成組技術在20世紀50年代初開始發展，至今已經過去了半個多世紀了。在知識爆炸、科學技術日新月異的今天，人們不禁要問：成組技術是否過時?成組技術該如何發展?本文綜合了成組技術研究者的一些意見，并結合了自己一些不成熟的想法，試圖對此問題進行初步的探討。
1 從企業環境的變化看成組技術
當初人們提出成組技術是為了使制造企業更好地適應多品種、小批量生產，通過將相似的工作和內容歸并處理，提高成組批量，取得規模經濟效應。現代企業所處的環境與50年前有很大的變化，例如，信息技術對企業和人們的生活產生了深遠的影響。但成組技術的基本思想并沒有落伍，只是現代制造企業的品種更多、批量更小、客戶需求的個性化程度更高，同時客戶對產品的價格和交貨期要求更高。
2 從生產模式的變化看成組技術
市場的需求是生產模式變化的原動力。市場的變化直接導致了新的生產模式不斷出現，新的技術對生產模式也有很大的影響，例如網絡技術的出現，使基于信息高速公路的敏捷制造有可能實現。
但新的生產模式的出現并不意味著傳統的生產模式就被淘汰。例如，傳統的單件生產模式和大批量生產模式現在依然存在。這是由于產品的多樣性和人們需求的多樣性所決定的。有人需要手工制造的高度個性化的汽車，也有人需要大批量生產的低價格的國民車。
新的生產模式也并不是完全脫離傳統生產模式而出現的，往往繼承了大量的傳統生產模式的思想和方法。例如，大批量生產中的標準化思想和方法、成組技術的思想和方法在敏捷制造和大批量定制中都在繼續應用著。
在同一時期出現的各種不同的生產模式，主要是所考慮的內容不同，例如，精益生產模式中不僅有成組技術，還有以人為中心和準時制造的管理方法。圖1簡單地說明了在不同時間出現的生產模式及它們的目標。
圖1 不同時間出現的生產模式及它們的目標
3 從系統工程的角度看成組技術
成組技術將相似的工作和內容歸并處理，提高系統的柔性、可重構性、效率等。顯然，成組技術是一種典型的系統工程方法，在信息社會中具有越來越重要的意義。
制造業中的系統工程方法主要可分為：
(1)系統空間維優化。成組技術屬于系統空間維優化范疇。主要面對相似產品族、相似零件族、相似工藝族等。
(2)系統時間維優化，以過程為中心組織，提高系統的集成度。如CIMS、并行工程、敏捷制造等。現代制造企業需要完整的解決方案，并且只有完整的解決方案才能真正解決企業的問題，例如，精益生產模式就是一種多品種、小批量生產企業的比較完整的解決方案。企業是一個社會-技術系統。成組技術主要是在技術層面上幫助解決現代制造企業的一些問題。這就對成組技術研究方向提出了如下要求：
(1)將成組技術作為新的生產模式中的子系統進行研究，同時需要結合其它子系統進行集成研究。對于具體的一個系統的優化，需要空間維優化和時間維優化的綜合。
(2)研究在新的生產模式中成組技術的新的發展。
4 從行業應用看成組技術
成組技術是一門很實用的橫斷型的技術。它更多地體現為一種哲理和思想。具體的應用需要與應用對象的工程知識相結合。也就是說，成組技術應用必須依靠工程專家。例如，積木塊工業汽輪機的設計只能由汽輪機專家來進行。
類似的橫斷型的知識還有系統工程理論和方法。不可想象，一個不懂軍事的系統工程專家能建立一套軍事系統工程理論。
不同行業的成組技術方法有顯著不同。工業汽輪機是積木塊技術應用的典范；箭桿織機通過調整機械結構、利用凸輪等方法實現設備的柔性化；服裝的大批量定制采用量身定制的夾具、基于基型的一組變型服裝產品(尺寸、顏色不同)。但成組技術的思想和基本原理是通用的。這就對成組技術的研究方向提出了如下要求：
(1)對不同行業中的成組技術問題分別研究，提出了諸如造船成組技術等。
(2)對不同行業中的相似成組技術問題進行集中研究，例如，模塊化設計理論、本體表示方法、零件分類編碼系統、成組分析方法等。
5 從制造企業實現目標看成組技術
制造企業的目標是低成本、快速地滿足用戶的個性化需求(功能、質量等)。主要是通過兩種方式實現這一目標：產品創新和大批量定制。產品創新是通過開發新產品的方式滿足用戶的需求；大批量定制是通過產品結構的優化組合、過程的重組、生產技術的改進而得以實現。而支持這兩種方式的實現的方法很多，成組技術是一種基本的方法，如圖2所示。
圖2 成組技術與制造企業實現目標和方式
5.1 產品創新
產品創新可以分為：自主創新、集成創新和引進基礎上的創新。成組技術支持基于以往知識的創新，在技術創新中發揮重要作用。
