武汉理工大学
武汉理工大学机电工程学院罗丹
成组技术(Group Technology)专业、重用、全局
第3章零件分类成组方法3.1 概述
3.2 生产流程分析法
3.3 编码分类法
3.4 零件分类成组方法新发展
分类系统是为了达到一定的分类目的和要求而采用的相应分类原理、规则和步骤所构成的一个体系的总称（或为一系列分类环节和分类标志的总和）。
分类系统输出
输入
被分类零件及特征属性
分类法则、
方法、步骤
符合规定目标与要
求的结果
零件分类系统的含义与作用
零件分类编码系统就是用字符(数字、字母或符号)对零件各有关特征进行描述和标识的一套特定的规则和依据。
（一系列分类环节和分类标志的总和）
编码：按规则用字符描述和标识零件的过程。
分类与编码
分类系统输出
输入
被分类零件及特征属性分类法则、
方法、步骤
符合规定目标与
要求的结果
分类编码系统的含义与作用
编码
ABCD
0123456789
……
1) 零件分类成组
按一定相似性准则将零件归并成具有某些特征相似的零件组（或族）。
2) 零件组(族)的类型
零件族相似性特征应用
设计族零件功能、几何形状、材料、成型方法、加工特
点等
零件图样检索、设计三化、
CAD
加工族零件几何形状、加工工艺、材料、毛坯类型、加
工尺寸、加工设备及工装等
成组加工、设备布置、工艺设
计、夹具、CAM
管理族在建立加工族的基础上考虑与管理有关的因素：
GT生产组织形式、批量、制造指令、停留时间、
工装种类及复杂程度、制造加工复杂程度等
生产组织、作业计划、MIS
3) 零件分类成组的方法
无编码系统(视检法、生产流程分析法)
编码分类系统
a. 视检法依靠人的经验和判断
收集资料(图纸、工艺、计划、条件)
按结构粗分(盘、套、轴、齿轮、壳体、杂件等)
按加工方法相似性细分：相同毛坯材料；相近的外形；相似的工艺过程；相同的机床；相同的装夹方式
分析处理例外情况：把少数结构形状不同，而加工方法相同的零件按工艺相似原则插入各组中
考虑生产批量、工时、负荷、外协等情况进行综合平衡
b. 生产流程分析法
分析全部加工零件的加工工艺路线，识别出客观存在的零件工艺相似性，从而划分零件族。
c. 编码分组法
根据零件编码后得到的分类代码，按照一定准则划分零件组(族)。
1) 定义: 是研究工厂生产活动中物料流程客观规律的一种统计分析方法。它着重分析生产过程中从
原材料到产品的物料流程，研究最佳物料流程系统。简称PFA
2) PFA：(Production Flow Analysis)的三个阶段
工厂流程分析：全厂物料流程，有合理的物料流程，决定各车间的生产任务和设备；
车间流程分析：本车间，加工族，各加工族的一组设备(成组生产单元)，车间的组成和简化车间物料流程；
生产单元流程分析：单元内，单元最合理的设备平面布置，零件小组，成组工艺过程、成组工艺调整方案和成组夹具。
3) 步骤
a.收集资料(每种零件的工艺过程信息、批量、工时)
b.工艺过程编码(如：核心机床设备或工序的代码)
若采用机床代码，规格相近的同类型机床可用同一代码，但同类型机床用于不同性质的工序(如粗、精加工等)，则应采用不同的代码。
同一工艺过程中，若有若干工序使用代码相同的机床，则仅对最先工序编码，即工艺过程编码不会有相同的代码出现。
不需要特殊设备或采用低廉设备的辅助工序，如划线、钳工及检验工序等，可以不予编码。
按上述规定，仅需对工艺过程的代表工序编码，即分析不包括性质相同的工序和次要的辅助工序。
c.建立原始零件-机床数据矩阵表：将收集到的经工艺过程编码的全部零件汇总，即得到教材p38图3-1(a)。
d.生产流程分析：将工艺过程相似的零件及所使用相同机床的行、列相对集中于矩阵表中的某一区域，即得到教材p38图3-1(b)
顺序分枝法是将待分类的全部零件按其工艺过程逐个判别，使之归属于相应的分枝组，进入各级分枝组的所有零件在工序（主要的）类型、数量和顺序上完全一致，然后遵循一定的并枝原则把各级分枝组合并为零件组数适当的加工族。
用顺序分枝法对零件分类包括二个过程：分枝过程和并枝过程。
1) 分枝过程
