自己怎么做:开放式模块化系统

传统手工艺品的回归是破坏现代一次性用品行业的一种方式。 本文考虑了另一种选择:模块化消费品的设计,其详细信息和组件可在其他对象中重复使用。

OpenStructures,Grid Beam和Contraptor计划将乐高,Meccano和Erector式系统的模块化与Wikipedia和Linux上的协作协作功能结合在一起。

基于重用概念的经济不仅将在可持续性方面带来重要的好处,而且还将为消费者节省资金,加速创新并控制跨国公司。

模块化系统结合了标准化的优点(因为可以廉价地大量生产零件)和定制的优点(由相对较少的零件制成各种各样的独特对象)。 模块化在许多产品(例如自行车和计算机)和系统(例如火车和物流)中都存在,但是模块化系统的最佳例子是玩具:乐高(LEGO),麦卡诺(Meccano)和艾克托(Erector)(现已成为麦卡诺在美国的品牌)。

LEGO,Meccano和Erector由相对较少的简单块组成,从中可以构建各种对象。 此后,将零件拆解并重新使用以完全不同。 除了构建基块之外,还有许多其他特定的构建基块,它们的通用性较差,但增加了多样性。



LEGO,Meccano和Erector套件中的所有构造块都可以放在一起,因为它们是根据一组特定的规则设计的。 孔(Meccano和Erector)或双头螺栓(LEGO)具有精确的直径,并且具有特定的距离。 此外,构建块的尺寸彼此完全匹配。 LEGO,Meccano和Erector(分别于1947年,1902年和1911年上市)的持续成功,是基于这些规则从未改变的事实。 所有新的构建基块都已与以前的模块兼容。 如今,孩子们可以使用父母和祖父母玩过的零件来扩大玩具收藏,在市场上,这些零件的价格与新玩具一样。

栅格光束,位光束,开放光束,制造光束和约束器


相同的原理适用于日常用品:从咖啡机到家具,小工具,汽车和可再生能源系统。 仅需要设计级别的标准化。 设计规则可以非常简单,例如Grid Beam 。 该模块化系统于1976年开发,基于具有简单几何形状和重复孔图案的梁。 横梁可以由木材,铝,钢或任何其他材料制成。



尽管简单,但仍然可以使用各种各样的对象。 所有类型的家具,温室,车间和生产过程的结构,风车,独轮车,农业机械,车辆,棚子和建筑物都是在Grid Beam的基础上制成的(有关此模块化系统的书于2009年出版, 可在网上找到 )。 网格梁是根据肯·艾萨克斯(Ken Isaacs)和他在20世纪50年代发明的活动结构系统的思想而创建的,当时使用的是相同的梁,只有较少的孔。



近年来,出现了一些基于重复孔系统使用非常相似的规则集的系统。 Bit Beam本质上是Grid Beam的缩放版本,仅适用于较小的轻木结构,例如笔记本电脑支架或原型。 Contraptor采用类似的方法,但是专门研究用于DIY 3D打印机,铣床和机器人的金属结构框架。 OpenBeamMakerBeam也是基于非常简单的规则的模块化构造。 在那里,结构不是基于孔的图案,而是基于T形铝槽。 Makeblock结合了两种方法并包括电子模块。



这些系统中的大多数仅限于框架设计。 但是,有一个系统提供了更多功能,因为它基于一组更复杂的规则: OpenStructures 。 该项目于2007年在布鲁塞尔启动。 与上述所有方法不同,OpenStructures项目仍处于试验阶段。 但是,更详细地研究它很有趣,因为它可以最好地展示模块化建筑结构的潜力。

开放结构


OpenStructures的第一个基本规则与Grid Beam和类似系统的规则相同:所有零件都相互连接,以便可以使用螺栓和螺钉而不是钉子或胶水轻松地将它们卸下。 但是,OpenStructures设计的“语言”有所不同:它基于OS Grid ,基于4x4 cm的正方形和比例尺。 正方形也可以分为多个部分或组合成更大的正方形,而不会失去彼此的兼容性。 该图显示了9个4×4厘米的完整正方形,它们组合在一起。



