1、标 准 化 形 式,主讲人： 虞 伟 棠 高级工程师,1 参数选择和参数分级的数学方法,1.1 参数参数是表征产品基本性能或技术特征的数值指标。是表明任何现象、产品或工作过程中某些性质的量 。产品性能的决定、经济问题的解决、技术方案的优选、标准之间的协调都需要参数。事物的性质 参数（基本参数、主参数）事物的量值 参数值。 1.2 参数的相关特性反映产品性质的这种互相关联、不断扩散特征的参数,称为相关特性。 1.3 参数选择和参数分级的依据a）客观实用性 从产品（系统）实际需要确定参数的分级、分档，形成总体功能最佳； 标准化对象自身特征； 技术继承性； 使用方便性； 其他（政策、法令、地域、环境
2、、风俗、习惯、人类工效）。,b） 感觉的规律性 差别感觉阈值； 布格尔-韦伯定律： I / I = K 。 c）综合经济性选择参数系列或确定参数分级密度时应考虑： 技术与经济； 生产与使用； 远期与近期； 力求生产过程中总耗费较少； 力求消费过程中经济效益较大。1.4 一般数值系列定义：等差数列（算术级数）、等比数列（几何级数）以及尚未标准化的数值系列，称之为一般数值系列。,1.5 等差数列 数列中任意相邻两项之差是一常数，即NnNn-1 = d ； 相邻两项之差为一常数，数列变化呈等程阶梯状； 除首末项外，任一项都是前后项的算术平均值； 在有限项数的等差数值中，距离两端等远的两项之和为一常数
3、，该常 数等于首末两项之和； 等差数值中的每一项，各加以（或减去、乘以、除以）相同的定值，所得数值仍为等差数列； 等差数列的各项依次加上（或减去）另一算术级数的各项，所得数值系列仍为等差数列。 优点：构成简单；项值整齐，便于分级。 缺点：相邻两项的相对差不均匀；相对差 =（后项 - 前项）/ 前项 100 % ； 与产品参数分布规律不符。,1.6 等比数列 定义：相邻两项之比为一常数，即Nn = N1r n-1 ； 特征：（相邻两项之比为定值，数值越大间隔越大（适用工业产品参数分级）；（除首末项外，任一项均等于其前项和后项的几何平均数）；（在有限等比数列中，与该数列两端等远的任两项之积为一常数
4、，该常 数为首末之积）；（等比数列各项乘以（除以）一个相同的数，所得积（商）仍为等比数列）；（等比数列各项乘以（除以）另一等比数列各项，所得积（商）仍为等比数列）；（等比数列各项的同次根仍构成等比数列）。 缺点：各产品特点不同，不可能按一个公比形成系列。,1.7 优先数和优先数系 十进几何级数； 无量纲的数值系统； 可简化和协调标准化对象。1.7.1 优先数系定义由公比分别为 510 、1010、2010、4010、8010 且 项值中含有10 的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。其系列和理论公比一般以Rr 及 Qr 表示。1.7.2 优先数定义优先数系中的任一个项值。每进5 项就
5、使项值增大10 倍（公比为510 ），从而获得10、16、25、40、63、100、160。以17种规格代替了425种不同规格。,1.7.3 优先数系的结构 基本系列： R5、R10、R20、R40； 补充系列： R80； 优先数序号：N N 40的简写； 优先数符号：Rr（是R5、R10、R20、R40、R80的通式）； 优先数的几种数值： （理论值：（r 10）Nr） ；（计算值：五位有效，相对误差小于1 / 20000 ）；（常用值：常用值的相对误差 = （常用值 - 计算值）/ 计算值 100 %） ；（化整值：对R5、R10、R20、R40系列中常用值园整后的值。 优先数的派生系列：
6、（派生系列：每P项取值导出的系列 Rr / P， 如 R10 / 3）；（移位系列：公比相同，项值不同 R80 / 8）。 系列的代号：（无限定范围时：R5、R10、R20、R40、R80）；（有限定范围时：R10（1.25）、R20（45）；（派生、无限定时：R10 / 3（80）、Rr / P）；（派生、有限定时：R20 / 4（112）。,1.7.4 优先数系的主要特征 R5、R10、R20、R40、R80的前一数系的项值均包含在后一数系中； Rr系列中的项值可按十进法向两端无限延伸； 同一系列中任相邻两优先数常用值的相对差近视不变； 同一系列中任两项的理论值之积和商、任一项理论值之整数
