浅谈喷泉模块化设计意义及应用

摘要: 由于喷泉安装工程具有造价的差额性、形态的个别性、材料的多样性、工艺的复杂性等特点，在实际施工过程中要投入大量的人力、物力，且需要各施工单位及相关工程单位有丰富的施工经历和经验才能有效进行施工。本文从模块及模块化设计理论入手，针对喷泉设备安装工程面临的现状问题，提出模块化设计的意义，以及模块化设计在喷泉安装工程中的实际应用。

关键词:模块； 模块化； 喷泉设计；互换；通用 ；标准化

中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：

1模块与产品模块化设计

1.1模块与产品模块化设计的概念

模块是构成产品的一部分，具有独立功能，具有一致的几何连接接口和一致的输入、输出接口的单元，相同种类的模块在产品族中可以重用和互换，相关模块的排列组合就可以形成最终的产品。

模块化的产品设计可以达到以下几个目的：模块的组合配置，就可以创建不同需求的产品，满足客户的定制需求 ；相似性的重用，既可以重用已有零部件和已有设计经验，也可以重用整个产品生命周期中的采购、物流、制造和服务资源；减少产品工程复杂程度，模块是产品部分功能的封装，产品设计人员使用具体模块时根本不用高度关心内部实现，而是可以使设计人员更多关注创意、个性化、满足顾客需求。

1.2模块的特点

模块的三大特点，是理解产品模块化设计应用的基础。

① 模块具有独立的功能

模块的功能是整个产品功能的组成部分，且这个功能是自我包含，自我实现的。

②模块化产品结构

在模块化的产品结构中，零部件的功能与产品功能是一对一的关系, 零部件的更改和产品功能的改善不会造成其他零部件和功能的调整。

③标准的几何连接和一致的输入、输出接口

为了实现同类模块之间的互换，必须有严格的尺寸接口和输入输出接口。

喷泉设备安装工程现状问题

随着技术的飞速进步，喷泉产品工程越来越复杂，企业必须在不断变化的环境中应付越来越复杂的工程技术，随着客户对喷泉产品个性化需求程度的增加，也导致喷泉产品定制化趋势越来越明显，因此企业必须创建数量庞大的产品系列来满足客户不断变化的需求。

一方面作为喷泉设备而言，所涉及的设备大多是非标设备，即使是同类项目，同类设备，同样的工艺、工序，其制造安装方法和具体现场情况也会有所不同，现场制作安装往往难以保证质量,给生产、安装带来一定的不确定性风险。

另一方面作为安装工程来说，设备制造和安装工程的产品虽存在空间跨度，但制造和安装过程中的位置相对固定，各种机械设备、材料、施工人员都必须围绕工程建设的进展而始终跟进，且工程安装一旦完成，就处于一个相对固定的状态，独立功能不强，布局基本不变，拓展性不大,这对于客户需要个性化定制与后期定位变动来说是无法满足的。

现代的制造技术要求，能在工厂完成的工作，尽量在工厂完成以减少现场的施工工作量，于是模块化设计、制作安装应运而生。

3喷泉模块化设计的意义

本文引用模块化理论体系引入喷泉设备制造及安装工程，这对于优化喷泉产品结构模块化，起到了重要的启迪作用。模块化的产品结构设计的意义我们可以从设计、施工、及客户满意度的角度体现出来。

3.1对产品设计研发的意义

模块是产品知识的载体，模块的重用就是设计知识的重用，大量利用已有的经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高产品的可靠性和设计质量。使设计人员容易掌握产品全局，屏蔽掉与自身领域无关的细节，从而关注更高层次的设计逻辑,关注创意。

对设计者而言,只要整合出一套完整的喷泉成套模块,举一反三,模块之间组合成各种变幻丰富的特色水形,喷泉设备模块功能的独立性和接口的一致性，使各个模块可以相对独立的设计和发展，可以进行并行设计、开发和并行试验、验证。模块的不同组合能满足用户的多样性需求，易于产品的配置和变型设计，同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。加之计算机的可编程功能日益强大，使得模块化组合喷泉的优势更加广阔。

对于施工效率和加快进度的意义

成熟设计模块的重用可大大缩短采购周期和生产制造周期，由于喷泉成套设备的标准化，统一性，可大批量采购原材料，喷泉模块在很大程度上可事先在工厂预制，由固定的技术作业人员控制其模块安装质量,可大批量储存产品，以缓解工作量的变动对供货造成的压力，现场作业人员只要把每套喷泉设备模块按图纸定位放置,通过标准化接口把各模块连接而成一个更大的成套模块，达到设计者所要求的理想的喷水造型，该过程又快又好，从而加快施工进度，减少风险，有利于资金的早期回收。如果考虑到企业售后服务的特定需求，同样可以缩短维护服务周期和耗费资源时间，当某一设备模块出现故障,管理人员即可迅速查出根源所在，针对性地一病治一病，一处病端不影响全局系统的运行，这就是模块化喷泉产品设计对工程施工的一个重要优势所在。

