成组技术课件

成组技术GT（GroupTechnology）研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。

第9章成组技术9.1成组技术的基本原理9.1.1成组技术基本原理传统的单件小批量生产模式主要有下列一些问题：（1）生产计划、组织管理复杂化

（2）零件从投料至加工成成品和总生产时间（生产周期）较长

（3）生产准备工作量极大（4）产量小限制了先进生产技术的采用

进入80年代成组技术在我国得到广泛应用。机械设计研究总院组织研制了全国机械零件分类编码系统JLBM-19.1.2成组技术的发展50年代末60年代初，成组技术传入东欧和西欧各国。

60年代以后，日本、美国也积极采用成组技术，并取得效果。

分类编码方法和技术文件的统一化，使各级计算机管理系统便于联网，由此可实现技术经济信息这一社会智力资源的共享。

我国早在60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。9.1.2成组技术的发展50年代末60年代初，9.2零件的分类编码系统9.2.1零件的代码在成组技术条件下，产品零件的代码是由2部分组成的，即零件的识别码和零件的分类码。

(1)零件的识别码就是零件的件号或图号，识别码是惟一的。

(2)零件的分类码零件的分类码是在成组技术条件下提出的，可以反映出零件固有的功能、名称、结构形状、工艺、生产等信息；分类码对某种零件而言，并非惟一的，不同的零件可以拥有相同的分类码。在按成组技术组织生产时，必须同时将零件的识别码与分类码结合应用。

9.2零件的分类编码系统9.2.1零件的代码在成组技术条第9章成组技术课件第9章成组技术课件

①利用零件分类编码，可以得出零件频谱。反映了这个企业在产品设计、制造工艺和生产等方面的基本数据，它是企业据以进行生产合理化和制定技术改造方案的重要原始资料。②零件分类编码是实现设计——工艺标准化的基础。提高企业标准化水平。③零件分类编码提供了有效的检索手段。④零件分类编码系统的推广应用，有利于实现专业化生产。⑤零件分类编码系统的应用，有助于生产信息管理和使用的合理化。

2．零件分类编码的作用零件的分类编码，除了能对零件分类分组外，其主要功能还在于能搜集和检索有关零件从设计、加工工艺到制造各环节的信息。①利用零件分类编码，可以得出零件频谱。2．零件分类编码的作用

9.2.2零件分类编码原理和概念1．零件的分类原理和概念(1)分类(2)分类系统

分类系统是为了达到一定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。(3)分类环节分类环节是事物在分类过程中所经历的每个层次或步骤。(4)分类标志分类标志往往选取被分类事物所固有的特征和属性。9.2.2零件分类编码原理和概念1．零件的分类原理零件分类是依据零件的各方面特征来进行的，一般按以下3个方面的特征分类。

(1)结构特征零件的几何形状、尺寸大小、结构功能和毛坯类型等。

(2)工艺特征零件的毛坯形状、加工精度、表面粗糙度、加工方法、材料、定位夹紧方式，选用的机床类型等。

(3)生产组织与计划特征加工批量、制造资源状况和工艺过程跨车间、工段及厂际协作等情况。

3．零件分类的基本依据零件分类是依据零件的各方面特征来进行的，一般按以下3个方面的4．零件的分类系统分类系统是为了达到一定分类目的和要求而采用的相应分类原理、规划和步骤所构成的一个体系的总称。

(1)分类环节1)横向分类环节横向分类环节是较笼统的分类标志，所以它具有粗分类的作用。横向分类环节一般称为码位，其先后顺序安排上，应该先安排与设计检索有关的，然后安排与工艺有关的。2)纵向分类环节纵向分类环节是对其所属的横向分类环节进一步具体化的细化。纵向分类环节一般称为特征项，其先后顺序安排上，应遵循由简渐繁、由一般到特殊的原则。

4．零件的分类系统(1)分类环节3）混合环节的分类系统2．分类系统的结构形式(1)按横向分类环节的多少来分1）少环节分类系统2）多环节分类系统(2)按横向分类环节间的相互关系来分1）独立环节的分类系统2）关联环节的分类系统2．分类系统的结构形式(1)按横向分类环节的多少来分1）少(3)按分类系统的用途来分1）供设计检索用的分类系统偏重在零件结构特征方面。2）供工艺标准化用的分类系统偏重于零件的工艺特点。3）设计与工艺兼顾的分类系统

