第三章 标准化原理和方法

第三章标准化原理和方法第二节标准化原理研究一、标准化方法原理1．简化原理（predigestingprinciples）具有同种功能的标准化对象，当多样性的发展规模超出了必要的范围时，即消除其中多余的、可替换的、低功能的环节，保证其构成的精炼、合理，并使整体功能最佳。（1）简化是社会生产的客观需要通过简化这种自我调节、自我控制的标准化方式来抑制产品的过度膨胀是客观的需要。（2）简化的一般原则①对客观事物进行简化时，既要对不必要的多样性加以压缩，又要防止过分压缩。②对简化方案的论证应以确定的时间、空间范围为前提。2．统一原理（unifyingprinciples）统一原理是指在一定范围、一定时期和一定条件下，对标准化对象的形式、功能或其他技术特性所确定的一致性，应与被取代的事物功能等效。③简化的结果必须保证在既定的时间内满足一般需要，不能因简化而损害用户和消费者的利益。④对产品的简化要形成系列，其参数组合应尽量符合标准数值分级规定。统一性的一般原理是：（1）等效是统一的前提条件，只有统一后的标准与被统一的对象具有功能上的等效性，才能替代。（2）统一要先进、科学、合理，也就是说要有度。（3）统一要适时进行，过早统一，有可能将尚不完善、不稳定、不成熟的类型以标准的形式固定下来，这不利于科学技术的发展和更优秀的类型出现；过迟统一，当低效能类型大量出现并形成定局时，要统一就比较困难，而且要付出一定的经济代价。（4）统一又分为绝对统一和相对统一。

绝对统一不允许有灵活性，如编码、代号、标志、名称、单位等。相对统一是出发点和总趋势统一，这种统一具有灵活性，可以根据情况区别对待。3．协调原理（harmonyprinciples）

在一定的时间和空间内，使标准化对象内外相关因素达到平衡和相对稳定的原理。协调性的一般原理是：（1）标准内部系统之间的协调。（2）相关标准之间的协调。（3）标准之间的协调。4．优化原理（optimizingprinciples）优化原理是指按照特定的目标，在一定的限制条件下，对标准系统的构成因素及其相互关系进行选择、设计或调整，使之达到最理想的效果。优化原理包括以下具体内容：（1）标准化对象应在能获得效益的问题（或项目）中确定，没有标准化效益问题（或项目），就没有必要实行标准化。（2）在能获得标准化效益的问题中，首先应考虑能获得最大效益的问题。（3）在考虑标准化效益时，不只是考虑对象的局部标准化效益，而应该考虑对象所在依存主体系统即全局的最佳效益，包括经济效益、社会效益和生态效益。二、标准化活动的基本原则1．超前预防的原则2．协商一致的原则3．统一有度的原则4．动变有序的原则国家标准一般每5年修订一次，企业标准一般每3年修订一次。

5．互相兼容的原则6．系列优化的原则7．阶梯发展的原则8．滞阻即废的原则

第三节标准化形式1、标准化形式的定义

标准化内容的存在方式、标准化过程的表现形态。2、标准化形式的作用

表现不同的标准化内容、针对不同的标准化任务、达到不同的标准化目的。3、标准化形式的内容

简化、统一化、系列化、通用化、组合化、模块化。一、简化1定义：在一定范围内缩减对象（事物）的类型数目，使之在既定时间内足以满足一般需要的标准化形式。2简化的必要性——有意识地自我控制；——消除了低功能和不必要的类型；——自我调节、自我控制。3简化一般原则——简化后总体性能最佳；——贯彻全局利益原则；——既定时间内足以满足一般需要；——符号数值分级制度。二、统一化1定义

把同类事物两种以上的表现形态归并为一种或限定在一个范围内的标准化形式。

2实质

——

使对象的形式、功能或其他技术特征具有一致性；——着眼于一致性，从个性中提炼共性；——消除不必要的多样化而造成的混——为正常活动建立共同遵循的秩序。3类型——绝对统一：——相对统一：4目的消除不必要的多样化5原则——适时原则；——适度原则；——等效原则；——先进原则。三、系列化1定义

将同一品种或同一型式产品的规格，按最佳数列科学排列使产品的系统结构优化、功能最佳，以最少品种满足最广泛需求（解决制造和批量生产矛盾）的标准化形式。2作用

——合理地简化品种，提高零部件通用和化程度；——相对增大产品批量，便于专业化生产；——提高生产率，降低生产成本。3内容

——制定产品基本参数系列；——编制产品系列型谱；——进行产品系列设计。

（基本产品和基本系列、变形产品和变形系列、派生系列）。4理论基础——优先数和优先数系；——模数制及组合尺寸标准化；——通用化作为基础。5系列化型谱

——同一规格产品不同型式的组合（产品的家谱）；——型谱中横的是产品的参数系列；——型谱中竖的是产品的结构型式。6系列化设计

根据系列型谱，在基型产品基础上运用结构典型化、零部件标准化、元器件通用化的方法进行产品设计的一种方法。7系列化方法

——分析现有产品，选出基型产品，补充空白规格；——分析基型产品，综合优点，设计新的产品系列；——横向：设计全系列规格；——纵向：设计变型系列或变型产品。8系列化概念A型B型C型D型E型F型G型H型I型II型IV型III型9

