模块化理论及其在我国卫生装备领域的应用

赵 欣，王运斗，张晓峰，杜海舰，张新雷，付佳伦

模块化理论及其在我国卫生装备领域的应用

赵 欣，王运斗，张晓峰，杜海舰，张新雷，付佳伦

随着社会工业化、信息化的发展，模块化理论在诸多领域都发挥着重要指导作用。介绍了模块化理论的概念及其发展历史，阐述了模块化理论在我国卫生装备的设计制造、系统集成和卫生勤务的保障组织等领域的应用，探讨了我国卫生装备模块化应用的不足之处并展望了其发展前景。

模块化；卫生装备；理论发展；应用

0 引言

模块（module或modular）是指可组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。简单说就是“具有一定功能与结构和标准化的独立实体”，是系统的基本组成部分。从系统论原理的整体性、关联性及可达性等特性角度看，模块化就是为取得系统最佳效益，根据产品或系统的构成形式，运用分解与组合方法在特定系统中建立模块和运用模块的过程[1]。现今，随着社会工业化、信息化的发展，从产品制造到行业协作，模块化思想在社会各个领域受到广泛重视和引用。在我国卫生装备制造及卫生勤务保障中，模块化理论和方法也同样受到借鉴，用以引导卫生装备的科学设计与卫勤理论的合理运用。

1 模块化理论的发展

模块化的概念最早源于建筑业及制造业，例如可自由组合的家具或建筑单元及按功能划分部件并自由组合成生产所需产品的机床、车床等。工业社会的不断发展和信息技术革命的兴起，使得世界工业产业结构发生了根本性变化。1964年，IBM公司成功研制出第一台大规模集成电路计算机IBM360。更重要的是，IBM360最早将计算机元件以模块化的形式设计为主板、处理器、存储器、驱动器、显示器等模块，这一模块化理念带来了计算机产业的飞速发展，使其早期模块化生产出最具划时代意义的产品。1997年，美国哈佛大学商学院院长吉姆·克拉克和前副院长卡利斯·鲍德温在《哈佛商务评论》上发表了《Managing in an age of modularity（模块时代的经营）》一文，详细阐述了IBM360计算机的设计、制造过程中的模块化思想及其带来的优势[2]。随后，他们在2000年正式出版了《Design rules：the power of modularity（设计规则：模块化的力量）》一书，该书是最早问世的系统研究模块化理论的著作[3]。

进入21世纪以来，模块化理论研究成为系统理论的一项热点研究，迎来了百家争鸣的讨论时期，不但在生产制造业，更在经济学乃至经营学领域发挥着至关重要的作用。按照产品对象划分，可将模块化理论研究概括为3个研究领域：（1）复杂产品的模块化设计。如前文提到的IBM计算机设计方面，美国的Kusiak针对计算机硬件模块应用模糊神经网络理论，构建了电子产品的模块化产品架构[4]。除了计算机领域，从机械设计到生活用具，任何产品的大规模设计与生产都离不开模块化理论。目前，模块化生产下的产品已遍布我们生活的每个角落。（2）复杂系统（产业）的模块化设计。现代化的工业设备多由多个复杂部件构成一个复杂系统或以多种产品组装形成一个复杂产业，最典型的模块化产业是汽车制造业。日本的国领二郎、池田信夫以汽车工业为主要研究对象研究模块化理论，将汽车的生产系统分解为多个具有统一功能的零部件小组和汽车规格的通用化，提出产品的模块化是和信息交换与交易的网络化相辅相成、共同发展的，并系统论述了它对产业结构的意义[5]。（3）产业组织的模块化建设。产品部件的模块化同时也产生了产品供应商的模块化分工，因此，不同供应商间乃至产业不同部门间的模块化分工与协同作用，才保证了整个产业的健康有序运行。日本的青木昌彦同样以汽车行业为背景，系统地研究了不同部门在模块化协同生产中的相互作用，并提出了模块化是新经济条件下产业结构的本质[5]。我国学者肖灵机在其《复杂产品模块化与供应链协同研究》一书中，以飞机制造业为背景，探讨了复杂系统的模块化设计方法及各供应商间的协同作用[6]。

