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读书报告 Literature Review

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成组技术的研究报告
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班 级：12机制2
作 者：顾鹏
学 号：12321214
摘　要（Abstract）
成组技术的发展已经走过半个多世纪,在新世纪中,成组技术的发展是迫切需要讨论的问题.本文从发展情况、在实际中的应用、未来的前景几个方面对成组技术进行探讨，让大家对成组技术有着清晰深刻的认识。
关键词：成组技术，发展情况，实际中的应用
1 前　言（Introduction）
成组技术（GT）是近几十年发展起来的一门综合性生产技术。它以零件之间的相似性为基础，研究如何生产活动中相似的问题归类成组，根据结构和工艺的相似性将品种众多的零件分类形式成为不多数的零件族，再将同一零件族中分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，寻求相对统一的优化解决方案，从而以接近于大批量生产的方式来生产多品种，中小批量的产品，提高生产的效率和经济效益。
通常，将机械产品或部件在性能，规格方面具有的相似性成为基本相似性，也称为一次相似性。一般地，若俩个产品具有基本相似性，则它们在几何形状，尺寸，精度，功能要素和材料方面也常具有相似性。上述相似性的存在，又会导致零件的制造和装配工艺，产品的生产经营与管理等方面具有相似性，包括所使用的设备、工具、软件、制造工时、成本、材料供应、库存管理等。这些以基本相似性为基础导出的相似性称为派生相似性或二次相似性。其中，基本相似性属于设计信息，而二次相似性属于工艺信息。
:正　文（Subjects）
2 从几方面看成组技术的发展状况
A:　从企业环境的变化看成组技术:当初人们提出成组技术是为了使制造企业更好地适应多品种、小批量生产,通过将相似的工作和内容归并处理,提高成组批量,取得规模经济效应. 现代企业所处的环境与50 年前有很大的变化,例如,信息技术对企业和人们的生活产生了深远的影响.但成组技术的基本思想并没有落伍,只是现代制造企业的品种更多、量更小、客户需求的个性化程度更高,同时客户对产品的价格和交货期要求更高.
B:　从生产模式的变化看成组技术:市场的需求是生产模式变化的原动力. 市场的变化直接导致了新的生产模式不断出现,新的技术对生产模式也有很大的影响,例如网络技术的出现,使基于信息高速公路的敏捷制造有可能实现.但新的生产模式的出现并不意味着传统的生产模式就被淘汰. 例如,传统的单件生产模式和大批量生产模式现在依然存在. 这是由于产品的多样性和人们需求的多样性所决定的. 有人需要手工制造的高度个性化的汽车,也有人需要大批量生产的低价格的国民车.新的生产模式也并不是完全脱离传统生产模式而出现的,往往继承了大量的传统生产模式的思想和方法. 例如,大批量生产中的标准化思想和方法、成组技术的思想和方法在敏捷制造和大批量定制中都在继续应用着.在同一时期出现的各种不同的生产模式,主要是所考虑的内容不同,例如,精益生产模式中不仅有成组技术,还有以人为中心和准时制造的管理方法.
