制定标准的基础知识——标准化的基本原理要点.ppt

中国计量学院经管学院,第二章标准化理论基础,1,2.1.1科学管理原理,科学原则=标准化（1）泰勒的标准化思想工作标准化，通过标准化提高劳动效率。泰勒主张将长期生产实践中积累的经验、知识、技巧进行归纳、整理、分析，寻找共性和规律并将其标准化，从而代替经验的方法。,中国计量学院经管学院,2.1.1科学管理原理,（2）泰勒的标准化方法作业工具标准化操作方法标准化,3,程序分析,动作分析,标准制定,中国计量学院经管学院,2.1.2系统理论,（1）系统的含义一般系统论的创始人L.V.Bertalanffy：相互作用诸要素的综合体美国学者R.L.Ackoff：由两个或两个以上相互联系的任何种类的要素所构成的集合,4,中国计量学院经管学院,2.1.2系统理论,（2）系统的特征整体性目的性有序性动态性,5,（3）系统原理,个体效应：单个标准在实施中产生的特定效应系统效应：标准系统产生的总体效应标准系统的效应不是直接从单个标准本身得到的，而是从组成标准系统的标准集合中得到的协同效应。,中国计量学院经管学院,2.1.2系统理论,启示：第一，标准系统不是若干个体标准的简单分类汇总、集合，而需要相互协同，有整体功能、共同目标和系统结构，从而产生系统效应。第二，标准化活动涉及人、财、物、信息、技术等多个子系统及多种要素，并且与外部环境不断进行物质、能量和信息的交换。因此，要从系统的整体出发，进行标准体系的设计，遵循系统特征和规律进行管理。,7,有序原理,系统的有序性：系统要素的有机关系的反映系统的有序性是系统与环境以及系统内部诸要素间相互联系、协同作用的结果。系统有序性的度量：负熵,熵：表示分子运动混乱程度的物理量。熵增大，系统的混乱程度增加。,（4）熵熵增：系统的熵总是在不断的增大，系统的混乱程度在不断的提高。耗散理论：远离平衡态的开放系统在一定条件下能自发地向着有序化变化发展,2.1.2系统理论,熵增,增加熵：补充高能力新要素,中国计量学院经管学院,2.2.1桑德斯理论,（1）关于标准化的内涵标准化从本质上来看，是社会有意识地努力达到简化的行为。而且，标准化不仅要减少当前已存在的复杂性（多样性），而且要预防将来可能产生的不必要的复杂性（多样性）。,11,中国计量学院经管学院,2.2.1桑德斯理论,（2）关于标准化的核心标准化不仅是经济活动，而且是社会活动。标准的制定必须建立在全体协商一致的基础上标准化的本质目的，是使标准在其相应的范围内得到广泛接受，并予以实施，标准因此而真正具有价值。,12,中国计量学院经管学院,2.2.1桑德斯理论,（3）关于标准实施的原则桑德斯认为，在实施标准的时候，为了多数的利益而牺牲少数利益的情况是常有的。因此，在不同的情况和条件下，为了取得最广泛的社会效益，需要具有顾全大局的宽阔胸怀。,13,中国计量学院经管学院,2.2.1桑德斯理论,（4）关于制定标准的基本活动在制定标准时，最基本的活动是选择并将其固定。制定标准时要慎重地从中选择对象和时机，一般认为在开发阶段结束时制定标准为宜。标准应该在一定时间内保持相对稳定，以利实施。,14,中国计量学院经管学院,2.2.1桑德斯理论,（5）关于标准的修订已经制定好的标准，一定要在规定的时间内复审，并根据需要进行修订。标准修订的间隔期应根据每个标准的具体情况而定。,15,中国计量学院经管学院,2.2.1桑德斯理论,（6）关于标准参数的确定标准中必须对有关的性能规定出能测定或能计量的数值。必要时，还应规定明确的试验方法和必要的试验装备。需要抽样时，应规定抽样方法以及样本的大小和抽样次数等。,16,中国计量学院经管学院,2.2.1桑德斯理论,（7）关于标准的法律强制性桑德斯认为，国家标准是否以法律形式强制实施，应根据该标准的性质、社会工业化的程度、现行的法律和客观形式等情况，慎重地考虑。