车间工艺过程成组技术与设备配置研究说明书论文

目录目录 .11 前言 .21.1 成组技术理论原理 .21.2 成组技术的发展现状和意义 .31.3 本文的研究内容 .42 成组技术的应用基础 .52.1 零件编码法则及分类编码系统 .52.1.1 零件编码法则与编码系统的概念 .52.1.2 分类编码的作用与任务 .62.3 成组技术的应用 .93 车间工艺过程的成组技术研究 .113.1 成组技术的必要性 .113.2 多品种、小批量生产面临的问题 .113.3 某试验机厂零件的分组 .123.4 成组生产基本组织形式 .174 通过生产能力计算解决设备配置问题 .184.1 粗能力计划 .184.2 某试验机厂的设备计算 .205 结 论 .28参 考 文 献 .291 前言如今竞争激烈的社会,市场经济迅速发展，产品更新的周期变短，对生产制造与管理等也越来越严格要求。近年来，伴随着计算机深入到各个中小型企业，在国内外越来越多的应用，成组技术作为一门生产技术科学，与计算机结合起来，对实现企业生产高度自动化，提高企业生产效率有十分重要的意义。成组技术（group technology）是工程技术科学，它基于相似性原理，用来合理地组织生产、进行产品生产制造。成组技术的生产对象不是单一产品，它的生产依据是产品的结构和加工工艺的相似性，将相似的问题归并分类成组，找到解决这一组问题的相对最优的方案，最终达到所期望的效果。成组技术（GROUP TECHNOLOGY）是一门工程技术科学，它建立在相似性原理的基础上，是合理地组织生产设备、进行产品生产制造的一种方法。成组技术不是以单一产品为生产对象，而是按照若干产品的结构和加工工艺的相似性组织生产，就是把相似的问题归类成组，从而寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案，最终达到所期望的经济效益。目前成组技术还没有统一严格的定义，本文认为成组技术，也被称做成组生产、成组加工和成组工艺等，为了使多品种小批量生产有效进行，把某种形状、结构、或加工工艺相似的零件汇集成组，从而使工艺设计合理化，便于对各个零件组提供合适的工艺和生产设备，实现增加批量生产，减少工序之间的搬运、等待时间，最终提高生产效率的一种组织生产的科学方法 1。而且它主要是应用接近大量生产的手段方法，针对多品种、小批量的生产，满足了人们对产品的多样化的需求。1.1 成组技术理论原理成组工艺是把有相似结构的零件组成一个零件组，按零件组进行加工制造，制造工艺的相似性是应用成组技术的条件，利用相似性原理，对工艺过程进行编码，对零件组进行分类，设计工艺装备，组织加工生产线，成组工艺是成组技术的核心。国内对成组技术基本理论和应用的研究正在进行，零件分类编码系统、计算机辅助编码、工艺设计、生产管理等方面的软件正在开发 2。20 世纪 80 年代后期配合计算机的发展，我国成组技术的应用向更深的方向发展，新的成组技术理论逐步形成。日本美国等许多国家不仅限于在零件编码、分组和建立生产单元等工作中借助于计算机，而是把成组技术与计算机技术、自动化技术结合起来发展成柔性制造系统，将成组技术与 CAPP（计算机辅助工艺过程设计）系统结合，与 MRP（生产计划与库存控制）结合、与 FMS 和 CIM（计算机集成制造）结合，使多品种、中小批量生产实现高度自动化。成组技术是对传统生产技术和组织的一项改革，通过成组技术与设备配置的课题研究，使更多的生产者和管理者关心成组技术，提高产品的标准化、规范化程度，同时也使零件的工艺继承性和零件加工的相似性得到提高，为中小批量生产采用合理的设备配置提供工艺依据，最终提高工厂生产效率。 成组技术在项目过程质量控制中应用相似性工序，通过计算机辅助制造进行生产工艺管理、生产调度；在企业信息化过程中，成组技术在成组产品设计，工艺编制、加工等方面充分发挥与计算机相结合的优势；甚至是服务行业也通过成组技术，使服务业成组化、标准化、规范化。成组技术在改变中小型企业落后面貌，全面提高经济效益方面的作用越加明显，应用也会更加广泛。目前应用系统工程的观点来发展成组技术，在多品种小批量生产中，整个生产系统包含设计制造和管理等方面的内容，生产活动的各个方面得到统一协调，为了提高综合经济效益要全面实施成组技术。不仅零件加工组装等制造工艺方面常使用成组技术，而且产品零件的工艺设计，还有工厂设计、市场预测劳动量测定、生产管理等各个领域都是在应用成组技术 3，因此成组技术成为贯穿企业生产全过程的一门综合性技术。因此，成组技术的原理可以认为是：利用零部件的结构-工艺相似性达到工艺标准化，通过设计标准化保持不同产品间的继承性。