前文概要
《装配式建筑｜再论设计标准化（1）》提出设计标准化是制约装配式建筑发展的瓶颈，讨论了什么是“标准化”、为谁“标准化”的问题；
《装配式建筑｜再论设计标准化（2）》提出标准化的形式有6种，并讨论了“简化”和“统一化”2种形式。
《装配式建筑｜再论设计标准化（3）》讨论了标准化6种形式中的“通用化”。
《装配式建筑｜再论设计标准化（4）》讨论了标准化6种形式中的“系列化”和“组合化”。
前文目录
1.设计标准化程度低下是制约当前装配式建筑发展的头号问题
2.什么是标准化？
3.为谁“标准化”？
4.标准化的形式有哪些？
4.1简化和统一化
4.2 通用化
4.3 系列化
4.4 组合化
此处承接上文，讨论标准化6种形式中的“模块化” 方法。
4.5. 模块化
4.5.1. 与“模块化”相关的论述
在装配式建筑标准化设计的各种文献中，“模块化”是除“标准化”之外，出现频次最多的关键词之一。
1、现行标准中关于模块和模块化的论述
现行国家标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231-2016、《装配式钢结构建筑技术标准》GB/T 51232-2016中多次提到“模块”和“模块组合”（图31），并指出“公共建筑应采用楼电梯、公共卫生间、公共管井、基本单元等模块进行组合设计。”“住宅建筑应采用楼电梯、公共管井、集成式厨房、集成式卫生间等模块进行组合设计。”
图31 现行国家标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231-2016中关于模块与模块化的规定
图片来源：建标库www.jianbiaoku.com
现行国家标准《装配式木结构建筑技术标准》GB/T 51233-2017中关于模块和模块组合，规定“模块单元应符合结构独立性，结构体系相同性和可组合性的要求”；“模块单元中设备应为独立的系统，并应与整体建筑协调。”（图32）
图32 现行国家标准《装配式木结构建筑技术标准》GB/T 51233-2017中关于模块与模块化的规定
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现行行业标准《装配式钢结构住宅建筑技术标准》JGJ/T469-2019中也要求应采用模块及模块组合的设计方法，模块应进行标准化设计，应优化组合。（图33，34）
图33 现行行业标准《装配式钢结构住宅建筑技术标准》JGJ/T469-2019中关于模块和模块化的规定
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图34 现行行业标准《装配式钢结构住宅建筑技术标准》JGJ/T469-2019条文说明中关于模块和模块化的说明
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中国工程建设标准化协会标准《集装箱模块化组合房屋技术规程 》CECS334-2013关于模块化组合房屋，指的是“以具有建筑使用功能的集装箱箱体作为一个建筑单元模块，组合构成的房屋。简称集装箱组合房屋。”对于模块化设计，该规程规定了“基本模块”和其它组件（构件、配件和模块）的关系（图35，36）
图35 现行中国工程建设标准化协会标准《集装箱模块化组合房屋技术规程 》CECS334-2013中关于模块和模块化的规定
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图36 现行中国工程建设标准化协会标准《集装箱模块化组合房屋技术规程 》CECS334-2013条文说明中关于模块和模块化的说明
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2、学术论文中关于模块和模块化的论述
在中国知网（www.cnki.net)查询关键词“模块化”，找到的文献高达1.3万篇，并且在近十年内研究的关注度明显呈现一波高峰。（图37）
