成组技术在20世纪50年代初开始发展，至今已经过去了半个多世纪了。在知识爆炸、科学技术日新月异的今天，人们不禁要问：成组技术是否过时?成组技术该如何发展?本文综合了成组技术研究者的一些意见，并结合了自己一些不成熟的想法，试图对此问题进行初步的探讨。
1 从企业环境的变化看成组技术
当初人们提出成组技术是为了使制造企业更好地适应多品种、小批量生产，通过将相似的工作和内容归并处理，提高成组批量，取得规模经济效应。现代企业所处的环境与50年前有很大的变化，例如，信息技术对企业和人们的生活产生了深远的影响。但成组技术的基本思想并没有落伍，只是现代制造企业的品种更多、批量更小、客户需求的个性化程度更高，同时客户对产品的价格和交货期要求更高。
2 从生产模式的变化看成组技术
市场的需求是生产模式变化的原动力。市场的变化直接导致了新的生产模式不断出现，新的技术对生产模式也有很大的影响，例如网络技术的出现，使基于信息高速公路的敏捷制造有可能实现。
但新的生产模式的出现并不意味着传统的生产模式就被淘汰。例如，传统的单件生产模式和大批量生产模式现在依然存在。这是由于产品的多样性和人们需求的多样性所决定的。有人需要手工制造的高度个性化的汽车，也有人需要大批量生产的低价格的国民车。
新的生产模式也并不是完全脱离传统生产模式而出现的，往往继承了大量的传统生产模式的思想和方法。例如，大批量生产中的标准化思想和方法、成组技术的思想和方法在敏捷制造和大批量定制中都在继续应用着。
在同一时期出现的各种不同的生产模式，主要是所考虑的内容不同，例如，精益生产模式中不仅有成组技术，还有以人为中心和准时制造的管理方法。图1简单地说明了在不同时间出现的生产模式及它们的目标。
图1 不同时间出现的生产模式及它们的目标
3 从系统工程的角度看成组技术
成组技术将相似的工作和内容归并处理，提高系统的柔性、可重构性、效率等。显然，成组技术是一种典型的系统工程方法，在信息社会中具有越来越重要的意义。
制造业中的系统工程方法主要可分为：
(1)系统空间维优化。成组技术属于系统空间维优化范畴。主要面对相似产品族、相似零件族、相似工艺族等。
(2)系统时间维优化，以过程为中心组织，提高系统的集成度。如CIMS、并行工程、敏捷制造等。现代制造企业需要完整的解决方案，并且只有完整的解决方案才能真正解决企业的问题，例如，精益生产模式就是一种多品种、小批量生产企业的比较完整的解决方案。企业是一个社会-技术系统。成组技术主要是在技术层面上帮助解决现代制造企业的一些问题。这就对成组技术研究方向提出了如下要求：
(1)将成组技术作为新的生产模式中的子系统进行研究，同时需要结合其它子系统进行集成研究。对于具体的一个系统的优化，需要空间维优化和时间维优化的综合。
(2)研究在新的生产模式中成组技术的新的发展。
4 从行业应用看成组技术
成组技术是一门很实用的横断型的技术。它更多地体现为一种哲理和思想。具体的应用需要与应用对象的工程知识相结合。也就是说，成组技术应用必须依靠工程专家。例如，积木块工业汽轮机的设计只能由汽轮机专家来进行。
类似的横断型的知识还有系统工程理论和方法。不可想象，一个不懂军事的系统工程专家能建立一套军事系统工程理论。
不同行业的成组技术方法有显著不同。工业汽轮机是积木块技术应用的典范；箭杆织机通过调整机械结构、利用凸轮等方法实现设备的柔性化；服装的大批量定制采用量身定制的夹具、基于基型的一组变型服装产品(尺寸、颜色不同)。但成组技术的思想和基本原理是通用的。这就对成组技术的研究方向提出了如下要求：
(1)对不同行业中的成组技术问题分别研究，提出了诸如造船成组技术等。
(2)对不同行业中的相似成组技术问题进行集中研究，例如，模块化设计理论、本体表示方法、零件分类编码系统、成组分析方法等。
5 从制造企业实现目标看成组技术
制造企业的目标是低成本、快速地满足用户的个性化需求(功能、质量等)。主要是通过两种方式实现这一目标：产品创新和大批量定制。产品创新是通过开发新产品的方式满足用户的需求；大批量定制是通过产品结构的优化组合、过程的重组、生产技术的改进而得以实现。而支持这两种方式的实现的方法很多，成组技术是一种基本的方法，如图2所示。
图2 成组技术与制造企业实现目标和方式
5.1 产品创新
产品创新可以分为：自主创新、集成创新和引进基础上的创新。成组技术支持基于以往知识的创新，在技术创新中发挥重要作用。
