第9章 成批生产方式的组织和控制.doc

第9章 成批生产方式的组织和控制本章关键词成批生产（Batch Production） 批量（Quantity）经济批量（Economic Quantity） 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）生产周期（Produce Cycle Time）提前期（Advanced Period）成组技术（Group Technique）工艺流程分析（Craft Procesure Analysis ）互联网资料http：//pomhttp：/ www.wbs.warwick.ac.uk/omindexhttp：/ 09/yygl成批生产是指工业企业(车间、工段、班组、工作地)在一定时期重复轮换制造多种产品的一种生产类型。成组技术是成组加工和成组工艺的进一步发展，对多品种小批量的生产企业组织生产的一种有效方法。既可以提高企业的生产效率，缩短生产周期，又能进一步按照市场上用户、消费者的需求不同进行生产。9.1 成批生产的期量标准9.1.1 批量和生产间隔期 成批生产是指工业企业(车间、工段、班组、工作地)在一定时期重复轮换制造多种产品的一种生产类型。根据其批量的大小、每个工作地完成零件工序数目以及各种零件重复生产的程度，成批生产可分为大批、中批和小批生产；凡产品品种不多，每批数量较多，出产相当稳定，接近于大量生产的为大批生产；如产品品种很多，每批数量很少，虽有重复但非常不稳定，接近于单件生产的为小批生产，介于两者之间的为中批生产。 批量是花费一次准备结束时间投入生产的同种产品(工件)的数量，准备结束时间是指生产开始前熟悉图纸，领取工卡量具，调整设备工装，试切，安装调整冲模、锻模，准备砂箱型板等所花的时间。 生产间隔期是相邻两批同种工件投入(或产出)的时间间隔。在周期性重复生产的条件下批量与生产间隔期有如下的关系：n=Rd n生产批量； R生产间隔期； d工件的平均日需求量。d=N/T年 N年产量；T年年工作日数 在生产任务一定时，平均每天产出量不变时，批量与生产间隔期成正比。 确定批量和生产间隔期的方法，大致可分为以下二类。 1. 以量定期法 这种方法就是先确定批量，然后使生产间隔期与之相适应。具体方法根据提高技术经济效益的要求来确定一个最初批量，然后据以计算生产间隔期，并修正最初批量，最后使两者相互配合，求得一个最佳数值。 （1）最小批量法 就是从充分利用设备这一因素来考虑，计算出最小批量。如果批量再小就会因设备调整次数过多而影响设备的合理利用。最小批量的计算公式如下： 式中：K调设备调整时间损失系数； t调设备调整时间； t序工序单件时间。式中的K调由企业根据实际情况确定，如设备负荷的紧张程度、工件的价值、工件的生产类型等。表9.1是一般情况下K调的参考值。表9.1 K调的参考数值生产类型工件价值大批中批小批低中高0.020.030.050.030.050.080.050.080.10.15 公式是按单工序计算的。一个零件有多道工序，则按使用关键设备的那道工序计算，最小批量法适用于对关键设备和贵重设备的批量决策。 （2）经济批量法 经济批量是批量控制的重要内容，应从生产准备成本与保管成本构成的总成本最低额，或设备调整费用构成的总成本最低额求取经济批量。经济批量可以表现为最佳生产批量法。最佳每批生产量 Q最佳每批生产量(件)； A全年生产数量(10000件)； P每次生产准备成本(25元/次)； C单位产品年保管成本率% (12.5%)； R单位产品生产成本(1元/件)。 全年生产准备成本=全年生产准备次数每次生产准备成本 全年保管成本=平均存货成本单位产品年保管成本率% 其总成本 就Q微分之 设，即 移项整理得 以上述资料代入上式 根据最佳每批生产量还可求得每次生产供用天数为73天/批和每批生产金额2000元/批。 2. 以期定量法 就是先确定生产间隔期，然而再确定与之相适应的批量。各类零件的生产间隔期是根据零件的复杂程度，工艺特点，价值大小等因素分类确定，再根据生产间隔期和生产任务确定各类零件的批量。在生产任务有变化时，生产间隔期不变，只调整批量即可。 为了管理上的方便，标准生产间隔期通常取周或旬工作天数的倍比数。