,17,中国计量学院经管学院,2.2.2松浦四郎理论,松浦四郎：把熵的概念引进了标准化，用来解释标准化的社会功能。他提出了关于标准化5个方面的19条原理。,18,2.2.2松浦四郎理论（工业标准化原理，1972）,原理1标准化本质上是一种简化。原理2简化就是减少某些事物的数量。原理3标准化不仅能简化目前的复杂性，而上预防将来产生不必要的复杂性。原理4标准化是一项社会活动，各有关方面应相协作来推动它。为了定量地研究标准化活动，松浦四郎提出了化值”、“标准化值”和“简化效果”等概念。原理5当简化有效果时，它就是好的。原理6标准化活动是克服过去形成的社会习惯的一种活动。,2.2.2松浦四郎理论,原理7必须根据不同观点，仔细地选定标准化主题和内容。优先顺序应从具体情况出发来考虑。原理8对“全面经济”的含义，由于立场不同会有不同的看法。原理9必须从长远观点来评价全面经济。原理10当生产者的利益同消费者的利益发生矛盾时，应该首先照顾后者，简单的理由是生产商品的目的在于消费或使用。原理11使用简便，最重要的一条是互换性。原理12互换性不仅适用于物质的东西而且也适用于抽象的概念或思想。,2.2.2松浦四郎理论,原理13制定标准的活动基本上就是选择，然后保持稳定。原理14标准必须定期评审，必要时修订。原理15制定标准的方法，应以全体一致同意为基础。原理16采取法律形式强制实施标准的必要性，必须考虑标准的性质和社会工业化的水平，慎重从事。,2.2.2松浦四郎理论,原理17对于有关人身安全和健康的标准，通过法律强制实施是必要的。原理18用精确的数值，定量地评价经济效果，仅仅对于适用范围狭窄的具体产品才有可能。原理19在许多标准化项目中确定优先顺序，实际上是评价的第一步。,中国计量学院经管学院,李春田先生的贡献,（1）标准化的理论基础研究系统效用原理结构优化原理有序原理反馈控制原理,23,中国计量学院经管学院,（2）综合标准化根据GB/T12366综合标准化工作指南，综合标准化的定义是“为了达到确定的目标，运用系统分析方法，建立标准综合体，并贯彻实施的标准化活动。”要点：有确定的目标、运用系统分析方法（确定与对象相关的要素）、建立标准综合体并全面实施。,24,中国计量学院经管学院,第二章标准化理论基础,25,中国计量学院经管学院,26,2.3标准化的基本方法（形式）,中国计量学院经管学院,27,2.3.1简化,（1）简化的涵义简化是在一定范围内缩减对象（事物）的类型数目，使之在一定时间内足于满足一般需要的标准化形式。简化一般是事后进行的，是在不改变对象质的规定性，不降低对象功能的前提下，减少对象的多样性、复杂性。,中国计量学院经管学院,28,（3）简化的原则,简化要适度既要控制不必要的庞杂，又要避免过分压缩而形成单调。（简化后总体功能是否最佳？）简化应以确定的时间和空间范围为前提。简化形式的结果必须保证在即定的时间内足以满足消费者的一般需要，不能限制和损害消费者的需求和利益。产品简化要形成系列，其参数组合应符合数值分级制度的基本原则和要求。,中国计量学院经管学院,（4）简化的应用,物品种类简化原材料简化工艺装备简化零部件简化数值简化结构要素简化流程简化,29,中国计量学院经管学院,30,2.3.2统一化,（1）统一化的涵义统一化是指两种以上同类事物的表现形态归并为一种或限定在一定范围内的标准化形式。统一化的实质是使对象的形式，功能（效用）或者其他技术特征具有一致性，并把这种一致性通过标准确定下来。统一化的目的是消除由于不必要的多样化而造成的混乱，为人类的正常活动建立共同遵循的秩序。,中国计量学院经管学院,31,（2）统一化与简化,统一化着眼于取得一致性，即从个性中提炼共性；简化肯定某些个性同时存在，着眼于精练，简化的目的并不是简化为只有一种，而是在简化过程中保存若干合理的种类，以少胜多。