7、乘方，仍为此系列中的一个优先数理论值； 同一系列中各优先数理论值之对数值构成一个等差数列，即二个优先数之积的序号为这二个数序之和；二个优先数之商的序号为这二个数序之差。1.7.5 优先数系的应用要点和原则 按R5、R10、R20、R40顺序选用； 单个参数也可选用R5、R10、R20、R40优先数系； 基本系列公比不能满足分级时，可选用派生系列； 当参数系列延伸很大时，可分段选用基本系列或派生系列，构成复合系列； 尽量不用化整值，减少容易任意值。,1.8 模数制 1.8.1 模数和模数制的基本概念 组合模数 m：以内件为基准的结构；是组合尺寸的最小基数； 分割模数M：以外件为基准的结构；是组合
8、尺寸的最大基数； 模数值： 模数m的取值； 模数尺寸： 模数乘以正整数或分数所得到的尺寸值； 模数数列： 模数与某一乘数所得的模数尺寸系列； 模数制： 在模数基础上制订的一套尺寸协调的标准。 1.8.2 建筑模数 基本模数：数值为100 mm 符号为M ( 1M = 100 mm ); 导出模数：（水平扩大模数基数： 3M、6M、12M、15M）;（分模数基数： 1 / 10M、 1 / 5M、 1 / 2M）;,1.8.3 建筑模数数列的适用范围 水平基本模数1M至20M的数列：主要用于门窗洞口和构配件的截面； 竖向基本模数1M至36M的数列：主要用于建筑物层高、门窗洞口和构配件截面； 水平
9、扩大模数2、6、12、15、30、60M：主要用于建筑物层高、门窗洞口处； 分模数1 / 10M、1 / 5M、1 / 2M：主要用于缝隙、构造节点、构配件的截面处等。1.9 包装模数 包装物外形尺寸模数化（货物装卸机械化、货物装卸自动化、货物运输 集装化、仓储现代化）。 ISO33941984规定：硬质直方体运输包装尺寸为：600 mm 400 mm； 我国 1982年采用了1200系列（GB29341982托盘外形尺寸）； 我国 1985年采用了12001000和1200800系列（GB29341982硬质直方体运输包装尺寸）。,2 标准化形式,2.1 标准化形式的 定义标准化内容的存在方
10、式、标准化过程的表现形态 。2.2 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。2.3 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 。,2.4 我国标准化的 发展a）第一阶段： 标准化行政规定 计划经济计划经济 b）第二阶段：标准化法 市场经济c）第三阶段： 加入WTO后 市场经济,2.5 我国“三化”的 发展标准化 （统一化）标准化 三化 通用化( 旧 ) 系列化 三化（新）组合化（模块化） “三化”是标准化最能发展、最有前途、最具经济效益、最核心的内容。管理民用产品的红头文件里不提“三化”，没有开展“三化”工作的要求。这是一个失
11、误、是一个损失。中国人民解放军总装备部、国防科工委迫于国外对产品和技术的封锁，他们抓了“三化”。把“三化”作为军工产品开发的顶层技术，效果十分显著。我军军事装备的高速发展，使美国戒心倍增。,2.6 市场对产品开发的标准化 需求a）市场驱动需求；b) 市场主导制造业的生产；c) 市场稳定性低、快速多变；d) 需求高、质量化、层次化、多样化、个性化；e) 市场竞争，不断推出适应这种形势的新产品；f) 有某种需求时，生产者便蜂拥而上，只有捷足先登者才能占一席之地。 g) 仅仅满足需求已经不适应了； h) 要有应对需求的高质量化；i) 要有应对市场需求的快速多变；j) 要有提供更多的“消费者剩余”的能
12、力；k) 产品开发要有如下特点： 要求特殊（ 定制式产品）； 方便制造，交货期短； 品种规格要多，变化要快； 质量要好，生命周期要长和成本要低； 产品应安全、环保，便于维修和更新换代。,3 简化,3.1 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。3.2 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。3.3 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。,4 统一化,4.1 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。,4.