如1天、2天、4天、8天(旬)、24天(月)、二月、季、半年或1天、3天、6天(周)、12天(半月)、24天(月)、二月、季、半年。采用标准生产间隔期后，相应的生产批量就与月需求量成倍比关系，给管理工作带来方便。例如，某工件的年需求量N=7200件（见表9.2）。 表9.2 标准生产间隔期标准生产间隔期1天2天4天8天24天2月1季半年全年生产批量（件）25501002006001200180036007200标准生产间隔期1天36天12天24天2月1季半年全年生产批量（件）25751503006001200180036007200 为了便于生产，一种产品的各种零件生产间隔期种数不宜太多。在实际运用时，可根据零件种类多少、复杂程度和划分零件组的多少来确定。一般来说，在管理水平较差的企业可以分为三种，管理水平较高的企业也以控制在六种以内为宜。 零件的生产间隔期是建立在零件分组的基础上的，对零件具体分组时应掌握以下三点： （1）按零件外形尺寸和重量大小分组； （2）按零件的结构形式和工艺过程分组，即将零件结构形式和工艺过程相同的划分一组； （3）按零件工序多少和劳动量大小分组。 根据上述标志进行分组时，重点应放在按劳动量大小，即按生产周期长短来划分，同一零件组内应尽量选择周期大体相同的零件。零件分组还要考虑到零件的生产类型和生产的组织形式，一般应将大量大批和中批、小批的零件分开。此外，还应考虑车间设备的负荷情况，因为同一零件组内零件种数过多，总劳动量过大，会影响其它零件组在当月完成任务；如同一零件组内零件种数过少，劳动量过小，也会给管理工作带来困难。总之，零件分组以劳动量大小为重点，对大型零件可分得细一些，对小型零件可分得粗一些，以便合理地利用生产资金和提高经济效益。在上述“以期定量”法的基本内容中可以看出，这种方法具有以下优点：首先是计算方法简便，能适应生产任务的变动，当任务量变动较大时，只需调整批量即可；其次，用这种方法制订的生产间隔期和批量，更有利于组织均衡生产。因为产品的每个零件和零件组的生产间隔期与月工作日数之间都互成倍数或约数，而批量是根据生产间隔期确定的，因此，也就保持了每种零件必要的比例关系，易于保持零件生产的成套性，保证各个基本生产环节之间以及基本生产与辅助生产之间的协调衔接，从而有利于组织均衡生产。9.1.2 生产周期 生产周期是指从原材料投入生产的时候起到制成成品最后完工的时候为止期间经历的全部日历时间。机械产品的生产周期通常包含产品中零件的毛坯制造、机械加工及部件装配、总装配等各工艺阶段经历的时间以及各工艺阶段之间经历的时间之和。产品生产过程所经历的上述时间常用毛坯制造周期、机械加工周期、部件装配周期、总装配周期和各工艺阶段之间的保险期来表示。而零件生产周期则是其毛坏制造周期、机加工周期以及各工艺阶段之间保险期之和。 生产周期是编制生产作业计划，确定产品及其零件在各工艺阶段投入和产出日期的主要依据，是成批生产作业计划的一项重要期量标准。 1. 一批零件生产周期的确定 在成批生产中，一批零件的生产周期，在很大程度上取决于零件在工序间的移动方式。一般有顺序移动，平行移动和平行顺序移动三种方式。现分述如下。 （1）顺序移动方式。它的特点是每批零件只有在前道工序全部完工后，才整批地转到后道工序加工。 设某零件的批量n=4，共有4道加工工序。其单件工序加工时间分别为t1=15，t2=5，t3=10，t4=20分，则其顺序移动方式如图9.1。图9.1 顺序移动方式 从上图可见，如果把工序间的运输，检验以及零件等待加工与停歇的时间略而不计，则加工该批零件的周期T顺等于该批零件全部工序加工时间的总和，即T顺=nt1+nt2+nt3+nt4=n(t1+t2+t3+t4) =式中m是工序道数。 把上述时间代入，则生产周期为 T顺=450=200分 可以看出，在上述顺序移动方式中，工序周期与零件批量和工序加工时间成正比，因而这种移动方式在批量较小和工序加工时间较短的情况下采用。（2）平行移动方式。它的特点是每个零件在前道工序加工完成之后，立即转到后道工序去继续加工，形成各个零件在各道工序上平行地进行加工。现根据上例条件，作平行移动方式的示意图9.2。