(1)在自主創新中，成組技術的主要作用是：①幫助快速找到創新中所需要的知識；②整理對創新所需要的知識，使之條理化和集成化；③幫助快速找到掌握創新所需要知識的人。自主創新主要依靠人的創造性。
(2)在集成創新中，成組技術的主要作用是：①幫助快速將創新中所需要的知識集成在一起；②幫助將集成創新中的知識條理化。
(3)在引進基礎上的創新中，成組技術的主要作用是：①幫助快速找到關聯的知識，促進引進技術的消化吸收；②對引進知識進行條理化。
在國外引進技術中，面向零件特征的編碼系統使用很普遍。我國許多企業明明知道面向零件特征的編碼系統比隸屬制編碼要好，但還是堅持隸屬制編碼不變。這里面，創新精神和支持創新的體制十分重要。
5.2 大批量定制
大批量定制主要包括：產品結構的優化組合、過程的重組、設計和制造技術的改進等。
(1)在產品結構的優化組合中，成組技術的主要作用是：①支持面向產品族的設計，如產品的模塊化、標準化和系列化設計；②支持產品的配置設計；③支持產品的變型設計。
(2)在過程的重組中，成組技術的主要作用是：
①支持企業參考模型的建立；②幫助整合與過程重組有關的知識。
(3)在設計和制造技術的改進中，成組技術的主要作用是：①提高信息技術的應用效果；②支持可重構制造裝備、組件技術等的研究。
6 從制造業信息化發展方向看成組技術
“十五”期間浙江省制造業信息化技術攻關項目的內容主要可分為：①以信息化促進技術創新；②以信息化促進大批量定制。顯然，根據上面的分析，成組技術在制造業信息化中可以發揮積極的作用。信息技術是一種信息處理的自動化方法，成組技術是一種信息處理的系統優化方法。在實際的信息系統中需要將這兩種技術結合起來應用。例如，在CAD、CAPP、PDM、ERP、SCM、CRM系統中都需要成組技術。“先信息合理化，后信息化”是制造業信息化的重要策略。信息合理化很大一部分內容是成組技術的內容。
我國的CAD技術已經得到了很好的普及，但在如何應用成組技術，進行產品的合理化，提高產品設計的效率，提高零件的重用的比例方面，還需要做大量工作。
網絡技術的發展使資源更容易地共享，使企業與用戶的接觸更直接，用戶參與設計成為可能，企業間的協同設計也更經常。在這種背景下，成組技術可以有效簡化網絡空間的復雜性，提高協同設計的效率。
7 成組技術的發展方向
時代在發展，成組技術本身也在發展。需要從企業需求出發，從國家發展戰略出發，從學科發展方向來研究成組技術的發展方向。
7.1 基于企業需求的成組技術的發展方向
企業需求是成組技術發展的主要動力。
(1)企業專業化分工及在此基礎上形成的企業聯盟、供應鏈、虛擬企業等是制造業的重要發展方向。這將使成組技術從企業內應用向企業群應用的方向發展，即所謂的大成組技術。目前在國外發展很快的基于網絡的零件庫能促進企業專業化分工，但這種具有幾千萬種零件的零件庫需要成組技術幫助進行合理化和便捷的搜索。
(2)企業信息化是當前許多企業的重要任務。過程和產品信息的合理化是企業信息化前應做好的工作。成組技術可以有效支持該工作。典型零件(復合零件、主零件、零件母圖)和典型工藝(復合工藝、主工藝文檔)等都是成組技術的產物。
(3)在生產過程中連續改善、精益生產等的實施，成組技術更可以大顯神威。如成組夾具、成組加工等都可以幫助企業降低成本。
7.2 基于國家發展戰略的成組技術的發展方向
越是復雜的環境和應用，成組技術越能發揮較大的作用。因為，成組技術本質上是一種簡約化的技術。
(1)國家和地方政府的科技資助政策在發生重大變化：更強調公共財政支持公共的服務平臺，例如江蘇正在建立高校-企業共建的工程中心，如紡織機械工程中心等。浙江省正在籌建各種先進制造技術公共服務平臺。ASP(應用服務提供)也因此成為信息化的重要發展方向。例如，杭州愛科軟件公司的服裝ASP平臺，將大量的服裝資源進行合理分類，供用戶選擇；采用網上配置設計系統，讓用戶選擇自己滿意的服裝。
(2)國家在建立各種知識創新平臺，支持企業的創新。知識庫是知識創新平臺中的重要內容。成組技術可以幫助知識的條理化和編碼化。
7.3 基于新技術的成組技術的發展方向
在企業和國家的需求驅動下，在新技術，特別是信息技術的拉動下，成組技術的理論和方法在發生變化，主要有：
(1)大批量定制理論和方法：包括模塊化設計理論、產品和過程集成優化方法、QFD(質量功能配置)理論、產品配置設計理論、產品變型設計理論等。針對具體行業，有相應的大批量定制理論和方法。
