模块化设计案例集37ppt课件
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模块化设计案例（七）
ATR系统模块化机箱
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模块化设计案例（七）
▲从1956年起，组织上百名专家学者、制造商和用户， 投入相当数量的财力、物力，数十年的研究和实践。 ▲ATR机箱的外形尺寸系列特点： ——ATR机箱(1956)：只有一种高度193.68mm，长、短 两 种 深 度 ， 6 种 宽 度 。 不 同 宽 度 组 合 成 2 6 in 总 宽 度 。 1974修订,加两种尺寸。 ——MCU(模块概念单元)机箱(1977)：基本同ATR，一 种高度、一种深度（短型）、12种宽度；600(原114)个 接点。 ——LRU(现场可更换单元)(1985)：同MCU，改变连接 器等接口。 ——LRM (现场可更换模块)(198X)：插件式模块插装于 机箱。
——全年完成工程项目1315项。
——近200项是完全相同的；不相同项目为1115 项；还包括部分非标准项目。
——同一种机柜有多种派生型，某些部件模块有
多种印字品种。
23
模块化设计案例（六）
ZFWK－2型继电保护设备生产图纸（第1页装配图，共6页）
24
模块化设计案例（六）
ZFWK－2型继电保护设备生产图纸（第2、3页）
出98种设备
19
模块化设计案例（五）
20
模块化设计案例（五）
220KV线路保护设备典型组屏示意图
21
模块化设计案例（六）
● ZFWK－2型继电保护设备的模块化（见下 图） ▲该设备构成及图纸总量：
产品 图纸总数 5 折合为A4 5
机柜 80 186
wenku.baidu.com
2种机箱 30 59
19种插件 11种通用部件 总计
▲板级设计（Board－Level Design）或 模块级设计（Module－Level Design）：提供
功能印制板组件，形成所谓OEM板，构成设备。 ▲系统级设计（System－Level Design）：提供 微机系统(完整的软硬件系统)，由用户构成系统。 ▲用户由低效的片级设计提升为高效的模块级或 系统级设计，产生巨大的经济和社会效益。
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模块化设计案例（八）
● 美国空军研制快速组装卫星 ▲“即插即用”，六天即可组装一颗。以往需要 几年～几十年。 ▲遵循的原则：“让复杂的事情变得简单”。 ▲ “即插即用”理念：由不同公司生产的零部件 相互兼容，并能自动融入同一操作系统。如同个 人电脑，把鼠标、键盘或外设接入电脑，电脑就 会识别出来、并知道如何将其融入系统。 ▲都认为可以通过标准化来实现“即插即用”： 用B标准吧，因为大家都是按B标准生产的。问 题是这些标准不够深入。 ▲ “即插即用”不仅涉及外形、也涉及内涵上的 规范。设备标准化努力的失败就是未触及这3个0 深
简化轮廓图表示法
8
模块化设计案例（二）
9
模块化设计案例（二）
10
模块化设计案例（二）
拼合式结构
11
模块化设计案例（二）
机柜分解为模块 Intel计算机的模块化组成
12
模块化设计案例（三）
船舶的模块化分割
13
模块化设计案例（三）
模块生产专业化
14
模块化设计案例（三）
标准元件组成不同舱室
15
127
87
330
147
484
22
模块化设计案例（六）
▲模块化前后设计周期对比：在电路（印制板组 件模块）和机械结构模块化后，设备设计称为组 屏，如同在标准机柜内填空。
模块化前 机柜机箱模块化 插件模块化 零部件标准化
周期 4～5月 20～30天
10～15
5～7天或立等可取
▲该设计组（6人）1996年（已实现模块化）完 成的工作量
▲“一颗有公开标准和界面的组合式卫星”：有 一个类似小钉板的网格基础结构，可以在上面安 装25个零部件，包括3个飞轮、1个地磁仪、2组 电池、1个全球定位系统无线电台和1个战术电台。
▲重约73磅(同类800磅)能携带通信、雷达等3设2 备。
模块化设计案例（九）
●Intel公司微机OEM系统的设计思想的演变 ▲片级设计（Chip－Level Design ）：提供片子， 由用户据功能来构成自己的设备。
模块化设计案例（八）
新型卫星将像 电脑一样 “即插即用”
31
模块化设计案例（八）
▲假如航天器的零部件都有统一规格和一系列兼 容器件，哪怕能有三五十种这种零部件，就可以 开始“即插即用”了。任务是提供从单个零件到 螺栓的一整套东西，就能生产出各种各样航天器。
▲利用软件帮助组装有特定用途的小型卫星：把 任务书输入电脑，软件将根据要求生成一份零部 件清单，拼装即成。
