Хабрахабр

[Перевод] Как сделать всё самому: открытые модульные системы

Возвращение традиционных ремёсел — один из способов саботировать современную индустрию одноразовых вещей. В данной статье рассматривается другой вариант: проектирование модульных потребительских товаров, детали и компоненты которых используются повторно в других объектах.

Инициативы OpenStructures, Grid Beam и Contraptor сочетают модульность систем в стиле LEGO, Meccano и Erector с силой коллективного сотрудничества, как в Википедии и Linux.

Модульность в той или иной степени присутствует во многих продуктах (например, велосипеды и компьютеры) и системах (например, поезда и логистика), но лучшими примерами модульных систем являются игрушки: LEGO, Meccano и Erector (который теперь стал брендом Meccano в США). Экономика, основанная на концепции повторного использования, не только принесёт важные преимущества с точки зрения устойчивости, но и сэкономит деньги потребителей, ускорит инновации и выведет производство из-под контроля транснациональных корпораций.
Модульная система сочетает преимущества стандартизации (поскольку детали можно дёшево производить в большом количестве) с преимуществами кастомизации (большое разнообразие уникальных объектов делаются из относительно небольшого количества частей).

После этого части демонтируются и повторно используются для чего-нибудь совершенно другого. LEGO, Meccano и Erector состоят из относительно небольшого количества простых блоков, из которых строятся различные объекты. Кроме элементарных блоков зданий, существует много более специфических строительных блоков, которые менее универсальны, но добавляют разнообразия.

У отверстий (Meccano и Erector) или шипов (LEGO) точный диаметр и они находятся на конкретном расстоянии. Все строительные блоки в наборах LEGO, Meccano и Erector подходят друг к другу, потому что разработаны в соответствии с конкретным набором правил. Продолжительный успех LEGO, Meccano и Erector (появившихся на рынке в 1947, 1902 и 1911 годах, соответственно) основан на том, что эти правила никогда не менялись. Кроме этого, размеры строительных блоков точно соответствуют друг другу. Сегодня малыши могут расширить свою коллекцию игрушек детальками, с которыми игрались родители, бабушки и дедушки, а на рынке эти детали стоят столько же, сколько новые. Все новые строительные блоки в течение многих лет совместимы с предыдущими.

Grid Beam, Bit Beam, Open Beam, Maker Beam и Contraptor

Тот же принцип применим к повседневным предметам: от кофеварки до мебели, гаджетов, автомобилей и систем возобновляемой энергии. Нужна только стандартизация на уровне дизайна. Правила проектирования могут быть очень простыми, как в случае с Grid Beam. Эта модульная система, разработанная в 1976 году, основана на брусах с простой геометрией и повторяющимся паттерном отверстий. Брусы можно делать из древесины, алюминия, стали или любого другого материала.

На базе Grid Beam делали все виды мебели, теплицы, конструкций для цехов и производственных процессов, ветряные мельницы, тачки, сельскохозяйственную технику, транспортные средства, сараи и здания (книга об этой модульной системе опубликована в 2009 году и её можно найти в онлайне). Несмотря на простоту, доступно большое разнообразие объектов. Grid Beam создана на основе идей Кена Айзекса и придуманной им в 50-е годы системы Living Structures, где использовались такие же балки, только с меньшим количеством отверстий.

Bit Beam — это по сути масштабированная версия Grid Beam, только для конструкций меньшего размера из пробкового дерева типа подставки для ноутбука или прототипов. В последние годы появилось несколько систем, которые используют очень похожий набор правил, основанный на повторяющейся системе отверстий. OpenBeam и MakerBeam — тоже модульные конструкции на очень простых правилах. Contraptor использует аналогичный подход, но специализируется на структурных металлических рамках для DIY 3D-принтеров, фрезерных станков и робототехники. Makeblock совмещает оба подхода и включает электронные модули. Там структура основана не на паттерне отверстий, а на T-образных алюминиевых пазах.

Но есть одна система, которая предлагает гораздо больше возможностей, потому что основана на более сложном наборе правил: OpenStructures. Большинство этих систем ограничены проектированием каркасов. В отличие от всех вышеперечисленных, проект OpenStructures всё ещё находится в экспериментальной фазе. Проект стартовал в Брюсселе в 2007 году. Однако интересно посмотреть на него более подробно, потому что он лучше всего демонстрирует потенциал модульных строительных конструкций.

OpenStructures

Первое основное правило OpenStructures совпадает с правилом Grid Beam и подобных систем: все части соединяются друг с другом так, чтобы их можно было легко демонтировать, используя болты и винты, а не гвозди или клей. Тем не менее, дизайнерский «язык» OpenStructures отличается: он основан на сетке OS Grid, которая базируется на квадратах 4×4 см и масштабируется. Квадраты тоже делятся на части или объединяются и формируют ещё бóльшие квадраты, не теряя совместимости друг с другом. На рисунке показаны девять полных квадратов по 4×4 см, совмещённых вместе.