正方形的边界指示切割线(用于设置正方形零件的尺寸),对角线定义装配点,圆形指示共同的直径。 与LEGO一样,任何模块化零件都必须至少满足以下条件之一才能与其他零件兼容。 尺寸必须与水平和垂直线相对应,或者必须根据网格标记装配点,或者直径必须合适。 以下是满足三个条件中的两个条件的部分。



尽管这套规则比Grid Beam系统更为复杂,但是却非常简单。 但是,它允许您创建各种各样的对象,而不仅仅是正方形或矩形框架。 五年来,已经在OpenStructures的基础上创建了各种对象,从家用电器到货运自行车,手提箱和家具。

开放式和封闭式模块化系统


尽管有相似之处,但模块化系统OpenStructures,Grid Beam,Contraptor和模块化玩具LEGO,Meccano和Erector之间存在一个根本区别。 第一组由“开放式”模块化系统组成,每个人都可以自由设计和制造零件,而第二组由“封闭式”模块化系统组成,其中所有零件都由一个制造商设计和制造。 封闭的模块化系统可生产统一的零件。 例如,所有乐高积木都由塑料制成。 乐高不生产木材,铝,玻璃或陶瓷块。 颜色范围有限。 那是因为乐高是一个封闭的系统。 没有人可以做她的立方体。



有些模块化系统的工作原理与80/20 inc。的T型材相同。 但是在上述模块化系统中,每个人都可以设计和生产与基本规则集兼容的零件。 类似的方法适用于开源软件,例如Linux(操作系统),OpenOffice(办公软件)或WordPress(博客平台)。 这些系统的计算机代码由许多人编写,每个人都在构建更大的东西的一部分。 由于所有参与者都遵守基本规则集,因此许多人独立添加了兼容的详细信息。

开放式模块化系统中的消费产品可以促进快速创新,而不会浪费能源和材料

与封闭式系统相比,开放式模块化系统具有许多优势。 由于每个人都可以在一个开放的系统中设计零件,因此它会生成更多种类的零件:它们以不同的颜色和不同的材料制成,而且没有制造商可以设定固定价格。 并且由于许多设计师不断审查和改进彼此的工作,因此创新的速度正在提高。 上面描述的所有开放源代码系统都可能比封闭的同类系统更好,并且其中一些已经变得更加成功。 封闭的模块化系统仅具有一个优势:拥有版权的人可以赚很多钱。

长期消费品


模块化系统鼓励物理零件的重复使用,从而形成了现代消费品生产系统的可持续替代方案。 购买后几年,大多数现代产品都会进入垃圾掩埋场或焚化炉。 这是由于大多数制造商都在推动消费者尽快更换其产品。 他们要么设计对象以便于分解,要么介绍使上一代产品过时的新一代产品。 这种方法不仅会产生大量的废物,而且会消耗大量的能源和原材料。



开放式模块化系统中的消费产品可促进快速创新,而不会损失能源和材料。 上一代产品的详细信息可以用于下一代产品或完全不同的产品中。 另外,根据定义,模块化对象是可修复的。

开放式模块化系统将大大加快“低技术”的渗透,例如踏板车太阳能集热器自行车货运自行车 。 用模块化零件制造风车或货运自行车要比木工或焊接要快得多,并且不需要昂贵的工具或特殊技能。 错误很容易修复-只需拧下螺栓,然后重新开始。 将模块化零件与另一个开放式硬件项目(例如,正在创建许多有趣的设计,但模块化程度受到限制的Global Village Construction Set)的集成进行集成会很有意思。

零件流通


“ eBay流通商品,而无废品生产系统流通物料,而模块化系统流通零件和组件,” OpenStructures的创建者Thomas Lommi说。 -我们的目标是创建镶嵌而不是静态对象。 系统应该生成不清楚是谁设计的对象。 随着物体经过更多设计师的手中,它也随之发展。”