(4)按分类系统结构的表达形式分1）表格式分类系统2）决策树式分类系统(3)按分类系统的用途来分1）供设计检索用的分类系统偏重在(3)多级分类系统的结构

1)独立环节的分类系统——链式结构若系统内各横向分类环节之间彼此安全独立而互不相干，则这样的横向分类环节便是独立环节。由独立环节组成的分类系统一般称为链式结构，如图所示。横向分类环节用罗马数字表示，它们之间的关系用“-”表示。

若系统横向分类环节总数为N，每一横向分类环节所辖纵向分类环节数为Z，则链式结构的纵向分类环节总数为ZN。(3)多级分类系统的结构1)独立环节的分类系统——链式结2)关联环节的分类系统——树式结构若系统中相邻横向分类环节之间有从属关系而互相关联，则这样的横向分类环节称作关联环节。它们之间的关系用“<”表示。由关联环节组成的分类系统一般称为树式结构，如图所示。

若系统横向分类环节总数为N，每一横向分类环节所辖纵向分类环节数为Z，系统中拥有的关联环节数为L，则树式结构的纵向分类环节总数为。

(3)多级分类系统的结构

2)关联环节的分类系统——树式结构若系统横向分类环节总数为N(3)多级分类系统的结构

3)混合环节的分类系统——混合结构这种分类系统中的横向分类环节既有独立环节又有关联环节，因此属于兼有链式结构和树式结构的混合结构。不少实际的零件分类系统都由这种混合环节组成的。图所示即是此种分类系统。

若系统横向分类环节总数为N，每一横向分类环节所辖纵向分类环节数为Z，系统中拥有的关联环节数为L，则混合结构的纵向分类环节总数为(N-L)Z+。

(3)多级分类系统的结构3)混合环节的分类系统——混合结5．零件编码系统的编码结构

零件分类编码大多采用表格形式，其结构和描述的信息如表所示。

5．零件编码系统的编码结构零件分类编码大多采用表格形式，其零件分类编码系统对成组技术实施有重要作用，基本要求：①系统内各特征代码含义明确，无“多义性”；且结构应力求简单，使用方便。②标识零件几何形状的特征代码应具有永久性，以保持分类编码系统的延续性。③系统应能满足企业产品零件的使用要求，并为新产品发展留有余地。④系统要便于用计算机进行处理。⑤零件分类编码系统已有国标、部标，应尽量采用，不能满足时可建立本企业或部门的系统。

6．对零件分类编码系统的基本要求零件分类编码系统对成组技术实施有重要作用，基本要求：6．对零9.2.3常用的零件分类编码系统1．VUOSO零件分类编码系统

VUOSO零件分类编码系统是成组技术中最早出现的零件分类编码系统。

图9.8VUOSO分类编码系统的基本结构

9.2.3常用的零件分类编码系统1．VUOSO零件分类编码

VUOSO系统的第四个横向分类环节称为“型”。主要用来表示零件所用的材料和毛坯种类。VUOSO系统的第一个横向分类环节称为“类”，主要用来区分：回转体类零件、非回转体类零件，以及用除机械加工以外的其它工艺方法（如：弯曲、焊接、成型等）所获得的零件。

VUOSO系统的第二横向分类环节称为“级”。主要用来区分零件的大小和重量，借此也同时描述零件的基本形状。VUOSO系统第三个横向分类环节称为“组”。

VUOSO系统中的第一、二、三个横向环节都是关联环节。VUOSO系统的第四个横向分类环节称为“型”。主要9.3零件的分类方法

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。9.3.1生产流程法（ProductionFlowAnalysis—PFA）

生产流程分析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系统。1．顺序分枝法

顺序分枝法乃是将待分类的全部零件按其工艺过程逐个地判别，使之归属于相应的各级分枝组。9.3零件的分类方法目前应用的零件分类方法

并枝成组时，宜于从最高级分枝组开始逐次寻求可并枝的次一级枝组。

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它们之间的亲密度关系可区分为高、中、低三级：（1）高亲密度关系（2）中亲密度关系（3）低亲密度关系若将两个分枝组之间的工艺过程

1）最近距离法（SingleLinkageMethod）2．聚类分析法

聚类分析法是一种数值分类方法，它是数理统计中研究物以类聚的一种多元分析方法，即用某一数学统计量定量地确定样品之间的亲疏关系，从而客观地将样品分类。(1)基本概念1）样品样品是分类对象的单一个体。2）分类全域与类3）相似系数(2)聚类方法和类相似系数

