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标准化的形式与方法之三：组合化
时间：2009/12/10 9:39:45 作者：本站原创 浏览次数：3998 文章来源：本站原创
组合化是按照标准化的原则，设计并制造出一系列通用性较强的单元，根据需要拼合成不同用途的物品的一种标准化的形式。
组合化是受积木式玩具的启发而发展起来的，所以也有人称它为“积木化”和“模块化”。组合化的特征是通过统一化的单元组合为物体，这个物体又能重新拆装，组成新结构的物体，而统一化单元则可以多次重复利用。
建筑用砖，从“组合化”角度来看是最原始的组合件，活字印刷术是组合化的典型创造。文字和数字符号也是表达语言和数量的组合单元。音乐中乐谱是选择最佳音响的组合式系统等等。可见组合化很早就已经被人们用来做为生产建设和生活交往的科学手段。
一、组合化的理论基础
组合化是建立在系统的分解与组合的理论基础上。把一个具有某种功能的产品看做是一个系统，这个系统又是可以分解的，可以分解为若干功能单元。由于某些功能单元，不仅具备特定的功能，而且与其它系统的某些功能单元可以通用，互换，于是这类功能单元，便可分离出来，以标准单元或通用单元的形式独立存在，这就是分解。为了满足一定的要求，把若干个事先准备的标准单元，通用单元和个别的专用单元按照新系统的要求有机地结合起来，组成一个具有新功能的新系统，这就是组合。组合化的过程，既包括分解也包括组合，是分解与组合的统一。
组合化又是建立则统一化成果多次重复利用的基础上。组合化的优越性和它的效益均取决于组合单元或零部件来构成物品的一种标准化形式。通过改变这些单元的联接方法和空间组合，使之适用于各种变化了的条件和要求，创造出具有新功能的物品。
二、组合化的主要内容
无论在产品设计，生产过程中以及产品的使用过程中都可以运用组合化的方法。但组合化的内容，主要的是特殊和设计标准单元和通用单元，这些单元又可称做“组合元”。
确定组合元的程序，大体是：先确定其应用范围，然后划分组合元，编排组合型谱（由一定数量的组合元组成产品的各种可能形式），检验组合元是否能完成各种预定的组合，最后设计组合元件并制订相应的标准。除确定必要的结构型式和尺寸规格系列化，拼接配合的统一化和组合单元的互换性是组合化的关键。
此外，就是预先制造并储存一定数量的标准组合元，根据需要组装成不同用途的物品。
例如，机械加工过程中使用的夹具，常常具有比较复杂的结构，可以看做是具有某种功能的系统，但这类系统不管它如何复杂，都是可以分解的，都是由具备某些特定功能的零部件所组成的，整个系统的功能经过分解，不外是对工件起支承、定位、导向、压缩等作用。由此，便可将夹具的元件划分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固加等类型，每一类元件根据其作用和使用范围，又可设计成几种结构型式，每种结构型式的元件又可形成不同的尺寸规格系列，并按一定的编号原则编号。这些统一化的夹具单元成批制造，分类保存，反复使用。
三、组合化在产品设计上的应用—组合设计系统
1、什么是组合设计系统
组合设计系统是在设计新产品或新零件时，不是将其全部组成部分和零件都重新设计，而是根据功能要求，尽量从贮存的标准件、通用件和其它可继承的结构和功能单元中选择。既使重新设计的零件，也要尽量选用标准的结构要素，实现原有技术和新技术的反复组合，扩大标准化成果的重复作用。这是一种把组合化的原则运用于产品设计，能够适应市场竞争，经济地生产各种类型产品的新型设计系统。
2、应用组合设计系统的条件
组合设计系统，不仅仅是一种新的设计思想，而且是一个高效能的设计系统。建立这样的系统应具备一定的条件：
1）建立情报输入系统。这是组合设计系统的输入子系统。通过它将用户对产品的要求以及市场动态，标准的规定等信息输入给组合设计系统，作为组合设计的目标和依据。
2）建立技术存贮系统。这也是组合设计系统的重要子系统。由它存贮标准件、通用件、典型结构，通用单元和老产品上较成熟的零部件以及常用的外购件等供设计时选用。
3）制订一系列设计标准，作为设计新单元、新结构或新零件的准则。
4）设计审查评价系统。新设计的结构和零件都要经过审查，看其是否满足功能要求，然后决定取舍。
3、组合设计系统的工作程序