OpenStructures厨房电器

一个很好的例子是作为项目一部分开发的厨房电器。 最初为咖啡研磨机制造了几个零件,然后另一位设计师将它们与新零件一起用于咖啡机。 然后,第三名设计师完成了该项目,并创建了净水设备。 用作水箱的塑料瓶被带黏土过滤器的开槽玻璃瓶替换。 托马斯·洛姆(Thomas Lomme)说:“通过添加或删除组件,或以不同方式使用它们,您可以获得一系列对象。”

货运自行车


该项目的另一个原型是货运自行车。 背面是从普通自行车的车架上锯下的,其余细节与OS Grid兼容。 这意味着前面板可以模块化。 设计师Joe Van Bostraten借此机会设计了货运自行车和货运三轮车(后者带有3D打印机),而这还不是全部。 他们与Lommy一起设计了模块化手扶式拖拉机。 它由电动机和车轮组成,在其顶部还有一个带电池的模块。 因为这些块与OS Grid兼容,所以它们可以安装在货运自行车的前面,以提供完全模块化的机动车辆。



该项目的最后一个“家庭”是儿童。 值得注意的是,它来自货运自行车的一个组成部分-来自集装箱。 它由螺栓连接在一起的模块化零件组成,这些零件可以通过多种方式固定。 几位设计师围绕这些细节进行了探索,除其他外,还创造了一个雪橇,一个座椅,一个玩具挖掘机和一个秋千。 当孩子长大后,您可以制作一个手提箱或工具箱,或将其用于同一辆载货自行车上-并赚取零用钱


开源对象

用户支持系统比对象本身更有趣。 Grid Beam显然是互联网时代之前的产物。 要复制设计,建议看一下照片并“算出孔数”。 另一方面,OpenStructures依赖在线用户支持。 为了重用零件,已经创建了可以三种方式使用的在线数据库。

模块化数据库


首先,您可以显示基于OS Grid开发的所有对象 。 每个对象的页面均显示其详细信息和组件。 其次,显示基于OS Grid创建的所有详细信息 。 每个部分的页面显示了可以在哪些组件和对象中应用它。 最后,您可以看到所有组件 ,以及可以使用这些组件的零件和对象的列表。

开放的模块化设计并不意味着每个人都必须生产自己的消费品

每个零件,组件和对象的页面还包含其他信息:尺寸,材料,设计者的姓名,许可证和订购信息。 此外,零件和组件具有序列号。 因此,在拆解模块化对象之后,可以将每个零件和组件的序列号输入数据库,并查看如何处理它。 缺失的零件也将从数据库中提取:您可以找到它们出售的商店的地址并下订单,或者加载数字模型并自己制造零件。

并非每个人都能成为设计师


开放的模块化设计并不意味着每个人都应该生产自己的商品。 至少可以通过三种方式获得诸如咖啡机或工作台之类的东西。 首先,上传数字设计,并使用3D打印机或激光切割机(无论是在家中,工厂(小型车间)还是商店中)购买,重复使用或制造的部件组装成一个对象。 与Grid Beam相比,这可能是一种技术含量较低的选择:一个人购买木制/金属栏杆并自己钻孔


模块化锅炉配件

第二种选择:公司购买设计许可(如果不是免费的话),并为LEGO,Meccano或Erector类型的组装创建套件。 在这种情况下,消费者不需要自己寻找零件,而是人们仍然自己组装产品,例如宜家家具。 同样,公司可以提供功能更广泛的套件,用于组装各种东西,例如一组基本的设计师立方体。 位光束,束缚器,开放光束,制造者光束,以及最近的网格光束提供这些选项之一或全部。

第三种选择:制造商以成品,组装好的产品形式将其投放市场。 咖啡机或工作台将以与任何现代产品相同的方式进行买卖,但是使用后可以将其拆解,并将零件重新用于其他物品。

经济模型:谁生产零件?