共性：目的都是消除由于不必要的多样性而造成的混乱和低效,中国计量学院经管学院,32,（3）统一的方式,选择统一在需要统一的对象中选择并确定一个，以此来统一其余的对象的方式。它适合于那些相互独立、相互排斥的被统一对象。如交通规则、方向标准等。融合统一在被统一对象中博采众长，取长补短，融合成一种新的更好的形式，以代替原来的不同形式的方式。适于融合统一的对象都具有互补性。如结构性产品像手表、闹钟统一结构形式，都是采用融合统一的方法,中国计量学院经管学院,33,2、统一的方式,创新统一用完全不同于被统一对象的崭新的形式来统一的方式。适宜采用创新统一的对象，1。在发展过程中产生质的飞跃的结果。,2.是由于某种原因无法使用其他统一方式的情况。,中国计量学院经管学院,34,（4）统一化的原则,同质性：实施统一化的对象必须具有相同的质或相同的内容，只是在量的方面或表现形式方面存在着差异。等效性：对标准化对象实施统一后，被确定的对象与原先被统一的对象之间，在功能上必须等效（可替代）。适时性：“适时”是指要把握好统一的时机。适度性：对客观事物进行的统一化，既要有定性的要求，又要有定量的要求。合理的确定统一化的范围和指标水平。先进性：就产品标准来说，就是要促进质量提高。,中国计量学院经管学院,35,2.3.3产品系列化,（1）产品系列化的涵义产品系列化简称系列化。是对同一类产品中的结构型式和主要参数规格进行科学规划的一种标准化形式。是标准化的高级形式。,中国计量学院经管学院,36,（2）系列化与简化,系列化是简化的延伸。系列化摆脱了标准化最初独立地、逐个地制定单项产品标准的传统方式，全局考虑问题。系列化源于简化而高于简化。简化是在品种盲目泛滥超过一般需要之后才进行的，而系列化则是为防止这种盲目的品种泛滥而预先作出的科学安排。,中国计量学院经管学院,37,制定产品参数系列标准,所谓产品参数系列，就是对产品主要参数或基本参数的数值分级。确定参数系列的目的就是要对产品的主要参数或基本参数数值进行合理分挡，以便于经济合理地发展产品的品种规格。,（3）产品系列化的内容,中国计量学院经管学院,38,参数：是人们用来标志产品的结构特性（如外形尺寸、容积、重量等）和功能特性（如额定电压、输出功率等）的一组量值。性能参数：表征产品的基本技术特性的参数；几何尺寸参数：表征产品规格的参数。基本参数：用来反映其基本结构和主要性能的一组参数。主参数：在基本参数中起主导作用的一两个参数。例：家用电冰箱的基本参数有额定电压、输出功率、冷冻室温度、箱内有效容积、净重等。,制定产品参数系列标准,中国计量学院经管学院,39,确定产品参数系列的步骤,一般要经过对国内外的用户近期和长远的需求情况、生产情况、质量水平、技术发展等多方面的调查研究和周密的分析后才能确定。,中国计量学院经管学院,40,编制系列型谱,根据用户和市场的需要，依据对国内外同类产品生产状况的分析，对基本参数系列所限定的产品进行型式规划，把基型产品与变型产品的关系以及品种发展的总趋势，用简明的图表反映出来，这样的图表就是系列型谱。基型产品是指该类产品中生产历史最长、结构最典型、应用最普遍的一种结构型式。变型系列是在基型产品基础上改变部分结构，或增减某些部件，从而获得某些新功能的产品。,中国计量学院经管学院,41,系列设计,中国计量学院经管学院,42,2.3.4通用化,(1)基本概念通用化是指在互换性的基础上，尽可能地扩大同一对象（包括零件、部件、构件）的使用范围的一种标准化形式。或者说在互相独立的系统中，选择和确定具有功能互换性或尺寸互换性的子系统或的功能单元的标准化形式。,互换性,互换性：在不同时间、地点制造出来的产品（或零部件），在装配、维修时，不必经过修整就能任意替换使用的性能。在互相独立的系统中，选择和确定具有功能互换性或尺寸互换性的子系统或功能单元的标准化形式叫做通用化。,中国计量学院经管学院,（2）通用化的作用,有利于对最大限度地减少重复劳动，消除产品及其元件种类以及工艺型式不适当的多样化。