通过分类，成组技术把工艺标准化和设计标准化联系起来，通过充分利用零部件的结构-工艺相似性和继承性，以归并同类相似零部件，达到以下目的：使生产技术准备能够简化，使生产批量能有效的扩大，使零件的专业化生产得到应有的经济效益。1.2 成组技术的发展现状和意义目前企业中对于成组技术的应用越来越多，例如史峰、郑晶对成组技术在化工机械厂中的应用的研究，利用成组技术的计算机辅助工艺设计可以促进生产系统的运行，利用成组生产组织形式对车间进行规划，都可以使车间生产物流符合实际，比较合理。还有韩晓燕在论文成组技术在轴类零件加工制造中应用，提到成组技术的分类编码，和在生产管理中的应用，使得劳动生产率提高，保证产品的质量。张宇焱的成组技术在汽车配件生产工艺及管理中的应用论文中，分析了成组技术的原理和加工单元的生产组织形式，在生产多品种小批量的汽车配件时，提出了一种基于成组技术的加工单元在加工车间生产管理的方案。二十一世纪制造业更加发达，制造技术也不仅仅限于传统模式，而是从利用成组技术进行大规模生产，使得产品设计模块化，产品制造专业化。总之，现代机械工业的发展与成组技术的研究密不可分。车间工艺过程成组技术与设备配置这一课题的提出，对于车间生产质量的提高和精益生产都有很大的意义。如果采用传统的机群式设备方式将相同类型的机床排列在一起，在产品多、批量小的情况下，对于零件，按批投放物料、按批次移动，使得工艺路线繁杂，运输距离长，导致机床加工时间长，使产品生命周期延长。成组技术的应用对于提高工序的专业化程度，物料的方便管理和搬运的简单化都有积极的意义，而且在同一工序上，工人的技术熟练程度也会有相应的提高。在人机工程这方面，减少了人为因素对生产的质量效益的影响，而且可以保证产品的稳定性。根据物料需求、生产计划与控制及车间生产工艺过程，成组技术与设备配置的研究对于提高企业的生产效率，减少物料、搬运、库存等的浪费有很大意义，使企业最终能获得比较好的利润收入。制造业的目标是低成本、快速的满足用户的质量的需求，成组技术正是实现产品创新和大批量定制的基本方法之一。工厂要生存下去除了引进生产技术，还必须进行技术创新、管理创新，同时还要减少生产工人，通过降低成本来提高劳动生产率，达到迅速占有市场提高竞争力的目的，尽可能少的投入达到比较高的产量。1.3 本文的研究内容前面通过对成组技术原理及应用的介绍，综合国内外关于成组技术应用的研究，车间工艺过程成组技术与设备配置的研究是比较可行的，工厂期望用较低的投入来获得比较大的产量，通过降低成本来提高经济效益，成组技术对于这个目标的实现是比较积极的。本文是研究试验机厂的车间工艺过程成组技术与设备配置，通过对试验机的各个配件的工艺过程编码，利用相似性原理将多个工序成组，选定最优化的加工形式，利用所学生产计划与控制的内容，计算配件的粗能力计划，从而估算出需要的设备台数，进行设备配置。具体内容：1.工厂应用成组技术的理论基础；2.应用成组技术对工艺过程进行编码；3.运用所学的生产计划与控制内容进行粗能力计划计算；4.计算设备台数，进行设备配置2 成组技术的应用基础近年来，由于机床零件的生产伴随着用户多样性和随机性的要求，这样就使产品的品种变多，而且种类变化频繁，不仅仅是某种产品的需求数量的减少，有可能只是单件需求。这种多品种小批量的生产趋势对制造系统和生产技术有较高的要求，需要他们有充分的柔性，有灵活应变和快速适应的能力 4。然而，多品种小批量生产的企业，在产品设计、制造、生产准备、加工和广管理等方面存在着大量的重复性劳动，企业无法应用大批量生产的比较有效的生产技术和生产管理方法。本文就是研究试验机厂关于试验机零件的多品种、小批量生产的方法与设备配置。成组技术针对中小批量、多品种生产，是专门的组织管理技术, 对于生产一系列的具有相似性的零件，很有必要使用成组技术，因为它不仅可以降低生产成本，而且还可以缩短生产周期，从而保证稳定的生产质量，它利用相似性原理和工艺继承性，是多品种、中小批量生产企业成批生产的有效组织管理手段。企业生产系统中运用成组技术时，除了必要的生产准备，首先应该考虑建立零件分类编码系统，而且是适用于该企业的。选择零件的分类和编码方法系统，要十分慎重，因为它是生产技术准备的基本任务之一。工厂有合适的零件分类编码系统，以便于进行零件分类编码，并进一步实施车间设备布置和设备配置。正确地进行零件的分类和编码，一方面有助于零件的结构工艺设计和工艺过程的标准化、统一化；另一方面有助于确定相对经济合理的生产组织形式。根据零件的分类编码，可以建立相应的零件组，零件加工工艺和加工单元。