图9.2 平行移动方式 t1为零件加工工序中最长的工序加工时间，则从上图可知，在平行移动方式中，一批零件的加工周期T平为： 把上述时间代入，则得 T平=50+（4-1）20=110分 （3）平行顺序移动方式。平行顺序移动方式既考虑了相邻工序上加工时间的重合，又保持了该批零件在工序上连续加工。现根据前例条件，作平行顺序移动方式图9.3图9.3 平行顺序移动方式 从上图9.3可知，在平行顺序移动方式中，因长短工序的次序不同，有两种安排方法： 当前道工序的单件加工时间小于或等于后道工序的单件加工时间时，加工完毕的零件应及时转到后工序去加工，即按平行移动方式逐件转移，如图中第二、第三道工序间的情况就是如此。 当前道工序的单件加工时间大于后道工序单件加工时间时，则前道工序上完工的零件，并不立即转移到后道工序，而是积存到一定数量，足以保证后道工序的设备连续加工时，才将完工的零件由前道工序转入到后道工序。使后道工序的结束时期较前道工序的结束时期差一个单件定额时间，据此可推出后道工序的开始期。这样既可以防止后道工序有时工作脱节，又可把分散的停止时间集中起来加以利用。图中的第一和第二工序间的情况就是如此。 从图9.3也可以看出，平行顺序方式的加工周期，可用顺序移动方式的加工周期减去重合部分的时间求得。 在前道工序的加工时间小于后道工序的加工时间时，该批零件在两道工序上加工时间的重合分为（n-1）t前，如前道工序加工时间大于后道，则加工时间重合部分为（n-1）t后。 因为t前与t后在上述的情况下，都是短工序，所以都可以用(n-1)t表示。所以平行顺序移动方式的工序周期可用下式表示：式中t是以前后工序单件加工时间比较后，取短工序的单件加工时间，以图9.3的具体数字代入，则得T平顺 = 4（15+5+10+20）-（4-1）（5+5+10） =140（分）具体确定零件的生产周期时还应该考虑到制度工作时间、定额完成系数、工作地数等因素。 如令p为平行性系数，可用它衡量生产过程的平行性程度。上例中按顺序移动方式的平行性系数为零。 平行移动方式的平行性系数为0.45， 平行顺序移动方式的平行性系数为0.30。 当批量增大时，例如n=400，则 T顺序=20000分，T平行=8030分，T平顺=12020分， 此时，顺序移动方式的p仍为零，平移移动方式的平行顺序移动方式 由上可知，顺序移动方式的零件等待时间最多，生产周期也最长。平行移动方式的生产周期最短。平行顺序移动方式的生产周期居两者之间。当批量增大时，它们之间的差异也增大。平行移动和平行顺序移动方式的p也相应提高。 在实际生产中这三种移动方式都在应用。它们各有自己的适用条件。选用时一般要考虑以下因素： 工件的大小。体积大、重量重、在工序间不可能成批传送的零件，如机床的床身、机座等总是单件传送的。而细小的工件不值得单件传送，一般放在容器中按容器容量大小成批传送。 相邻工序工作地之间的空间距离及采用的运输装置。相邻工序工作地在空间位置上紧密衔接或有机械化传送装置就有利于在工序间单件传送，实现平行移动。 尽可能使生产过程的各工序生产率相等，亦称工序同期化。此时按平行移动方式组织生产不仅生产周期最短，而且整批工件在各工序上连续加工，不出现设备短暂停歇现象。 2. 产品生产周期的确定 产品生产周期就是每个工艺阶段生产周期与各工艺阶段之间的保险期之和。工艺阶段的生产周期是指直接改变劳动对象的形状，大小，成份和性能的时间，但也包括一部分自然过程时间(如干燥、冷却等)。单台产品生产周期T可用下式计算T=T坯+T坯+T加+T加+T装+T包式中：T坯 毛坯生产周期； T坯毛坯保险期； T加 加工生产周期； T加加工保险期； T装 装配生产期； T包 产品装配后所做的各项工作，如油漆、试验、包装等的时间。 确定成批生产产品的生产周期比较复杂，不但要考虑每批产品零部件在各个工艺阶段的移动方式。各种零件在多个车间的成套周期，而且还要考虑与其它产品平行交叉作业等因素。生产日期用公式计算比较复杂，而且又常常和实际脱节。因此，可用图表法表示，即应用反工艺顺序的方法，绘出各个工艺阶段的衔接关系及各个工艺阶段生产周期表。9.1.3 提前期 提前期是指产品在各车间投入或出产的日期较成品产出日期所应提前的天数。提前期的计算，对生产过程各阶段的及时投入并适时出产，以保证装配的需要，是非常重要的。 