如果我们要增强工具在功能上的多样性、强度和精细程度，“扩大工具体积”和“缩小零件大小”有何优劣之处？ 第1页

工程技术和科学研中遇到的各种工具，可简单分为硬件工具和软件工具。工具在功能上的多样性（简称多功能）、强度（简称适应性或适用范围）和精细程度（简称精确度或分辨率）按括弧含义理解，并酌情延伸。这三个功能特征（简称三全特征）的更多内涵与外延偶有涉及，工具的含义也稍加扩展，但尽量节制。

全文约3750字，嫌长直接看结论，或下面第四小节。

硬件工具

1、同时增强三全特征不是硬件工具追求的主要目标

例如手工工具、电动工具、交通工具、工程工具之类，主要追求专用性、可靠性和高效率，这些都属于适应性范畴，但对单件工具的多功能和精确度要求不高。比如有时精确度远大于工具零件加工精度，多功能一般通过提供成套工具（设备/装置/装备）实现。

问题中的强度如果按工具/零部件的机械强度理解，反而和问题离的更远。因为这个强度由材料种类、材料强度、受力条件/使用工况和零件设计等要素决定，和工具体积或零件大小无直接关系。

再如示波器、万用表、pH计、真空规、显微镜之类非力学性能测量工具，或大中型理化分析检测工具，一般追求测量精度、可靠性和灵敏度，均可归入精确度或分辨率范畴，有时兼顾多样性或测试范围。所以一线科技人员更喜欢选择功能常用、测试范围特定，精度较高，可靠性好（皮实）的工具；其中多功能通过选择工具规格，添加外设/插件/附件等方式解决，后者的三全特征按各自功能单独评价。

问题中的强度按「功能上的强度」（即适应性或适用范围）来理解是说得通的，比如刚刚提到的测试范围，和下面论及的生产线的生产效率。不过这种理解容易和多功能产生交集（如生产柔性），因为多功能是一个外延十分宽广的概念。

比较著名的三全特征齐备工具，可以材料试验机和加工中心为例。但增强三全特征的主要手段既不必扩大工具体积，亦无需缩小零件尺寸。正常的研发思路是，改进结构设计，合理配置功能，提高材料强度、零件加工精度和操控软件水平。

还有一类近似具备三全特征的工具。绝大部分产品/零部件生产线（广义工具）主要追求的是生产效率和产品质量，也算是适应性（适应产量变化）和精确度（保证质量）的体现吧，并且自然追求零部件的制造与装配精度（机械强度正常即可）；而其多功能（可按生产柔性理解）更接近另一种功能适应性，即适应不同规格产品的生产，因为狭义的多功能通常不包括同质（用）不同量（形）。

比如图1一般不算多功能工具，虽然炒菜、包饺子、烤面包、煎牛排、拌意面都可能用到。但相对于其中一只来说，也不妨称之为多功能量匙。

2、单独追求三全特征之一二时，各有优先考虑因素，而非工具尺寸

即便是单一特征追求，也很难判断大部分工具及其发展需要考虑工具尺寸问题。

例如常见各种袖珍工具，一般都有大个儿兄弟，它们功能预期本来就不同，比个头（体积）比拳头（零件）都没有意义，谁也代替不了谁，优劣亦无从谈起。

另一方面，同样功能的工具，适应性或精确度可能都很重要，但满足使用要求的前提基本不需要改变工具体积或零件大小。

适应性大不一定需要工具体积扩大，多半是某些功能零部件的调整范围增大，相应零件尺寸变大。精确度高更不必减小零部件大小，而优先考虑的是提高加工精度和装配质量，其次是选用更合适的材料，有必要时甚至可能研发专用新材料。

当然缩小零件尺寸的工具例子一定不少，但基本上都不是决定功能精确度和适应性的主要因素，甚至连次要因素也不是，可能只是别致一些便宜一点。

另外，生产线生产能力的扩大有时候会考虑增加设备体积（一维甚至三维），但也可以增加台套数，其利弊分析网上书上教材中都有。这两种情况下，至少零件大小都很少变化。

对有些工具来说，增加功能意味着必然增大体积（如便携式/组合式工具），其优缺点都是明显的，并带附加解决方案，比如配备专用包套以方便收纳和保护工具。而零件大小与相应少功能、甚至单一功能工具差不多，而这个基本尺寸则是由人们长期使用经验确定的。

3、工具的功能优劣主要由使用条件和使用者习惯决定

其实几乎所有硬件工具的优缺点都是使用者赋予的，无论外观还是局部细节，抑或各种功能特征，设计者和制造者均以此为出发点和落脚点开展工作并完善服务。

对于中大型工具来说，整体方面的美观和环境协调性往往更重要一些，而不是体积大小。此外，人机交互舒适度则要求工具的相关操作位和观察点尽量符合相应规范。所以有些工具的局部尺寸和整体尺寸都不能随意改变，不论三全特征如何强大。

零部件方面，通常结构性零部件（承重、受力部分）的大小受材料规格和性能影响，尺寸可以有巨大变化；但功能零部件（操作、探测部分）受制于操作方式和测试对象尺度，一般不可以随便改动，变化范围较小。

