的相关软件服务设计、使用和交付，其应用模式包括基础设施即服务、平台即服务和软件即服务。软件即服务的特点是用户不需要购置软件，只须根据自己的具体需求租用软件的特定模块功能（或若干模块的集合）。软件即服务模式一方面降低用户购买软件的成本，另一方面为企业配置软件资源提供更大灵活性，企业可根据自身业务情况增减用户规模和系统功能范围。由于其相互间在地理位置上距离较近，同一港区的多个码头可以基于云技术共同使用同一套操作系统。对于小型码头来讲，单独购置操作系统的成本不菲，通过软件即服务方式按需购买服务有利于节省码头的信息技术成本。
3.4 物联网、无线射频识别和智能集装箱技术
物联网是以无线射频识别系统为基础，结合已有的网络、数据库、中间件等技术，由大量联网阅读器和移动标签组成的比互联网更为庞大的网络。借助无线射频识别技术，集装箱码头操作系统通过中间件可以自动和实时地识别、定位、追踪、监控和触发相应事件。例如，通过应用无线射频识别技术，可以读取出入闸口集卡的信息、实时监控冷藏集装箱、实现作业指令的自动确认、提高码头作业安全等。
3.5 商务智能和数据挖掘技术
商务智能技术是用于处理海量数据的技术，基于计算机软硬件、网络、通信、决策等多种成熟技术发展而成，该技术的应用需要从多种数据资源（数据库、数据仓库、网络网页等）中发现规律，而这主要依赖数据挖掘技术来实现。数据挖掘技术的应用目的是要从大量数据中挖掘出隐含的、未知的、对决策有价值的知识和规则。商务智能和数据挖掘技术在集装箱码头的应用目标为：融合码头生产和管理的成功经验， 实时统计码头作业数据；探索建立科学的码头关键绩效指标，针对不同岗位和需求进行图形化展示，对异常指标进行提示和预警；深层次挖掘码头作业历史数据，统计分布规律，提炼成功经验，形成指导码头实际生产和运营的专家知识库，以实现码头精细化管理和成本管控。
3.6 全球定位系统和地理信息系统技术
除在运输管理、电子港图和途中监管等领域发挥作用外，全球定位系统和地理信息系统技术还在集装箱精确定位、集卡全场调度、作业设备行车导航、码头作业优化等领域发挥巨大作用。借助全球定位系统和地理信息系统的定位和地理信息，集装箱码头操作系统中的设备调度等智能化模块的优化效果进一步提升，图形化效果进一步增强，有助于为码头提供及时、科学的作业操作指导。
3.7 自动化技术
随着科学技术不断发展和人力成本不断攀升，自动化已经成为世界集装箱码头的发展趋势，为此，国际领先集装箱码头纷纷购买自动化码头作业设备，如自动堆场起重机、无人搬运车等。由此可以预见，为便于应用自动化作业设备，未来集装箱码头操作系统将提供更加灵活的系统接口，自动收集码头作业信息，实时监控作业设备，动态地为作业设备分配最优作业指令，从而使码头充分发挥自动化设备作业效率，实现核心竞争力的提升。
3.8 仿真技术
港口物流的复杂性决定了单纯依靠经验进行相关决策存在一定缺陷性。通过建立合理的数学模型，对影响决策的因素进行重要性分析，模拟作业设备的运行和作业流程，运用现代仿真技术（如多技术、离散并行系统技术等）模拟港口作业，有利于码头快速验证和评估决策；同时，运用虚拟现实、多层次细节等计算机图形技术对作业过程进行三维图形化展示，支持作业场景回放，有利于直观分析和科学决策。此外，码头作业仿真系统还可以用于设备选型、码头建设或改建规划等领域。
4 结束语
【关键词】农业机械产业模块化技术成本
美国的IBM公司首先应用了模块化的技术，开创了模块化时代，继而模块化应用在不同的行业。在我国现阶段对于模块化技术的应用还不够广泛，尤其是在农业机械中，本文对我国农业机械产业中的模块化理论和技术进行了讨论，预测了模块化在农业机械产业中的使用前途。