促进对已有成熟技术的广泛重复利用，在新产品开发过程中有利于降低设计成本，缩短产品开发周期，提高产品创新的工作效率，加快新产品投放市场的速度，降低创新风险。通过产品设计的通用化可有效地减少元器件的品种，降低采购成本，这有利于物料的认证、管理、元器件质量的控制和稳定，从而保证新产品在大批量生产中的质量控制和产品质量的稳定和提高。,44,中国计量学院经管学院,45,案例,惠特尼运用互换性原理，提高了生产效率和质量，完成了合同。开创了标准化基础上的成批方式，引起了企业生产组织形式的革命。并为现代化大批量生产奠定了基础。因此惠特尼被称为“美国标准化之父”。,伊莱惠特尼,中国计量学院经管学院,46,2.3.5组合化,（1）组合化的概念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。组合化是一种古老的标准化形式。,中国计量学院经管学院,47,（2）组合化理论基础,组合化是建立在系统的分解与组合的基础上，把一个具有一定功能的产品视为一个系统，这个系统又可以分解成若干个功能单元（也称组合元）。分解出来的组合单元具有某种特定的功能，而且与其它系统的某些功能单元可以通用互换，这就是分解。为了满足一定的要求，把事先准备好的标准单元、通用单元、专用单元等组合元，按照新系统的要求进行有机的结合，组成一个具有一定功能的新系统，这就是组合。,中国计量学院经管学院,48,（3）组合化的方法和步骤,确定组合单元的应用范围。将组合元按其功能和结构特点，划分不同的类型。编排组合型谱。设计组合元，制定相应的标准。成批生产组合元，根据市场需要拼组各种产品。,中国计量学院经管学院,（4）组合化的意义,有效地控制了零部件的多样化，提高了经济效益促进了产业链分工的细化和专业化生产的发展有利于加快创新，更充分地满足市场需求,49,中国计量学院经管学院,50,（1）有关概念,模块模块通常是由元件或子模块组合而成的、具有独立功能的、可成系列单独制造的标准化单元，通过不同形式的接口与其他单元组成产品，且可分、可合、可互换。,中国计量学院经管学院,51,（1）有关概念,模块化模块化是以模块为基础，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。,模块化是针对复杂系统（产品或工程）开展的标准化。,中国计量学院经管学院,（2）模块的特点,模块是一种具有独立功能，可单独制造、销售的标准化产品；模块与产品系统的其他要素可分、可合；高层模块可以包含低层模块（即由模块组成模块）；模块通过各种形式的接口和连接方式构成新的产品。,52,中国计量学院经管学院,53,（3）模块的种类,功能模块功能模块又可分为：基本功能模块、辅助功能模块、特殊功能模块等，而它们又可根据产品的特点进一步细分为功能更具体的模块。结构模块依据模块在产品系统中所处的地位和模块之间的关系，可将模块划分为不同等级，被叫作分级模块。在这个分级体系中通常包括高层模块、分模块（或子模块）、通用模块、专用模块等。高层模块通常是由相应分级系统中低一级的模块组成；最低等级的模块则由元件或分元件组成，元件或分元件的构成要素叫做负分元件，它是分级体系中最基本的模块元件。,中国计量学院经管学院,（4）模块化的作用,模块化提高了复杂性的“可控”范围；模块化使大型设计的不同部分可以同时进行设计；模块化可以包容不确定性。,54,中国计量学院经管学院,55,（6）模块化的过程,模块化设计模块化设计可有3种形式：现有模块改进专用模块设计接口设计（内部接口设计和外部接口设计）。接口的作用是传递功能。为扩大模块通用性，接口设计必须解决其互换性和兼容性问题。,中国计量学院经管学院,模块化生产,Jones、Kierzkowski(1990)提出是一种“把生产过程分离开来并分散到不同空间区位”的生产模式。