尽管OpenStructures和其他开放式模块化系统的设计与Wikipedia,Linux或WordPress等数字产品的设计过程相同,但是存在根本的区别。 机器代码和数字文本无需任何成本即可累积。 在物质世界中并非如此。 因此,模块化系统的创建并不是那么简单,但是却带来了经济机会。 在开源软件或在线文章上很难赚钱。 但是,对于对象的开放式模块化系统,必须有人提供材料。

重要的是,零件应由尽可能多的制造商生产,并在全球范围内可用。 否则,由于交付成本,模块化产品将变得过于昂贵。


模块化烤面包机

开放的模块化模型有很多赚钱的机会。 制造商可以选择一种零件进行生产,他认为这种零件具有经济潜力。 另一个制造商可以选择制造整套或成品进行出售。 设计师可以免费为个人使用,但不能商业使用的模型赚钱。 如果制造商想出售这种设计,则必须从设计师那里购买许可证。

大师们可以专注于使用与流行大众产品兼容的特殊材料来设计独家手工零件。 其他人则可以经营fablab或技术商店,在这里人们可以按月制作自己的模块化产品。 总而言之,开放的模块化系统为每个人提供了经济机会。

集体经济


Lommi写道:“我们不会建造一个能够生产所有可能细节的巨型工厂。” -OpenStructures不应成为IKEA的模块化版本。 我们的目标是建立一个集体经济体系,使一个制造商从另一个制造商的产品中受益。因为一个人的细节可以被其他人使用。我们希望看到许多小商店,每个人都为集体经济增加了一点,而不仅仅是一个生产所有东西的巨头。社会层面非常重要。”


Contraptor的部件

“如果宜家想销售与我们的系统兼容的产品,那是正常的。但是,只有在系统保持打开状态时,系统才能正常工作。系统越大,小公司或工匠就越容易融入其中。我们的目标是建立一个通用的,集体的设计师,从而使从工匠到跨国公司的广泛人员设计,制造和更换最广泛的模块化零件和组件。”

重用组织


除了设计语言(OS网格)和在线数据库外,OpenStructures还在布鲁塞尔创建了一个原型仓库。这个地方应该成为组织零件和组件重用的中心。想象一下fablab或商店,但其中存储了模块化零件。如果不再需要模块化产品,并且所有者不打算在新设施中使用其零件,则可以将其带到其中之一。在这里,零件被拆卸,零件被存储。

开放的模块化系统为每个人提供了经济机会。

人们可以当场来,购买备件或收集新东西。正如Lomme所说:“不是每个人都应该组装自己的产品,但是在使用寿命结束后,模块化产品将永远落入喜欢制造的人的手中。”

开放式模块化系统之间的兼容性


OpenStructures仍处于试验阶段,但这是迄今为止最雄心勃勃,最完整的开放式模块化系统。作为欧洲项目,它遵循国际公制,而更老的Grid Beam项目使用英制。这些系统彼此不兼容。随着日益开放的模块化系统的出现,确保它们之间的互操作性是否重要?


Lommy的

Makeblock并不这么认为:“这些系统中的大多数都是为各种应用而设计的。例如,Contraptor的目标是精度,因为零件用于制造机器人和其他复杂机器。美学一点都不重要。我是一名设计师,因此我对是否可以在模块化系统的基础上制作精美的物品(尤其是您想放在家里的物品)特别感兴趣。例如,还有 Wikispeed,其中创建了模块化汽车。 Arduino项目专注于电子产品。 “我不认为所有这些模块化系统都应该相互兼容,因为应用程序非常不同。”


Open Beam

他进一步解释了为什么选择公制。“我非常怀疑。但是最后,我决定使用公制系统更容易。而且我认为,这两种系统在世界上都有地方:只要看看各种能源标准即可。有人已经开发了基于公制并与OS Grid兼容欧洲版本的Contraptor始终有一种方法可以连接这些系统并将它们一起使用。另一方面,我们生活在一个拥有连续连接和副本的网络世界中。通常,这意味着在标准竞争中只有一个得以生存。并不一定是最好的。所以,手指交叉。”

2012年12月撰写的文章

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN415739/


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