模塊化設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)理論和方法，自20世紀(jì)70年代在世界發(fā)達(dá)國(guó)家興起以來(lái)，已滲透到設(shè)計(jì)的方方面面。在國(guó)外，模塊與模塊化兩詞已作為現(xiàn)代軍事裝備的特征標(biāo)志予以強(qiáng)調(diào)，并形成了理論分析、設(shè)計(jì)生產(chǎn)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范等一套完整體系，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、軍事效益和社會(huì)效益，它為新形勢(shì)下多品種、小批量、需不斷改型列裝的軍事裝備的研制生產(chǎn)提供了一條嶄新的道路。

　　1 模塊化設(shè)計(jì)

　　模塊化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法截然不同，它是統(tǒng)籌考慮產(chǎn)品系統(tǒng)，把其中含有相同或相似的功能單元分離出來(lái)，用標(biāo)準(zhǔn)化原理進(jìn)行統(tǒng)一、歸并、簡(jiǎn)化，以通用單元的形式獨(dú)立存在的一種機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法。這種方法應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)的研制中，是一種新的嘗試。

　　1.1 模塊和模塊化的基本概念

　　模塊(Module)可定義為：組成系統(tǒng)(產(chǎn)品)的具有確定和獨(dú)立的功能、標(biāo)準(zhǔn)接口和互換性的通用的硬件和軟件單元。單元在狹義上可指組件或大部件，在廣義上可指大系統(tǒng)中的小系統(tǒng)。模塊是可以分解組合的，其大小是一個(gè)相對(duì)的，可因狀態(tài)條件、具體環(huán)境而定。模塊具有抽象性、獨(dú)立性、互換性和靈活性的特點(diǎn)，模塊一般制成現(xiàn)場(chǎng)可更換單元。

　　模塊化(Modularization)是一種設(shè)計(jì)方法，是一種新的標(biāo)準(zhǔn)化方法。模塊化屬于標(biāo)準(zhǔn)化范疇，模塊化設(shè)計(jì)是標(biāo)準(zhǔn)化原理在設(shè)計(jì)方而的具體應(yīng)用。模塊化設(shè)計(jì)是以模塊的分解組合為基礎(chǔ)的，強(qiáng)調(diào)整個(gè)模塊的通用性和互換性的一種設(shè)計(jì)方法。在廣泛采用CAX技術(shù)的今天，它力求以最少的模塊組成盡可能多的產(chǎn)品，最大限度地滿足客戶需求。

　　1.2 模塊化設(shè)計(jì)思想

　　模塊化設(shè)計(jì)在指導(dǎo)思想上與傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不同，模塊化設(shè)計(jì)是按照標(biāo)準(zhǔn)化原理和系統(tǒng)工程原理及方法采用頂層分析與底層需求相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，是一個(gè)白上而下的過(guò)程，合理劃分模塊、建立模塊體系是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在對(duì)設(shè)備的技術(shù)體制、性能指標(biāo)、接口形式、用途及工作環(huán)境中有充分了解和對(duì)現(xiàn)有沒(méi)備及將要研制的新設(shè)備等進(jìn)行分析、研究和綜合的基礎(chǔ)上，一方面改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，采用系統(tǒng)的觀念從系統(tǒng)頂層向底層將設(shè)備分解成不同等級(jí)的許多單元;另一方面從系統(tǒng)底層向頂層進(jìn)行模塊需求分析，并按標(biāo)準(zhǔn)化原理對(duì)同類(lèi)和相近設(shè)備進(jìn)行對(duì)比、歸類(lèi)，合理劃分模塊。然后，通過(guò)對(duì)同類(lèi)和相近設(shè)備間的模塊進(jìn)行橫向協(xié)調(diào)和綜合分析，找出其內(nèi)在聯(lián)系，按模塊層次結(jié)構(gòu)建立相應(yīng)的模塊體系。按照模塊化設(shè)計(jì)方法，有這樣一個(gè)關(guān)系：新型模塊化設(shè)備=通用模塊(大量)+專(zhuān)用模塊(少量)+模塊連接器。這樣，模塊化設(shè)備的研制主要成為通用模塊的選用和少量專(zhuān)用模塊及模塊連接器的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員只需了解通用模塊的接口關(guān)系，而不必從頭開(kāi)始。這種設(shè)計(jì)模式大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)程序，縮短了研制周期，從而為雷達(dá)系統(tǒng)的迅速研制、改型和列裝創(chuàng)造了極有利的條件。由于通用模塊是經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)、使用后制成的，其質(zhì)量可靠，這樣，主要精力就可集中放在專(zhuān)用模塊的設(shè)計(jì)上，因而，設(shè)備的質(zhì)量容易保證，研制風(fēng)險(xiǎn)大大減小。由于設(shè)備是由模塊組裝而成，各模塊均設(shè)計(jì)有測(cè)試接口，便于檢測(cè)、維修，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的基層級(jí)維修。同內(nèi)外大量事實(shí)證明，采用模塊化設(shè)計(jì)方法能顯著縮短研制周期，降低研制成本，提高設(shè)備的可靠性和可維修性。