产品装配出产日期是计算提前期的起点，而生产周期和生产间隔期是计算提前期的依据。正确规定提前期可以保证各个工艺阶段有秩序的进行。所以在作业计划工作中，要制订提前期的标准数据。 提前期的确定方法有两种：一种是直接根据产品的生产周期图来确定，另一种是根据公式计算，情况如下： 1. 若各工艺阶段的生产间隔期相等，则 某车间产出提前期=后车间投入提前期+保险期； 某车间投入提前期=本车间产出提前期+本车间生产周期； 各工艺阶段毛坯零件、产品投入、产出提前期如图9.4所示：图9.4 各工艺阶段投入和出产提前期 2. 若各工艺阶段的生产间隔期不相等，但成倍数关系，则： 某车间产出提前期=后车间投入提前期+保险期+（本车间生产间隔期 后车间生产间隔期） 某车间投入提前期的计算公式同前。 各工艺阶段生产间隔期不相等时，其毛坯、零件、产品投入、产出期如图9.所示：图9.5 期量标准关系示意图 根据图9.5装配生产间隔期为10天，生产周期为30天，机加工生产间间隔期为30天，生产周期为50天，毛坯生产间隔期为60天，生产周期为20天，保险期均为零，则按照上述公式： 机加工车间产出提前期=装配车间投入前期+（机加工生产间隔期 装配生产间隔期) =30天+（30天10天） =50天 毛坯车间产出提前期=机加工车间投入提前期+（毛坯生产间隔期 机加工生产间隔期) =100天+（60天30天） =130天 提前期是用日历天数来表示对一批零件在投入和产出的时间上规定。有了提前期就可以确定一批零件投入和出产的标准天数，是车间编制短期计划的依据。在实际工作中要计算每一零件的提前期是有困难的，只能计算劳动量最大的零件的提前期，对劳动量较小的零件，可按加工时间划分组别，然后按组别来确定提前期。在划分零件的组别时应当特别注意零件送交装配车间要保证各个零件或部件能成套地供应。9.1.4 在制品定额 成批生产方式中作业计划期量标准的要求是非常严格的，生产提前期是体现各个车间在生产期限配合方面的关系，而在制品定额则体现各个车间在生产数量配合方面的关系。车间在制品的占用是由于成批投入，但未完工产出而形成的，它们是整批整批地停留在车间内，因此则要计算批数和总量。 车间在制品占用量= 一批零件生产周期平均每日需要量 其中， 由公式可知，车间在制品占用量与生产间隔期及生产周期长短有直接关系。9.1.5 累计编号法 在多品种成批轮番生产条件下，各个月份生产的品种数量不稳定，以致在制品数量也不稳定。没有一个稳定的在制品数量，就无法采用大量生产所用的在制品定额法。这时，就要采用适合成批生产特点和要求的累计编号法。 所谓累计编号法，就是将事先制定的提前期转化为提前量，来确定各车间在计划月份应该达到的投入和出产累计数，来计划各车间当月应完成的投入数和出产数。 这里的累计数是指从年初(或从开始)生产这种产品时起开始计算的连续数字。 按照预先制定的提前期标准，确定各车间在计划月份出产和投入应该达到的累计数。计算公式如下： 车间出产（或投入）累计号数=装配车间产出累计号数+装配车间平均每日出产量本车间出产（或投入）提前期。 各车间在计划期应完成的当月产量和投入量按下式计算。 计划期车间出产（或投入）量=计划期末计划出产（或投入）的累计号数一报告期已出产（或投入）的累计号数。 按上式计算车间出产（或投入）量以后，还应按各种零件的批量进行修正，使车间出产（或投入）的数量能凑满相当一个或几个批量。 用累计编号法确定生产任务有以下几个特点： （1）在装配车间平均日产量不变的情况下，各车间的产量依本车间提前期而定。提前期越长，出产(或投入)的累计号数越大。由于累计号数是根据前期计算的，因此各车间可以同时进行计算，这样可以大大加速计划的编制过程。 （2）由于生产任务用累计号数表示，所以不必预计期初在制品数量，也不必到计划期初根据报告期的实际完成情况修正计划。当报告期计划执行不好时，未完成的部份就自然地转入计划期的任务中，因为计划期应出产的号数是固定的。这样就可以大大简化计划的编制工作，并可保证生产任务的完成。 （3）由于同一台产品所有零件都属于一个累计号数，所以只要每个环节都生产到规定的号数，就能可靠地保证零件的成套性。特别可以防止产品结束时零件不成套和投料过多的现象。 