C:　从系统工程的角度看成组技术:成组技术将相似的工作和内容归并处理,提高系统的柔性、可重构性、效率等. 显然,成组技术是一种典型的系统工程方法,在信息社会中具有越来越重要的意义.制造业中的系统工程方法主要可分为:(1) 系统空间维优化. 成组技术属于系统空间维优化范畴. 主要面对相似产品族、相似零件族、相似工艺族等.(2) 系统时间维优化,以过程为中心组织,提高系统的集成度. 如CIMS、并行工程、敏捷制造等.现代制造企业需要完整的解决方案,并且只有完整的解决方案才能真正解决企业的问题,例如,精益生产模式就是一种多品种、小批量生产企业的比较完整的解决方案. 企业是一个社会- 技术系统. 成组技术主要是在技术层面上帮助解决现代制造企业的一些问题. 这就对成组技术研究方向提出了如下要求:(1) 将成组技术作为新的生产模式中的子系统进行研究,同时需要结合其它子系统进行集成研究.对于具体的一个系统的优化,需要空间维优化和时间维优化的综合.(2) 研究在新的生产模式中成组技术的新的发展
3 成组技术在几个领域的应用
A：成组技术在CAD中的使用：CAD 是计算机应用的一个重要分支。目前国内大多用AutoCAD、PICAD 等绘图软件, 通用性程度高, 专业化、行业化程度低, 在很大程度上图工具, 并没有形成质的飞跃, 计算机的储藏信息量大、便于检索等特点并没有得到充的利用。因此, 用成组技术原理指导的CAD 系统, 必然使CAD 系统更趋合理化。PICAD 是国内众多用户所熟悉的国产绘图软件, 由于PICAD系统全部采用交互方式创建图形库, 不需要采用编程方式, 因此用户只需将形状、结构、尺寸相近的零件图存入同一个图形库中, 该库的库名既可按公开出版的零件分类编码系统中的编码命名, 也可按企业产品特征自行开发的编码命名。图1 是采用成组技术原理的交互式CAD 系统程序框图。近年来, 国际标准化组织( ISO) 提出了把CAD的图形与非图形数据统一起来的STEP 草案。因此, 研制统一、集成、高性能的CAD 系统已成为CAD 领域的一个重要研究方向。
B：成组技术在服务业中应用：面向服务内容的成组技术是目前服务业中采用的越来越多的一种思想和方法, 在服务业中它有各种名称. 本文只是从成组技术的角度进行分析.1：服务产品化：服务产品化的定义是: 为了提高服务的效率, 对服务通过标准化、规范化流程形成一种可以复制、生产和重用的能力, 具体地说, 就是将组成各种服务的流程、动作、角色等要素进行分离和标准化, 全面实现􀀁 产品化􀀁的服务.服务产品化的核心是将一种技术能力、服务能力或者思想与个体( 独立的人) 分开, 形成不依托个体存在的能力, 实现可复制和可移植.服务产品化不可能像制造一辆汽车那样的百分之百标准化, 但是要尽量做到相对标准化. 服务产品化是将其中的一部分基础性工作形成可以重复利用的标准化产品, 在降低用户风险的同时节约服务成本, 使服务型企业可以更多地投入到解决用户个性化需求这一高难度的工作中去. 服务产品化并非将服务完全变成商品, 如交换机、服务器等一样, 在用户中功能完全一致.由此可见, 服务产品化的思想就是成组技术的思想, 可以使服务有序化, 实现服务的重用.对于客户而言, 购买是能够解决业务问题的定制化的解决方案, 而这些解决方案是由可重复利用的产品服务模块组成.例如, IBM 有一套成熟完整的方法论和量化公式, 可将一些可以积累的内容再次使用, 这些内容会根据用户的情况不断调整, 为他们提供更加灵活、自动化、可复制的服务和解决方案. 2. 2 ： 产品服务标准化：标准化是指为在一定范围内获得最佳秩序, 对现实问题或潜在问题制定共同使用和重复使用的条款的活动.所谓产品服务的标准化[ 5] 就是通过对产品服务标准的制定和实施, 以及对标准化原则和方法的运用, 以达到服务质量目标化、服务方法规范化、服务过程程序化, 获得优质产品服务的过程. 产品服务的标准化并不是简单的追求， 统一和一致性, 而是结合了顾客期望、企业服务能力以及一定的定量和定性因素. 由于顾客参与产品服务生产过程, 使得产品服务具有无形性、异质性、生产与消费的同步性及易逝性. 因此, 产品服务的标准化相对于有形产品的标准化更难于掌握和操作.产品服务标准化的作用是使企业节约成本, 减少资源浪费, 提高服务质量可控性; 其次, 服务标准的形成有助于提升企业形象.麦当劳公司将核心理念、品牌、服务、质量、管理、人才培训、特许经营以及异常状况处理等方面标准化, 为加盟店提供一整套从店面设计与装修、市场营销、服务运作到员工培训的服务, 使所有加盟店都执行并达到QSCV 品质、服务、清洁、价值) 标准. 麦当劳公司又通过设在德国、巴西、澳大利亚、日本、美国、英国和中国香港等地的7 所国际汉堡包大学, 确保每家麦当劳加盟店在理解和执行标准化方面与QSCV 标准完全一致.