首先是输入产品的有关情报，主要是用户和消费者的要求和产品的应用范围，并对用户与消费者的功能要求进行分解，通常是用族树分析的方法进行功能展开，根据产品的应用范围选定产品的品种类型，提出明确的设计要求，确定产品结构和对每一功能单元（零部件）的性能要求并据以确定其结构型式。这是组合设计的准备阶段。
其次，一方面从存贮子系统中检索、选择符合要求的单元（零部件或典型结构）；一方面对必须重新设计的新单元按标准化的要求进行设计，然后将两部分加以组合，这是产品组合设计图纸的产生的过程。
最后，通过审查评价系统对图纸和其它技术情报进行审查、批准。
运用这种设计方法，能根据市场动向和顾客的要求及时改变产品性能、产品结构甚至产品品种。新设计的产品在一定范围内能适应未来的发展。产品的试制和生产周期显著缩短，能迅速投放市场。接受小批量定货，而无须经常改变生产流程和改造设备。这就有可能使企业取得技术上，经济上的优势，获得经营上的活力和对市场的硬变能力。
四、组合化应用领域的扩展及其作用
组合化的原则和方法已广泛应用于机械产品，仪表产品的设计和制造，工艺装备的设计，制造和使用，家具的设计和制造，在建筑业也广泛采用组合式建筑结构，在所有这些领域里，组合化都显示出明显的优势性。此外，对编码系统和计算机程序之类的软件，也同样可以应用组合化，使之更合理。
组合化的作用有：
1）依据对功能结构的分解而确定的单元能以较少的种类和规格组合成较多的制品，它能有效的控制零部件（功能单元或结构单元）的多样化，从而取得生产的经济性。
2）组合化开创了适应多种组装条件的可能性，从而为实现既满足多种要求又尽量少增加新的产品型号这样理想的生产方式奠定了基础。
3）按系列化原则设计的单元以及单元的分类系统为实行成组加工打下基础，批量较大的标准单元还可组织专业化集中生产。
4）由于通过组合化能更充分地满足消费者的要求，用户能及时地更换老产品（如设备更新），同样会给消费者带来经济效益。
5）在基础件（单元）统一化，通用化的条件下，对产品的结构和性能采用组合设计，可以实现多品种小批量，产品性能多变的生产方式，既满足市场需要，又保证零部件结构相对稳定，保持一定的生产批量，不降低生产专业化水平。这就为那些单一品种大批量生产的企业向多品种小批量生产的转变，找到了一条出路。
6）运用组合设计系统，还可改变过去那种产品投产后再强行统一化的传统作法，有可能引起标准化的方法和形式发生深刻变化。
组合化是受积木式玩具的启发而发展起来的，所以也有人称它为“积木化”和“模块化”。组合化的特征是通过统一化的单元组合为物体，这个物体又能重新拆装，组成新结构的物体，而统一化单元则可以多次重复利用。
建筑用砖，从“组合化”角度来看是最原始的组合件，活字印刷术是组合化的典型创造。文字和数字符号也是表达语言和数量的组合单元。音乐中乐谱是选择最佳音响的组合式系统等等。可见组合化很早就已经被人们用来做为生产建设和生活交往的科学手段。
一、组合化的理论基础
组合化是建立在系统的分解与组合的理论基础上。把一个具有某种功能的产品看做是一个系统，这个系统又是可以分解的，可以分解为若干功能单元。由于某些功能单元，不仅具备特定的功能，而且与其它系统的某些功能单元可以通用，互换，于是这类功能单元，便可分离出来，以标准单元或通用单元的形式独立存在，这就是分解。为了满足一定的要求，把若干个事先准备的标准单元，通用单元和个别的专用单元按照新系统的要求有机地结合起来，组成一个具有新功能的新系统，这就是组合。组合化的过程，既包括分解也包括组合，是分解与组合的统一。
组合化又是建立则统一化成果多次重复利用的基础上。组合化的优越性和它的效益均取决于组合单元或零部件来构成物品的一种标准化形式。通过改变这些单元的联接方法和空间组合，使之适用于各种变化了的条件和要求，创造出具有新功能的物品。
二、组合化的主要内容
无论在产品设计，生产过程中以及产品的使用过程中都可以运用组合化的方法。但组合化的内容，主要的是特殊和设计标准单元和通用单元，这些单元又可称做“组合元”。
确定组合元的程序，大体是：先确定其应用范围，然后划分组合元，编排组合型谱（由一定数量的组合元组成产品的各种可能形式），检验组合元是否能完成各种预定的组合，最后设计组合元件并制订相应的标准。除确定必要的结构型式和尺寸规格系列化，拼接配合的统一化和组合单元的互换性是组合化的关键。
此外，就是预先制造并储存一定数量的标准组合元，根据需要组装成不同用途的物品。