使用累计编号法，使车间在生产的期限和数量上衔接，不用在制品的储备定额，因此适用成批生产。有些条件较好的小批量生产以及不稳定的大量生产，也可以参考作用。 累计编号法的基础是成批生产的期量标准，现将累计编号法的具体应用示例如表9.3、9.4所示。表9.3 生产期量标准表车间批量间隔期生产周期保险期提前期投入出产装配加工毛坯204080102040103020-10101060110-3090表9.4 各车间投入和出产任务量累计号数计划表(任务量/累计号数)产品名称生产车间一月二月三月四月上中下上中下上中下上中下甲产品装配出产20/2020/4020/6020/8020/10020/12020/14020/16020/18020/20020/22020/240投入20/4020/6020/8020/10020/12020/14020/16020/18020/20020/22020/24020/260机械加工出产40/8040/12040/16040/20040/24040/280投入40/16040/20040/24040/28040/32040/360铸造出产80/24080/32080/400投入80/24080/32080/4009.2 成组技术 成组技术(Group Technology)简称GT，是成组加工和成组工艺的进一步发展，它是一种有效地组织多品种中小批生产的方法。这种方法根据零件的结构形状、尺寸大小和工艺特征进行系统的分类，将分散在不同产品中的相似零件组成零件组，对一组零件找出集中加工的科学形式，以扩大加工批量，减少调整、装夹时间，降低制造成本，使多品种小批生产企业能取得同大量生产相似的经济效果。 实质上，成组技术是以零件组为内容的，按对象原则组织生产的一种科学方法，即以零件的相似性为基础，以零件成组化为手段，扩大零件加工批量，运用成批大量生产的组织方式，来组织中小批产品的生产。9.2.1 成组技术产生的背景 任何新技术之所以能产生、发展和不断扩大应用范围，必然是客观上有需要，成组技术也是如此。 近年来，由于社会需要多样化的产品和用户要按自己的要求订制各种产品，随着科学技术的发展，产品要不断加以改进和革新，更由于市场上的激烈竞争，必须生产出竞争力强的适销对路的多种多样的产品。因而，由于产品的多样化而形成的多品种中小批生产，不论在国外或国内，已成为一种必然发展的趋势。 多品种中小批生产虽然是客观上的要求，但其不论从设计、加工还是从生产组织来看，都要比少品种大批生产复杂，经济效果差，多品种中小批生产一般存在以下一些问题： 1. 生产技术准备工作方面 由于产品、零件品种的多样化，设计人员在设计、计算和绘图上要化费大量的劳动，工艺人员要编制许多不同的工艺规程和设计多种工艺装备，而这些往往都依照个人的经验进行，这就大大影响了零件的标准化和通用化工作。单独工艺的数量繁多，严重妨碍了先进工艺和高效设备的采用，设计和工艺准备工作的复杂化，不仅大大增加了生产技术准备的工作量，而且也延长了产品的生产技术准备周期。 2. 生产过程组织方面 由于设计和工艺的多样化，给生产过程(特别是加工阶段)带来很多问题。在品种繁多，批量很小的情况下，一般按工艺专业化原则组织车间，设备布置采取落后的机群式。零件按批投料，按批在工序之间转移，工艺路线复杂，运输距离长，增加了很多不必要的流转运输时间。同时由于零件种类多，机床经常改变加工对象，设备和工艺装备调整频繁，减少了机床实际加工时间，既浪费了设备和人力，又使零件形成大量积压，并且难以提高机床的自动化程度。 3. 生产管理方法方面 由于零件的种类繁多，工艺复杂，更由于产品的批量不等、交货期的不同，对材料和外购件的要求不同，大大增加了生产管理的复杂性和编制作业计划的困难性。这都严重影响企业发展品种、提高质量、提高劳动生产率和降低成本。传统的生产组织和管理方法不适应，而且严重阻碍了多品种中小批生产的发展，这就促使各国机械工程界去寻求先进的合理的组织方式。成组技术正是在这种情况下日益发展起来。9.2.2 成组技术的发展概况 成组技术起源于前苏联及东欧各国，二十世纪五十年代前就有类似的思想，五十年代以后，成组技术逐渐地发展起来。它发展过程大体上是“成组加工成组工艺成组技术”三个阶段。 