一、模块化在农业机械中应用的含义
模块化是指可以独立的半自律的子系统。模块化在农业中的应用包括机械产品的设计和模块化的生产制造。模块化可以划分机械产品的结构和功能，这样就会形成模块的设计标准，这样的模块通过一系列的集成后能够组装成完整的产品。依据模块化设计的要求，对生产制造系统进行配置以及布局，模块制造完后，组装成成品，这就是一个完整的生产制造模块化的过程。组织上的模块化外包就是供应商参与到制造商对模块化设计中来，按照农机产品模块化设计的要求，独自的完成模块化的内部的设计，设计的模块要达到制造商的要求。然后采购各零配件，以此来达到模块化的制造以及组装，并配送给制造商。由上面的介绍可以知道，农业机械的模块化可由一个独立的企业完成，而组织的模块化就需要许多的不同企业通过合理的分工来一起完成。
二、模块化在农业机械中的应用效果
1.模块化在农业机械的设计、质量以及成本中的应用效果
目前农业产品以及零件的设计存在着重复的现象，这样样就增加了农机的研发周期，对于技术资源是一种严重的浪费。此外，一些农业机械功能单一、单机的利用工率低、附加值也不高、技术性能较差，这些农业机械的整体安全性差、制造的质量低。
模块化的设计能够减少结构的复杂程度，使农机研发的过程减少，还可以增加研发过程的成功率，耗时减少。模块化具备产业的经济性和网络的经济性，在农业机械的改进和开发过程中，采用已有的模块能够减少不必要的设计，这样就会减少时间和费用。模块化能够很大程度的缩短开发的周期、减少研发的费、提高产品的安全性和产品的质量。同时可以降低成本，对于开发中高端农机产品起到了一定的推动作用。
2.模块化可以满足农业机械的多样性、个性化
目前的农业机械的品种少，类型业非常的单一，无法满足个性化的需要，这样就使得农户的购买意愿不高，严重的障碍了农业机械的普及。
产品化的生产具有品种的类型多、结构的复杂程度高以及专业性强的特点，这就是把产品的共性以及个性的不同部分区别开，将共性部分的零件进行批量制造，在个性部分的时候，根据客户的需求完成制造以及成品的装配，这样就会缩短周期，提高制造效率。
以产业化的制造价格低廉，提供小批量、专业化、丰富化、个性化的农业机械就可以达到不同农户的个性化、多样化的需求，有利于开发新的市场，使农业机械的普及率更加的广泛，提高农业机械的实际使用效果。
3.目前农业机械技能水平的全面提高状况包括的产业现状
我国的产业现状大多数的农用器具，至今还停留在国外20世纪八十年代的阶段，也就是说宏观看我们的技术水平还是相当落伍，创新能力薄弱也不够积极，高技术农用设施还要依靠进口。
模块化的作用效果：农机产品构造要采取模块化，因为此方案的实施有利于事后的选择，所以说模块化绝对是农用时的优先选择。不同地方的模块连结综合使用能让系统产生全新的改变，从而制造出新的体系。完成创造超前化，彻底除去旧的机械运作，模块化的隐蔽技能躲避在黑箱里，也就是允许不确定性的现存，而且具备相对的适应性。比如，在农机产品买卖场地，买主的需求理念随着时代的再进步也有所改变，农业机械上也就要求更高。从而看出农业机械市场需求变化和技能在发展上又上了一台阶，但某个地方还需改进时，可以对相关的某个部位模块采取改进策划，而且可以在复古的老产品，使用新模块取代旧模块的方法。所以一个模块是可以远离整个产品，能采取自行完善的。当然此状况的产生也引发了模块供应商间的激烈竞争，不过这倒是加快了市场模块的改进技术，而且还能直接使用经过专业人员研究后的农业机械。每个独立模块的日趋前进，加快了农机产品引进新技能的速度，也促进了产品的全面发展，比如进行智能芯片的装配，智能化农机产品，芯片的硬件和软件升级后，局部可以调换成智能防控模块，要尽早的提升农机，智能化，操作技术，不可以忽视整个农机设施。