小微工具的优缺点可能与零件本身强度和加工精度都有密切关系，而非工具大小，详见第五节。当然大了太笨，小了操作不便，这是常识，不需要专业知识。

4、扩大工具体积和小零件尺寸基本上与工具三全特征没有关系

通过以上简单分析可知，无论单一特征强化还是三全特征增强，都可以通过完全不增加工具体积，甚至往往是减小体积而实现（大中型工具发展的一种基本趋势）。而需要缩小的零部件一般仅限结构件、主要承载件和受力件，后者不包括其他广义力的作用，如腐蚀、磨损、粒子束冲击等，这种情况一般需要增大零件尺寸或者提高零件强度。

尺寸变化（整体扩大或局部缩小）的优劣，也很少影响工具的三全特征。

比如有时候整体变大可能很蠢，但改变外观造型和色彩搭配就可以让工具看起来漂亮，改进人机交互位置设计就可以让工具用起来舒服。又比如零件变小，只要本身强度够好，则其正常功能一定能发挥好。而小扳手拧不动大螺丝之类问题，与扳手尺寸是没有关系的，换个大扳手就好。没有人想方设法把钟表维修工具做大，也没人真愿意把手机做成手表那样大小。

事实上，材料选用、制造水平、设计能力、使用目的、审美意识、经济效益、使用习惯、行业潮流等因素，对增强工具三全特征的重要性和实际干预（不仅影响）能力，都远大于扩大工具体积或缩小零件大小。

5、当强度和精细程度确指工具或零件本身时

仅需要提高工具强度的例子很多，比如成套扳手、螺丝刀。像那种管钳、单柄多头螺丝刀，还有点多功能的含义（其实是适应性），当然主体零件（手柄）可大不宜小，至于是不是优点缺点，只能是因人而异。

小型工具和袖珍工具的发展趋势是成套化，但这个趋势并不必然导致对强度和加工精度的追求，其中多功能依靠的是团队作战、各司其职（单一功能可靠），强度并不需要明显改善，甚至经常不如同规格单一工具，加工精度更无法保证，尤其套装盒（箱）的强度和精度尤其无法保证。

大型工具结构件的强度有时候非常重要，比如重心较高、自重较大、震动较大的工具，以及运动精度要求极高的工具，其承重结构件倒是需要体积大一些重一些，甚至需要部分埋入设备基础。这种情况属于零件增大，而不是缩小，但设备外观总体积往往不必扩大。

至于增强零件或整体加工精度的目的，主要是展示工具用料考究、制作精良和精益求精的理念，对三全特征影响非常有限。

软件工具

软件工具的开发与使用其实很少用到强度、精度和多功能这三个概念，即便有类似说法，其含义也大大不同于硬件工具，而且肯定与扩大工具体积或缩小零件大小都没有关系，或者其扩大体积、缩小尺寸的含义也完全不同于硬件工具。比如添若干行代码，增加几种外设兼容性，开发手机版程序，开放源程序代码等等。

即本题与软件工具无关。

强答结论

扩大工具体积的优劣之处：包括但不限于外观变丑或者漂亮，功能增强或者削弱，效率提高或者降低，操作更加方便或者新增不便，寿命显著提高或者反而下降，功能可能增加或者不变但精度可能降低，使用范围扩大或者不变但准确度可能降低……

缩小零件大小优劣之处：包括但不限于提高零件加工难度增加工具制造成本，局部可能很漂亮但一般看不见，可能提高工具精确度同时降低零件寿命增加工具维修成本，对增强多功能一般没直接贡献，对工具适应性通常也没有直接贡献，等。

存在很多更好解决方法：材料选用、制造水平、设计能力、使用目的、审美意识、经济效益、使用习惯、行业潮流等因素，对增强工具三全特征的重要性和实际干预能力（不仅影响），都远大于扩大工具体积或缩小零件大小。因此从这些方面入手，均可更好地解决问题。

以上结论可以在每个人身边随处找到例证。

正常结论

总体上看，大部分原先个头比较大的硬件工具，随着材料技术、加工技术和软件工具的进步，其发展趋势倾向于减小体积，同时追求专业化和多功能化（后者主要由工具使用者决定）；其结构性零件尺寸会相应减小（不是缩小），但功能性零件尺寸不会有太大变化。（参见图2和图3）

其他小微型硬件工具则各擅胜场，工具体积和零件大小均不宜有显著改变，但工具本身的强度和加工精度可能需要提高，重量也可以有显著变化。当然也经常出现质量下滑的人为后果。（参见图1）

硬件工具的三全特征追求主要通过工具套装或序列化实现，其单件（体）工具研发显然需要兼顾这个特点，却没有必要发展个体三全。这个情况要点类似现在的各行各业的团队意识。

因为问题没有客观指标，所以本回答无法提供直接解决方案，但讨论思路可能会引起一些关注工程问题的大学生对常见科技术语含义准确性、丰富性和多义性的思考。

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