图37 中国知网中标准化的关注数指数近几年高涨，成为研究的热点
图片来源：中国知网www.cnki.net
图38 中国知网中模块化的关注数指数近几年高涨，成为研究的热点
图片来源：中国知网www.cnki.net
图39 中国知网中关于模块化的论文成为近几年的热点
关于装配式建筑模块化，许多专家学者做了不同角度的研究，发表的论文也越来越多。
岑岩提出 “标准户型是由起居室、卧室等几个功能空间模块组成，而标准户型又是组成楼栋单元的模块”。“在户型中，每一个功能房间模块拆分出来后，还可以继续拆分出更小的模块，如厨房，还可以拆分出洗涤池、灶台、操作台等模块。”这些拆分出来的细分模块与市场产品对接，形成模块化产品。[1]
孟建民和龙玉峰提出保障性住房模块化设计方法，并将模块分为5个层级。[2]
刘奕麟总结了模块化在建筑空间领域的理论研究与案例,用图解的方式分析了模块的特征与组织关系。总结与整理出了模块的定义、特征与模块之间的组织关系。用模块化的理论设计了儿童空间与展览空间两组空间形态。[3]
李溪喧等运用模块化的方法提出了一种谱系化、模块化的住宅体系，编制成《板式住宅户型模块图谱》和《板式住宅整楼模块图谱》。应用这种体系，建筑师可根据项目需求快速地从图谱中选择合适的整楼模块和户型模块后，再进行外观设计，即可完成整栋楼的设计。[4]
叶浩文、樊则森等在装配式建筑标准化设计方法中提出采用标准化的户型模块（卫生间、厨房、餐厅、客厅、卧室）进行户型标准化设计，通过模块的边界协同，以有限的模块进行组合，实现户型平面无限生长的标准化设计。[5]
综上所述，不同专家、不同标准，都提出了装配式建筑模块化设计，那么，到底什么是“模块”，如何进行“模块化设计”，模块化设计的适用范围在哪里？
在装配式建筑领域，目前的研究还未对以上问题进行深入阐述和剖析。
4.5.2. 什么是模块与模块化
童时中是国内较早研究模块化的专家，他认为：“所谓模块，就是可组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。”并归纳了模块的4个特征：独立功能、系统组成部分、通用互换的标准单元和接口结构。“所谓模块化, 就是为了取得最佳效益，从系统观点出发，研究产品 (或系统)的构成形式，用分解和组合的方法，建立模块体系，并运用模块组合成产品(或系统)的全过程。”[6]
李春田等人在《标准化概论》提出：“模块是由零部件组合而成的具有独立功能、可单独设计和制造的标准化单元，通过不同的形式的接口与其他单元组合成产品，具有可分、可合、可互换的特征。”[7]并将模块的特征总结为5个方面：模块具有独立功能、模块有高低层级、模块是完整单元、模块有各种形式接口和连接方式、模块是标准化产品。
日本学者青木昌彦认为：“模块是指半自律的子系统，通过与其他子系统按照一定的规则相互联系而构成的更加复杂的系统或过程”。[8]
肖机灵和戴爱明认为，“把复杂的系统按照结构、功能和技术耦合原则分拆成不同的独立模块，并使模块之间通过标准化接口进行信息沟通的动态整合过程就叫做模块化”。[9]
由此可见，模块是复杂系统的组成部分，具有独立的功能，可以进行再分解成子模块，模块可以进行组合和互换，模块之间应具有功能和结构的接口。模块由零部件组成，并可与零部件一起共同组成系统，但模块不同于零部件，模块是具有独立功能的单元。
模块化是以模块为基础，采用通用化、系列化、组合化等标准化形式，用于提升复杂系统快速响应市场需求的一种标准化形式。
模块化是标准化的一种高级形式，主要应用于复杂系统、产品或工程中。
4.5.3. 模块化的发展与优势
模块化方法的出现，是由于工业化产品越来越复杂，整体开发新产品的周期越来越长、成本越来越高，不能快速适应市场的需求。为了适应市场竞争的要求，模块化的方法在机械制行业率先得以运用。
图40 模块化发展历程
图片来源：刘奕麟. 模块化的设计思维在空间设计领域的研究与运用[J]. 设计,2021,v.34(14):142-145.