Как и в случае с LEGO, любая модульная часть должна соответствовать по крайней мере одному из этих условий, чтобы быть совместимой с другими частями. Границы квадратов обозначают линии разреза (которые устанавливают размеры квадратных деталей), диагонали определяют точки сборки, а круги — общие диаметры. Ниже показана деталь, которая удовлетворяет двум из трёх условий. Или размеры должны соответствовать горизонтальным и вертикальным линиям, или точки сборки должны быть размечены согласно решетке, или диаметры должны быть подходящими.

Тем не менее, он позволяет создавать гораздо большее разнообразие объектов, а не только квадратные или прямоугольные рамки. Хотя такой набор правил сложнее, чем система Grid Beam, он довольно простой. В течение пяти лет на основе OpenStructures создавались разнообразные объекты, начиная от бытовых устройств до грузовых велосипедов, чемоданов и мебели.

Открытые и закрытые модульные системы

Несмотря на сходства, между модульными системами OpenStructures, Grid Beam, Contraptor и модульными игрушками LEGO, Meccano и Erector есть одно принципиальное отличие. Первая группа состоит из «открытых» модульных систем, где каждый может свободно проектировать и производить детали, в то время как вторая состоит из «закрытых» модульных систем, где все детали проектируются и производятся одним производителем. Закрытые модульные системы производят единообразные части. Например, все блоки LEGO сделаны из пластика. Компания LEGO не производит блоки из дерева, алюминия, стекла или керамики. Существует ограниченный диапазон цветов. Всё потому что LEGO — это закрытая система. Никому не разрешено изготавливать её кубики.

Но в упомянутых выше модульных системах всем позволено конструировать и производить детали, совместимые с основным набором правил. Существуют модульные системы, которые работают по тем же закрытым принципам, как T-профили от компании 80/20 inc. Компьютерный код для этих систем пишет много людей, каждый из которых строит часть чего-то большего. Аналогичный подход действует в области открытого программного обеспечения, такого как как Linux (операционная система), OpenOffice (офисное программное обеспечение) или WordPress (платформа блогов). Поскольку все участники придерживаются базового набора правил, большое количество людей независимо друг от друга добавляют совместимые детали.

Потребительские товары на открытой модульной системе могут способствовать быстрым инновациям без потерь энергии и материалов

Открытая модульная система имеет много преимуществ над закрытой. Поскольку каждый может проектировать детали в открытой системе, то она генерирует гораздо большее разнообразие деталей: их делают в разных цветах и из разных материалов, и ни один производитель не может установить фиксированную цену. И поскольку многие дизайнеры постоянно пересматривают и совершенствуют работу друг друга, скорость инноваций увеличивается. Все описанные выше открытые программные системы, вероятно, лучше своих закрытых аналогов, а некоторые стали более успешными. Закрытая модульная система имеет только одно преимущество: тот, кто владеет авторским правом, зарабатывает много денег.

Долговременные потребительские товары

Модульные системы поощряют повторное пользование физических частей и таким образом формируют устойчивую альтернативу современной системе производства потребительских товаров. Большинство современных продуктов попадают на свалки или мусоросжигательные заводы через нескольких лет после покупки. Это связано с тем, что большинство производителей подталкивают потребителей как можно быстрее заменять свою продукцию. Они либо проектируют объекты на лёгкую поломку, либо внедряют новые поколения продуктов, которые делают прежнее поколение устаревшим. Этот подход не только генерирует массивную кучу отходов, но и потребляет огромное количество энергии и сырья.

Детали устаревшего поколения продуктов можно использовать в следующем поколении или в совершенно ином продукте. Потребительские товары на открытой модульной системе способствуют быстрым инновациям без потерь энергии и материалов. Кроме того, модульные объекты ремонтопригодны по определению.

Строительство ветряной мельницы или грузового велосипеда идёт гораздо быстрее с модульными деталями, чем со столярной работой или сваркой, и нет необходимости в дорогостоящих инструментах или специальных навыках. Открытые модульные системы значительно ускорят взаимопроникновение «низких технологий», как педальные машины, солнечные термоколлекторы, веломобили и грузовые велосипеды. Было бы интересно посмотреть на интеграцию модульных частей с другим проектом open hardware, таким как Global Village Construction Set, где создаётся много интересных дизайнов, но модульность ограничена. Ошибки легко исправляются — просто открутите болты и начните заново.

Циркуляция деталей

«В то время как eBay обеспечивает циркуляцию товаров, а безотходные системы производства обеспечивают циркуляцию материалов, модульные системы обеспечивают циркуляцию деталей и компонентов, — говорит Томас Ломми, создатель OpenStructures. — Наша цель — создавать мозаику вместо статичных объектов. Система должна генерировать объекты, из которых не совсем понятно, кто их проектировал. Объект эволюционирует по мере того как проходит через руки большего количества дизайнеров».