一级分枝1××
×
2××
×
3××
×
4××
×
二
级
分
枝
1××
×
2××
×
3××
×
4××
×
一级分枝组二级分枝组三级分枝组m…
……三
级
分
枝
1××
×
2××
×
3××
×
4××
×
…
…
…
…
3.2.1 顺序分枝法1) 分枝过程
一级分枝1××
×
2××
×
3××
×
4××
×
二
级
分
枝
1××
×
2××
×
3××
×
4××
×
一级分枝组二级分枝组三级分枝组m…
……三
级
分
枝
1××
×
2××
×
3××
×
4××
×
…
…
…
…
一级分枝：
按首道工序分类，即将首道工序相同的零件聚集在一起。由此形成若干一级分枝。零件工艺过程只有一道工序的，应“进入”相应序号的一级分枝组。
分枝组序号与据以分类的工序或机床代码相同。二级分枝：
按1、2道工序分类，即将1、2道工序相同的零件聚集在一起。由此形成若干二级分枝。零件工艺过程只有二道工序的，应“进入”相应序号的二级分枝组。
同理，按工序顺序依次逐级分枝，直至全部零件分别归属于相应的各级分枝组为止。显然，同一序号的分枝组内所有零件，其工艺过程（代表工序）相同。
例，有25个代表零件，工艺过程代码：
1-车床，2-卧式铣床，3-立式铣床，4-钻床，5-磨床，特殊工艺顺序：24—524，25—154
按上述顺序分枝原理，此25个零件可分别进入相应序号的各级分枝组。
图3-3 原始零件－机床矩阵图
表3-2 各级分枝零件统计表
各组零件统计
各级分枝组数一级
二级
三级四级
分枝组级别
3
1345
1
1253
1241
120
13
1245
2
2345
1232
1341
1351
1541
131
141150231241
340520
2341
2451
524020305006
6
7104
9
进入本枝组的零件数
各级分枝组序号11234
随着机床类型和工艺过程多样性的增加，会出现较多的各级分枝组，虽然同序号的同级分枝组内各零件的工艺过程完全相同，但各级分枝组过多，则不利于成组加工的实施。因此，需把工艺过程相近的各级分枝组进行合并——并枝。
2) 并枝过程
若把两个分枝组之间的工艺过程相似程度定义为亲密度，可分：
高亲密度关系
两不同分枝组：X1、X2，
分枝组级别：n1、n2（n1>n2）
分枝组X1的前n2道工序与分枝组X2的n2道工序在工序类型和顺序上完全相同，则称分枝组X1与X2之间具有高亲密度关系。
例如：分枝组124和1245之间。
中亲密度关系
两不同分枝组：X1、X2，
分枝组级别：n1、n2（n1>n2）
分枝组X1有任意n2道工序与分枝组X2的n2道工序相同，则称分枝组X1与X2之间具有中亲密度关系。
例如：分枝组2345和524之间。
第三章流水线、组成技术和柔性制造系统 学习目的：了解流水线的分类、组成技术的背景、柔性制造技术的概念。掌握流水线生产的特点、流水线组成的几个主要问题、自动线组织的优点、成组技术的定义、成组技术的主要内容。熟练掌握流水线的节拍和工序同期化、柔性制造系统的组成。 第一节流水线生产 一、流水线概述 再按对象专业化形式组织生产单位的基础上进一步提高，就可组成流水线生产。所谓流水线生产是指劳动对象按规定的工艺路线、生产速度、连续不断地通过各个工作地，顺序进行加工，并出产产品（零件）的一种生产组织形式。流水线的生产示意图如图3-1所示。 历史上的流水线对生产管理发展起过很大的作用。 图3-1 流水线生产示意图 （一）流水线生产的主要特点 （1）工作的专业化程度高，每一工作地只固定完成一道或少数几道工序。 （2）工作地按工艺顺序排列，劳动对象在工序间作单向移动。 （3）节奏性强，按规定的节拍生产产品。所谓节拍，是指流水线上前后两件产品之间间隔。节拍是流水线生产的一个重要参数，是流水线生产企业的指挥棒，企业的一切生产活动都围绕着节拍来组织。某压缩机制造企业，其装配流水线的节拍为13秒，这意味着全厂的生产活动的节奏，均以此为指标，即它所有的零部件生产都必须以此为节奏，甚至包括原料的采购等。 （4）流水线上各工序之间生产能力是平衡的，成比例的。 （二）组织流水线生产的条件 （1）产品结构和工艺相对稳定。 （2）制品要有足够大的产量，以保证流水线各项工作有充分的负荷。 （3）制品加工个工序能细分和合并，能达到工序同期化。工序同期化是指流水线上各工序的时间定额与其生产节拍相等或成倍数关系。 （三）流水线的分类 1. 按流水线上生产对象的种类划分 （1）单一对像流水线。它是固定生产一种产品或零件，也叫不变流水线。 （2）多对象流水线。固定生产几种结构上、工艺上相似的产品或零件。从劳动对象轮换方式看，多对象流水线又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。可变流水线是成批轮番地生产固定在流水线上的几种加工对象，当变换生产对象时，流水线上的设备和工装需要调整。成组流水线是同时或者顺序地生产固定在流水线上的几种加工对象；变换生产对象时，不需要重新调整设备和工装。混合流水线是在同一时间内混合生产多个制品，单要遵循一定的投产顺序，变换品种时，基本上不需要重新调整设备和工装。
第三章成组技术（GT） （1）成组技术的产生背景是什么？55 成组技术是在多品种、中小批量的生产实践中产生的。 （2）什么是成组技术的定义？56 将企业生产的多种产品、部件和零件，按照一定的相似性准则分类成组，并以这种分组为基础组织生产的全过程，从而实现产品设计、制造和生产管理的合理化及高效益。 （3）什么是成组技术的核心和基础？56 成组技术的核心和关键是按照一定的相似性准则对产品零件的分类成组。 零件相似性是应用成组技术的基础。 （4）什么是零件的相似性原理？56 零件的相似性是指零件所具有的各种特征的相似。 （8）什么是零件分类编码系统？57 就是用符号对产品零件的有关特征，如功能、形状、尺寸、精度、材料、工艺特征等进行描述和标识的一套特定的规则和依据。 （13）常用的分类编码系统有哪些？59 OPITZ（德），JLBM-1（我国） （14）OPITZ分类编码系统各码位的含义是什么？59 1、零件类别 2、外形要素 3、内孔要素 4、平面加工 5、辅助加工 6、主要尺寸 7、材料及热处理 8、毛坯及原始形状 9、精度 （15）JLBM-1分类编码系统各码位的含义是什么？60 1、零件类别 2、细分类3和4、外部形状5和6、内部形状7、平面加工8、曲面加工9、辅助加工10、材料11、毛坯及原始形状12、热处理13和14、主要尺寸15、精度 （16）什么是零件的分类成组？60 就是按照一定的相似性准则，将品种繁多的产品零件划分为若干个具有相似特征的零件族（组） （17）零件的相似性和零件的组数有何关系？(选择、填空) 60 成反比，相似性要求过高，零件组数过多，每组内零件种数又很少； （18）常用的零件分类成组方法有哪些？各有何特点？（填空，最后一种方法常考，前两种记住名字）60 目测法，经验法 生产流程分析法 分类编码法：利用零件分类编码系统对零件编码后，根据零件代码，按照一定的准则划分零件族 （20）什么是零件特征矩阵？什么是零件特征组矩阵？64 零件特征代码用矩阵表示，零件特征组代码用矩阵表示。区别是零件特征每列只一个一，零件特征组不一定是一个 （24）什么是复合零件？什么是复合路线？67 复合零件是一种假想的零件，它具有同组零件的全部形状特征。 复合路线：满足零件组加工的路线 （25）什么是成组夹具？它有何特点？67 为了成组零件而设计，为完成成组加工而制造的专用夹具。特点：它能满足组内所有零件的加工需要 （5）一般零件应包括那些方面的特征？56