成组技术与计算机技术相结合，进行计算机辅助编码，可以使分类编码在计算机辅助下有效的进行。本文主要是研究车间工艺过程成组技术，零件分类编码是个侧重。2.1 零件编码法则及分类编码系统2.1.1 零件编码法则与编码系统的概念用字符（数字、字母或符号）按照一定的规则来描述零件的相应特征称为零件编码，这种编码的方法称为编码法则。根据零件的几何形状特征，加工路线和工序的特征，以及加工尺寸和精度的特征，用字符对零件进行编码，使人们通过简单的数字符号能够认识到零件的特性，如几何形状、尺寸大小、毛坯、结构以及加工过程与设备等，这样形成的系统就是零件编码系统。目前分类编码系统主要有两种：一种是针对各种局部问题建立的专用分类系统；另一种是针对不同的设计工作范围建立的通用分类系统。2.1.2 分类编码的作用与任务零件分类编码并不是仅仅对零件进行分组，还可以用来进行新产品设计，并为新产品的设计减少时间投入和人力投入，主要是通过对原有的全部零件进行相似性分析，从本源处了解零件的不同，按零件的形状、材料、功能和尺寸等特点组成设计族，再按标准件、重复使用件和零件的相似类型汇编成零件图册或设计指导资料 5。由于在生产过程中大量的问题都有共同的设计基础，因此分类编码在单件小批量生产中，对于产品设计和工艺过程设计等建立了共同的设计基础。根据瑞士 E.A.阿恩所著的书成组技术 ，工艺构成设计中，分类与编码系统的任务如下图 2.1建一个统一的基础对生产过程各项任务 零件设计 工艺过程设计 制 造 装 配 图 2.1 工艺构成设计中，分类与编码系统的任务2.1.3 国内外所应用的分类编码系统在成组技术中，码的结构有三种形式 ：1.树式结构。码位之间是隶属关系，能够分级，特征信息量比较多，能够比较详细的描述特征，但比较复杂，编码和识别代码不太方便。2.链式结构。每个码位内的各特征码具有独立的含义，所含特征信息比较少，并列或者矩阵式的，但结构简单，编码比较方便。3.混合结构。系统中同时存在以上两种结构，比较常用。例如 OPITZ 系统、KK 系统等。不同的分类编码系统的形成主要由于不同的应用需求，而且采用不同的结构，当然相异的特征和码位数也促使不同的分类编码的形成。如今，国内外已经出现了多种分类编码系统。国外著名的分类编码系统有 OPITZ 系统(德)、MNTPOAHOB(前苏联)、BRISCH 系统(英)、KK3 系统(日)、CODE 系统(美)、TNO-MICLASS 系统(荷)等。其中由德国阿亨工业大学 OPITZ 教授开发的 OPITZ 系统是世界上最著名的分类编码系统，OPITZ 系统简单、使用方便，是一个比较完善的系统，很多公司都在使用这个系统。在 OPITZ 分类编码系统中，每个零件用九位数字描述：前五位数字称为形状代码，用来表示零件的几何形状，后四位数字称为辅助代码，用来表示零件的尺寸、材料、毛坯和加工精度,具体如下图 2.21 2 3 4 5 6 7 8 9图 2.2 OPITZ 分类编码系统1 代表零件类别码；2、3、4、5 代表形状及加工码，用来描述零件的形状和基本特征；6、7、8、9 表示辅助码，描述尺寸、精度、原材料和毛坯形状等虽然比较简单，OPITZ 系统也存在一些缺点，即使系统考虑了精度，但仅仅用一位码来标识是不能够充分表示出不同，该系统的分类标志不够严密、准确，整体上看结构简单，实际上局部结构复杂 6。我国机械工业部颁发的 JBLM-1 机械零件分类编码系统，在中等及中等规模以上多品种、小批量的机械加工工厂比较适用。JLBM1 系统是指导性文件，主要是在工厂在零件的产品设计、工艺设计、加工制造和生产管理等方面应用。JBLM-1 编码系统有 15 个码位，该系统具有 15 个码位，每一个码位从09 的 10 个数字表示不同的特征类别，它有九位主码，同时具有六位辅码。第一位是名称粗分类，如轮盘类、齿轮类、箱壳体类等，第二位是名称类别细分类，如垫圈片、环等是环套类的细分类，用来反映零件的主要形状和功能。JLBM-1 系统的特点是零件类别按名称类别矩阵划分，进行设计和检索是十分方便的，它的分类比较简单，定义相对明确，比较容易掌握，而且所分组的码位适中，可以容纳较多的分类标志，所含的特征信息量大。具体每个码位的表示如图 2.3 所示 61 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15零件类别码形状及加工码 辅助码零 零 外部形 内部形状 平面、曲 辅 材 毛 热 直 长 精状及加工及加工 面及加工 助加工料件名称类别粗分件名称类别细分基本形式功能要素基本形式功能要素外平面端面内平面辅助机坯原始形状处理径或宽度度 度图 2.3 JLBM-1 零件分类编码系统结构简图2.2 零件的分类方法成组工艺就是把有相似结构的零件组成一个零件组，利用相似性原理，对工艺过程进行编码，对零件组进行分类，设计工艺装备，组织加工生产线。