3.3客户满意度的意义

任何一个企业,我们产品最终面对的是客户，客户满意度是一种从客户角度客观对企业经营状况进行评价的一种手段，并一直被作为判断一个企业是否具有竞争优势的一种度量方法，也被作为度量商业经济运行健康的晴雨表。

工程建设的特点之一就是大额性，不仅实物形体庞大，而且造价高昂。喷泉作为建筑安装工程的范畴，往往造价百万、千万甚至上亿，造价的大额性使其关系到有关各方面的重大经济利益，无论所面对的客户差钱不差钱，对产品的性价比是最为关注的，价值工程的核心问题就是性价比。往往关注它的成本、功能、扩展性、维护性、稳定性，客户的需求往往就是我们设计者建设者的最为关注的。

喷泉模块化设计的分析

在这里，我们从以下三方面分析喷泉模块化设计的理解：构成喷泉模块的基本要素？喷泉模块的通用互换？喷泉模块在产品中的作用和位置分析？

4.1构成喷泉模块的基本要素

首先，要构成喷泉的基本模块，他必须是一对一的关系，即它功能是独立的、不受其它组件影响的。构成一套喷泉运行系统必须有：①控制系统②供电线路③供水电泵④管路系统⑤喷嘴系统⑥灯光系统⑦音响系统这七大系列组成，构成一个具有工艺功能的单独喷泉模块的基本要素就是一个控制点、一条线路、一套水泵、一套管路、一组喷嘴。运抵现场后固定就位，只要按工艺要求连通输入和输出接口，接通电源和自动控制的信息回路，就可投入单体试运转，这种一对一的关系集合成一个小型的喷泉运行系统，只要成本允许，你想拓展多少规模就可拓展多少规模。成本不变的情况下，你想要什么水形就可重新组合成什么水形，可变性很大。

单组喷泉模块安装图

4.2构成喷泉模块的通用互换

为了实现同类模块之间的互换，必须进行接口和输入输出接口设计。由于模块的功能必须考虑在一系列产品中互换的问题，因此某些模块的功能在某一个产品中有可能是冗余的，这种功能的部分冗余带来的是很强的扩展能力和更大范围的互换能力。

4.3喷泉模块在产品中的作用和位置

一方面，模块既强调自身功能的独立性，又强调系统结构的归属性，就是所谓的二元性。无论喷泉模块如何增减，如何互换调整变动，其控制系统通过归结接口统一中央系统控制。

5喷泉产品模块化应用实例

【案例】刚果布拉柴维尔百米变频跑泉

随着涉外工程机会的日益增多，每当我们承接到海外工程时，往往受多重条件限制，难以投入大量的人力出国安装，但我们通过对该工程项目进行模块化设计后，对方即使没有喷泉专业施工经验，也可通过标准化接口，轻松安装。

以刚果布拉柴维尔百米变频跑泉的设计和施工过程为例：将喷泉设备及构架模块化，划分100个单元的变频跑泉模块，事先预制每个单元的喷泉模块连同基础一起在工厂预制安装，包括喷头、管道、管件、水下灯、水泵构成一个标准模块，控制柜里每个水泵与水下灯受独立的控制元器件控制，组成各自独立的模块，通过海外运输至现场，当对方安装完毕后，我方委派一名专业工程师协同完成组装调试工作，及相关的售后维护指导。

通过模块化设计施工，显然安装质量在出厂前就得到有效控制，大大地节约了现场施工时间及劳动力的投入，确保工程按质按量按期竣工。

喷泉各模块组合平面

海外工程往往不能提供现场工程概况，甚至连水池大小，水池深度都尚在待定中，对于设计者来说，根据外宾的大概意思，以最快的速度设计出一套适合的喷泉，是有难度的。没有具体的参数提供，工厂亦无法定制产品。所以，我们通过喷泉设备的整合精简，喷泉设备模块化后，现场只要把每一模块通过标准安装接口，按编号一个接一个组装即可。 所以施工过程是模块的组装过程，模块化保证了非常规设计的质量和工程质量，尤其是以难以想象的高速度争得了极其宝贵的时间。

6结论

可见，产品结构模块化设计可解决喷泉安装工程一系列问题。是解决目前制造企业产品的标准化、通用化与定制化之间的矛盾的可行方案。企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短施工工期、降低成本、提高质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。

产品模块化设计是制造业发展的必然趋势，势必会对在未来喷泉行业带来深远的影响。三流的企业卖产品，二流的企业卖技术，一流的企业卖服务，而超级企业卖标准。行业中的模块化实际上就是行业的标准，谁在竞争中取得制订行业标准的能力，谁就会成为超级企业！

7参考文献

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[2] 毛培琳．喷泉设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，1990．

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[4] 全国民用建筑工程设计技术措施/给排水)[S]．北京：中国计划出版社， 2003．

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