《成组技术》思考题： 1、按照科研论文格式，摘要概括成组技术各章内容（每章200字左右）； 2、提出各章关键词（四个左右）； 3、解释选用关键词的意义。 成组技术作业 摘要：成组技术（GT-group technology）揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术，称为成组技术。成组技术的核心是成组工艺，它是把结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率。 关键词：相似、成组技术 第一章总论 （一）主要内容： 1、学习目的： 解决、寻求多品种、中小批量生产的优化方法。了解和熟悉现代制造工业的技术和途径。 2、成粗技术含义： 成组技术是用系统分析方法将具有某些相似信息的事物集合成组来进行处理的一种高效率的生产技术和管理技术。 3、成组技术原理： 利用零件在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性，把相似零件分类成组，实现合小成大（即把小批量生产模式转化为大批量生产模式），以获得最大的经济效益。 4、成组技术的发展过程 （二）关键词：含义，目的，原理 （三）选用关键词的意义： 第一章是对成组技术的一个总论，它包括了学习成组技术的目的、意义和成组技术的一些学习方法，以及其发展的过程。
第二章零件分类编码系统 （一）主要内容： 1、主要知识结构： 零件的代码分为零件的识别码和分类码。 零件的结构形式包括基本形状、功能要素和功能要素的排列。 2、零件分类编码的作用： 零件分类编码可以利用统计学的方法把零件的各种特征字符化、明朗化，便于科学管理。 3、分类系统的结构： 分类系统的结构包括码位和码域。其种类有整体式和分段式，树式、链式和混合式，全组合排列法和选择排列法，表格式和决策树式等。 4、典型分类编码系统： 典型分类编码系统有VUOSO系统（4位）、OPITZ系统（9位）、KK-3系统（21位）、JLBM系统（15位）等。 （二）关键词：编码，系统、零件 （三）选用关键词的意义： 本章讲的是零件分类编码系统，主要对象就是零件，编码是成组技术的主要内容，系统分类环节和分类标志的总和。 第三章零件分类成组的方法 （一）主要内容： 1、概述： 1）、零件的分类成组 2）、机械类产品中零件的统计规律 2、结论： 1）、每类产品中各类零件的比例大体上一定 2）、占大多数的相似件之间存在大量的相似性 3、应用： 1）、产品设计方面 2）、制造工艺方面
第三章流水线、组成技术和柔性制造系统学习目的：了解流水线的分类、组成技术的背景、柔性制造技术的概念。掌握流水线生产的特点、流水线组成的几个主要问题、自动线组织的优点、成组技术的定义、成组技术的主要内容。熟练掌握流水线的节拍和工序同期化、柔性制造系统的组成。 第一节流水线生产 一、流水线概述 再按对象专业化形式组织生产单位的基础上进一步提高，就可组成流水线生产。所谓流水线生产是指劳动对象按规定的工艺路线、生产速度、连续不断地通过各个工作地，顺序进行加工，并出产产品（零件）的一种生产组织形式。流水线的生产示意图如图3-1所示。 历史上的流水线对生产管理发展起过很大的作用。 图3-1 流水线生产示意图 （一）流水线生产的主要特点 （1）工作的专业化程度高，每一工作地只固定完成一道或少数几道工序。 （2）工作地按工艺顺序排列，劳动对象在工序间作单向移动。 （3）节奏性强，按规定的节拍生产产品。所谓节拍，是指流水线上前后两件产品之间间隔。节拍是流水线生产的一个重要参数，是流水线生产企业的指挥棒，企业的一切生产活动都围绕着节拍来组织。某压缩机制造企业，其装配流水线的节拍为13秒，这意味着全厂的生产活动的节奏，均以此为指标，即它所有
的零部件生产都必须以此为节奏，甚至包括原料的采购等。 （4）流水线上各工序之间生产能力是平衡的，成比例的。 （二）组织流水线生产的条件 （1）产品结构和工艺相对稳定。 （2）制品要有足够大的产量，以保证流水线各项工作有充分的负荷。 （3）制品加工个工序能细分和合并，能达到工序同期化。工序同期化是指流水线上各工序的时间定额与其生产节拍相等或成倍数关系。 （三）流水线的分类 1. 按流水线上生产对象的种类划分 （1）单一对像流水线。它是固定生产一种产品或零件，也叫不变流水线。 （2）多对象流水线。固定生产几种结构上、工艺上相似的产品或零件。从劳动对象轮换方式看，多对象流水线又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。可变流水线是成批轮番地生产固定在流水线上的几种加工对象，当变换生产对象时，流水线上的设备和工装需要调整。成组流水线是同时或者顺序地生产固定在流水线上的几种加工对象；变换生产对象时，不需要重新调整设备和工装。混合流水线是在同一时间内混合生产多个制品，单要遵循一定的投产顺序，变换品种时，基本上不需要重新调整设备和工装。 2.按流水线连续程度划分 （1）连续流水线。被加工的对象在这种流水线的每一工序都没有等候现象，生产是不停顿而连续进行的。 （2）间断流水线。被加工的对象在这种流水线的个别工序中间有间歇，不能连续移动。 3.按流水线的节奏划分