五十年代初，苏联的米特洛范诺夫，提出了按零件加工类型(如车削加工，铣削加工等)，将加工特点相同或相似的零件集中在一起组织成组加工，这是早期的成组加工形成。到六十年代初，引起了许多欧洲国家的重视。前苏联、捷克、前东德等国都采用了成组加工，并且以改变生产组织为主，按零件的分类编号对生产进行改组建立成组生产单元和成组车间，也就是从“成组加工”发展到了“成组工艺”阶段。七十年代以来，由于数控机床和计算机技术应用范围的扩大，给成组工艺充实了更多新内容，进一步发展了成组工艺，把成组工艺应用到生产的全过程，这就是进入了成组技术阶段。 目前，国外更多的企业接受了成组技术，认为成组技术是多品种中小批生产企业的改造方向，并且有利于生产手段数控化和生产管理计算机化。国外在成组生产单元的基础上发展了成组流水线，开创了成组加工，数控机床和计算机相结合的集成制造系统或柔性制造系统(FMS)，并向着无人化工厂的方向发展。 成组技术随着在产品设计、加工工艺中应用和发展，已经逐渐深入到企业的整个生产活动和管理工作的各个领域，如设计图的检索，技术信息处理等等。成组技术随着在加工、工艺、设计中应用和发展，向更广的范围扩展，深入到企业的整个生产活动和管理工作的各个领域，如设计图的检索，技术信息处理等等。近年来，“中国制造”的话题已经成为世界性热点，由于我国强大的制造能力和低成本的劳动力相得益彰，得以在全球市场中摧城拨寨，赢得了“世界工厂”的美誉。但是，正如计多有识之士所提出的，中国制造业的普遍水平不高，尤其在成组技术、信息化水平等方面已成为继续发展的瓶颈，中国制造业正在面临着新一轮的挑战。国家“十五”工业结构调整规划纲要中所述，在我国制造业进一步推广和应用成组技术，特别是以装备制造业为代表的高端制造业，只有在更高的技术水平、管理水平和信息化水平基础上，才能实现“做大做强”的目标。9.2.3 成组技术形成的客观基础 每个机械制造企业生产的产品品种很多，零件成千上万。但根据大量的统计资料表明，各种零件的出现是有一定的规律性，这种规律性就是成组技术形成的客观基础。它表现在： 1. 尽管各种机械产品极不相同，但构成不同产品的零件，都有极大的相似性 构成任何机械产品的零件都可以分为标准件、相似件和复杂件三大类，其中相似件往往占相当的比例。以车床为例：构成标准件的，如螺钉、螺栓、螺母、销子、键等，占全部零件的21.1%。构成相似件的，如轴、齿轮、轴套、手柄等，占72.5%。构成复杂件的如床身、溜板等，占6.4%。 2. 各类相似零件在同类产品系列中，有一定的出现率 捷克曾对机床行业进行过大量调查统计，其结果表明各种机床的差别虽很大，但各类零件的出现率却相当接近(如表9.5所示)。表9.5 各类零件的出现率零件种类平均出现率%出现率的分散程度%轴轴承盖法兰轴套、螺栓齿轮其他旋转体零件平面形零件杠杆形零件不规则形零件箱体形零件其它（多数为不加工）11.021.424.58.410.522.629.64.317.01.14.07.92.96.015.6 3. 在同类机器产品中，零件的结构及尺寸分布具有相对的稳定性。前西德阿亨工业大学在不同时期，对同一机床厂的回转类零件的直径尺寸变化，作了统计观察，得出的结果表明，尽管不同时期工厂生产的产品有变化，但回转类零件直径的变化却十分微小。这也进一步说明不仅各类零件出现的概率比较高，而且零件的结构形状和尺寸分布相当稳定。这也进一步说明不仅各类零件有一定的出现率，而且零件的结构形状和尺寸分布相当稳定。上述零件数量统计资料反映出的零件的相似性、出现的规律性和尺寸分布的稳定性，是成组技术形成的广泛的客观基础。因此即使是单件小批生产类型的企业，只要做好零件分类成组和建立成组加工单元的工作，就能取得同大量生产相似的经济效果。9.2.4 零件成组的方法 相似零件存在于同一产品和不同产品中，一般地只有打破产品界限，才能有效地扩大批量。 相似零件如何归类成组，是实施成组技术的重要工作。零件成组是否合理，直接影响成组化的效果。零件成组方法很多，归纳起来可分三类。 1. 目测法(或称经验法) 这是最简单的成组方法，主要凭经验和目测，把形状、尺寸、工艺方法等相似的零件归在一起。一般步骤为：先按需要加工的机床种类，分成几大类；再按工序相似分成若干组。