(1)在自主创新中，成组技术的主要作用是：①帮助快速找到创新中所需要的知识；②整理对创新所需要的知识，使之条理化和集成化；③帮助快速找到掌握创新所需要知识的人。自主创新主要依靠人的创造性。
(2)在集成创新中，成组技术的主要作用是：①帮助快速将创新中所需要的知识集成在一起；②帮助将集成创新中的知识条理化。
(3)在引进基础上的创新中，成组技术的主要作用是：①帮助快速找到关联的知识，促进引进技术的消化吸收；②对引进知识进行条理化。
在国外引进技术中，面向零件特征的编码系统使用很普遍。我国许多企业明明知道面向零件特征的编码系统比隶属制编码要好，但还是坚持隶属制编码不变。这里面，创新精神和支持创新的体制十分重要。
5.2 大批量定制
大批量定制主要包括：产品结构的优化组合、过程的重组、设计和制造技术的改进等。
(1)在产品结构的优化组合中，成组技术的主要作用是：①支持面向产品族的设计，如产品的模块化、标准化和系列化设计；②支持产品的配置设计；③支持产品的变型设计。
(2)在过程的重组中，成组技术的主要作用是：
①支持企业参考模型的建立；②帮助整合与过程重组有关的知识。
(3)在设计和制造技术的改进中，成组技术的主要作用是：①提高信息技术的应用效果；②支持可重构制造装备、组件技术等的研究。
6 从制造业信息化发展方向看成组技术
“十五”期间浙江省制造业信息化技术攻关项目的内容主要可分为：①以信息化促进技术创新；②以信息化促进大批量定制。显然，根据上面的分析，成组技术在制造业信息化中可以发挥积极的作用。信息技术是一种信息处理的自动化方法，成组技术是一种信息处理的系统优化方法。在实际的信息系统中需要将这两种技术结合起来应用。例如，在CAD、CAPP、PDM、ERP、SCM、CRM系统中都需要成组技术。“先信息合理化，后信息化”是制造业信息化的重要策略。信息合理化很大一部分内容是成组技术的内容。
我国的CAD技术已经得到了很好的普及，但在如何应用成组技术，进行产品的合理化，提高产品设计的效率，提高零件的重用的比例方面，还需要做大量工作。
网络技术的发展使资源更容易地共享，使企业与用户的接触更直接，用户参与设计成为可能，企业间的协同设计也更经常。在这种背景下，成组技术可以有效简化网络空间的复杂性，提高协同设计的效率。
7 成组技术的发展方向
时代在发展，成组技术本身也在发展。需要从企业需求出发，从国家发展战略出发，从学科发展方向来研究成组技术的发展方向。
7.1 基于企业需求的成组技术的发展方向
企业需求是成组技术发展的主要动力。
(1)企业专业化分工及在此基础上形成的企业联盟、供应链、虚拟企业等是制造业的重要发展方向。这将使成组技术从企业内应用向企业群应用的方向发展，即所谓的大成组技术。目前在国外发展很快的基于网络的零件库能促进企业专业化分工，但这种具有几千万种零件的零件库需要成组技术帮助进行合理化和便捷的搜索。
(2)企业信息化是当前许多企业的重要任务。过程和产品信息的合理化是企业信息化前应做好的工作。成组技术可以有效支持该工作。典型零件(复合零件、主零件、零件母图)和典型工艺(复合工艺、主工艺文档)等都是成组技术的产物。
(3)在生产过程中连续改善、精益生产等的实施，成组技术更可以大显神威。如成组夹具、成组加工等都可以帮助企业降低成本。
7.2 基于国家发展战略的成组技术的发展方向
越是复杂的环境和应用，成组技术越能发挥较大的作用。因为，成组技术本质上是一种简约化的技术。
(1)国家和地方政府的科技资助政策在发生重大变化：更强调公共财政支持公共的服务平台，例如江苏正在建立高校-企业共建的工程中心，如纺织机械工程中心等。浙江省正在筹建各种先进制造技术公共服务平台。ASP(应用服务提供)也因此成为信息化的重要发展方向。例如，杭州爱科软件公司的服装ASP平台，将大量的服装资源进行合理分类，供用户选择；采用网上配置设计系统，让用户选择自己满意的服装。
(2)国家在建立各种知识创新平台，支持企业的创新。知识库是知识创新平台中的重要内容。成组技术可以帮助知识的条理化和编码化。
7.3 基于新技术的成组技术的发展方向
在企业和国家的需求驱动下，在新技术，特别是信息技术的拉动下，成组技术的理论和方法在发生变化，主要有：
(1)大批量定制理论和方法：包括模块化设计理论、产品和过程集成优化方法、QFD(质量功能配置)理论、产品配置设计理论、产品变型设计理论等。针对具体行业，有相应的大批量定制理论和方法。