虽然机器和设备的零件结构多种多样，但是由于有许多相似性特征，如相似的结构特征，相似的工艺特征如加工工艺过程，相似的尺寸和表面粗糙度等加工精度。我们可以通过编码方法使这些特征系统化，这样就可以确定零件的某些共同特性，而且可以根据以上分析对零件进行按组分类。成组制造生产零件可以有下列几种分类方法：1.按照零件的结构工艺相似性进行分类。这时零件可以分为套筒组，轴类组，主轴组等 7；2.按照组成零件的表面进行分类，可以确定表面的加工方案，最终确定整个零件的总加工工艺过程 7。3.按照加工的形式，即加工设备的类型和机床调整的一致性进行分类 7。在进行零件分类时，除了考虑上述三种大面的分类，零件的功能、结构的相似性也需要考虑，零件的精度，加工表面粗糙度，基本工艺方案的共同性，毛坯的同类性，加工路线的相似性，零件的生产产量和一些零件的表面特征都是需要考虑的。在生产车间，可以使用几种或所有可能的零件和工艺过程分类方法。零件的分类原则是统一的，根据零件的特征组，来对零件实施分类，从而为零件生产减少了设计工作量，缩短了零件的设计周期，为生产的顺利进行，提高效率提供了条件。加工条件统一化程度也可以用来进行零件分组，需要对加工过程全部统一化和加工过程部分统一化零件区分。对于第一种，加工过程或者是在一种加工形式的范围内统一化的；或者是在几种加工形式的范围内统一化，此时相应的加工是在不同类型的设备上完成的，工艺路线有共同性。后面一种部分统一化的零件，它的统一化可以包括不同的零件的同一加工工序，也可能包含一个零件的几个工序，而且工艺路线必须邻接。在小批和成批生产的条件下，大多数是按照所采用的加工设备类型、工装的统一性和机床调整的共同性进行零件分类。每一个企业都有一个适合自己的编码系统，可以根据 JLBM-1 零件编码系统的方法，给所研究的某试验机厂的零件分组提出相对简单的的系统。用拉丁字母表示不同的机床类型，-B2012A，-X2010A ，-RB-2N ，-TX611C1，-Z35 ，-BPV700，-BZ，-X2010C 。每一个加工工序可能用到不同系列的机床，分别用阿拉伯数字表示。列表如下 2.1：表 2.1 横梁的分组编码系统零件件号 YAW-300B-1004 YAW-300B-1022 WAW-2000D-1226 WAW-2000D-1202 WE-600D-1101 WE-600D-1109 WDW-600E-1101 WDW-600E-1201 WE-600-1011 YE-2000C-1011 YE-2000D-1202 以上以横梁加工工艺过程为例，根据 JBLM-1 编码系统的启示，将它们的加工过程分类，可以把零件分类成组，后面的主要大件的分类都可以用这种方法。后续章节会具体应用。2.3 成组技术的应用通过零件分类编码，一方面可以自动检索出所需要的零件，为生产准备提供便利，另一方面还可以把零件设计所给的代码应用到生产过程的工艺设计、制造、组织管理等方面。1、产品设计方面用成组技术指导设计，会使设计合理化，各类零件被划分更大的类别，而且为在制造和管理方面实施成组技术奠定了基础。充分认识零件的结构和功能，根据产品所具有继承性和标准化程度，可以应用曾经累积的行之有效的设计和制造经验，这样对于保证产品质量的稳定性非常有利7。用成组技术替代传统的设计方法，指导设计标准化和合理化，可以使设计信息最大程度的重复使用，最大限度的减少新设计的零件种数，可以节约设计时间。根据有关统计，进行一种新产品的设计时，一般会有 3/4 以上的零件设计可以参考或直接引用原来的产品图纸，来增加零件的相似性8，一方面可以减少零件设计的工作量，减少工艺装备，另一方面还可以降低重复性劳动，并且降低制造费用。2、制造工艺方面制造过程中的成组技术，一般称为成组加工或零件族制造。结构特征不同的零件组成的一组零件，它们共同的工序称作成组工序，把安装方式、加工方法等相近的零件划分成组，设计出适合于整组零件加工的成组加工工艺，即成组工序的应用。成组工序允许使用同一工作中心和加工工艺装置，以及相近的机床调整加工全组零件，虽然夹具或装备频繁更换，这样仍然能减少机床调整时间。另外，成组夹具的产生，主要是因为零件组内有许多尺寸和安装方式相似的零件，使用成组夹具时要完成全组零件的工序安装工作，可能只需要局部调整或者更换少数零件。零件加工的整个工艺过程都可以用成组工序来解决。