C：成组技术在云制造中的应用：1. 1 ：面向云制造的产品分类编码系统产品分类编码系统是成组技术的主要内容之一.云制造涉及海量的产品信息, 如果搜索云制造中的产品信息如同现在利用搜索引擎百度( ) 或谷歌( ) 搜索信息资源一样, 动辄几百万条数据, 那么云制造中的产品信息的利用效率就会很低, 云制造就难以发展.因此, 需要一套完整的、动态完善的产品分类编码系统, 帮助进行产品信息的有效分类和检索.建立面向云制造的产品分类编码系统的难点是: 涉及的产品信息太多、变化太快, 传统的产品分类编码技术和系统难以适应. 1. 2： 面向云制造的产品模型的模块化、系列化和标准化( 简称三化)产品模型的模块化、系列化和标准化是成组技术的主要内容.面向云制造的产品模型包括零部件模型是由分散在各地的制造企业提供的. 如果对这些模型不进行/ 三化( 模块化、系列化和标准化)0, 那么就会出现产品模型数量爆炸的局面. 例如, 同一类零件的制造企业可能有成千上万家, 每家企业都在网上推出自己设计和制造的一些零件, 则这些零件的不同变型就有可能有几万个. 这会令用户不知所措, 望而生畏.因此, 需要建立面向云制造的统一的产品模型,帮助简化产品模型信息, 提高产品模型的模块化、系列化和标准化水平, 降低产品模型数量, 进而降低产品成本, 提高产品和服务质量, 缩短产品交货期.建立面向云制造的、统一的产品模型的难点是:涉及的制造企业和产品模型太多、产品模型的用户太多、用户的需求变化太快, 传统的产品模型建模技术难以满足.1. 3： 面向云制造的/ 一站式0服务最终的制造是在/ 云0下, 由实体企业进行. 云制造的特点是服务, 提供制造资源的智能查找、匹配、推荐和执行服务, 将各类制造资源以服务的方式提供给用户. 用户最欢迎的是/ 一站式0服务, 即将与某一任务有关的所有服务打包提供的集成化服务实现面向云制造的/ 一站式0服务的难点是: 云制造中的服务内容很多, 服务提供者很多, 用户需求千差万别等. 因而, 快速实现面向云制造的、使用户满意的/ 一站式0服务有较大难度.
面向云制造的产品分类编码系统的主要特点和技术路线
3. 1. 1 高度开放：产品分类编码系统的建立和维护工作向不同行业、不同企业、不同用户、不同产品开放, 形成一种自组织的产品分类编码系统的建立和维护模式.
3. 1. 2 高度柔性：产品分类编码系统具有空间和时间的高度柔性. 所谓空间的高度柔性是指产品分类编码系统的结构具有可扩展性; 所谓时间的高度柔性是指产品分类编码系统的结构和定义具有可维护性.
3 1. 3 ：语义描述考虑到产品分类编码系统是在网络环境中的使用, 考虑到产品分类编码系统需要适合不同文化层次的人的需求, 采用语义描述具有使用和维护方便的特点. 拟采用标签( TA G) 作为产品分类编码. 标签是一种语义描述特征的方法, 特别是在Web2. 0系统中应用广泛, 取得较好的效果. 直接用标签描述产品分类特征, 可以避免传统的产品分类编码系统中/ 以码代形0所带来的使用和识别编码的不便.标签的自由发布可以使面向云制造的产品分类编码系统具有高度开放和高度柔性特点.
3. 1. 4 本体规范：即采用本体( Ontolog y) 对标签信息进行规范化. 标签的高度开放和高度柔性的特点同时容易带来产品分类编码系统杂乱无章、庞大无序的问题.本体技术有助于这一问题的解决. 本体的作用是将产品分类信息规范化.( 1) 标签的使用情况的统计: 通过统计, 可以发现标签之间的关系、标签使用情况. 在此基础上, 容易形成产品本体体系.( 2) 依靠广大专业人士对本体进行评价和审核.专业人士的水平可以通过其在云制造中的表现而定.