第三章设施布置 第一节设施布置决策 一、概念：设施布置是指在一个给定的设施范围内，对多个经济活动单元进行位置 安排。 二、设施布置的目的：将企业内的各种物质设施进行合理安排，使它们组合成一定 的空间形式，从而有效地为企业的生产运作服务，以获得更好的经济效益。 三、布置决策的必要性 四、良好设施布置的优点 1、可减少人员移动，避免造成挤塞或瓶颈 2、可以提高人员运用率及机器利用率 3、可以提高空间利用率 4、可降低物料或产品搬运成本 5、可提供更快速服务，提高顾客服务滿意度 6、可提供安全、舒适的工作环境 五、制造业设施布置的原则 1、应该减少逆向流程，避免流程的混乱。 2、减少各阶段间存货的堆积，如果布置良好，各单元或阶段间便可减少存货的堆放。 3、单元紧紧相邻，使得移动的距离减少，提高空间使用率且减少搬运成本。 4、控制瓶颈作业，以避免生产线的不平衡而导致存货的堆积。 5、减少不必要的搬运，以降低搬运的成本。 6、设施布置易做弹性的调整，以便保持作业系统的弹性 六、设施布置决策考虑的因素 1、产品结构和工艺特点 2、企业的规模 3、企业的专业化与协作化水平 4、企业的技术水平 第二节、设施布置基本类型 1、固定位置布置 产品或工作项目保持固定而工人原料与设备依需要而移动
2、按产品原则布置 把加工某种或某类劳动对象所需的设备(工作地)集中在一起，组成一个生产单元。旨在使系统中大量产品或顾客顺畅与快 速的流动 产品或服务之流程生产线 U 字型布置 按产品原则布置的优点 ? 产出率高 ? 产品单位成本低 ? 人工成本低 ? 监督幅度宽 ? 物料搬运成本低 ? 在制品库存低 ? 人工与设备利用率高 3、按工艺原则布置 把完成相同工艺的设备(工作地) 组成一个生产单元。旨在促进加工项目之执行或提供各种不同加工需求的服务
研究生专业课程考试答题册 得分： 阅卷人签字： 学号2013022066 姓名赵文杰 考试课程先进制造技术 考试日期2014.05. 西安工程大学研究生部
成组技术 目录 第一章.成组技术简介 (1) 1.1成组技术的发展概况 (1) 1.2成组技术定义 (1) 1.3成组技术原理 (2) 1.3.1基本原理： (2) 1.3.2零件的相似形 (2) 1.4零件分类成组常用的方法 (3) 1.4.1、视检法 (3) 1.4.2、生产流程分析法 (3) 1.4.3、编码分类法 (3) 第二章.零件分类编码系统 (4) 2.1层次结构 (4) 2.2链式结构 (4) 2.3混合结构 (4) 2.4目前常用的编码系统有以下几种。 (4) 2.4.1．Opitz编码系统 (4) 2.4.2．KK-3系统 (5) 2.4.3. JLBM-1系统 (6) 2.4.4．柔性编码系统 (7) 第三章.成组技术的应用 (8) 3.1产品设计方面 (8) 3.1.1成组技术在CAD中的应用 (8) 3.1.2成组技术在CAPP系统中的应用 (8) 3.2制造工艺方面 (8) 3.2.1成组工艺 (9) 3.2.2成组生产单元的组织 (9) 3.2.3成组技术在FMS中的应用 (9) 3.3生产组织管理方面 (9) 3.4.成组技术的应用 (10)
3.4.1成组技术在数控加工中的应用 (10) 3.4.2编制成组工艺 (10) 3.4.3成组生产的组织形式 (11) 3.4.4成组技术在车间设备布置中的应用 (12) 第四章.成组技术的应用实例 (14) 4.1成组技术的优点 (15) 第五章.总结以及展望 (16) 5.1集成化趋势 (16) 5.2工具化趋势 (16)