有些外形不同但加工相似的零件也可归属同一组，有些外形相似但加工不同的也可归属同一组。 这种划分的方法是简明易行，但零件品种一多便有困难。 2. 工艺流程分析法 例如有20种不同的零件，分别经过车、铣、钻、磨等不同工序，如表9.6所示（“”表示某零件需用某种机床加工）。表9.6 零件工艺流程1234567891011121314151617181920车床卧铣床立铣床钻床磨床 这种方法要求每个零件都有工艺过程卡，而且要准确。 分析各零件加工工序的先后次序和零件在机床的流转路线，将工序和加工路线同类的零件归为一组。上述零件按相同或近似的加工工序归并后，大致可归为三组，如表9.7所示。表9.7 同类零件的归类1220711149541812817151931361610车床卧式铣床钻床磨床车床立铣床钻床磨床卧式铣床立式铣床钻床磨床 3. 编码分类法 这是零件成组的基本方法，即“以数代形，按数归组”。零件的形状、尺寸等特征，通常用图纸表示。若改用对应的数字(编码)表示，零件特征便转换成数字信息。然后根据编码的相同或相近将零件分类归组。这为利用计算机分类创造了条件。 （1）零件的分类编号 怎样用数字表示零件的特征，是编码系统要解决的问题。零件的特征很多。从设计角度，要考虑零件的几何形状、结构要素、尺寸、材料等，从工艺角度，要考虑装夹方法、加工精度、表面光洁度、毛坯类型、热处理要求以及生产类型等；从生产管理角度，还要考虑设备负荷、交货期限等。编码系统要有利于生产管理，使用方便。企业根据具体情况，可以选择通用的分类编号系统，也可以制定适合本企业的专用分类编号系统。目前，世界上已有几十种编码系统，按分类依据的主要特征来看不外乎有三种类型，即零件结构分类系统，零件工艺分类系统，零件结构和工艺结合的分类系统。其零件结构分类系统有广泛地用于英、法等国的布里奇(Brisch)分类系统、捷克斯洛伐克的托斯分类系统等等;零件工艺分类系统有米特洛范诺夫分类系统、鲍尔瓦托夫(op)分类系统等等；零件结构和工艺结合分类系统有前苏联工艺设计院提出的BT分类系统、前西德的奥匹兹(Opitz)分类系统等等。 上述各种类型的分类系统中，前西德的奥匹兹分类系统具有很好的适用性，为全世界所公认，是世界许多国家作为分类编码法则的基础。这种分类系统中，每个零件用九位数字表示，每位都有09的数字来分别表示不同的要求或特征。 第一位数字表示零件分类别;(其中05表示回转体零件;69表示非回转体零件)， 第二位数字表示主要形状，(例如0表示光滑无形状要素，12表示一端带台或光滑等)， 第三位数字表示回转面加工， 第四位数字表示平面加工， 第五位数字表示辅助孔加工， 第六位数字表示尺寸， 第七位数字表示材料， 第八位数字表示毛坯形状， 第九位数字有示加工精度。 前五位数为形状编码（又称主要编码），后四位数为辅助助码（又称设计编码）。 根据零件回转体、偏移件、非回转体的分类，第25位码的表示各有不同。但辅助编码都是同一的。其基本组成如图9.6。图9.6 奥匹兹(Opitz)分类编码系统的基本结构 图中L与D表示回转体零件的长度与直径。A、B、C表示非回转体零件的长、宽、高。 其中回转体零件0、1、2类(在回转体零件中，除去有偏移的和特殊件)的主要编码位可参照有9.9的编码表。 3、4类零件、6类零件、7类零件、8类零件和特殊类零件的主要编码位都有类似表9.8的编码表。这些编码可通过查阅有关手册得到。 每一类零件的辅助编码位可参照同一张编码表，见表9.9。 表9.8 0、1、2类零件的编码表第1位零件数别012回转体零件第2位外表面形状要素外部形状0123456789光滑无形状要素一端台阶或光滑两端台阶功能锥面传动螺纹(10功能直径)其它无形状要素有螺纹有功能槽无形状要素有螺纹有功能槽第3位内表面形状要素外部形状0123456789光滑或一端台阶两端台阶功能锥面传动螺纹(10功能直径)其它无孔、盲孔无形状要素有螺纹有功能槽无形状要素有螺纹有功能槽第4位平面加工0123456789无平面加工在一个方向弯曲外平面或和外表面互成等分关系外平面绕一圆周相外部键槽和/或槽多边形外部花键和/或沟槽、和/或花键平面和/或槽或内平面和/或沟槽内花键和/或多边形内外花键和/或沟槽和/或槽其它第5位辅助孔及齿形加工0123456789无 