系列化型谱序号系列主要参数发展情况结构型式压力通径流量已有研制发展1

二

位

二

通

常

闭

式

B-1直接作用式

1.6Mpa3mm1.6△

4

△

28mm10

25

△

320mm63

163△

4

B-2直接作用式

10Mpa4mm16

△

25

56mm40

63△

68mm

100

7

B-3直接作用式二级随动式

63Mpa4mm100

160△

86mm250

400△

98630

10系列化的特点和意义a）能较好地满足市场需求——按尺寸或功能参数形成的系（满足不同范围的需求）；——按豪华程度形成的系列（满足不同层次的需求）；——变形系列（满足变化的、个性化需求）。

（国外：新产品开发的成功率一般不到20％）b）产品系列的构成科学合理，产品标准化程度高，能有效应付市场挑战——周期短、交货及时、快速响应市场；——投资高、风险小、成功率高；——制造方便、成本低；——产品继续性好、可靠性程度高。

c）产品系列开发是培育企业竞争力的途径——培育基础、培育核心产品；——以基型产品为核心，横向扩展形成基本系列，纵向扩展形成变形系列（优势延伸策略）。四、通用化1定义

是指在相互独立的系统中，选择和确定具有功能互换性和尺寸互换性的子系统或功能单元的标准化形式。通用化是以互换性为前提的。所谓互换性，是指在不同时间、地点制造出来的产品或零件，在装配、维修时，不必经过修整就能任意地替换实用的性能。2目的

——最大限度地减少零部件在设计和制造过程中的重复劳动；——提高产品通用化水平；——防止不必要的多样化；——组织专业化生产和提高经济效益。

3方法——分析、选择基型系列或变型系列中的共性零部件为通用件；——尽量采用已有的通用件；——新设计零部件充分考虑为以后的产品所采用，发展为通用件；——将可通用的零部件经过分析、试验后达到通用；——编成图册工艺，提升为标准件。4通用化在工艺工作中的应用

——工艺规程典型化：典型工艺→通用工艺；——成组工艺：以工序内容相似为基础。5通用化系数

∑tpKp=————×100％∑p

式中：Kp——通用化系数（即通用件品种数）；∑tp——通用零件的品种数；∑p——自制零件的品种数。五、组合化1定义

组合化是按照标准化的原则，设计并制造出一系列通用性很强且能多次重复应用的单元，根据需要拼合成不同用途的产品的一种标准化形式。2特征

——通过统一化的单元组合成物体，又能重新拆装组合成新的结构，并可以多次重复利用，少要求多变化、以不变应万变；——建立在分解与组合的理论基础上和多次重复使用统一单元的基础上；——分解：分离出来可以通用互换以标准单元或通用单元形式独立存在功能单元的过程。3形式——派生型：在同规格一定范围内的基型产品基础上，通过增加或减少某些特定模块，形成所需变型的产品；——系列型：在同一类型中对不同规格的基型产品进行组合设计；——综合型：在派生型基础上兼顾系列型，形成既有派生又有系列的组合化。4过程（内容）——确定目标（组合的对象和范围）；——划分组合元（种类、结构形式、尺寸系列）；——编排组合型谱（可能组成的产品或结构型式）；——检验目标实现的程度（能否完成预定组合）；——设计组合单元（标准单元和通用单元）并制定标准；——制造并存储一定数量的组合元；——组合设计。5方式——一般组合：要求单元尺寸符合系列化，对组合尺寸不作限制。——模数化组合：对组合单元和整体尺寸均有模数系列化要求。6意义

——可多次重复利用一个单元，最大限度地减少新单元和重复劳动；——以较少的种类单元组合成功能各异的制品，有效控制了零部件种类和数量，满足了产品多样化、个性化的需要，实现了生产的经济性；——易改变产品结构和功能，快速响应市场，为企业制造经营活力；——更新产品时，只须更换某些单元，能及时地更换老产品；——标准单元的积累，提升企业的开发效率和竞争力；

