零件分类成组技术.ppt

第三章 零件分类成组方法 第一节 概述 第二节生产流程分析法 第三节编码分类法 第一节 概述 成组技术的基本原理乃是充分认识和利用生产活动中 有关事物客观存在着的相似性以提高生产的效益。按一定 的准则将有关事物分类成组是实施成组技术的基础。 “组”一般理解为具有某些共同属性的事物的集合。成 组技术在研究零件分类时，常采用“零件族”这一更为形象 的概念。采用不同的相似性准则，可以将零件划分为具有 不同属性的零件族。如：设计族、加工族、数控族、管理 族 目前应用的零件分类方法主要有： 视检法、生产流程分析法和编码分类法。 第二节 生产流程分析法 一、生产流程分析法的基本原理 （一）基本原理 生产流程分析（PFA）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，研究最佳的物 料流程分析。 生产流程分析可应用于工厂规划、设计和物料科 学管理等方面。 （二）三个主要阶段 1）工厂流程分析 2）车间流程分析 3）生产单元流程分析 （三）车间流程分析的实施步骤 1数据采集 2工艺过程编码 3建立原始零件机床数据矩阵表 4生产流程分析 二、顺序分枝法 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，使之归属于相应的各级分枝组， 进入各级分枝组的诸零件在工序（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种数适当的加工 族。 用顺序分枝法对零件分类包括两个过程：分 枝过程和并枝过程。 1分枝过程 首先进行一级分枝，即按首道工序分类，将首道工序 相同的的零件聚集在一起，由此形成若干一级分枝。零件 工艺只有一道工序的，应“进入”相应序号的一级分枝组。 用40页图3-3举例说明。结果见表3-2。 顺序分枝法各级分枝组可能出现的组数qi为： 1级分枝组，q1=k 2级分枝组，q2=q1（k-i+1），当i=2； 3级分枝组，q3=q2（k-i+1），当i=3； m级分枝组，qm=q（m-1）（k-i+1），当i=m； 2并枝过程 若将两个分枝 组之间的工艺过程 相似程度定义为亲 密度，则可并枝的 两分枝组之间的亲 密度关系可区分为 高、中、低三级。 （1）高亲密度关系 设两个不同级分枝组X1与X2，它们的分枝组 级别分别为n1和n2，且n1n2。若分枝组X1的 前n2道工序与分枝组X2的n2道工序在工序类型 及顺序上完全相同，则称分枝组X1与X2之间具 有高亲密度关系。 （2）中亲密度关系 设两个不同级分枝组X1与X2，它们的分枝组 级别分别为n1和n2，且n1n2。若分枝组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。 （3）低亲密度关系 设两个分枝组X1与X2，它们的分枝组级别分别 为n1和n2。若分枝组X1与X2仅有Y道相同，且 n1n2Y，则称分枝组X1与X2属于具有并枝水平为 Y值的低亲密度关系。 按低亲密度关系并枝时，并枝水平可作为一个 可控参数。值越低，则并枝成组的相似性越低。 三、聚类分析法 是一种数值分类方法，它是模式识别技术中用于解决无监督分 类问题，研究物以类聚的一种多元分析方法，即用某一数学统计 量地确定样品之间的亲疏关系，从而客观的将样品分类。 基本概念 （1）样品 是分类对象的单一个体。 （2）分类全域与类 分类全域是欲分类样品的集合。类是分类全域的一个子集。 （3）相似系数 是描述两个样品之间相似程度的统计量。 相似系数统计量为： Cij零件Xi与Xj使用的共用机床数目； Ci、Cj分别为零件Xi、Xj各自单独使用的机床数 目。 令加工零件Xi与Xj使用的机床总数目分别为CI 与CJ，则有： 相似系数可以判定一对零件的相似程度。 （二）聚类方法和类相似系数 构造样品与类或类与类之间相似系数统计量的法则称为 类聚方法，该统计量称为类相似系数。 常用的类聚方法有最近距离法、最远距离法、类平均法、中 值法、可变类平均法及可变法等。零件分类实践表明，类平 均法有较好的分类效果。 类平均法中类相似系数的定义为： 两个类分别有np及nq个样品这两个类之间的相似系数定义 为所有npnq个样品对之间相似系数的算术平均值。 为提高零件分类的计算速度，可以用递推算法计算出每聚 合一个新类之后该类与其他类之间的类相似系数。设类Xp与Xq 聚合成新类Xr,，它们分别具有np、nq及nr个样品，用类平均法 ，按以下的递推公式可算出任意一个类Xk与新类Xr之间的类相 似系数Skr： （三）聚类分析法的零件分类 是根据规定的统计量为判据将多种零件逐次聚合成类 。为此，首先应计算出零件之间的各相似系数，据此列出 原始相似系数矩阵表，将矩阵表中相似系数数值最高的一 对零件聚合成新类。然后，再按规定的聚类方法计算出新 类与其余的零件类之间的相似系数，据此建立新的相似系 数矩阵。自此矩阵再次将相似系数最高的一对零件类聚合 成新类。直至零件分类终止条件得到满足为止。 聚类分析法零件分类的终止条件： （1）最终分类组数（NC ）；（2）相似水平，即允许聚 合的最小相似系数。 四、分枝聚类法 1）对分类零件按顺序分枝法进行顺序分枝过程处理。 为了按聚类分析法进行以下的聚类过程，规定属于高 、中亲密度关系的零件之间的相似系数为1。 2）经过顺序分枝处理后，再进行聚类过程处理。 五、零件分类结果的评价方法 （一）总结合能量BE 上式的意义是元素块越紧密，总结合能量越大，其分类效果也就越好 。 （二）特殊元素百分比PE （三）机床利用率MU （四）成组效率GE 第三节 编码分类法 一、零件分类的相似性标准 在掌握相似性标准时，应注意到两个方面： 1）相似性标准不能太高，要求过严，以致 使零件不易汇集成组。 2）相似性标准不能太低。 为制定零件族相似性标准有下列三种方法： 特征码位法、码域法、特征码位码域法 （一）特征码位法 按编码分类，如把编码完全相同的归属为一个 零件组，这就要求同组零件有更多的特征属性相 似，即标准太严。可能出现的最大组数=10N（N 为码位）。 实际上，根据分类的目的，往往只要求有若 干特征属性相似即可。这样，只需要在编码中选 用若干特征码位来制定分类的相似标准；只要是 特征码位相同的零件皆可以归属于同一零件组。 如此，可能出现的最大组数可大大减少。 （二）码域法 制定相似性标准除特征码位法以外，尚可采用码域法，即 适当放宽每一码位相似特征方面的范围，这样就允许编码虽不 相同，但具有一定零件特征相似性的零件仍可归属于同一零件 组，即适当地扩大了成组的零件种数。 （三）特征位码域法 它是上述两种方法 的综合，因而能兼备二 者的特点，即既能抓住 零件分类的主要特征方 面，又能适当放宽其相 似性要求，以期得到满 意的分类结果。 可以认为特征位码域 法是码域法的一种特殊 形式，即它对各码位都 规定了相应的码域，只 是对非特征码位放宽到 全码域，这实际上是放 弃了对非特征码位提出 相似性要求。 二、编码分类法原理 为实行编码分类法，首先需要要合理地制定各零件族的相 似性标准，以便将众多的待分类零件进行分选，使之归属于相 应的零件族。 编码分类法实质就是让零件编码与各零件族特征矩阵逐 个地匹配比较，若零件编码与某一零件族特征矩阵相匹配，则 该零件就应归属于此零件族。 合理制定各零件族相似性标准是按