Modulbauweise

Modularität (auch Bausteinprinzip oder Baukastenprinzip) ist die Aufteilung eines Ganzen in Teile, die als Module, Bauelemente oder Bausteine bezeichnet werden.

Bei einem modularisierten Aufbau werden Gesamtsysteme aus standardisierten Einzelbauteilen zusammengesetzt. Die gegenteilige Bauweise nennt man monolithisch (griechisch monólithos, „der Einstein“). Dies kann sich sowohl auf reale Objekte, als auch auf immaterielles, wie beispielsweise eine Ausbildung beziehen.

Prinzipien und Vorteile

Einzelne Komponenten lassen sich unterschiedlich zu einem Ganzen kombinieren, wenn sie wie Spielbausteine ausgeführt sind – das beschreibt das Sprachliche Bild, das Gegenteil wäre einem Puzzle vergleichbar, bei dem jede Komponente nur genau einen möglichen Platz hat, und das System nur als ein ganzer Block (monolithisch) funktioniert.

Module werden dabei hauptsächlich verwendet, um sie leichter gegen andere Module austauschen zu können, oder neue Module zum Ganzen hinzuzufügen. Deshalb sind für Module eine – möglichst genormte – Schnittstelle vonnöten, um Probleme der Kompatibilität (dem „Zusammenpassen“) geringzuhalten.

Änderungen innerhalb von Modulen sollte sich nicht auf andere Module auswirken. Dieses Prinzip nennt man lokale Stetigkeit bei Änderungen. Um Änderungen möglichst problemlos durchführen zu können, sollte die Anzahl der Schnittstellen möglichst begrenzt sein. Treten Fehler in Modulen auf, dürfen diese Fehler andere Module nicht in Mitleidenschaft ziehen ("lokaler Schutz bei Ausnahmefehlern"). Diese Prinzipien betreffen beispielsweise die Modularität von Softwareprojekten, sind jedoch auch auf andere Bereiche anwendbar.

Module setzen das Black-Box-Modell um. Das heißt, Informationen sind nur über explizite Schnittstellen zugänglich.

Durch die Modularität von komplexen Systemen lässt sich deren Verständlichkeit für den Menschen erhöhen. Für den Hersteller, den Service wie auch Konsumenten kann ein Baukastenprinzip Vorteile bringen, besonders wenn als Anbieter standardisierter Einzelkomponenten unterschiedliche Unternehmen am Markt miteinander konkurrieren. Mögliche Vorteile sind:

• Billige Herstellung durch baugleiche Serien
• Niedrige Entwicklungskosten und schnellere Produktzyklen
• Einfache Montageprozesse und Reparatur durch Austausch der fehlerhaften Komponente
• Variationen durch Kombination mehrerer Komponenten verschiedener Gruppen aus einer Produktklasse

Beispiele

• Normteile (genormte technische Bauteile als funktionelle Einzelteile) und standardisierte Baugruppen (Montagegruppen) in Maschinenbau und anderen Gebieten der Technik, über die etwa Baukastenstücklisten (nach DIN 6789) geführt werden
  • LEGO oder Fischertechnik
  • Die Module von Raumstationen
  • Plattformstrategie im Fahrzeugbau
  • Modularer Maschinenbau
  • Elektrische und elektronische Bauelemente: Bestückung von Platinen
  • in Computern, in denen austauschbare Bauteile über standardisierte Schnittstellen kommunizieren (z. B. Steckkarten oder Speichermodule). Der IBM-PC und seine Nachfolger verdanken ihren Erfolg auch und gerade diesem Effekt.
• In Architektur und Bauwesen
  • In Serie vorgefertigte Bauteile
  • Gebäudekomplexe, die sich aus modularen Gebäudeteilen (Gebäudeflügeln) oder Bauelementen (zum Beispiel Containern) zusammensetzen. Siehe auch Strukturalismus (Architektur)
• Möbelbausysteme wie USM Haller
• Modularer Modelleisenbahnbau bei großen Modelleisenbahnanlagen
• Komponentenbasierte Entwicklung von Software, Gruppen von Befehlen als funktionsorientierte Komponenten in Computerprogrammen, die eine bestimmte Funktion erfüllt und über eine definierte Schnittstelle aufgerufen wird:
  • Softwaremodule für wiederkehrende Aufgaben
  • Kernel-Module, Betriebsystemkomponenten, die nur bei Bedarf aktiviert werden, im Gegensatz zum Kern (kernel)
  • Internet-Baukasten, eine Sonderform eines Web Content Management Systems
• gestufte Studiengänge im Hochschulwesen
• beim Militär, welche sich zu einem modularen Aufbau hin wandelt, siehe Transformation (Militärwissenschaft)
• bei Modularen Synthesizern zur Klangsynthese
• Modulare Organisation von Unternehmen