所以，应该把零件按照工艺过程相似性分类形成加工族，根据所形成的加工族来设计形成成组工艺过程9。成组工艺过程是一个或几个零件组成组工序的集合，在成组工艺路线的条件下，某些零件或零件组能够允许缺少某些个别工序。3、生产组织管理方面生产管理是工厂生产活动的重要环节，生产管理的方式和内容,在实施成组技术的过程中需要时时更新。根据相似性，成组加工需要把零件分类形成加工族，相同的加工族进行生产时有与之相应的机床设备。采取成组加工单元的生产加工形式，满足了成组加工系统按照模块化原理生产的要求，就是一组工人在一个生产单元内操作一组设备，完成一个系列的零件的全部或者部分生产加工10。因此，成组加工单元是实施成组技术的一种行之有效的生产和劳动组织。成组技术是计算机辅助管理系统技术的基础之一，有利于形成便于管理的数据库。应用成组技术，简化物料和信息的流程，减少机动时间，更方便使用现代化的生产管理方法，缩短生产周期，降低成本，提高企业效率。3 车间工艺过程的成组技术研究3.1 成组技术的必要性实际上，车间进行零件的生产制造时，会遇到各种问题，比较突出的就是忽视零件生产工艺流程中的相似性与继承性，本文所要解决的也就是生产准备方面的问题，即是成组技术在多品种、小批量生产中的中应用。成组技术就是利用事物之间存在的相似性与继承性，将看起来比较凌乱的事物，甚至是没有关联的事物，通过所选取的合理的分类方法，使其能够归并成组。再把分类的组别进行合理化和标准化的处理，最终制定出适用于同组事物的相对统一的原则和方法。就像是对于车间生产工艺过程，可以将工艺相似的零件归并成组，通过制定相关的零件编码分类法，简化生产过程，缩短生产周期。可见对于中小型企业的生产，成组技术的应用是必要的。过去车间生产，对于相似或相同的问题一般单独解决，这样就会导致不必要的重复和浪费。如果把相同或相似功能的零件工艺编制不相同，或者是把它们的结构设计成不相同的，虽然达到了零部件工艺和结构的多样化，但是会给生产管理带来复杂性。如果对于相同或相似功能的零件，在生产准备过程中零部件的结构或者工艺的重复，即是相同工艺重复编制，相同结构重复设计，这样最终导致资源浪费。3.2 多品种、小批量生产面临的问题许多机床零件在结构和工艺上比较相似，那么生产组织需要随时调整，批量大小和交货期安排是单一产品生产的依据，企业的生产过程一般都是非单一产品，工艺过程的安排和零件生产就要依靠成组技术。对于小批量多品种生产的企业，企业资源需要在一定范围灵活改变，因为品种和批量一直在变化。多品种小批量生产条件下，由于产品产量比较小，尽管企业所生产的产品的种类比较多，基本上还是按照用户的订货需求来组织生产，这样就会导致产品的结构与工艺有较大的差异，而且生产的专业性和稳定性程度就会降低。对于某种特殊的零件按照订单进行生产，可能只是单件生产，如果不运用成组技术，就会导致机床设备的浪费与重复。若采用成组技术进行生产，考虑不用换夹具，把制造零件中加工工序相似的统一成组，放在一个或一类设备进行生产，就可以节省时间与设备。零件加工生产设备采用通用的设备，按照工艺相似原则组织生产，每个工作中心都能承担多种生产任务的加工。下面将多品种小批量生产所面临的问题分类整理：1.生产专业化程度较低，因为此种类型企业产品品种数比较多，但是每一个类型的产品生产数量少；2.在多品种小批量生产加工中，如果需要考虑零件的成套性要求，并且还要考虑减少生产准备时间，常常会在每台设备或加工中心，对某种零件按一定数量进行成批生产，那么在制品的积压就会成为不可避免的问题；3.对于多品种小批量的生产，生产批量不是很大，但是产品种类多，如果把两种零件固定地安排在一个加工中心或一台设备上加工，不能够满足工作中心的工作负荷达到饱满。所以，常常使用一种设备生产多种产品，或者由一个工作车间来承担多道加工工序，并组织装配和加工；4多品种小批量生产由于产品多且不相同，导致零件加工工序增加。因此，不会像大批量生产那样采用比较多的半自动化或自动化的现代加工中心或设备，流水线生产比较难以进行，很明显小批量生产的自动化程度不如大批量生产的高；5多品种小批量生产时，在车间内被加工的零件经常由一个加工中心转换到另一个加工中心，这样就会形成相对复杂的工艺加工路线；6.多品种小批量生产可能会导致加工中心或者设备的浪费，可能会造成生产线不平衡的问题。有的设备需要一直不停地运转，而有的设备则会有较长时间的空转。这就需要成组技术来解决。 7. 车间工人一般都会对自己比较熟练的技术运用自如，很好的完成自己所在工位的工作，然而对于多品种小批量的生产，就会要求工人能够掌握并且相对熟练的运用多种操作技术，来适应品种多和生产周期变动的要求 11。