例如，机械加工过程中使用的夹具，常常具有比较复杂的结构，可以看做是具有某种功能的系统，但这类系统不管它如何复杂，都是可以分解的，都是由具备某些特定功能的零部件所组成的，整个系统的功能经过分解，不外是对工件起支承、定位、导向、压缩等作用。由此，便可将夹具的元件划分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固加等类型，每一类元件根据其作用和使用范围，又可设计成几种结构型式，每种结构型式的元件又可形成不同的尺寸规格系列，并按一定的编号原则编号。这些统一化的夹具单元成批制造，分类保存，反复使用。
三、组合化在产品设计上的应用—组合设计系统
1、什么是组合设计系统
组合设计系统是在设计新产品或新零件时，不是将其全部组成部分和零件都重新设计，而是根据功能要求，尽量从贮存的标准件、通用件和其它可继承的结构和功能单元中选择。既使重新设计的零件，也要尽量选用标准的结构要素，实现原有技术和新技术的反复组合，扩大标准化成果的重复作用。这是一种把组合化的原则运用于产品设计，能够适应市场竞争，经济地生产各种类型产品的新型设计系统。
2、应用组合设计系统的条件
组合设计系统，不仅仅是一种新的设计思想，而且是一个高效能的设计系统。建立这样的系统应具备一定的条件：
1）建立情报输入系统。这是组合设计系统的输入子系统。通过它将用户对产品的要求以及市场动态，标准的规定等信息输入给组合设计系统，作为组合设计的目标和依据。
2）建立技术存贮系统。这也是组合设计系统的重要子系统。由它存贮标准件、通用件、典型结构，通用单元和老产品上较成熟的零部件以及常用的外购件等供设计时选用。
3）制订一系列设计标准，作为设计新单元、新结构或新零件的准则。
4）设计审查评价系统。新设计的结构和零件都要经过审查，看其是否满足功能要求，然后决定取舍。
3、组合设计系统的工作程序
首先是输入产品的有关情报，主要是用户和消费者的要求和产品的应用范围，并对用户与消费者的功能要求进行分解，通常是用族树分析的方法进行功能展开，根据产品的应用范围选定产品的品种类型，提出明确的设计要求，确定产品结构和对每一功能单元（零部件）的性能要求并据以确定其结构型式。这是组合设计的准备阶段。
其次，一方面从存贮子系统中检索、选择符合要求的单元（零部件或典型结构）；一方面对必须重新设计的新单元按标准化的要求进行设计，然后将两部分加以组合，这是产品组合设计图纸的产生的过程。
最后，通过审查评价系统对图纸和其它技术情报进行审查、批准。
运用这种设计方法，能根据市场动向和顾客的要求及时改变产品性能、产品结构甚至产品品种。新设计的产品在一定范围内能适应未来的发展。产品的试制和生产周期显著缩短，能迅速投放市场。接受小批量定货，而无须经常改变生产流程和改造设备。这就有可能使企业取得技术上，经济上的优势，获得经营上的活力和对市场的硬变能力。
四、组合化应用领域的扩展及其作用
组合化的原则和方法已广泛应用于机械产品，仪表产品的设计和制造，工艺装备的设计，制造和使用，家具的设计和制造，在建筑业也广泛采用组合式建筑结构，在所有这些领域里，组合化都显示出明显的优势性。此外，对编码系统和计算机程序之类的软件，也同样可以应用组合化，使之更合理。
组合化的作用有：
1）依据对功能结构的分解而确定的单元能以较少的种类和规格组合成较多的制品，它能有效的控制零部件（功能单元或结构单元）的多样化，从而取得生产的经济性。
2）组合化开创了适应多种组装条件的可能性，从而为实现既满足多种要求又尽量少增加新的产品型号这样理想的生产方式奠定了基础。
3）按系列化原则设计的单元以及单元的分类系统为实行成组加工打下基础，批量较大的标准单元还可组织专业化集中生产。
4）由于通过组合化能更充分地满足消费者的要求，用户能及时地更换老产品（如设备更新），同样会给消费者带来经济效益。
5）在基础件（单元）统一化，通用化的条件下，对产品的结构和性能采用组合设计，可以实现多品种小批量，产品性能多变的生产方式，既满足市场需要，又保证零部件结构相对稳定，保持一定的生产批量，不降低生产专业化水平。这就为那些单一品种大批量生产的企业向多品种小批量生产的转变，找到了一条出路。
6）运用组合设计系统，还可改变过去那种产品投产后再强行统一化的传统作法，有可能引起标准化的方法和形式发生深刻变化。
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