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模块化设计案例（七）
● 美国机载电子设备ATR系列标准机箱 ▲实现了机载电子设备的标准化：规定了尺寸系 列、基本结构形式、前后面板结构及固定方式、 印制板及相应连接固定结构、连接器类型、以及 冷却散热结构等。 ▲使各个厂家生产的应用于各种机型中6个系统 的几十种功能的电子设备的尺寸及结构趋于统一 和互换。 ▲美国无线电公司1956年推出，1974发展到军用， 从个别公司推广到全国、以及英、法、以色列、 前苏联、中国等，还从机载扩展应用于坦克、舰 船电子设备。
模块化设计
案例集
1
模块化设计案例（一）
2
模块化设计案例（一）
工作台不升降铣床的模块化架构
3
模块化设计案例（一）
中段系列龙门 铣床的基型及 变型产品
4
模块化设计案例（一）
西门子 汽轮机 模块化 组合
5
模块化设计案例（一）
模块化减速箱 装配形式
6
模块化设计案例（一）
模块化的液压系统
7
模块化设计案例（一）
28
模块化设计案例（八）
● 美国空军开发通用武器接口 ▲目的：使每件武器适合每架飞机。 ▲内容：开发一种软件，使机群中所有战斗机和 轰炸机能够携带空军目前或将来的库存弹药。 ▲通用武器接口是为所有弹药和飞机设计的标准 接口，提高新型武器的通用性，加快部署的速度 ▲原每件武器和每架飞机所使用的软件不同，要 使飞机和武器能够匹配，就需要对软件进行全面 升级。这种升级对作战飞机而言每隔五、六年才 有一次。导致一种新型武器出现后，飞机常常要 滞后几年才能使用。
模块化设计案例（四）
●模块
化房屋：
1－板块安 装接头；
2－门口； 3－楼梯(间)； 4－内隔墙
板块； 5－窗口； 6－混凝土
地板块； 7－外墙
板块。
16
模块化设计案例（四）
组合式家具
17
模块化设计案例（五）
继电保护系统功能分析
18
模块化设计案例（五）
●装置级模块。下图为差动保护装置
●有约20种插件模块，可组合成40种装置级模块，可派生
模块化设计案例（七）
ATR系统模块化机箱
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模块化设计案例（七）
▲从1956年起，组织上百名专家学者、制造商和用户， 投入相当数量的财力、物力，数十年的研究和实践。 ▲ATR机箱的外形尺寸系列特点： ——ATR机箱(1956)：只有一种高度193.68mm，长、短 两 种 深 度 ， 6 种 宽 度 。 不 同 宽 度 组 合 成 2 6 in 总 宽 度 。 1974修订,加两种尺寸。 ——MCU(模块概念单元)机箱(1977)：基本同ATR，一 种高度、一种深度（短型）、12种宽度；600(原114)个 接点。 ——LRU(现场可更换单元)(1985)：同MCU，改变连接 器等接口。 ——LRM (现场可更换模块)(198X)：插件式模块插装于 机箱。
——全年完成工程项目1315项。
——近200项是完全相同的；不相同项目为1115 项；还包括部分非标准项目。
——同一种机柜有多种派生型，某些部件模块有
多种印字品种。
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模块化设计案例（六）
ZFWK－2型继电保护设备生产图纸（第1页装配图，共6页）
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模块化设计案例（六）
ZFWK－2型继电保护设备生产图纸（第2、3页）
出98种设备
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模块化设计案例（五）
20
模块化设计案例（五）
220KV线路保护设备典型组屏示意图
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模块化设计案例（六）
● ZFWK－2型继电保护设备的模块化（见下 图） ▲该设备构成及图纸总量：
产品 图纸总数 5 折合为A4 5
机柜 80 186
wenku.baidu.com
2种机箱 30 59
19种插件 11种通用部件 总计
▲板级设计（Board－Level Design）或 模块级设计（Module－Level Design）：提供
功能印制板组件，形成所谓OEM板，构成设备。 ▲系统级设计（System－Level Design）：提供 微机系统(完整的软硬件系统)，由用户构成系统。 ▲用户由低效的片级设计提升为高效的模块级或 系统级设计，产生巨大的经济和社会效益。
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模块化设计案例（八）