20世纪20 年代，德国 SCHIESS公司对机床进行模块化设计，将订货到交付的周期压缩到4个月，大大提高了对市场的响应速度。瑞典 Linden 公司采用模块化方式生产起重设备——平头塔机Linden8000，其适应性和灵活性得以极大提高。德国DEMAG公司采用模块化设计方法后，单梁吊车的设计费用仅为整机设计时的12%，生产成本却下降了55%。
瑞典商用车公司Scania最早在汽车行业采用模块化方法，在卡车和巴士的发动机和底盘中采用通用化零部件，比例高达85%，产品的开发效率和公司的赢利能力在行业中出类拔萃。[10]大众汽车公司2007年推出发动机横置模块化平台(MQB)，80%以上的零部件实现了通用。丰田推出的新全球架构平台(TNGA)，将零部件通用率从20%提高到了80%。
在电子领域模块化应用最著名的例子就是IBM在1964年发布的360计算机系统，采用了模块化的设计，终结了计算机1944年问世后二十多年的整机制造“电脑工艺品”的历史。[11] 从此以后，手工业生产方式在电子信息领域走到了尽头，兼容机成为主流并得到了普及，大大推动了信息技术的发展和应用。
4.5.4. 模块化在现代制造业中的应用
在现代汽车、轮船、飞机制造等行业中，已经普遍采用模块化进行设计、制造和装配。
汽车行业在流水线生产之后，已经普遍采用模块化的设计和制造方式。在汽车行业，模块叫做总成，即车身总成、动力总成、底盘总成、车轮与轮胎总成、内饰与仪表总成五大部分，除车身总成由品牌汽车厂进行设计和制造，其他四个总成都可以由供应商进行制造，在总装线上进行装配。汽车行业普遍采用系列化、标准化的模块化制造和分级供应商的模式，使得汽车制造的效度大大提高，汽车装配的速度可以以小时计（23小时）。
近些年，越来越多的汽车制造商“去平台化”，采用多个模块的组合来生产不同的车型。马自达公司采用模块化方法，将不同的车型进行“批量企划”，研发适用所有车型的主要通用模块（也称“通用架构”）；丰田公司采用“丰田新全球架构”，推进以发动机、变速器、起落架零件为中心的标准化；日产汽车将车辆构成分为四个模块，通过更换模块的组合来开发各种车型；德国大众公司采用模块化工具包（Modular Toolkit）将现有平台分解为几个工具包，并基于这些模块化工具包的组合来调整车辆尺寸，以适应各处车型。[10]通用化的部件和零件，加上生产设备和加工过程的标准化，进一步提高了生产效率，提高了市场竞争力。
现代船舶的制造早已不再采用先船壳、再舾装、后涂装的造船方式，而是采用模块化造船的方式进行制造。大型船舶由70～80个总段（模块）在船台或船坞里进行装配，而总段又可分解成分段（分模块），分段分解成组立（子模块），组立则由钢板和型钢零部件焊接而成。模块的制造在工厂的车间内完成，采用“壳-舾-涂一体化”的方式进行生产，大大提高了造船的效率，降低了制造成本。
飞机、海洋平台、空间站等大型复杂设备，无一不采用模块化的方式进行设计和制造。
除了在产品制造领域得到广泛应用，模块化的应用已经扩展到了工程领域，并向企业管理方向进行发展。
（未完待续）
[1]岑岩，《深圳市保障性住房标准化系列化设计研究》——课题研究进展及阶段性成果报告[J]，住宅产业，2013.10
[2]孟建民,龙玉峰,丁宏,颜小波. 深圳市保障性住房标准化模块化设计研究[J]. 建筑技艺,2014,(06):37-43.
[3]刘奕麟. 模块化的设计思维在空间设计领域的研究与运用[J]. 设计,2021,v.34(14):142-145.
[4]李溪喧,胡思润,余雪娇,王亦琢. 一种面向工业化的模块化板式住宅体系探讨[J]. 住宅科技,2021,v.41;No.493(08):30-35.
[5]叶浩文,樊则森,周冲,刘程炜.装配式建筑标准化设计方法工程应用研究[J].山东建筑大学学报,2018,33(06):69-74+84.
[6]童时中.模块化的概念与定义[J].电力标准化与计量,1995(04):22-25.
[7]李富田 主编 房庆，王平 副主编，标准化概论[M]. 北京：中国人民大学出版社，2014第6版）
[8]青木昌彦，安藤晴彦.模块时代：新产业结构的本质[M].周国荣，译. 上生活费：上海远东出版社，2003
[9]肖机灵，戴爱明，复杂产品模块化与供应链协同研究[M]. 北京：人民出版社，2010.
[10]日经制造编辑部，精益制造070：模块化设计[M]. 刘晓晓译 北京：东方出版社，2021.
[11]李春田， 现代标准化前沿——模块化研究[M]. 北京：中国标准出版社，2008
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1. 装配式建筑｜再论设计标准化（1）
2. 装配式建筑｜再论设计标准化（2）
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