13、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乱； 为正常活动建立共同遵循的秩序。 4.3 类型 绝对统一： 相对统一： 4.4 目的消除不必要的多样化 4.5 原则 适时原则； 适度原则； 等效原则； 先进原则。,5 系列化,5.1 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。 5.2 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。 5.3 内容 制定产
14、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）。,5.4 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。 5.5 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。 5.6 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。 5.7 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
15、。,5.8 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,5.9 系列化型谱,5.10 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
16、 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）。,6 通用化,6.1 定义在互换性的基础上，尽可能地扩大同一对象（产品零件、部件、构件）的使用范围。或在互相独立的系统中，选择和确立具有功能互换性或尺寸互换性的功能单元的标准化形式。6.2 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。6.3 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
17、析、试验后达到通用； 编成图册工艺，提升为标准件。,6.4 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。6.5 通用化系数tp Kp = 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。,7 组合化,7.1 定义用产品（系列）中的通用零部件，加上专用零部件，多次重复使用标准单元和通用单元，拼合成不同用途物品，组成新产品的一种标准化形式。 7.2 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建立
18、在多次重复使用统一单元基础上； 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。 7.3 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。,7.4 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；
19、 组合设计。7.5 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。,7.6 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
20、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。,8 模块化,8.1 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。8.2 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
21、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，其通常包括高层模块、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
22、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。,8.4 特征 模块不同于一般产品的部件，它是一种具有独立功能，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），它与产品系统的其它要素可分、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
23、准化产品，可成系列设计和制造。 8.5 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。,8.6 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（
24、根据模块的要求，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。 8.7 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）。,8.8 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
25、）； 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
26、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）,10 标准化形式的对象,11 开发通用化、系列化、组合化（模块化）产品的原则,12 开发通用化、系列化、组合化（模块化）产品的途径,13 武器装备的三化,13.1 “三化”的作用 降低研制费用； 降低研制风险，缩短研制周期（成熟技术和成果在新产品开发中继承 和重复利用）； 提高装备性能（互通、互联、互操）、提高MTBF、降低 MTTR； 提高保障能力，实现联勤保障（外场更换模块，取消中继级维修）； 需求多样化时实现规模经济生产
27、（压缩品种规格、稳定结构、扩大批量、提高效率）。 13. 2 “三化”的内涵 通用化以互换性为前提； 系列化的基础是通用化； 组合化是分解与组合的过程。,13. 3 开发“三化”资源a) 开发“三化”产品 开发对象： 成熟、适应性强、应用广泛、需求量大、效益好的产品； 开发途径： 事后整顿型、预先研制型、型号研制结合型。b) 制定“三化”标准 接口标准、系列型谱标准、产品模块标准。c) 建设“三化”资源库 数据库： 分级分开、分级管理、资源共享、内外有别； “三化”标准规范； “三化”文件库。d) 开展“三化“设计 论证阶段： 提出“三化”要求初步方案继承性比例资源选用产品开发接口要求； 方案
28、阶段： 贯彻，开展，论证； 研制阶段： 贯彻，开展，论证。,13.4 推进“三化”工作 a）改变观念：(从纯型号思维管理中解放出来) 设计观念； 管理观念； 发展观念。b）领导重视： “三化”规划；（论证、评审）“三化”要求； 按系统设主任设计师； 建“三化”数据库； 奖励“三化”有功人员。c）有效机制： （实行扶植和倾斜） 投标方案； 单位选择； 科研经费； 成果奖励。 d）顶层规划： （避免分散、各自为政） 顶层设计； 长远规划； 有序开展。,13.5 确定“三化”对象准则a）三项依据： 技术可行性； 经济合理性； 价值提高性。b）五项条件： 科学性； 全面性； 可行性； 可比性； 独立性
29、。c）六项准则： 技术成熟准则； 适应性能准则； 广泛应用准则； 需求量大准则； 费用可承受准则； 价值提高准则。,13.6 “三化” （综合等级）计算公式（定性问题定量化处理）6Yi xij fij (i=1、2、3，n)i=1式中： Yi 第i个产品的“ 三化”综合分；Xij 第i个产品的第j项准则的“ 三 化”等级分；fij _第i个产品的第j项准则的“ 三化”等级分修正系数。fij的确定原则a）认为各项准则同等重要时，fij为1， 且均相同 ；b）认为某项准则和其他准则相比更重要时，该准则的fij适当 取大些；c）认为某项准则和其他准则相比重要性差一些时，则该准则的fij适当取小些；d）当经费充裕无需考虑费用承受准则时，则费用承受准则项的fij为0；e）当经费有最高限额规定时，超过限额，无法“三化”时，该项fij为0。,13.7 确定“三化”对象的步骤a）确定系统的工作分解结构 WBS ；b）确定各项准则的评判标准；c）按各准则的评判标准确定各单元各项准则等级分；d）确定各单元各项准则等级分的修正系数；e）按公式计算各个单元的“三化”综合等级分并进行等级排序。,谢 谢,