模块化生产方式是将产品按某一标准分解成一系列的功能模块，按模块组织生产(模块化设计，模块化制造、模块化装配)，快速、低成本满足市场需求的生产方式柔性生产方式,56,中国计量学院经管学院,几种柔性生产方式的比较,57,柔性制造系统(FMS),柔性制造工厂(FA)、计算机集成制造(CIM),中国计量学院经管学院,模块化装配,模块化装配，即先通过零部件的组合装配出具有不同功能的模块，再根据产品的结构、功能选择满足要求的模块，通过模块的组合装配出满足顾客要求的产品。产品组合、装配序列规划、装配线平衡,58,中国计量学院经管学院,第二章标准化理论基础,59,60,2.4.1基本概念,参数表征产品或过程中某些重要性质的量；基本参数表征产品基本技术特征的参数；主参数基本参数中起主导作用的参数；参数选择确定参数的活动过程；参数分级将参数按照一定规律进行的序列划分。,（2）参数的相关性和扩散性,参数的相关特性：参数之间相互关联、不断扩散的特征。参数不是孤立、独立的；参数的科学设计体现了系统结构的优化,61,62,（3）参数选择和参数分级的原则,实用性标准化对象的特性（尊重事物客观规律和使用习惯）技术的继承性（规律性、预见性）使用的方便性（减少复杂）规律性（韦伯定律）经济性,63,2.4.2一般数值系列,一般数值系列：等差数列（算术级数）、等比数列（几何级数）及其他尚未标准化的数值系列（1）等差数列等差数列：相邻两项之差为常数的数值系列。是常用的最简单的一种数值分级方法。,64,64,2.4.2一般数值系列,（1）等差数列例：统一的鞋号，服装的号型系列，轴承、紧固件等。优点：构成简单，各项的项值比较整齐，便于分级。缺点：相邻的两项的相对差不均匀,65,65,(2)分段等差数列（阶梯式）,分段等差数列：即把等差数列分段化（将整个数列分为几段，各段的公差不同）。例：GB70272对圆钢直径的规定（P65）5,5.5,6,6.5,7,8,9,10,36,36,40,42,70,75,80,85,130,140,250螺纹直径系列为：11.42.63612244880300各数值段公差分别为：0.20.30.40.512345,66,66,(2)分段等差数列（阶梯式）,分段等差数列：即把等差数列分段化（将整个数列分为几段，各段的公差不同）。优点：使整个系列保持比较适当的密度。缺点：项差的变化不连续，分段处出现跳跃式剧增或剧减。,67,67,（3）等比数列,优点：在技术上更接近实际需要。缺点：按一个公比形成产品系列较为困难。,68,68,2.4.3优先数和优先数系,（1）优先数系和优先数的由来,69,69,2.4.3优先数和优先数系,（2）优先数系和优先数的定义优先数系（R数系）：是由公比分别为10开5、10、20、40次方，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。优先数：优先数系中的项值。优先数系是国际上统一的数值分级制度。GB/T3212005,70,70,（4）优先数系的结构,优先数系的表示方法R5，R10，R20，R40，R80R5系列公比：1.6;R10系列公比：1.25;R20系列公比：1.12;R40系列公比：1.06;R80系列公比：1.03,71,71,（4）优先数系的结构,基本系列与补充系列基本系列：R5，R10，R20，R40补充系列：R80派生系列：从基本系列或补充系列中，每P项取值导出的系列，如R10/3,72,例：,派生系列R10/3的公比，可导出三种不同项值的系列:1.00，2.00，4.00，8.001.25，2.50，5.00，10.01.60，3.15，6.30，12.5,72,73,理论值：理论等比数列的项值，因为理论值一般为无理数，不便实用。计算值：是对理论值取5位有效数字的近似值，同理论值相比，其相对误差小于1/20000，在作参数系列的精确计算时可代替理论值。