● 美国空军研制快速组装卫星 ▲“即插即用”，六天即可组装一颗。以往需要 几年～几十年。 ▲遵循的原则：“让复杂的事情变得简单”。 ▲ “即插即用”理念：由不同公司生产的零部件 相互兼容，并能自动融入同一操作系统。如同个 人电脑，把鼠标、键盘或外设接入电脑，电脑就 会识别出来、并知道如何将其融入系统。 ▲都认为可以通过标准化来实现“即插即用”： 用B标准吧，因为大家都是按B标准生产的。问 题是这些标准不够深入。 ▲ “即插即用”不仅涉及外形、也涉及内涵上的 规范。设备标准化努力的失败就是未触及这3个0 深
简化轮廓图表示法
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模块化设计案例（二）
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模块化设计案例（二）
10
模块化设计案例（二）
拼合式结构
11
模块化设计案例（二）
机柜分解为模块 Intel计算机的模块化组成
12
模块化设计案例（三）
船舶的模块化分割
13
模块化设计案例（三）
模块生产专业化
14
模块化设计案例（三）
标准元件组成不同舱室
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127
87
330
147
484
22
模块化设计案例（六）
▲模块化前后设计周期对比：在电路（印制板组 件模块）和机械结构模块化后，设备设计称为组 屏，如同在标准机柜内填空。
模块化前 机柜机箱模块化 插件模块化 零部件标准化
周期 4～5月 20～30天
10～15
5～7天或立等可取
▲该设计组（6人）1996年（已实现模块化）完 成的工作量
▲“一颗有公开标准和界面的组合式卫星”：有 一个类似小钉板的网格基础结构，可以在上面安 装25个零部件，包括3个飞轮、1个地磁仪、2组 电池、1个全球定位系统无线电台和1个战术电台。
▲重约73磅(同类800磅)能携带通信、雷达等3设2 备。
模块化设计案例（九）
●Intel公司微机OEM系统的设计思想的演变 ▲片级设计（Chip－Level Design ）：提供片子， 由用户据功能来构成自己的设备。
模块化设计案例（八）
新型卫星将像 电脑一样 “即插即用”
31
模块化设计案例（八）
▲假如航天器的零部件都有统一规格和一系列兼 容器件，哪怕能有三五十种这种零部件，就可以 开始“即插即用”了。任务是提供从单个零件到 螺栓的一整套东西，就能生产出各种各样航天器。
▲利用软件帮助组装有特定用途的小型卫星：把 任务书输入电脑，软件将根据要求生成一份零部 件清单，拼装即成。
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模块化设计案例（七）
● 美国机载电子设备ATR系列标准机箱 ▲实现了机载电子设备的标准化：规定了尺寸系 列、基本结构形式、前后面板结构及固定方式、 印制板及相应连接固定结构、连接器类型、以及 冷却散热结构等。 ▲使各个厂家生产的应用于各种机型中6个系统 的几十种功能的电子设备的尺寸及结构趋于统一 和互换。 ▲美国无线电公司1956年推出，1974发展到军用， 从个别公司推广到全国、以及英、法、以色列、 前苏联、中国等，还从机载扩展应用于坦克、舰 船电子设备。
模块化设计
案例集
1
模块化设计案例（一）
2
模块化设计案例（一）
工作台不升降铣床的模块化架构
3
模块化设计案例（一）
中段系列龙门 铣床的基型及 变型产品
4
模块化设计案例（一）
西门子 汽轮机 模块化 组合
5
模块化设计案例（一）
模块化减速箱 装配形式
6
模块化设计案例（一）
模块化的液压系统
7
模块化设计案例（一）
28
模块化设计案例（八）
● 美国空军开发通用武器接口 ▲目的：使每件武器适合每架飞机。 ▲内容：开发一种软件，使机群中所有战斗机和 轰炸机能够携带空军目前或将来的库存弹药。 ▲通用武器接口是为所有弹药和飞机设计的标准 接口，提高新型武器的通用性，加快部署的速度 ▲原每件武器和每架飞机所使用的软件不同，要 使飞机和武器能够匹配，就需要对软件进行全面 升级。这种升级对作战飞机而言每隔五、六年才 有一次。导致一种新型武器出现后，飞机常常要 滞后几年才能使用。
模块化设计案例（四）
●模块
化房屋：
1－板块安 装接头；
2－门口； 3－楼梯(间)； 4－内隔墙
板块； 5－窗口； 6－混凝土
地板块； 7－外墙
板块。
16
模块化设计案例（四）
组合式家具
17
模块化设计案例（五）
继电保护系统功能分析
18
模块化设计案例（五）
●装置级模块。下图为差动保护装置
●有约20种插件模块，可组合成40种装置级模块，可派生