从以上多品种小批量生产所遇到的问题，可以看出企业要想获得比较高的效率，实施成组技术的必要性，而成组技术的实施，也只能是在生产准备阶段或者是生产初期，是作为第一段工作来应用的。对于本次研究的内容，成组技术的具体应用实施是通过零件的成组分类编码而进行的。下面就针对某试验机厂的具体情况进行分析，将上一章的分类编码理论具体应用于该试验机厂的零件上，便于成组加工生产。3.3 某试验机厂零件的分组根据以上对于问题的分析，对于试验机厂所给的数据，可以采用第二章提出的零件分组方法，将零件分类成组。由于每个零件加工工序都比较多，而且又有重复加工出现，即生产一个零件可能会用到同一设备 1-2 次，或者是同一个工种，但是运用的设备不是同一个类型。为了缩短生产周期，尽可能高的提高设备利用率，就可以在一批零件加工之前先进行分组，然后再开始工艺加工。被加工的零件按照各自的加工工艺相似度分组，加工的时候越相似的零件彼此的加工时间间隔越短。分组的目的就是为了在加工时减少工艺设备与刀具、夹具的切换次数，并且使加工时间能够稳定可预计；当车间开始某一批次的零件加工时，工人可以同时投入彼此差异较大的几组零件，充分利用工艺设备的加工能力，可以减少设备等待时间，减少机器空转。零件的分组可以按照相同零件工艺近似的同类零件工艺有一定差别的同类零件的不同层次进行分组。本文决定选用按照加工设备类型来将零件分类成组的方法，根据试验机厂自己对生产零件的编码，对每一种零件的加工工序所用的设备进行统计，最终制成表格，如下图所示：先了解横梁的加工工艺，即完成横梁的加工需要经过哪些过程，经过哪些设备，不仅能显示出分组人的分组思路，也是为零件成组分类编码提供的依据，经过工艺分组，才能具体的在生产制造中实施应用成组加工技术。横梁的加工制造经过工序：划线铣削（X2010A）镗削（TX611C1）镗削（RB-2N ）钻削（Z35）喷漆磨削（BPV-700）表 3.1 横梁工艺分组举例零件类型 序列号 件号 所属产品 说明YAW-300B-1004 YAW-300BHL-01YAW-300B-1022 YAW-300B上下横梁工艺过程基本一致WAW-2000D-1226WAW-2000D-1202WAW-2000DWE-600D-1101 WE-600D横梁HL-02WE-600D-1109 WE-600D上下横梁工艺过程一致WDW-600E-1101 WDW-600EHL-03WDW-600E-1201 WDW-600EWDW-300E相同，省略WE-600-1011WE-600WE-300A单横梁YE-2000C-1011 YE-2000C 单横梁HL-04YE-2000D-1202 YE-2000D 单横梁如表 3.1 所示把零件按不同序列分组，其中序列号意义如下（以 HL-01 为例）：HL：横梁 01：某些上下横梁工艺过程基本一致活塞的加工制造工序：粗车（C630）精车（C630）镗削（TX611C1）钳加工（Z35）粗磨（MQ1350A）精磨（MG1432B）表 3.2 活塞工艺分组举例零件类型 序列号 件号 所属产品 说明HS-01 YAW-300B-1005 YAW-300BHS-01 WE-600D-1010 WE-600D加工过程一致的活塞HS-02 WE-600-1014 WE-300AHS-02 WE-600-1014 WE-600同一类型的活塞HS-03 WAW-2000D-1005 WAW-2000D活塞HS-03 YE-2000C-1004 YE-2000C加工工艺过程基本一致的活塞如表 3.2 所示把零件按不同序列分组，其中序列号意义如下（以 HS-01 为例）：HS：活塞 01：某些加工工艺过程一致的活塞油缸的加工制造工艺：粗车（C630）精车（C630）划线钻削（Z35 ）镗削（RB-2N）研磨（M4250）喷漆钳加工（Z35 ）表 3.3 油缸工艺分组举例零件类型 序列号 件号 所属产品 说明YG-01 WAW-2000D-1002 WAW-2000DYG-01 YE-2000C-1002 YE-2000C加工工艺过程基本相似的油缸YG-02 YAW-300B-1034 YAW-300BYG-02 WE-600D-1004 WE-600D一些加工工艺过程相似的油缸YG-03 WE-600-1013 WE-300A油缸YG-03 WE-600-1013 WE-600同一类型油缸如表 3.3 所示把零件按不同序列分组，其中序列号意义如下（以 YG-01 为例）：YG：油缸 01：某些工艺过程基本一致的油缸工作台加工制造工艺过程：刨削（B2010A）镗削（ TX611C1）磨削粗镗（TX611C1）镗削（RB-2N）钳加工（Z35）喷漆（BZ ）磨削表 3.4 工作台工艺分组举例零件类型 序列号 件号 所属产品 说明GZT-01 WAW-2000D-1011 WAW-2000DGZT-01 WE-600D-1017 WE-600DGZT-01 YE-2000D-1218 YE-2000D加工工艺过程基本相似的工作台GZT-02 WDW-300E-1006 WDW-300EGZT-02 WDW-600E-1301 WDW-600E加工工艺过程基本相似的工作台工作台GZT-03 YE-2000C-1006 YE-2000C 工作台如表 3.4 所示把零件按不同序列分组，其中序列号意义如下（以 YG-01 为例）：GZT：工作台 01：某些工艺过程基本相似的工作台底座加工工艺过程：划线刨削（B2012A）划线 镗削（RB-2N ）钻削（Z35 ）喷漆（BZ）表 3.5 底座与机座工艺过程分组零件类型 序列号 件号 所属产品 说明DZ-01 YAW-300B-1001 YAW-300B底座DZ-01 WAW-2000D-1001 WAW-2000D工艺过程基本一致的底座底座 DZ-02 YE-2000C-1001 YE-2000C机座 JZ-02 WE-600-1017 WE-600工艺过程相似的底座与机座丝杠加工过程：粗车（CKA6163A）车削（CKA6163A）车削（CKA6163A）磨削（MQ1350A）车削（CKA6163A ）铣削（X53K）钳加工磨削(MQ1350A)表 3.6 丝杠与立柱的工艺分组零件类型 序列号 件号 所属产品 说明SG-01 WAW-2000D-1008 WAW-2000D丝杠SG-01 YE-2000D-1225 YE-2000D立柱 LZ-01 YE-2000C-1010 YE-2000C工艺过程基本一致的丝杠、丝杠丝杠 SG-02 WE-600D-1013 WE-600D 丝杠单独加工此处相似的加工工艺过程：划线刨削（B2012A ）铣削（X53K）钳加工（Z35）磨削（M7120）喷漆（BZ）表 3.7WAW-2000D 试验机工艺过程相似的零件分组零件类型 序列号 件号 所属产品 说明弯曲小工作台 WAW-01 WAW-2000D-8305 WAW-2000D弯曲支座 WAW-01 WAW-2000D-8301 WAW-2000D夹头后板 WAW-01 WAW-2000D-1211 WAW-2000D上压头 WAW-01 WAW-2000D-8307 WAW-2000D同一试验机的零件工艺过程相似此处加工工艺过程：划线粗刨（B2012A）划线 镗（TX611C1）粗刨钳工（B2012A）精刨钳工（B2012A）划线刨非加工面（B2012A）车削（C630 ）钻工丝（Z35）修外表面喷漆表 3.8WE300A 与 WE600 试验机工艺过程相似的零件分组零件类型 序列号 件号 所属产品 说明下钳口座 QKZ-01 WE-600-1016 WE-600钳口座 QKZ-01 WE-300A-1108 WE-300A蜗杆承座 WGCZ-01 WE-600-1018 WE-600基本相似的工艺加工过程油缸座 YGZ-02 WE-600-1012 WE-600试台 ST-02 WE-600-1015 WE-600试台所需的机床包含油缸座所需要的相似的加工工艺过程：刨削（B650）铣削（X52K）钳加工（Z5125）表 3.9 横板与竖板工艺过程相似零件类型 序列号 件号 所属产品 说明横板 HB-01 WE-600D-1024-1 WE-600D竖板 SB-01 WE-600D-1024-2 WE-600D工艺过程一致WDW-300E 电子试验机中，工作台夹套、工作台上板、工作台下板、工作台立筋的加工工艺过程相似，可以分类成组。3.4 成组生产基本组织形式完成零件的加工分组后，需要对零件进行成组生产，成组加工的工艺过程可以有效的解决传统生产制造中出现的零件等待和周转时间长等问题。成组生产，是间断的生产过程的先进组织形式，主要根据工段和车间按零件的专业化而采用统一化、成组化的工艺加工过程，这种组织形式构成工艺过程。成组生产系统的基本形式有三种：单一机床系统的成组加工单机；机床组布置系统的成组加工单元；成组加工流水线 7。这三种布置形式，介于机群式和流水线之间。机群式适用于单件小批量生产，而流水线适用于大批量生产。最终确定采用哪种成组加工形式，主要是根据零件工艺过程的相似程度。用同一种加工方法（如磨削） ，在一个工作地上，加工一个相似零件系列的布置形式，即是成组加工单机 12。成组加工单元，是合理化的加工过程的中级形式。