浅谈产品研制中的“通用化系列化组合化”工作

浅谈产品研制中的“通用化、系列化、组合化”工作【摘要】分析“通用化、系列化、组合化”的联系与区别，提出在产品研制中开展“通用化、系列化、组合化”工作的见解关键词：产品研制；通用化、系列化、组合化Studyof“Generalization,Seriation,Combination”inDevelopingProducts【Abstract】Analysistotherelationanddifferenceofgeneralization,seriationandcombination,proposetotheopinion---developgeneralization,seriationandcombinationduringtheproductdevelopment.Keyword:Productdevelopment;generalization,seriation,combination“通用化、系列化、组合化”是标准化的重要内容和主要形式，在产品研制中采用“通用化、系列化、组合化”设计方法，是标准化原理和标准化方法在产品开发中的具体运用。产品“通用化、系列化、组合化”程度是产品设计水平高低的重要标准，直接影响到开发周期、产品质量、生产成本、售后服务等各方面。长安公司在开展汽车产品自主开发的同时，也逐步重视产品开发中的“通用化、系列化、组合化”工作，例如制定了Q/JD1628—2007《汽车、发动机产品开发级别量化规范》标准，明确了产品开发中的价值通用化率及标准化系数，搭建了紧固件数据库与材料数据库等，但“通用化、系列化、组合化”工作受多种因素的制约还处于起步阶段。为此，特撰文就“通用化、系列化、组合化”工作谈谈自已的一些心得。1.“通用化、系列化、组合化”的基本概念1.1通用化(generalization)通用化是最大限度地扩大同一单元使用范围的一种标准化形式。它是以互换性为前提的。通用化单元的通用性越强,应用范围越广,则其效果越好。通用化的含义是指在系统中最大限度地使用相同的模块,以提高系统重构能力及后勤保障能力并降低费用。应用最早、最多的通用化件是连接标准件，每类连接件的功能是相同的，经过总结抽出来制成各种独立的通用模块,如螺栓、销、轴承等,这就大大减少了工作中零件的种类及所需配件的数目。通用化与模块化有着密切的关系,要通用化必须首先做到模块化;反之,模块化的好坏又以通用化为度量的准则之一。通用化重点强调规范、标准,是通过贯彻统一的标准和规范来实现的，往往包括系统标准、模块功能技术规范、模块接口规范和模块机械结构标准等。产品开发部门可根据功能要求灵活地选用各种通用模块,配以少量的专用模块构成专用的系统。1.2系列化(Seriation)系列化是根据同一类产品的发展规律和使用需求,将其主要参数按一定数列作合理安排或规划,还对其型式和结构进行规定或统一,从而有目的地指导同类产品发展的一种标准化形式。系列化包括了二层意义:一是物理的结构。二是按功能的分配。1.3组合化(combinatorization)组合化是对一定范围内的不同产品进行功能分析和分解的基础上,划分并设计、生产出一系列通用模块或标准模块,然后,从这些模块中选取相应的模块,并补充新设计的专用模块和零部件一起进行相应的组合,以构成满足各种不同需要的产品的一种标准化形式。模块可能不同于产品的组件或部件。模块不同于电子元器件或集成块。不是产品的所有组成部分都能形成模块。目前,组合化一般有两种类型,一种是组件化(unitization),另一种是模件化(modularization)。1.3.1模件化(modularization)模件化是在物理量传递系统中,按可集装的具有特定功能的基本单元进行分解与合成。模件化是随着高科技术的迅速发展而盛行起来的,它非常有利于高新技术系统的更新换代、品种发展、简化维修和降低价格。目前,有人习惯把“module”称为模块,也有人称它为模件。