2 我国卫生装备模块化应用

卫生装备模块化建设最早来源于美国军队的模块化建设，其卫生装备已形成比较完善的模块化组合与配置，并在装备模块化的基础上建立了模块化救治系统与卫勤组织。（1）救治系统方面。前线支援医院、野战医院与后方医院都分为基础模块、外科治疗模块、内科治疗模块与住院模块4个模块系统，并以标准方舱形式实现模块的组合配置。（2）卫勤组织方面。按照其卫勤分级组织配置了卫生员、救护车班、治疗班、支援班、伤员收容班和外科手术班6个组织模块，可根据战斗组织需求和任务需要灵活进行模块组合[7]。

我国卫勤理论始终随着世界先进卫勤理论的发展而不断学习与改进。早在1990年，童时中在其《模块化原理设计方法及应用》一书中对模块化理论进行了详细介绍[1]；2006年，军事医学科学院陈文亮在其《现代卫勤前沿理论》一书中详细介绍了我国药材装备模块化设计方法与卫勤组织的模块化组织与运行[8]。

2.1 功能部件模块化

20世纪80年代以来，随着科学技术水平的不断发展，我国卫生装备模块化程度不断提高，在野战医疗装备、护理装备、药材供给等方面的模块化建设成果显著，产生了大量具有实践意义的科研成果，包括单兵卫生装备模块、火线救护装备模块、早期治疗装备模块、外科手术装备模块、后送监护装备模块、战救信息装备模块、野战医疗箱组等模块化装备，不但形成了模块化的独立的携行卫生装备，而且还研制出以卫生技术车辆系列为代表的机动卫生装备。如武汉总医院樊光辉等[9]研制的单兵急救包，在外部设计上其尺寸、质量等均遵循国家军用标准，以满足装备的通用化需求；内部结构上，按照通气、止血、包扎、固定等功能分类将内容物划分为多个子模块进行规划布局，以实现模块组合来提高救治效率。又如我国研制的第三代野战医疗箱组wxx2000型医疗箱组，其外形设计上采用了通用型与专用型2种标准化尺寸，内部结构上将17类医疗器械按功能应用分类存放于34个医用箱囊，其中，手术器械以灭菌器械包的形式分装于4个通用箱和1个专用箱中。当前，我国卫生装备模块化建设已经形成以车、舱、箱、囊为主体的模块化机动野战卫生装备体系，以满足不同层次保障任务需要。

2.2 救治系统模块化

在卫生装备模块化基础上，通过模块化配置与组合，许多模块化的卫生救治系统建立起来，如应急救援保障分队装备系统、帐篷医院、方舱医院、医院船等均具有完善救治功能的卫生救治系统。这些救治系统通过模块的配置组合，将各个救治单元有效地衔接起来，让各模块的各个功能接口、物理接口及逻辑接口合理配置，使舱、车、帐篷等各种模块单元之间能有效地联接，与其他机动医疗单元达到配套组合，实现伤员流、信息流、物质流及人员流的逻辑结合，从而达到整个系统各个单元功能上的一体化和效能上的几何叠加。

（1）应急救援保障分队装备系统方面。武警总医院孟晓东等将应急救援保障分队装备划分为基本医疗模块、辅助医疗模块、防疫防护模块、适应模块与指挥通信模块，下分11个子模块32个保障单元，通过不同单元组合与配置可分别完成应急救援任务或火灾救援任务[10]。

（2）帐篷医院方面。卫生装备研究所伍瑞昌等将帐篷式医院划分为卫勤指挥单元、手术急救单元、医技单元和病房单元，下分16个子模块，可根据卫勤保障需要进行模块化组合，通过不同床位数量的变化来满足团救护所、师（旅）救护所和机动卫勤力量的救治需要[11]。

（3）方舱医院方面。我国方舱医院自20世纪90年代起即投入使用，现已发展出第二代方舱医院。第一代方舱医院包括医疗功能模块、病房模块和技术保障模块，由21台医疗方舱、26顶卫生帐篷及2台发电挂车组成。第二代方舱医院包括方舱医疗模块、收容留治病房模块和生活资源保障模块，模块单元简化为5台扩展方舱、7台固定方舱和20顶Ⅵ型折叠式网架帐篷，先后参加了汶川地震、青海玉树地震等紧急医疗救援任务，在抗震救灾中发挥了重要的医疗救援作用[12]。