(2)本体论：信息互联互通是信息社会的基础。识别相同或相似的信息，发现所希望的信息是信息互联互通的基本技术。语义网是面向未来的第二代因特网技术。而本体是语义网的基础理论，在许多领域得到了认同，如知识工程、语言工程、信息建模、信息检索等。未来的信息系统将是本体驱动的信息系统，关键原因在于本体能够很好地表达概念以及概念之间的相互关系。例如，零件描述中存在的歧义和多义等问题，采用本体描述零件能够较好地解决这个问题。而成组技术一直来用于零件描述。因此，两者之间有很多的关联。
(3)相似论：相似论的应用范围比成组技术要宽。相似论在我国有一些原创性的研究。相似论在提高成组编码、成组分析等方面的理论水平有很大好处。但成组技术与相似论的关系如同机械工程学与系统科学理论的关系。并且，成组技术的发展还需要多种理论和方法的支持。相似论只是有助于解决空间维优化的理论之一。
(4)系统集成理论：成组技术是系统集成的重要内容。现在系统集成越来越重要，如在分布化环境中的集成、在网络环境中的集成等等。
(5)网络环境中的成组技术：如大成组技术，跨企业大范围的成组技术、网络环境中的知识和信息的发现技术。
(6)知识经济背景下的成组技术：如知识的条理化、知识库的建立和管理、知识的重用等。
8 成组技术与其它学科的关系
在研究成组技术自身发展的同时，还需要研究成组技术与其它学科的关系，通过确定成组技术的内涵和外延，明确对成组技术发展方向的认识。
(1)成组技术与工业工程学科：成组技术属于工业工程学科。现在学科发展方向朝覆盖面越来越大的方向发展。在现代技术日新月异的背景下，经典的成组技术只能成为工业工程等大学科中的组成部分。
(2)成组技术与系统工程学科：系统工程学会是一级学会。成组技术不仅用于机械工程，也可用于其它各种行业，包括服务业。因此，从严格意义讲，成组技术属于系统工程学科也是比较恰当的。
(3)成组技术与机械工程学科：成组技术在机械产品设计和制造中具有重要作用。前几年，有人提出将产品模块学作为机械产品设计和制造的主要课程。
9 成组技术发展中存在的问题
只有正视成组技术发展中存在的问题，才能谈得上发展。成组技术发展中存在的问题主要是：
(1)成组技术是一门横断型学科，到处有用，但必须与具体专业结合，才能发挥作用。这样，对研究者而言，成组技术不是主业。例如，搞情报信息学科的人，成组技术的方法用得很多，但他们不会以搞成组技术为主业。
(2)成组技术研究缺少相应二级学科的支持。这实际上是由前面的所述的成组技术的学科性质所决定的。例如，一些人的研究方向与成组技术有关，但由于其它一些学会有更宽的范围，可以包容成组技术，如工业工程、生产工程等。而这些学会与高校的二级学科专业设置有关，由于人的精力有限，往往只参加这些学会。
(3)CAD/CAPP/CAM技术、数控技术、柔性制造技术等的发展在较大程度上提高了多品种、小批量生产的效率，乃至大批量定制的效率，对现代企业而言，对经典的成组技术需求的迫切性不如以前。也就是说，现在有更多的方法可以提高多品种、小批量生产的效率。
10 关于发展成组技术的几点设想
(1)可以将研究和应用大批量定制技术等方面的人才包括在内，扩大队伍。这方面的人较多。大批量定制技术与成组技术的性质相似，只是大批量定制所包容的技术更多。
(2)以成组技术的横断型学科为背景，提供一个跨学科的思想、理论和方法的交流平台。在日常工作中，除了期刊外，还需要一个有特色的网站支持，吸引更多的不同学科的涉及成组技术的学者、工程师。该网站类似一种知识社区。
(3)提出一个更大的、更系统的学科体系，以包括更多的研究者，例如系统集成，不仅进行空间维的集成，还开展时间维的集成；不仅包括技术的集成，还包括人的集成，为企业信息化、企业重组、企业管理咨询提供一种比较全面的解决方案。
(4)需要出版一套与成组技术有关的专著，如比较系统的成组技术理论和方法，各种行业的成组技术(或大批量定制)的专著。目前我们课题组已经出版了《大批量定制技术及其应用》的专著，正在编写《服装大批量定制》的专著。其它可编写的专著有：船舶成组技术、建筑成组技术、汽轮机成组技术、软件成组技术、金融业成组技术、情报学中的成组技术、知识管理与成组技术等。希望有志于成组技术和大批量定制的学者们一起努力。
(5)加强高校中成组技术思想和方法的教育，开阔学生的视野，学会从全局看问题，善于发现事物中的相似性，善于简化问题。
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本文标题：21世纪成组技术的发展方向初探
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