　　模塊化的電子設(shè)備是由電路功能模塊和機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊結(jié)合而成的。由于電路決定雷達(dá)功能上的差異，是新產(chǎn)品中最活躍的因素，這使電路功能模塊的形成受到制約，但作為電路功能模塊載體的結(jié)構(gòu)模塊隨產(chǎn)品功能變化的因素較少，使其具備廣泛的通用性及獨(dú)立分解、重新組合的性能，從而實(shí)現(xiàn)工藝、工裝通用化的目的，進(jìn)而大大提高電子設(shè)備的工作可靠性、降低研制成本、縮短研制周期，為武器裝備發(fā)展走基本型道路創(chuàng)造有利的條件。某型號(hào)雷達(dá)結(jié)構(gòu)總體即以結(jié)構(gòu)模塊獨(dú)立先行，以結(jié)構(gòu)模塊制約并推動(dòng)電路模塊發(fā)展為總體設(shè)汁指導(dǎo)思想，系統(tǒng)全面地開(kāi)展跟蹤制導(dǎo)雷達(dá)的研制工作。

　　1.3 模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)越性

　　(1)它成功地解決了所謂“多樣化的挑戰(zhàn)”為多樣化生產(chǎn)條件下的標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)辟了一條新路。

　　(2)模塊化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了機(jī)型，結(jié)構(gòu)模塊化受“模數(shù)”制約，使整機(jī)統(tǒng)一了尺寸系列和安裝連接尺寸，提高生產(chǎn)效率，降低研制成本，提高雷達(dá)的可靠性。

　　(3)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，對(duì)以后雷達(dá)的改型，通過(guò)適量結(jié)構(gòu)模塊儲(chǔ)備，可縮短新品研制周期。

　　(4)提高雷達(dá)的有效度，只需修改雷達(dá)一些功能結(jié)構(gòu)模塊，就可組成新結(jié)構(gòu)雷達(dá)，使結(jié)構(gòu)零件、部件的有效度大大提高。

　　(5)模塊化設(shè)計(jì)是提高維修效率和質(zhì)量，降低對(duì)維修人員的技能要求及減少維修費(fèi)用的有效途徑之一。

　　(6)結(jié)構(gòu)模塊的相對(duì)穩(wěn)定和階梯上升，使可靠性得到保證。

　　(7)縮短研制周期，降低了成本。根據(jù)部隊(duì)和總體實(shí)際要求，可使用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用雷達(dá)結(jié)構(gòu)模塊組件，來(lái)組裝各種結(jié)構(gòu)要求的雷達(dá)，而不是每次都重新設(shè)計(jì)和制造。由于簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)、制造、裝配，縮短了研制周期，降低了雷達(dá)研制時(shí)間，生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了功能模塊可靠性和可維修性，降低了運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

　　隨著電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料科學(xué)、電子組裝技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已發(fā)展成為高科技的電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的要求也越來(lái)越多，越來(lái)越高，如多功能、高性能、通用化、智能化、小型輕量化、操作簡(jiǎn)單化、維修快速化、外觀時(shí)尚化等等。如何滿足和適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)的要求，是每個(gè)設(shè)計(jì)人員所面臨的新課題。很顯然，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已不能滿足它的要求。很多專(zhuān)家認(rèn)為：過(guò)去是價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)存是質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)，將來(lái)是設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)。可見(jiàn)設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備的質(zhì)量以及競(jìng)爭(zhēng)力是何等重要。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，積極跟蹤當(dāng)今世界相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，更新設(shè)計(jì)理念，豐富業(yè)務(wù)知識(shí)，拓寬業(yè)務(wù)面，提高業(yè)務(wù)水平，從而提高設(shè)備的檔次和競(jìng)爭(zhēng)力。

　　2 模塊化設(shè)計(jì)的適應(yīng)性與遠(yuǎn)景展望

　　傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程見(jiàn)圖1，不僅時(shí)間周期長(zhǎng)，而且還要花費(fèi)大量財(cái)力和人力，在今天激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中已經(jīng)無(wú)法滿足客戶多變的需求。基于模塊庫(kù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程見(jiàn)圖2，無(wú)須一切冉從頭開(kāi)始重新設(shè)計(jì)與制造，只要適當(dāng)變換模塊重新組合，就能像搭積木那樣可以隨意快速地組合出一個(gè)新產(chǎn)品來(lái)，這將會(huì)使新產(chǎn)品研制周期和生產(chǎn)周期大大縮短，研制費(fèi)用和生產(chǎn)費(fèi)用大大降低，使雷達(dá)可靠性和可維修性上一個(gè)新臺(tái)階，為實(shí)現(xiàn)一機(jī)多型提供基本條件，增強(qiáng)產(chǎn)品的配套適應(yīng)能力，進(jìn)一步提高我國(guó)同防武器裝備的現(xiàn)代化水平。　

　　模塊化是現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展的必由之路。任何系統(tǒng)都是由若干功能模塊，通過(guò)它們的共享的界面組合而成的。從這個(gè)意義上看，模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)際上就是在研究分析系統(tǒng)分解和組合特性的基礎(chǔ)上，使之不斷優(yōu)化的過(guò)程。因而，我們也深刻地認(rèn)識(shí)到，只有不斷地加強(qiáng)對(duì)模塊化理論的理解深度，不斷地提高模塊化設(shè)計(jì)的運(yùn)用技巧，不斷地解決結(jié)構(gòu)功能模塊對(duì)電路功能模塊的制約和解決發(fā)展過(guò)程中的各種矛盾，逐步建立實(shí)用的雷達(dá)系統(tǒng)模塊庫(kù)，才是真正實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)根本途徑。