（4）医院船方面。我国医院船模块化研究尚处于起步阶段，现服役的医院船有“南康号”“岱山岛号”“世昌号”等。1996年，我国海军采用20、40 ft（1 ft= 0.304 8 m）国际标准集装箱改装成船用医疗模块系统，该系统包括14个医疗模块，下含26个保障单元，可有效执行海上伤员的早期治疗和后送任务[13]。

2.3 卫勤力量的模块化编组

卫勤力量的模块化编组是依托现有卫勤组织架构，针对信息化条件下卫勤组织形式与保障方式变化，按照不同时期、不同情况下的卫勤任务进行组织模块组合并建立卫勤保障组织系统，从而使卫勤分队机动灵活地完成卫勤保障任务。陈文亮在其《现代卫勤前沿理论》中，以野战医疗所卫勤组织为例，对组织模块的标准化设计进行了详细阐述。他将野战医疗救护组织划分为基本医疗模块、辅助医疗模块、防疫防护模块、适应模块与指挥通信模块，下分12个子模块39个保障单元。同时，他还对不同任务需求下基本单元的人员组成、装备标准、救治范围及救治能力做了详细说明，并提出了不同级别救护所的编配方案，成为卫勤组织模块化编配的规范性参考资料。此外，我国许多学者针对不同应急队伍遂行不同任务提出了不同模块化编组方案。如南京军区福州总医院张晓苏等将医院机动卫勤分队划分为指挥通信模块、基本医疗模块、辅助保障模块及防护防疫模块，并针对抗震救灾与海啸救灾分别设计70人与50人2种模块编配组合[14]；空军总医院杨小平等采用了同样的4个模块分组，对空运医疗队遂行非战争军事卫勤任务做了模块化编组，将基本医疗模块下分4个救护组，将辅助保障模块下分3个保障组，从而精简了人员编组，有效提升了卫勤分队的反应速度，提高了紧急救治能力[15]；第三军医大学高鸿雁在陈文亮的模块化编配方法基础上，采用专家调查法结合现有伤员数据，针对军区总医院应急医学救援分队遂行反恐维稳、抢险救灾、突发公共卫生事件、安保警戒及国际维和5类救援任务设计了不同组织模块单元组合，实现了应对多种需求、完成多样化任务的目标[16]。

3 我国卫生装备模块化应用的不足与发展趋势探讨

3.1 我国卫生装备模块化应用的不足

虽然我国卫生装备模块化建设成果显著，但仍存在许多不足，主要体现在以下3个方面：

（1）模块化理论研究不够深入。一方面，我国学者的模块化设计研究大多仅按照功能特点进行主观划分，缺乏以定量数据为基础的数学模型作支撑，即缺少科学可靠的数学模型来实现模块系统的分解与模块组件的组合聚类，用以消除或减小主观因素对模块化的影响。另一方面，对模块化系统缺乏科学合理的数学模型来评价模块化效果。由于针对同一问题的不同学者关注的角度或主观经验不同，不同任务需求下装备的模块化组合结果也各不相同，这就会产生多种不同模块化设计方案。因而需要建立客观、科学的评价标准对其进行评价，以实现模块化的最优配置。此外，多数学者的模块化研究只着眼于单一卫生装备或单一领域，缺乏基于整个行业或产业的整体性、系统性的模块化理论的深入研究。

（2）我国卫生装备模块化程度与发达国家相比还存在一定差距。西方发达国家已基本实现了所有卫生装备的模块化生产，且各生产部门彼此协同作用明显，实现了装备的系列化与通用化，并具有显著的便携性和智能化特点。限于我国科技水平与经济发展状况，我国部分卫生装备标准尚不完善，缺乏统一的系列标准。同时，有些卫生装备还只能通过进口获得。进口装备在某些接口、尺寸、规格等通用结构方面无法完全与我国现有装备相兼容，因此无法实现装备的系列化与通用化编配，从而影响了模块化组合、集成与优化配置效果。

（3）模块化的卫勤分队之间协调配合、遂行多样化保障任务的能力不足。虽然卫勤分队组织模块是按照特定功能编组的，但各模块小组间只要协调配合，就能达到一加一大于二的模块化效果。因此，这就需要相关勤务人员尽可能达到一专多能的技术水平，以满足不同勤务任务需求。以模块分解与组合的形式建立应对不同任务需求的模块分组，采用不同的部署方式，完成不同形式的保障任务；通过不断加强训练配合，提高各模块组织的响应速度与协调能力，实现模块化组合调整与配置，形成针对不同勤务需求的保障力量。