,（5）优先数的几种数值,74,74,常用值：即通常所说的优先数，它是为了便于实际应用而对计算值进行适当圆整后统一规定的值。常用值的相对误差=（常用值计算值）/计算值100%化整值：是对R5，R10，R20，R40系列中的常用值作进一步圆整后所得值。这类数值只允许在某些特殊情况下使用。,（5）优先数的几种数值,75,（6）系列的代号,基本系列和补充系列的代号系列无限定范围时，用R5，R10，R20,R40和R80表示。系列有限定范围时，应注明限值。例：以1.6为下限的R10系列，表示为R10（1.6）以45为上限的R20系列，表示为R20（45）以75为下限，300为上限的R40系列，表示为R40（75300）,75,（6）系列的代号,派生系列的代号系列无限定范围时，须注明系列中含有的一个项值。例：R10/3（80）表示：含有项值80，且向两端无限延伸。系列有限定范围时，须注明界限值。例：R20/4（112)表示：以112为下限的派生系列。,76,77,（7）优先数系的主要特征,从R5，R10，R20，R40到R80，前一系列的项值均包含在后一数系之中。Rr系列中的项值可按十进法向两端无限延伸。所有大于10和小于1的优先数均可用10的幂乘以表中的优先数。同一系列中任意相邻两优先数常用值的相对差近似不变（R5系列约60%，R10系列约25%，R20系列约12%，R40系列约6%，R80系列约3%。,78,78,（7）优先数系的主要特征,同一系列中任意两项的理论值之积或商，任意一项理论值之整数乘方，仍为此系列中的一个优先数理论值。常用值之间近似具有这种关系。同一系列各优先数理论值之对数构成一个等差数列。,79,79,（8）优先数系的优点,经济合理的数值分级制度。是统一、简化的基础。具有广泛的适应性。简单、易记、计算方便。,80,80,（9）优先数系的应用要点和原则,在确定产品的参数或参数系列时，如果没有特殊原因而必须选用其他数值的话，只要能满足技术经济上的要求，就应当力求选用优先数；并且按照R5，R10，R20，R40的顺序，优先选用公比较大的基本系列。当基本系列的公比不能满足分级的要求时，可选用派生系列选用时应优先采用公比较大和延伸项中含有项值1的派生系列。,81,81,（9）优先数系的应用要点和原则,当参数系列的延伸范围很大，从制造和使用的经济考虑，在不同的参数区间，需要采用公比不同的系列，可分段选用最适宜的基本系列和派生系列，以构成复合系列。按优先数常用值分级的参数系列，公比是不均等的，在特殊情况下，为了获得公比精确相等的系列，可采用计算值。无特殊原因，应尽量避免使用化整值。,82,（10）化整值的选取,化整值和化整值系列只在下列情况下才允许采用，并应优先采用第一化整值系列Rr当只需要整数的参数时，就不可能保留全部有效数字(例如:齿轮的齿数用32代替31.5)对需要用偶数、整倍数以及要求数值具有可分性或具有加法性质的项值，有时用化整值比较适宜，例如，包装中的组合尺寸和由模数的整倍数所构成的元件尺寸等。,82,（10）化整值的选取,在没有公差要求的场合，优先数的有效位数所表示的精度，既无实际意义，也不便于测量的，可用化整值系列。例如，照相机的曝光时间以1/30秒取代1/31.5秒，采用了R10/3系列受到现有配套产品限制的尺寸参数系列，如因涉及到很广泛的协作范围和已有的大量物质基础，不宜轻易改变时(例如，考虑到经济性，继续使用现有的工、量具)，可采用化整值系列，例如，标准直径和标准长度系列。,83,84,2.4.4E系列,E系列也是一种由几何级数构成的数列，E系列首先在英国的电工行业中应用，是以10开6、12、24次方为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列和E24系列。E6系列的公比是1.5；E12系列的