齿有 齿无辅助孔用钻模加工辅向孔，不轴向孔用钻模加工径向孔不用钻模加工或其它方向孔用钻模轴向和/或径向和/其它方向孔不用钻模轴向和/或径向和/直齿齿形锥齿齿形其它齿形其它表9.9 奥匹兹分类系统辅助编码表 第6位 第7位 第8位 第9位直径D或边长A材料毛坯种类精度（按编码位数）0毫米时0灰铸铁0园棒0无高精度要求200.8120500.82.01球墨铸铁，可锻铸铁1园棒光拉或去皮122501002.04.02钢b42kg/mm22棒材一三角、四角、六角2331001604.06.53炭素结构钢b42kg/mm23管材3441602506.510.54钢2+3热处理4角钢、U形钢、工形钢等45525040010.516.05合金钢（不热处理）5薄板52+3640060016.025.56合金钢、热处理6中板或厚板62+47600100025.540.07有色金属7铸锻件72+58100020004080.08轻合金8焊接组合件83+49200080.09其它材料9粗加工零件92+3+4+5 利用奥匹兹编码系统的一系列图表，就可对各种零件进行编码。 例：有一零件如图9.7所示。利用奥匹兹编码系统对此零件进行编码。 0回转体零件，L/D0.5； 01一端台阶，无形状要素； 图9.7 回转体零件 013光滑或一台阶，有功能槽； 0131外平面； 01312轴向孔，用钻模，不带齿； 013124直径在160250之间； 0131240材料为铸铁； 0132407毛坯为铸铁； 013124075第二、三位有高精度要求。 该零件编码：013124075 我国已制定了JCBM系统。该系统以机床行业为实施对象。也适用于其他行业的机械制造业；适用于中等和中等以上规模的多品种中小批生产企业。JCBM与奥匹兹系统大同小异，十分相似，是以奥匹兹系统为基础，使用九位码。 JCBM保留了奥匹兹系统的优点。例如，通用性强、排列规律码位适当和兼顾设计、加工和管理等。并且JCBM还根据我国机械加工业的特点，对奥匹兹系统作了修改。例如，码位的内容作了变动、零件类别作了调整、为使用企业增补内容留有了余地等。 有关其它各种编码系统的具体内容可以在有关的手册上查得。 （2）零件组的划分 划分零件组，就是按零件的特征和对生产能力的平衡，将各种编号的零件进行适当的组合。划分零件组，根据成组加工单元建立和未建立两种情况，有两种不同的方法。 当成组加工单元尚未建立时，划分零件组可采用特征数据法。即直接根据零件本身的编码进行成组。这种方法首先在编码系统中选出几个最基本的码位(称之特征码位)，作为初分零件组的标准，然后归集这些特征码位上数字相同的零件为若干初分的零件组，最后再按初分的组进行工时和能力平衡，得到合适的零件组。各个企业都可以制订符合自己情况的基本特征码数。一般可把零件类别、外形要素、尺寸和材料种类作为特征码数。从奥匹兹系统看，可先按第一、二、六、七位，四个码位作为分组的特征码数，然后再进行平衡。若零件组内数量大、工时太多时，可再按工艺特征将零件组细分。 若成组加工单元已建立，可采用特征矩阵法。这种方法则需作出各加工单元的特征数据矩阵和零件的特征矩阵，凡零件编码符合某个加工单元特征矩阵的零件，便归为一组。 表9.10是依据奥匹兹分类系统对图97编号为013124075的零件所对应的零件特征矩阵表。 表9.10的每一列依次表示零件编号中对应的位数，每一行则表示零件编号中每位数上可能出现的分类特征号数。表上每一行每一列的相交点，代表了一个零件某个工艺特征。如果矩阵表上行与列的交点所表示的特征确为零件所具有，则用“1”表示，反之，便用“0”表示。 表9.10 零件特征矩阵表编码位数代号数形状编码辅助编码1234567890123456789100000000001000000000001000000010000000000100000000000100000100000000000000001000000010000 表9.11是某加工单元特征矩阵表。它是把加工单元所具有的工艺能力，对照编码系统(此为奥匹兹系统)的码位，用矩阵表示出来。矩阵中出现“1”的表示该加工单元有能力完成该码位上相应特征项目的工艺能力，划“0”的表示不具备该项能力