它把加工区域划分成机床组，在一个机床组内就能完成某个零件系列生产所需要的全部工序，而且可以在组内灵活地安排加工工序 12。成组加工流水线，是加工过程合理化的高级形式。它是按照固定的加工顺序布置某个零件系列的各个工作区 12。4 通过生产能力计算解决设备配置问题根据前面章节对成组技术的讨论，还有对零件分类成组的应用，对于车间工艺过程成组技术的研究有了一定的认识，我们可以通过对那些工艺过程的研究分类，通过已知的数据条件和理论，制定出适用于试验机厂的设备配置。近些年成组技术在解决设备布置方面的问题应用愈加广泛，但是我们解决设备配置问题同样也可以利用到成组技术。对需要加工的各种零件,首先肯定是要根据相似性进行分类，加工工艺上的相似性主要指零件在形状、工艺顺序、加工设备、工艺方法等方面具有相似的特征，再对那些分类的各个零件组,分别制订相应的工艺过程，然后指定相应的成组生产加工单元，再根据所给的模拟生产计划，制定相应的粗能力计划，最后根据时间和设定的数据条件，计算出设备数量，从而为每个成组生产单元分配合理的设备台数。4.1 粗能力计划粗能力计划（RCCP ）是对关键工作中心进行能力和负荷平衡的分析，以确定关键工作中心的能力是否满足计划的需求，它属于中期计划，是伴随主生产计划进行的，计算时针对独立需求件 13。中期计划时不可能知道所有工作中心的负荷,因为所有物料的需求计算还没有进行，对关键工作中心的负荷粗略的估计跟经验有关。把零件或最终产品的主生产计划的计算，转换成对关键工作中心的能力需求计算，这是粗能力计划的整个处理过程。同时为了简化并且加快整个处理过程，粗能力计划还要忽略某些比较基本的信息。粗能力计划主要面对关键加工中心，使用那些具有代表性的工艺加工路线，因此它是一个相对近似的能力计划。企业掌握那些与粗能力计划相关的主要数据资源，主生产计划才能得以执行。粗能力计划的计算方法有以下三种：1. 综合因子法是一种使用所有的因素的能力计划，相对比较简单，一般情况下通过手工来完成，该方法的数据输入是由主生产计划来最终确定，细的物料需求计划没有影响。我们这里介绍的的综合因子法是需要三个主要输入数据的，它们分别是主生产计划、生产某个物料所需要的总加工时间、每一个关键工作中心所需要的总时间的百分比。此种方法的计算过程把计划因素作为基础，而这些因素又是从标准或成品的历史数据得来的。把这些来源于标准或成品的历史数据用做主生产计划的数据时，就能够估算出劳动的总的能力需求或者机器工作时间的总的能力需求。这样各个关键工作中心就可以从估算出来的总的能力得到相应的需求分配，每一个分配额的制定都是根据车间工作载荷的历史记录。综合因子法常常是的时间分段是以周或者月，并且随着工厂主生产计划的变化而更改。粗能力计划第 1 步是根据单位产品的能力需求和产品的主生产计划，计算所给时间期限的总的能力需求。粗能力计划第 2 步是根据历史的分配比例，使各个工作中心都得到相应的每个时间周期需要的总能力分配。再依据关键工作中心的直接工作时间分配，最终确定关键工作中心的能力需求。最终就可以得到每个周期，各个关键工作中心所需要的总的工作时间。综合因子法的计算过程相对比较简单，所需要的数据比较容易得到也比较少，这种方法只是对关键工作中心的能力需求进行比较简单的计算，对于那些工作分配不变或者工作中心间的产品组成不变的企业，这种方法比较适用。2.能力清单法能力清单也称作人力清单或资源清单。能力清单法需要的数据比综合因子法要多，它为关键工作中心的能力需求提供了更多的相关粗略计算方法，要想获得加工中心的能力，必须要有准备时间和机器加工时间。与综合因子法比较，能力清单法依据产品的物料清单得到，也就是各个关键加工中心详细的能力清单，却不是最终的总能力需求，此种方法的各个关键加工中心所需要的总时间百分比来源于产品的工艺路线和标准工时数据，而不是不是来自于历史数据。假设有 m 个主生产计划的物料，工作中心 j 的产品 k的能力清单为 ajk，期间 i 的产品 k 的主生产计划数量是 bki，那么 i 在工作中心j 上所需要的生产能力 W 是：以上公式针对所有的 i 和 j 都成立 13。3资源负载法资源负载法对粗能力计划的计算提供了一种更精确的方法，因为综合因子法和能力清单法都没有考虑不同的工作中心的时间安排。为了给各个生产设备提供分时段的的计划，资源负载法把生产提前期考虑在内。物料清单和工序流程，以及标准作业时间都是采用资源负载法时必须使用的，而且数据库中还必须加入零件和产品的生产提前期数据，即生产提前期的信息是使用资源负载法的不可或缺的。具体计算用以下例子来说明，我们提供考虑提前期的关键工作中心 1 和 2