这种构造样品与类或类类之间相似系数统计量的法则称为聚类方法，该统计量称为类相似系数。常用的几种聚类方法：1）最近距离法（SingleLinkageMe

本分类方法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，将矩阵中相似系数数值最高的一对零件聚合成新类。

2）最远距离法3）类平均法(3)聚类分析法的零件分类本分类方法是根据规定的统计量为判据将多种零件逐次聚

在编码中选用若干特征码位来制定分类的相似性标准，只要是特征码位代码相同的零件皆可以归属于同一零件组。9.3.2编码分类法1．零件分类的相似性标准

(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，过于粗略，以致归属于同一组的零件种数太多，使组内零件间差异性太大，从而妨碍了很好地利用零件的相似性。

为制定零件族相似性标准有下列三种方法：特征码位法、码域法及特征位码域法。2．特征码位法在编码中选用若干特征码位来制定分类的相似性标准，只

这种方法只要求零件在特征码位的码值在规定的码域内，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。

3．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。4．特征位码域法3．码域法即适当放宽每一码位相似特征

能保证最大限度地重复使用原有的设计信息，还可以赋予产品零件部件间更高的相似性，为后继生产活动实施成组技术奠定了良好的基础。

9.4成组技术的应用9.4.1成组技术在设计中的应用能保证最大限度地重复使用原有的设计信息，还可以赋予

复合路线法是在零件分类成组的基础上，把同组零件的工艺过程卡收集在一起。然后从中先选出组内最复杂，也即最长的工艺路线作为代表。

成组技术在工艺设计中应用的基本思想是着眼于零件工艺过程的相似性。常用的成组工艺设计方法有复合零件法和复合线路法。9.4.2成组技术在工艺过程中的应用1．复合零件法

利用一种所谓的复合零件来设计成组工艺的方法。作为复合零件都必须拥有同组零件的全部待加工的表面要素。2．复合路线法复合路线法是在零件分类成组的基础上，把同组零件的工艺

成组工艺规程设计

1.划分零件组对零件编码后根据相似性划分零件加工组，方法有三种：

1)特征码位法选几位与加工特征直接有关的特征码为形成零件组依据，只要这些码位相同，零件即可划为一组，不管其它码位

2)码域法对各码位制定分组的码域，即码位限制几个数字项，凡各码位上的特征码落在规定码域内的零件划为同一组。

3)特征位码域法将特征码位与码域法相结合的分组方法。选取特征性强的码位并规定允许的变化范围（码域）,作为分组的依据。成组工艺规程设计1.划分零件组2)码域法2.主样件设计能集中反映组内所有零件的结构特征和工艺特征的零件称为主样件。它可以是真实零件也可是综合的假想零件。3.拟订零件组工艺过程

制订主样件的工艺过程，作为该零件组的工艺过程，可加工组内每一个零件。成组工艺路线常用图表格式表示，图8-4是六个零件组成的零件组的“综合零件”及其成组工艺过程卡的示意图。2.主样件设计3.拟订零件组工艺过程

图8-4图8-4

机床的选择与布置

成组加工机床应有良好的精度和刚度，加工范围可调。机床应有较高负荷率（如80%），若不当应调整零件组根据生产组织形式机床有三种不同布置方式：

(1)成组单机设备是单台成组加工机床或成组加工中心

(2)成组生产单元成组零件的全部工艺过程，由相应的一组机床完成

(3)成组生产流水线机床设备按零件组工艺流程布置，各台设备的生产节拍基本一致。与普通流水线不同的是：在生产线上流动的不是一种零件而是一组零件。机床的选择与布置成组加工机床应有良好的

成组生产单元机床布置图成组生产单元机床布置图

成组技术GT（GroupTechnology）研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。

第9章成组技术9.1成组技术的基本原理9.1.1成组技术基本原理传统的单件小批量生产模式主要有下列一些问题：（1）生产计划、组织管理复杂化

（2）零件从投料至加工成成品和总生产时间（生产周期）较长

（3）生产准备工作量极大（4）产量小限制了先进生产技术的采用

进入80年代成组技术在我国得到广泛应用。机械设计研究总院组织研制了全国机械零件分类编码系统JLBM-19.1.2成组技术的发展50年代末60年代初，成组技术传入东欧和西欧各国。

60年代以后，日本、美国也积极采用成组技术，并取得效果。

分类编码方法和技术文件的统一化，使各级计算机管理系统便于联网，由此可实现技术经济信息这一社会智力资源的共享。

我国早在60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。9.1.2成组技术的发展50年代末60年代初，9.2零件的分类编码系统9.2.1零件的代码在成组技术条件下，产品零件的代码是由2部分组成的，即零件的识别码和零件的分类码。