(2)本體論：信息互聯互通是信息社會的基礎。識別相同或相似的信息，發現所希望的信息是信息互聯互通的基本技術。語義網是面向未來的第二代因特網技術。而本體是語義網的基礎理論，在許多領域得到了認同，如知識工程、語言工程、信息建模、信息檢索等。未來的信息系統將是本體驅動的信息系統，關鍵原因在于本體能夠很好地表達概念以及概念之間的相互關系。例如，零件描述中存在的歧義和多義等問題，采用本體描述零件能夠較好地解決這個問題。而成組技術一直來用于零件描述。因此，兩者之間有很多的關聯。
(3)相似論：相似論的應用范圍比成組技術要寬。相似論在我國有一些原創性的研究。相似論在提高成組編碼、成組分析等方面的理論水平有很大好處。但成組技術與相似論的關系如同機械工程學與系統科學理論的關系。并且，成組技術的發展還需要多種理論和方法的支持。相似論只是有助于解決空間維優化的理論之一。
(4)系統集成理論：成組技術是系統集成的重要內容。現在系統集成越來越重要，如在分布化環境中的集成、在網絡環境中的集成等等。
(5)網絡環境中的成組技術：如大成組技術，跨企業大范圍的成組技術、網絡環境中的知識和信息的發現技術。
(6)知識經濟背景下的成組技術：如知識的條理化、知識庫的建立和管理、知識的重用等。
8 成組技術與其它學科的關系
在研究成組技術自身發展的同時，還需要研究成組技術與其它學科的關系，通過確定成組技術的內涵和外延，明確對成組技術發展方向的認識。
(1)成組技術與工業工程學科：成組技術屬于工業工程學科。現在學科發展方向朝覆蓋面越來越大的方向發展。在現代技術日新月異的背景下，經典的成組技術只能成為工業工程等大學科中的組成部分。
(2)成組技術與系統工程學科：系統工程學會是一級學會。成組技術不僅用于機械工程，也可用于其它各種行業，包括服務業。因此，從嚴格意義講，成組技術屬于系統工程學科也是比較恰當的。
(3)成組技術與機械工程學科：成組技術在機械產品設計和制造中具有重要作用。前幾年，有人提出將產品模塊學作為機械產品設計和制造的主要課程。
9 成組技術發展中存在的問題
只有正視成組技術發展中存在的問題，才能談得上發展。成組技術發展中存在的問題主要是：
(1)成組技術是一門橫斷型學科，到處有用，但必須與具體專業結合，才能發揮作用。這樣，對研究者而言，成組技術不是主業。例如，搞情報信息學科的人，成組技術的方法用得很多，但他們不會以搞成組技術為主業。
(2)成組技術研究缺少相應二級學科的支持。這實際上是由前面的所述的成組技術的學科性質所決定的。例如，一些人的研究方向與成組技術有關，但由于其它一些學會有更寬的范圍，可以包容成組技術，如工業工程、生產工程等。而這些學會與高校的二級學科專業設置有關，由于人的精力有限，往往只參加這些學會。
(3)CAD/CAPP/CAM技術、數控技術、柔性制造技術等的發展在較大程度上提高了多品種、小批量生產的效率，乃至大批量定制的效率，對現代企業而言，對經典的成組技術需求的迫切性不如以前。也就是說，現在有更多的方法可以提高多品種、小批量生產的效率。
10 關于發展成組技術的幾點設想
(1)可以將研究和應用大批量定制技術等方面的人才包括在內，擴大隊伍。這方面的人較多。大批量定制技術與成組技術的性質相似，只是大批量定制所包容的技術更多。
(2)以成組技術的橫斷型學科為背景，提供一個跨學科的思想、理論和方法的交流平臺。在日常工作中，除了期刊外，還需要一個有特色的網站支持，吸引更多的不同學科的涉及成組技術的學者、工程師。該網站類似一種知識社區。
(3)提出一個更大的、更系統的學科體系，以包括更多的研究者，例如系統集成，不僅進行空間維的集成，還開展時間維的集成；不僅包括技術的集成，還包括人的集成，為企業信息化、企業重組、企業管理咨詢提供一種比較全面的解決方案。
(4)需要出版一套與成組技術有關的專著，如比較系統的成組技術理論和方法，各種行業的成組技術(或大批量定制)的專著。目前我們課題組已經出版了《大批量定制技術及其應用》的專著，正在編寫《服裝大批量定制》的專著。其它可編寫的專著有：船舶成組技術、建筑成組技術、汽輪機成組技術、軟件成組技術、金融業成組技術、情報學中的成組技術、知識管理與成組技術等。希望有志于成組技術和大批量定制的學者們一起努力。
(5)加強高校中成組技術思想和方法的教育，開闊學生的視野，學會從全局看問題，善于發現事物中的相似性，善于簡化問題。
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本文標題：21世紀成組技術的發展方向初探
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