Кухонные приборы OpenStructures

Несколько частей изначально сделали для кофемолки, затем другой дизайнер использовал их вместе с новыми частями для кофеварки. Хороший пример — кухонные приборы, разработанные в рамках проекта. Пластиковую бутылку, служившую в качестве ёмкости для воды, заменили прорезанной стеклянной бутылкой с глиняным фильтром. Потом третий дизайнер доработал проект и создал устройство для очистки воды. Томас Ломме говорит: «Добавляя или удаляя компоненты или используя их по-другому, вы получаете семейство объектов».

Грузовой велосипед

Ещё один прототип из этого проекта — грузовой велосипед. Задняя часть отпиливается от рамы обычного велосипеда, остальные детали совместимы с OS Grid. Это значит, что переднюю часть можно сделать модульной. Дизайнер Джо Ван Бостратен использовать эту возможность, чтобы спроектировать и грузовой велосипед, и грузовой трицикл (последний перевозит 3D-принтер), и это еще не всё. Вместе с Ломми они сконструировали модульный мотоблок. Он состоит из электрического двигателя и колёс, поверх которых размещается также модуль с батареей. Поскольку блоки совместимы с решеткой OS Grid, их можно установить впереди грузового велосипеда, получив полностью модульное моторизованное транспортное средство.

Примечательно, что оно выросло из одного компонента грузового велосипеда — из контейнера. Последнее «семейство» этого проекта предназначено для детей. Несколько дизайнеров поигрались с этими деталями, в результате чего (среди прочего) возникли сани, сиденье, игрушечный экскаватор и качели. Он состоит из модульных частей, скреплённых болтами, и эти части можно скрепить разными способами. Когда ребёнок подрастает, можно сделать чемодан или ящик для инструментов, или использовать в том же грузовом велосипеде — и зарабатывать карманные деньги.

Объекты с открытым исходным кодом

Grid Beam — очевидно, продукт доинтернетовской эпохи. Система поддержки пользователей интереснее самих объектов. С другой стороны, OpenStructures опирается на онлайн-поддержку пользователей. Чтобы скопировать дизайн, рекомендуется посмотреть на его фотографию и «посчитать отверстия». Для повторного использования деталей создана онлайновая база данных, которую можно использовать тремя способами.

Модульная база данных

Во-первых, можно вывести все объекты, разработанные на основе OS Grid. Страница каждого объекта показывает его детали и компоненты. Во-вторых, вы вывести все детали, созданные на основе OS Grid. Страница каждой детали показывает, в каких компонентах и объектах её можно применить. Наконец, можно посмотреть все компоненты со списком их деталей и объектов, для которых компоненты можно использовать.

Открытая модульная конструкция не означает, что каждый должен производить свои собственные потребительские товары

Страница каждой детали, компонента и объекта также содержит дополнительную информацию: размеры, материалы, имя дизайнера, лицензию и информацию о заказе. Вдобавок, у деталей и компонентов есть серийные номера. Значит, после разборки модульного объекта серийный номер каждой части и компонента можно вписать в БД и посмотреть, что ещё с ним сделать. Недостающие части тоже добываются из базы данных: вы либо находите адрес магазина, где они продаются, и делаете заказ, либо загружаете цифровую модель и сами делаете деталь.

Не каждый может стать дизайнером

Открытая модульная конструкция не означает, что каждый должен производить себе товары. Вещи вроде кофеварки или верстака можно получить по крайней мере тремя способами. Во-первых, загрузить цифровой дизайн и собрать объект с деталями, которые куплены, повторно использованы или сделаны с помощью 3D-принтера или лазерного резака, будь то дома, в фаблабе (небольшой мастерской) или магазине. Это может быть низкотехнологичный вариант, как с Grid Beam: человек покупает деревянные/металлические рейки и сам сверлит отверстия.

Модульные части бойлера

В этом случае потребителям не нужно самостоятельно искать запчасти, но человек всё равно сам собирает изделие, как мебель IKEA. Второй вариант: компания покупает лицензию на дизайн (если она не бесплатна) и создаёт комплект для сборки по типу LEGO, Meccano или Erector. Bit Beam, Contraptor, Open Beam, Maker Beam и с недавних пор Grid Beam предлагают один или оба этих варианта. Точно так же компания может предложить более универсальный комплект для сборки разнообразных вещей, как комплект основных кубиков конструктора.

Кофеварка или верстак будут продаваться и покупаться так же, как и любой современный товар, но после использования их можно разобрать, а части использовать повторно в других объектах. Третий вариант: производитель выставляет объект на рынок в виде готового, собранного продукта.