(1)零件的识别码就是零件的件号或图号，识别码是惟一的。

(2)零件的分类码零件的分类码是在成组技术条件下提出的，可以反映出零件固有的功能、名称、结构形状、工艺、生产等信息；分类码对某种零件而言，并非惟一的，不同的零件可以拥有相同的分类码。在按成组技术组织生产时，必须同时将零件的识别码与分类码结合应用。

9.2零件的分类编码系统9.2.1零件的代码在成组技术条第9章成组技术课件第9章成组技术课件

①利用零件分类编码，可以得出零件频谱。反映了这个企业在产品设计、制造工艺和生产等方面的基本数据，它是企业据以进行生产合理化和制定技术改造方案的重要原始资料。②零件分类编码是实现设计——工艺标准化的基础。提高企业标准化水平。③零件分类编码提供了有效的检索手段。④零件分类编码系统的推广应用，有利于实现专业化生产。⑤零件分类编码系统的应用，有助于生产信息管理和使用的合理化。

2．零件分类编码的作用零件的分类编码，除了能对零件分类分组外，其主要功能还在于能搜集和检索有关零件从设计、加工工艺到制造各环节的信息。①利用零件分类编码，可以得出零件频谱。2．零件分类编码的作用

9.2.2零件分类编码原理和概念1．零件的分类原理和概念(1)分类(2)分类系统

分类系统是为了达到一定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。(3)分类环节分类环节是事物在分类过程中所经历的每个层次或步骤。(4)分类标志分类标志往往选取被分类事物所固有的特征和属性。9.2.2零件分类编码原理和概念1．零件的分类原理零件分类是依据零件的各方面特征来进行的，一般按以下3个方面的特征分类。

(1)结构特征零件的几何形状、尺寸大小、结构功能和毛坯类型等。

(2)工艺特征零件的毛坯形状、加工精度、表面粗糙度、加工方法、材料、定位夹紧方式，选用的机床类型等。

(3)生产组织与计划特征加工批量、制造资源状况和工艺过程跨车间、工段及厂际协作等情况。

3．零件分类的基本依据零件分类是依据零件的各方面特征来进行的，一般按以下3个方面的4．零件的分类系统分类系统是为了达到一定分类目的和要求而采用的相应分类原理、规划和步骤所构成的一个体系的总称。

(1)分类环节1)横向分类环节横向分类环节是较笼统的分类标志，所以它具有粗分类的作用。横向分类环节一般称为码位，其先后顺序安排上，应该先安排与设计检索有关的，然后安排与工艺有关的。2)纵向分类环节纵向分类环节是对其所属的横向分类环节进一步具体化的细化。纵向分类环节一般称为特征项，其先后顺序安排上，应遵循由简渐繁、由一般到特殊的原则。

4．零件的分类系统(1)分类环节3）混合环节的分类系统2．分类系统的结构形式(1)按横向分类环节的多少来分1）少环节分类系统2）多环节分类系统(2)按横向分类环节间的相互关系来分1）独立环节的分类系统2）关联环节的分类系统2．分类系统的结构形式(1)按横向分类环节的多少来分1）少(3)按分类系统的用途来分1）供设计检索用的分类系统偏重在零件结构特征方面。2）供工艺标准化用的分类系统偏重于零件的工艺特点。3）设计与工艺兼顾的分类系统

(4)按分类系统结构的表达形式分1）表格式分类系统2）决策树式分类系统(3)按分类系统的用途来分1）供设计检索用的分类系统偏重在(3)多级分类系统的结构

1)独立环节的分类系统——链式结构若系统内各横向分类环节之间彼此安全独立而互不相干，则这样的横向分类环节便是独立环节。由独立环节组成的分类系统一般称为链式结构，如图所示。横向分类环节用罗马数字表示，它们之间的关系用“-”表示。

若系统横向分类环节总数为N，每一横向分类环节所辖纵向分类环节数为Z，则链式结构的纵向分类环节总数为ZN。(3)多级分类系统的结构1)独立环节的分类系统——链式结2)关联环节的分类系统——树式结构若系统中相邻横向分类环节之间有从属关系而互相关联，则这样的横向分类环节称作关联环节。它们之间的关系用“<”表示。由关联环节组成的分类系统一般称为树式结构，如图所示。