模块化的发展前景：利用农机产品需要进行某个部位的改进，就是尽早的抓住全新技术从而加以使用，完成更新换代的理念，实现农用机械的超前发展。热卖中的农机机械配置可以根据实际需要进行选择，以满足各个层次的消费水平。供应商之间有力竞争使模块设计又得到了一次质的飞跃。
加快农业技能结构整合，与企业竞争力有密切的联系。产业实际状况分析：据统计，当今本国有机械制造企业8000多家，相关作业人员41万人，可是80~90%的企业年销售收入还不到500万元，而且中档机械产品和低档农业机械产品，成构造过多的状况，生产集中度慢，企业缺少创新观念，市场竞争意识、管理不严密、设施工艺相当落后、规模太小、效益不好、乱竞争、导致了产业内部恶性循环的形成，各个产业的发展前景受到了一定的影响。
三、结论
模块化理论与实际操作技术水平，使我国农业机械产业得到了更好的发展，采取模块化的解决方案，可使产业实际出现的问题和当前产业困难得到解决，所以要求全面发展有特色农业，原生态农业，进行农产品的跨越式发展，使农业和农村经济更上一台阶。
参考文献：
[1]张庶萍，郝春晖.大批量定制技术在农业机械制造中的应用[[J].中国农机化，2005（2) : 39-42.
[2]伦冠德.我国农业机械化现状及发展趋势[J].农机化研究, 2006（6）17-18.
[关键词] 医学影像技术专业；主干课程；模块化课程
[中图分类号]G642 [文献标识码]C [文章编号]1673-7210（2009）02（a）-104-02
医学影像技术专业在国内开办已30多年，开办高等职业教育也近10年。随着医学影像技术的迅速发展，医学影像学范畴不断扩大，已包括X线、CT、MRI、超声、核素扫描等多种成像技术。因此，如何根据各级医院及影像科职业岗位能力的不同需要设计医学影像技术专业主干课程体系，培养适用性专业技术人才，是高职教育教学改革必须解决的重大问题。笔者根据近十年来从事高职教育教学实践经验，结合医院影像科职业岗位能力的需求情况分析，对我校医学影像技术专业主干课程模块化改革进行了研究和探索，并取得了初步成效，现报道如下：
1 医学影像技术专业主干课程设计现状
据调查，全国50多所高职高专院校医学影像技术专业人才培养方案中设计的专业主干课程是基本相同的，其中包括《医学影像设备学》、《医学影像成像原理》、《医学影像检查技术学》、《医学影像诊断学》等，这种课程设计模式已经有约10年了，对培养医学影像技术专业人才起到了重要作用。但是，随着高职教育教学改革的发展和医学影像技术专业毕业生就业市场的需求变化，现有的专业主干课程设计也逐步暴露出某些不适应之处。
1.1 专业主干课程设计与医院职业岗位能力要求不适应
目前，一般地（市）级以上综合性医院影像科的职业岗位包括普通放射科、CT室、MRI室、超声室和核医学科等多个部门；一般县级医院只有普通放射科、CT室和超声室；社区和乡镇卫生院则只有普通放射科和超声室。从毕业生就业定位来看，高职高专院校医学影像技术专业毕业生大多数在县级医院及乡镇卫生院工作，也有部分毕业生在地（市)级以上医院就业。目前，《医学影像成像原理》、《医学影像检查技术学》、《医学影像诊断学》等三门专业主干课程都是由普通X线、CT、MRI、超声四大影像学内容的横向组合而成，显然，上述课程设计与毕业生就业单位及职业岗位能力需求不适应。
1.2 专业主干课程设计与教学进程安排不适应
从专业主干课程内容前后关联性看，各种影像技术的成像原理、检查技术、诊断学三者之间是纵向联系的。因此，在教学进度安排上，应该先学《医学影像成像原理》，再学《医学影像检查技术学》，最后学《医学影像诊断学》。然而，三年制高职学生在校内学习时间仅为两年（毕业实习一年），上述三门课程只能同时安排在第三、四学期开课，这样就难免出现课程前后衔接有“错位”现象。于是，部分师生“责怪”教务处课程安排不合理，教师认为“难教”，学生也觉得“难学”，教学效果无疑会受到一定影响。
1.3 专业主干课程设计不适合于职业教育课程改革的要求
目前，医学影像技术专业主干课程过分地强调了学科的完整性和系统性，而忽视了各级医院影像科职业岗位的相对独立性。譬如《医学影像诊断学》课程囊括了X线、CT、MRI、超声等各种影像诊断学内容，其希望让学生全面掌握各种影像诊断的综合应用能力，适合于在地（市）级以上综合性医院职业岗位就业的部分学生。但这不能满足于不同层次医院、不同职业岗位能力的需求，尤其是不适合于县级医院及乡镇卫生院职业岗位能力的要求，也不能使学生个性发展（选择职业岗位）得到充分实现，这与实用性医学影像技术人才的培养目标是格格不入的。
因此，医学影像技术专业主干课程设计要紧密结合各级医院影像科职业岗位能力的要求以及毕业生择业的意向。当务之急是要按照不同职业岗位（群）的任职要求进行改革，构建满足医院影像科职业岗位能力要求的主干课程体系，以达到培养适用性技术人才的目的。
2 医学影像技术专业主干课程模块化教学改革的思路和目标
2.1 实施模块化教学是高职教育教学改革的发展方向
依据职业岗位设计课程体系及教学内容，实施模块化教学,是高职教育教学改革的发展方向。20世纪90年代以来，我国引用的国外职教课程模式主要有世界劳工组织的MES模式、德国“双元制”模式、加拿大CBE模式等，这三种模式统称为“能力本位模式”。它们各有所长，特点各异，其本质都体现了核心课程理念、课程结构模块化和课程综合化，体现了教学内容的取舍决定于职业岗位对从业者的要求。这些模式对我国高等职业教育教学改革的影响，主要体现于其课程开发方法已成为改造传统职业教育弊端的有力武器[1]。
模块化教学是一种新的教学理念，也是职业教育界追求的一个目标[2]。近十年来，国内许多高职院校工科类专业做了类似的课程模块化改革，收到了很好的效果。近几年来，部分院校医学影像技术专业也进行了某些教学改革工作[3]，但至今尚无主干课程模块化改革的研究报道。
2.2 依据不同的职业岗位设计模块化课程，有利于实现零距离上岗
综合性医院影像科内部主要有四个部门（普通放射科、CT室、MRI室、超声室），每个部门就是一个职业岗位，各职业岗位工作既互相联系，又相对独立。假设将每一个职业岗位设计为一个总的课程模块（即为一门课程），然后，再根据这个职业岗位的具体工作内容进一步分成许多更小的二级、三级课程模块（称为子模块），即是各个章、节的课程内容。这样，针对每一个职业岗位设计一门课程，那么各门课程之间的衔接上就不会出现“错位”现象。学生在学习掌握好一门课程后既可胜任医院影像科的某一个职业岗位工作，学校也可根据各级医院影像科不同的职业岗位需要培养学生的岗位职业技能。这样，既便于教务处安排各门课程的教学进程，又可让学生根据自己的个性发展及就业岗位意向重点选择一个或几个课程模块，毕业后能很快适应工作。
2.3 主干课程模块化教学改革的目标