3.2 我国卫生装备模块化发展趋势展望

随着我国科技力量的不断发展，模块化理论在卫生装备领域的应用前景依然十分光明，体现在：（1）构造理论性更强的、覆盖领域更全面的模块化模型。通过理论拓展与创新，揭示出推动和改善模块化设计的关键因素，进而构造出更加科学的数学模型以指导卫生装备的设计与生产；（2）通过标准化的进一步统一和各部门各行业的协同发展，使卫生装备由单一装备的模块化向装备系列化、通用化发展；（3）通过理论联系实际，使模块化理论的应用不断完善并更加科学地指导实践，使卫勤力量编组更加符合各种保障任务需求，更加有效地完成各类救援及保障任务。可以坚信，通过模块化理论的不断发展与模块化应用的不断深入，必将把我国卫生装备科技水平及卫勤力量保障能力推向世界卫生科技的前列。

[1]童时中.模块化原理设计方法及应用[M].北京：中国标准出版社，2000.

[2]Baldwin C Y，Clark K B.Managing in an age of modularity[J].Havard Business Review，1997，75（5）：84-93.

[3]Baldwin C Y，Clark K B.Design rules：the power of modularity[M]. Cambridge：MIT Press，2000.

[4]Kusiak A，Huang C C.Development of modular products[J].IEEE T Comp Pack Man，1996，19（4）：523-538.

[5]青木昌彦.模块时代：新产业结构的本质[M].上海：上海远东出版社，2003.

[6]肖灵机，戴爱明.模块时代：复杂产品模块化与供应链协同研究[M].北京：人民出版社，2010.

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[7]李凌艳.国内外卫勤力量模块化的比较[J].解放军医院管理杂志，2008，15（4）：338-340.

[8]陈文亮.现代卫勤前沿理论[M].北京：军事医学科学出版社，2006.

[9]樊光辉，张宜，和光学，等.单兵急救包系列的设计与研制[J].华南国防医学杂志，2013，27（7）：497-501.

[10]孟晓东，侯世科，仝青英，等.应急卫勤保障装备的模块化设计[J].医疗卫生装备，2008，29（6）：26-28.

[11]伍瑞昌，王政，初泽坤，等.帐篷式野战医疗系统研制[J].医疗卫生装备，2006，27（8）：18-20.

[12]谭树林，刘亚军，孙景工.应急医学救援方舱医院装备研究进展[J].医疗卫生装备，2011，32（9）：78-79.

[13]刘巽明.论模块化医院船[J].医疗卫生装备，2003，24（1）：22-26. [14]张晓苏，宋斌，杨文宇，等.军队医院机动卫勤分队模块化设计与应用[J].东南国防医药，2009，11（3）：277-279.

[15]杨小平，王玉军.空运医疗队在非战争军事卫勤中模块化组合的探讨[J].空军医学杂志，2011，27（4）：229-230.

[16]高鸿雁.军区总医院应急医学救援模块化研究[D].重庆：第三军医大学，2009.

（收稿：2014-12-10 修回：2015-03-18）

Modularity theory applied to field of medical equipment in China

ZHAO Xin,WANG Yun-dou,ZHANG Xiao-feng,DU Hai-jian,ZHANG Xin-lei,FU Jia-lun
(Institute of Medical Equipment,Academy of Military Medical Sciences,Tianjin 300161,China)

Modularity theory plays an increasingly important role in many fields with the development of social industrialization and informatization.The concept and history of modularity theory were introduced,and its application was described in design,manufacture and system integration of medical equipment as well as the coordination for medical service in China.The deficiencies and prospect of medical equipment modularity in China were explored.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（11）：102-104，117]

modularity;medical equipment;theory development;application

R318；R821.1+5

A

1003-8868（2015）11-0102-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.11.102

国家科技重大专项课题（2012ZX10004801）

赵 欣（1985—），男，博士研究生，研究方向为卫生装备信息系统设计与系统论证，E-mail：412959708@qq.com。

300161天津，军事医学科学院卫生装备研究所（赵 欣，王运斗，张晓峰，杜海舰，张新雷，付佳伦）

王运斗，E-mail：wyd1965@126.com