若系统横向分类环节总数为N，每一横向分类环节所辖纵向分类环节数为Z，系统中拥有的关联环节数为L，则树式结构的纵向分类环节总数为。

(3)多级分类系统的结构

2)关联环节的分类系统——树式结构若系统横向分类环节总数为N(3)多级分类系统的结构

3)混合环节的分类系统——混合结构这种分类系统中的横向分类环节既有独立环节又有关联环节，因此属于兼有链式结构和树式结构的混合结构。不少实际的零件分类系统都由这种混合环节组成的。图所示即是此种分类系统。

若系统横向分类环节总数为N，每一横向分类环节所辖纵向分类环节数为Z，系统中拥有的关联环节数为L，则混合结构的纵向分类环节总数为(N-L)Z+。

(3)多级分类系统的结构3)混合环节的分类系统——混合结5．零件编码系统的编码结构

零件分类编码大多采用表格形式，其结构和描述的信息如表所示。

5．零件编码系统的编码结构零件分类编码大多采用表格形式，其零件分类编码系统对成组技术实施有重要作用，基本要求：①系统内各特征代码含义明确，无“多义性”；且结构应力求简单，使用方便。②标识零件几何形状的特征代码应具有永久性，以保持分类编码系统的延续性。③系统应能满足企业产品零件的使用要求，并为新产品发展留有余地。④系统要便于用计算机进行处理。⑤零件分类编码系统已有国标、部标，应尽量采用，不能满足时可建立本企业或部门的系统。

6．对零件分类编码系统的基本要求零件分类编码系统对成组技术实施有重要作用，基本要求：6．对零9.2.3常用的零件分类编码系统1．VUOSO零件分类编码系统

VUOSO零件分类编码系统是成组技术中最早出现的零件分类编码系统。

图9.8VUOSO分类编码系统的基本结构

9.2.3常用的零件分类编码系统1．VUOSO零件分类编码

VUOSO系统的第四个横向分类环节称为“型”。主要用来表示零件所用的材料和毛坯种类。VUOSO系统的第一个横向分类环节称为“类”，主要用来区分：回转体类零件、非回转体类零件，以及用除机械加工以外的其它工艺方法（如：弯曲、焊接、成型等）所获得的零件。

VUOSO系统的第二横向分类环节称为“级”。主要用来区分零件的大小和重量，借此也同时描述零件的基本形状。VUOSO系统第三个横向分类环节称为“组”。

VUOSO系统中的第一、二、三个横向环节都是关联环节。VUOSO系统的第四个横向分类环节称为“型”。主要9.3零件的分类方法

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。9.3.1生产流程法（ProductionFlowAnalysis—PFA）

生产流程分析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系统。1．顺序分枝法

顺序分枝法乃是将待分类的全部零件按其工艺过程逐个地判别，使之归属于相应的各级分枝组。9.3零件的分类方法目前应用的零件分类方法

并枝成组时，宜于从最高级分枝组开始逐次寻求可并枝的次一级枝组。

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它们之间的亲密度关系可区分为高、中、低三级：（1）高亲密度关系（2）中亲密度关系（3）低亲密度关系若将两个分枝组之间的工艺过程

1）最近距离法（SingleLinkageMethod）2．聚类分析法

聚类分析法是一种数值分类方法，它是数理统计中研究物以类聚的一种多元分析方法，即用某一数学统计量定量地确定样品之间的亲疏关系，从而客观地将样品分类。(1)基本概念1）样品样品是分类对象的单一个体。2）分类全域与类3）相似系数(2)聚类方法和类相似系数

这种构造样品与类或类类之间相似系数统计量的法则称为聚类方法，该统计量称为类相似系数。常用的几种聚类方法：1）最近距离法（SingleLinkageMe

本分类方法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，将矩阵中相似系数数值最高的一对零件聚合成新类。

2）最远距离法3）类平均法(3)聚类分析法的零件分类本分类方法是根据规定的统计量为判据将多种零件逐次聚

在编码中选用若干特征码位来制定分类的相似性标准，只要是特征码位代码相同的零件皆可以归属于同一零件组。9.3.2编码分类法1．零件分类的相似性标准

(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，过于粗略，以致归属于同一组的零件种数太多，使组内零件间差异性太大，从而妨碍了很好地利用零件的相似性。

为制定零件族相似性标准有下列三种方法：特征码位法、码域法及特征位码域法。2．特征码位法在编码中选用若干特征码位来制定分类的相似性标准，只

这种方法只要求零件在特征码位的码值在规定的码域内，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。

3．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。4．特征位码域法3．码域法