4 成组技术的未来展望：
成组技术在中国的发展已有 年了 。进人 世 纪的成组技术将会有什么新的发展, 这是值得研究的问题。
4.1 成组技术与网络技术的结合:在21 世纪, 对制造业影响最大的, 在目前所能预见的将是网络技术。因特网的特点是环境混沌化、控制分布化、行为自主化和信息爆炸化。成组技术是一种解决大范围的、动态的、巨量的信息和过程的有序化问题的有效方法。因特网为我们提供了较好的网络环境, 但面对浩瀚的网上信息资源, 在使用YhaooSho 等搜引擎时, 人们常常发现有如下不足之处:l) 有时信息资源的条目几万、几十万条地出现, 令人不知所措。打开这些主页, 可能不少是与所要搜索的内容无关的。如果用户想将所有的计算机上的信息作一番详尽的考察, 要从中找到自己需要的一点信息, 无异于“ 大海捞针” 。2) 有时一条也没有, 因为大家都在主页中没有使用该关键词, 而事实上在网上有相关内容的主页。因特网所具有的传播能力和使用上的便利本应该以很高的效率使大量的买主和卖主走到一起, 但不幸的是, 这些信息大多都没有条理化或标准化, 因此, 企业寻找合作伙伴和协同工作的代价令人望而却步。出现这种情况的主要原因是, 因特网上的信息资源高度分散化和无序化, 人们可以在自己企业的主页上任意地设置关键词, 在检索主页时所输人的关键词也是任意设置。这样就使因特网上的买主和卖主走不到一起, 见不到面。随着接人因特网和在因特网上建立主页的企业数量的增多, 人们迫切希望制造信息资源从无序化走向有序化, 从分散化走向集成化。成组技术可以帮助进行信息的有序化和集成化。对于这方面的工作, 我们给出以下的倒子帮助理解:,例子: 在20 05 年的某一天, 某设计人员要设计一种新的零件, 但他不知这种零件应该如何设计, 使其既能满足功能要求, 又具有较低的成本。他通过因特网上新的基于成组技术原理的搜索引擎, 输人规范化的关键词描述, 就可找到设计和制造这类零件的企业的网站, 得到所需的信息。这里的规范化的关键词描述实际上是过去的语义编码系统的发展。
4.2 成组技术的一个重要发展— 大批且定制生产方式：在21 世纪, 用户需求个性化将成为一种普遍的趋势, 大批量定制生产方式将成为一种主流生产模式。美国乔治·华盛顿大学于90 年代初成立的由45 位著名的未来学家和技术专家组成的新兴技术预测委员会,在19 % 年的预测中, 从可以预见到的最重要的技术进步中挑选出85 项将要出现的技术, 其中在制造业与机器人大类中就有大批量定制生产技术。它们预计到20n年, 汽车、电器等30 % 以上的产品将广泛实现大批量定制生产。在大批量定制生产方式中, 对用户而言, 所生产的产品是定制的、个性化的; 对生产厂家而言, 该产品却主要是采用大批量生产方式得到的。大批量定制生产主要实现产品维和过程维的二维优化, 其中产品维优化是关键, 它直接影响到过程维优化。产品维优化的主要技术是成组技术。对于这方面的工作, 我们给出以下的例子帮助理解：例子年 , 美国福特汽车公司的发动机部总工程师顾永平率先在汽车工业历史上实现了发动机的模块设计, 即对6 缸、8 缸、10 缸和12 缸等不同规格的发动机结构进行调整, 使其绝大部分组件都能通用, 以尽可能少的规格部件实现最大的灵活组合。发动机模块化的结果使得同一条生产线可以生产各种不同规格的发动机, 而以往需要多条生产线, 并且由于任务不均, 有的生产线很忙, 有的很空。现在顾永平又在负责美国福特汽车公司的整车的模块化设计。波音公司对民用飞机也采用了模块化设计方法,将飞机分成通用、相似和专用三大部分。使定制飞机的设计和制造周期从几年降为几个月。
总　结（Summary）
在21 世纪, 计算机技术和网络技术在企业的应用将更加深人, 成组技术将促进信息有序化和集成化, 使计算机技术和网络技术的应用取得理想的效果, 同时计算机技术和网络技术的发展将帮助成组技术的推广应用。在21 世纪, 成组技术将有很大的发展, 在应用广度方面, 将从以企业内分散应用为主的模式向全行业、全国和全球协同应用的模式发展; 在应用深度方面, 将促使产品结构进一步发生深刻的变革, 并支持产品创新设计。成组技术与许多其它技术不同, 有着自己的特点,它不是一门封闭的技术, 它是一种系统生产技术, 需要与其它技术相结合, 形成各种新的技术或使原有的技术更加合理。成组技术应成为人们普遍自觉采用的技术。在21 世纪, 成组技术肯定将有很大的发展, 但名称并不一定都叫成组技术。如何识别某种技术中是否含有成组技术的原理, 其方法很简单 即看它有否利用了不同事物中的相似性来提高工作效率、降低产品或处理成本、取得经济效益等。
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