——可小批量定货，单件生产，无须经常改变生产流程；适应多种组装条件，能满足多种要求尽量少增加新的结构单元；——可以成组加工和组织专业化集中生产；——可以实现多品种、小批量、产品性能多变的生产方式。满足市场需求时又保证零部件结构相对稳定；——为单一品种大批量生产企业向多品种小批量生产转变找到出路，并给加工装配型企业带来根本性变化；——对批量小、结构复杂、研制周期长、性能变化快的科研设备、仪器仪表的设计和制造具有特殊意义。六、模块化1定义以模块为基础，综合了通用化、系列化、组合化的特点，解决复杂系统类型多样化、功能多变的一种标准化形式。2基础——是在综合了标准化其它形式特点的基础上发展起来的标准化高级形式；——模块化的对象是复杂系统，这个系统是结构复杂、功能多变、类型多变的产品、工程或一项活动；——模块化的基础是模块，由模块（而不是由零件）组合成产品或工程。8.3概念a）模块——具有独立功能、可成系列单独制造，通过不同形式的接口与其他单元可分、可合、可互换地组成产品具备独立功能的标准单元；b）功能模块——执行产品不同单元功能的模块称为功能模块。功能模块分为：基本功能模块、辅助功能模块、特殊功能模块等；c）结构模块——按模块在产品中的地位和模块之间的关系划分为不同等级，通常包括高层模块、分（子）模块、通用模块、专用模块等；

d）高层模块——通常由低层模块、元件或分元件组成，元件或分元件是分级体系中最基本的模块元件；e）通用模块——模块的通用化程度高，不仅用于某一种产品，而且能在该类产品系列中通用，甚至能跨系列、跨大类产品通用。这种模块通常是成系列开发、成批制造，不断产生派生、变型产品，其应用面广、生命周期长、经济效益好；

f）专用模块——是为某种产品或某项用途专门设计制造的，一般需单独研制;g)特别模块——是根据产品和系统的特殊要求而特殊设计的模块。4特征

——模块不同于一般产品的部件，是具有独立功能，可单独制造、销售的产品；——模块通常由各种元器件组合而成，高层模块还可包含低层模块（即由模块组成模块）；——是构成产品系统的完整单元（要素），与产品系统其它要素可分、可合、可互换；——模块通过各种形式的接口（刚性、柔性）和连接方式（单向、双向、多向）实现模块间的连接与组合；——模块是标准化产品，可成系列设计和制造。5设计——模块组合法：根据产品或工程的功能要求，设计和选择相应的模块，确立它们的组合方式；——功能模块化：对不同类型、不同用途、不同规格的产品进行功能分析后，从中提炼出共性较强的功能，据此设计功能模块，不仅满足某种产品的需要，要它在更广的范围内通用。6设计方法——在调查的基础上明确产品性能、结构和模块化要求；——确定拟覆盖的产品种类、规格参数范围和系列型谱；——进行基型产品设计（在基型产品基础上，提出高层模块的要求）；——进行分系统设计（在分系统基础上，对分系统的模块提出要求）；——模块设计（依据功能要求选择近似模块，设计专用模块和变形模块）；——元器件设计（按模块要求，设计或选用元器件，按尺寸、性能、精度、材料等形成系列化）；

——在基型设计的基础上根据需要发展变型（变型设计应以基型为基础，尽量通用，不能脱离功能分析），开发新模块；——完成设计的各级、各类模块设计后要建立编码系统，将其按功能、品种、结构、尺寸等特点分类编码，进行管理；——模块化设计，既是模块选用，又是新模块的开发创新。7模块化生产——成组技术（GT）；——计算机辅助制造技术（CAM）；——柔性制造技术（FMS）；——计算机集成制造技术（CIM）。8模块化的技术经济意义——产品由模块组合，产品变型和升级换代可通过变换模块的方式轻易实现（适应需求变化快，技术更新周期短的市场趋势）；——开发产品主要是集中力量研制新模块和变形模块（易满足特殊用途和个性化要求，研制周期短、成本低）；——模块化设计和制造是以最少要素组合最多产品的方法（易于实行大规模定制生产）；——产品由模块集成，使复杂系统简化，设计和组装难度降低，质量易控制，维修和售后服务方便（易查出问题，易拆装、易替换）；——被市场认可的模块，就是事实上的标准（独具竞争优势的核心产品）；——模块的可分解性、兼容性、互换性、可回收再利用等属绿色产品的特征（制造业的发展方向）；——工业化时代（标准化的功劳）；后工业化时代（模块化的作用）。——我国整体工业水平和发展水平落后美国100年，落后日本50年。21世纪是重新洗牌的机会。我们不能按常规走路，要实行跨越式发展，要走近道、走捷径。模块化不仅是产品开发的标准化方法，也是跨越式发展的新思维、新手段。

通用化、系列化、组合化（模块化）概念方法存在的基础主要应用对象曾用术语通用化最大限度地扩大同一单元的使用范围，选定或研制具有互换性的通用单元用于新研制的系统。简化继承性互换性分系统、设备、部组件、零件、原材料元器件，品种规格，结构要素借用代用典型系列化将同一类产品的参数按一定数列作