1.3.2组件化(unitization)组件化是对系统按特定功能所进行的结构关系的分解与合成。组合化有利于产品的改进和品种发展,对于多品种、大批量提供的产品,组合化可使生产形成专业化、降低成本,可提高产品综合保障能力。模块化重点强调功能分割,相互独立,一个模块可单独完成一个相对完整的任务,模块化的程度与相互依赖的程度成反正。更高程度的模块化,将带来更高程度的综合化。2.“通用化、系列化、组合化”的共同点2.1具有相同的目的都是为了充分利用现有成果,最大限度地减少同一水平上的重复劳动,以有限的品种、规格满足多样化的需求,达到缩短研制周期、降低成本、提高质量和可靠性、简化维修和后勤保障及提高效益的目的。2.2具有相似的理论基础都是建立在继承性原则和互换性原理之上的。2.3具有相同的对象“通用化、系列化、组合化”的对象极其广泛。就产品而言,既可是硬件,又可软件。从系统、分系统、设备直到零部件和结构要素都是“通用化、系列化、组合化”的对象。3.“通用化、系列化、组合化”的区别与联系通用化和系列化两者在压缩品种、简化事物方面都是相同的。从某种意义上讲，系列化的各种规格的产品实质上都在相应的一般范围内通用。通用化是系列化的基础和前提。组合化不但具有通用化的特征，而且具有系列化的特征。组合化是分解和组合的过程，而通用化则不是这样。组合化的模块是分解的产物，具有很强的通用性和组合性，而且通用互换的层次是部、组件级以上，而通用化的通用系统不是功能分解的产物，绝大多数不具备模块的特征。系列化也是组合化的一个特征。如果模块不形成系列就不能满足对系统多样的要求。系列化是在实现同样功能的情况下具有不同技术参数不同结构的一组产品。组合化是为了研制具有多种功能的不同产品不是某一产品而是一组不同功能的不同产品。组合化是以通用性、系列化为基础又高于通用化、系列化的一种高级型式的标准化方法。4.“通用化、系列化、组合化”间的逻辑关系通用化、系列化、模件化和组件化之间既有相容又有区别，下面的逻辑关系图可表示它们之间的关系。各“化”面积没有大小概念，只用来说明相互关系。在各“化”之中，通用化与其它各“化”的关系最为广泛，它图1各“化”间的逻辑关系渗透到各“化”之中。在组件化中，通用化表现为通用组件单元和通用零部件，数学逻辑关系为：A∩D在模件化中，通用化表现为通用模件，即：A∩C在系列化中，通用化表现为系列产品的通用接口和系列产品的通用零部件等，即：A∩B同样,系列化在组件化表现为组件系列,即:B∩D在模件化中,表现为模件系列,即:B∩C组合化是组件的组合件,模件化是模件的组合化,都属于组合化的范畴，因而被组合化所包容。然而，模件化并不等同于组件化，模件化是针对物理量传递系统的，其分解的功能单元是集装体，而不是一定几何形状的零部件。人们往往容易把组合化和模件化的概念混淆起来，就是因为没有搞清楚两个概念的层次，就好像有人常常把标准化、通用化、系列化并列看待一样。组合化是大概念，模件化是小概念,它们之间是包含和被包含的关系。因此,说组合化完全不同于模件化,或者说两者完全是一回事都是片面的,应该说模件化是属于组合化的范畴,但操作不同层次的技术内涵。通用化、系列化、组合化都从不同的角度体现了标准的统一、简化、协调和选优的原理,它们属于标准化工作范畴,被标准化所包容:即:A∪B∪C∪D∈F而F—(A∪B∪C∪D)是“通用化、系列化、组合化”以外的标准制定、修订和标准贯彻实施及标准实施监督等标准化工作。5.加强“通用化、系列化、组合化”工作中的研究工作为使产品创优、技术上保持先进和质量信得过,新产品研制必要研究一部分新的课题内容。在这部分新的研究课题中,有属于技术性能提高和发展的内容,有属于物理性能改善及提高可靠性和工艺性等方面的问题,包含面甚广,要解决的问题也比较多。针对其研制中的共性问题,选择与标准化工作密切联系的课题,来开展标准化研究工作。如IBM公司率先提出“模块化”概念，将计算机系统划分为不同的模块并确立其明确规则，于1964年,IBM公司生产开发出世界上最早的模块计算机系统。由于广泛采用模块设计的方法，大大提高了电脑产业的创新速度。由此可见,为做好产品的“通用化、系列化、组合化”工作,开展一些预先研究工作是必要的,可以为“通用化、系列化、组合化”工作的深入开展,建立良好的基础。6.在产品研制中开展“通用化、系列化、组合化”工作的有效途径在产品研制的“通用化、系列化、组合化”工作中,具体运用系统工程的理论和方法,是提高产品“通用化、系列化、组合化”水平的有效途径。如何组织实施,下面谈几点看法。6.1必须科学地确定产品的品种、规格和系列为降低开发成本,必须加强预研,尽可能搞一些具有高度使用兼容性的产品（即一物多用）。这样就必须利用标准化的基本理论之一的“优先数和优先数系”对用在科研的各种产品形式、尺寸做出合理的安排和编制系列型谱。有些产品可根据继承性原则选好基本型，发展派生型。基本型产品标准对后继型号的研制将有着重要的指导作用，也将会在有关型号的科研和生产上避免大量的重复劳动，直接或间接地体现出显著的经济效益。6.2必须进行系统论证系统论证是在系统分析的基础上进行目标分析。为找出实现整体最佳的要求，确立最佳的目标，必须把型号作为一个整体的系统考虑，做好系统分析。从型号的原材料、零部件、设计、工艺、检验、试验、测试、使用、维修、运输、贮存和管理等现有的主要环节，都要研究其相应的标准化问题，并分别在型号研制的各阶段适时给予解决。只有通过系统论证，才可能做到性能指标合理匹配，提出关于结构、参数、试验方法等方面的“通用化、系列化、组合化”要求。在研制阶段对系统的分析要求是首先要做出型号各系统、分系统的结构框架图，根据型号研制的要求和国内外技术发展的趋势初步分析“通用化、系列化、组合化”的可能性，提出“通用化、系列化、组合化”课题，按系统分层次地列出“通用化、系列化、组合化”项目。6.3研制新产品时，结构要具有继承性在产品的换代发展中，在研制新产品时，合理地使用老产品上具有高技术性能的总成、部件的结构设计，实现了继承性这条原则，一方面可使新产品在结构上达到一定程度的通用性，另一方面可使新产品的转产获得较好的条件，降低对新工艺设备的需求量。此外，新产品结构的继承性，还能使使用单位所拥用的各种诊断、保养和维修设备继续发挥有意义的作用。6.4必须加强零部件的通用性研究在零部件的通用化方面，应有进一步加强的趋势。比如，汽车是一个多系统的组合，在不同汽车上相同系统功能基本相同，只是其结构和使用条件不同，如果在设计时充分考虑通用化问题，将每个零部件分解成一个个子模块，在一个系统中就可以形成许多子模块，这些模块可以独立设计和制造，即可增加不同车型间零部件通用化程度，且在零部件模块化分解的条件下，设计、制造、质量风险得以分散，各个模块只需要承担相对确定的风险，从而使得产品抗御市场风险的能力增强。同时为提高通用化,还应致力于提高关键零部件寿命和可靠性,使之适用于多种车型,从而使零部件品种减少。目前国外各大汽车企业上市产品中均可见到从平台通用到部件通用的情况，这对于中国汽车行业开展“通用化、系列化、组合化”工作具有很好的借鉴作用。6.5必须发挥各方作用产品工程技术人员和标准化人员,是开展“通用化、系列化、组合化”工作的骨干力量,要重视人员队伍的培养和业务素质的提高。开展“通用化、系列化、组合化”无论对工程研制人员,还是对标准化人员都提出了更高的要求,双方要通力合作,充分发挥各自的作用。标准化人员应把开展“通用化、系列化、组合化”作为标准化工作的出发点、落脚点,切实起好先导、保障和服务作用。标准化机构和人员要协助提出型号“通用化、系列化、组合化”工作的重点内容,为型号开展“通用化、系列化、组合化”充分准备和提供可执行的标准,及时宣贯重大标准,并指导标准的实施,参与研制、生产过程中对“通用化、系列化、组合化”工作的监督检查和阶段评审,为型号开展“通用化、系列化、组合化”工作提供各种技术服务。6.6必须注重理论与应用的研究随着“通用化、系列化、组