主干课程模块化教学改革的目标是提高毕业生适应职业岗位的能力，促进毕业生就业。根据医学影像技术专业主干课程模块化改革的设想和职业岗位的要求，由（医）院、（学）校合作共同编写医学影像技术专业主干课程模块化改革教材及配套实验实训指导书，并共同承担专业课程（含理论课、实训课）教学工作，创新医学影像技术专业课程教学模式，最终目标是提高学生专业技能水平，为毕业生在各级医院就业做好更充分的岗位适应准备。
此外，模块化课程改革取得成功后，要逐步推广应用于全国相关高职高专院校，为新一轮全国医学影像技术专业卫生部规划教材的改革提供依据。
3 医学影像技术专业主干课程模块化教学改革工作的初步成效
3.1 （医）院、（学）校合作，共同编写模块化课程改革教材
以人民卫生出版社出版的全国高职高专院校医学影像技术专业规划教材《医学影像成像原理》、《医学影像检查技术》和《医学影像诊断学》等三门课程为基础，以综合性医院影像科四个职业岗位工作要求为依据，重新编写专业主干课程模块化教材，分别确定为《X线检查与诊断技术》、《CT检查与诊断技术》、《MRI检查与诊断技术》和《超声检查与诊断技术》四门课程。新编教材每一门课程均包含成像原理、检查技术和诊断三方面内容，各门课程内容是相对独立的。参加教材编写人员都是具有较丰富工作经验的专业课教师和医院临床一线的专业技术人员，同时又是实施模块化教学改革的理论课和实验实训课授课教师。此外，还为本套改革教材编写了配套的《实验实训指导》。
3.2 设计实验班与常规班对照，组织实施模块化教学
每年将同年级的三年制高职医学影像技术专业学生分成两个班，分别使用不同的教材进行专业课教学。其中一班学生（简称常规班）使用现有高职高专院校医学影像技术专业规划教材《医学影像成像原理》、《医学影像检查技术》和《医学影像诊断学》，二班学生（简称实验班）使用学校自编的模块化改革教材《X线检查与诊断技术》、《CT检查与诊断技术》、《MRI检查与诊断技术》和《超声检查与诊断技术》。两个班的授课总学时数是相同的，各课程均安排在第三、四学期上课。按照学校统一制定的教学质量考核评价方案，分别对两个班的教学情况进行教学考核，比较其教学效果和教学质量的差异性。考核的结果反映：实验班的课程安排有一定的灵活性，各门课程之间不会出现前后衔接“错位”现象，模块化课程教学容易被学生所接受，学生技能操作考核成绩优于常规班，教学效果好，教学质量高。
3.3 通过对毕业生实习医院调查反馈，评价教学改革成效
自2008年6月以来，学校对三年制高职医学影像技术专业学生所在的实习医院进行问卷调查和访谈，听取了带教老师和实习学生对模块化教学改革的评价，比较两个班级学生在专业知识、操作技能及岗位适应能力的差异性。总体评价是：模块化改革教材是一种成功的尝试，实验班学生在掌握专业基础知识、专业操作技能和岗位适应能力等方面比常规班学生要强一些。
4 有待进一步探索的问题
我校医学影像技术专业主干课程模块化课程改革的研究与实践时间还不长，各门模块课程的教学内容有待于进一步整合；职业岗位能力的指标体系及考核测评方案有待于进一步完善；模块化课程教学方式有待于进一步研究。
为进一步完善和推广医学影像技术专业模块化课程教学，教师问题是根本。首先，教师要不断更新高职教育理念，建立高等职业教育模块化课程的课程观，加强模块化教学的培训，尽快适应模块化课程的教学方式；第二，要根据模块化课程内容和教学方式配置相关的教学仪器设备；第三，要不断探索，进一步完善医学影像技术专业的模块化课程教材。
[参考文献]
[1]搂一峰.高等职业教育课程模块化设计探讨[J].职业技术教育,2006,27(7):43-44.
[2]周新源.现代职教课程观与模块化教学[J].职教通讯,2007,6:37-38.