Экономическая модель: кто производит детали?

Хотя проектирование OpenStructures и других открытых модульных систем идентично процессу проектирования цифровых продуктов, таких как Википедия, Linux или WordPress, существует и фундаментальное различие. Машинный код и цифровой текст накапливаются без материальных затрат. В материальном мире это не так. Поэтому создание модульных систем не так просто, зато открывает экономические возможности. На открытом ПО или онлайн-статьях трудно заработать деньги. Но в случае открытой модульной системы для объектов кто-то должен предоставить материалы.

Иначе из-за стоимости доставки модульный предмет выйдет слишком дорогим. Важно, чтобы детали производились как можно большим количеством производителей и были доступны по всему миру.

Модульный тостер

Производитель может выбрать для производства одну деталь, в которой видит экономический потенциал. Есть много возможностей заработать деньги на открытой модульной модели. Дизайнер может зарабатывать на моделях, бесплатных для личного, но не коммерческого использования. Другой производитель может выбрать для производства целый набор или законченный продукт для продажи. Если производитель хочет продавать такую конструкцию, то должен купить лицензию у дизайнера.

Другие могут запустить фаблаб или технический магазин, где люди делают собственные модульные предметы за ежемесячную плату. Мастера могут сосредоточиться на дизайне эксклюзивных деталей ручной работы из специальных материалов, совместимых с популярными массовыми изделиями. Подводя итог, открытая модульная система предлагает экономические возможности для каждого.

Коллективная экономика

«Мы не собираемся строить гигантский завод, который производит все возможные детали, — пишет Ломми. — OpenStructures не должна стать модульной версией IKEA. Наша цель — создание коллективной экономической системы, в которой один производитель получает выгоду от продукции другого производителя. Потому что детали одного могут использовать другие. Мы хотели бы видеть много маленьких магазинчиков, где каждый немножко добавляет в коллективную экономику, а не одного гиганта, производящего всё. Социальное измерение очень важно».

Части Contraptor

Но система может работать только в том случае, если остаётся открытой. «Если IKEA хочет продавать товар, совместимый с нашей системой, то это нормально. Цель в том, чтобы запустить универсальный, коллективный конструктор, чтобы самый широкий круг людей — от мастеров до транснациональных корпораций — проектировал, строил и обменивался самым широким спектром модульных деталей и компонентов». Чем больше система, тем легче небольшой компании или ремесленнику стать её частью.

Организация повторного использования

Кроме языка проектирования (OS Grid) и онлайновой базы данных, компания OpenStructures создала ещё прототип склада в Брюсселе. Это место должно стать центром организации повторного использования деталей и компонентов. Представьте фаблаб или магазин, но с хранением модульных деталей. Если модульный товар больше не нужен и владелец не собирается использовать его детали в новых объектах, то приносит в одно из таких мест. Здесь предмет разбирается, а детали помещаются на хранение.

Открытая модульная система предлагает экономические возможности для каждого

Люди могут прийти, купить запчасти или прямо на месте собрать что-то новое. Как говорит Ломме: «Не каждый должен собирать собственные изделия, но после истечения срока службы модульный продукт всегда попадёт в руки людей, которые любят мастерить».

Совместимость между открытыми модульными системами

OpenStructures пока находится в экспериментальной фазе, но это самая честолюбивая и самая цельная открытая модульная система на сегодняшний день. Будучи европейским проектом, она следует международной метрической системе, в то время как гораздо более старый проект Grid Beam использует имперскую систему. Эти системы несовместимы между собой. С появлением всё более открытых модульных систем разве не важно обеспечить совместимость между ними?

Makeblock

Например, Contraptor нацелен на точность, потому что детали используются для создания роботов и других сложных машин. Ломми так не считает: «Большинство этих систем предназначены для различных приложений. Я дизайнер, поэтому меня особенно интересует, можно ли делать на основе модульной системы красивые объекты — вещи, которые вы хотелось бы поставить дома. Эстетика вообще не важна. Проект Arduino нацелен на электронику. Есть ещё Wikispeed, например, где создаётся модульный автомобиль. Я не думаю, что все эти модульные системы должны быть совместимы друг с другом, поскольку приложения очень разные».

Open Beam

«Я много сомневался. Далее он объясняет, почему выбрал метрическую систему. И думаю, что в мире есть место для обеих систем: просто посмотрите на разнообразие энергетических стандартов. Но в итоге решил, что с метрической системой легче работать. И всегда есть способ соединить эти системы и использовать совместно. Кто-то уже разработал европейскую версию Contraptor, основанную на метрической системе и совместимую с OS Grid. Часто это означает, что при конкуренции стандартов выживает только один. С другой стороны, мы живём в сетевом мире со сплошными связями и копиями. Так что скрестим пальцы». И необязательно лучший.

Статья написана в декабре 2012 года

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть