成组技术.ppt

本章导航成组技术的基本概念零件分类编码系统零件的分组方法应用及经济效益1.1 1.1 成成组技技术的概念的概念 随着市随着市场需求多需求多样化和多化和多变性的不断增性的不断增长，传统多品种，中小批量生多品种，中小批量生产存在存在许多多问题难以采用先以采用先进，高效的生，高效的生产设备和生和生产工工艺，生生产手段落后，生手段落后，生产率低下率低下生生产准准备工作量大，生工作量大，生产周期周期较长设备利用率低，大材小用利用率低，大材小用现象普遍象普遍成成组技技术概述概述1、成组技术（Group Technology）的诞生成成组技技术历经了了 成成组加工加工 成成组工工艺 成成组技技术的的发展展过程程2、成组技术的概念成成组技技术是将具有相似特征或信息的多种事物，按是将具有相似特征或信息的多种事物，按着一定的准着一定的准则分分类成成组，使若干事物能，使若干事物能够采用同一采用同一处理方法，以达到理方法，以达到节省精力、省精力、时间和和费用的目的。用的目的。1.1 1.1 成成组技技术的概念的概念 成成组技技术的广泛定的广泛定义是将是将许多各不相同、但多各不相同、但又具有相似信息的事物，按一定准又具有相似信息的事物，按一定准则分分类成成组，使若干种事物能采用同一或相似解决使若干种事物能采用同一或相似解决办法，以达法，以达到到节省精力、省精力、时间和和费用之目的。用之目的。1.1.2 成组技术定义在机械制造在机械制造领域定域定义：成：成组技技术将多种零件按将多种零件按其相似性其相似性进行分行分类成成组，并以，并以这些零件些零件组为基基础组织生生产，实现多品种，中小批量生多品种，中小批量生产的的产品品设计，制造工，制造工艺和生和生产管理的合理化。管理的合理化。机械制造中成机械制造中成组技技术的概念的概念成组技术的基本原理如图所示 1.1.3 成成组技技术原理原理成成成成组组技技技技术术基本原理示意基本原理示意基本原理示意基本原理示意图图产产品品品品分解分解分解分解归归并并并并标标准化准化准化准化零件分零件分类前与分前与分类后后 分分类前前 分分类后后n事物之事物之间存在着存在着继承性和相似性，因此，看承性和相似性，因此，看似零乱无序的客似零乱无序的客观事物，却可以利用它事物，却可以利用它们的的继承性和相似性，并通承性和相似性，并通过分分类技技术而将它而将它们归并成并成组。然后。然后针对同同组相似事物的共性相似事物的共性问题，在合理化和，在合理化和标准化的基准化的基础上，使之按上，使之按统一的一的标准原准原则和和标准方法去解决。准方法去解决。l按零件的形状、尺寸、制造工按零件的形状、尺寸、制造工艺的相似性，将零的相似性，将零件分件分类归并成并成组（族），（族），扩大零件的工大零件的工艺批量，批量，以便采用高效率的工以便采用高效率的工艺方法和方法和设备，使中小批量，使中小批量生生产也能也能获得得类似大批量流水生似大批量流水生产的的经济效益效益l成成组技技术成了成了CADCAD、CAPPCAPP、CAMCAM、FMSFMS等的技等的技术基基础 1.2 成组技术的实质l提高提高设计工作的工作的标准化与合理化，减少准化与合理化，减少设计工作量工作量l减少生减少生产准准备时间l有利于生有利于生产管理科学化管理科学化l成成组技技术是是CADCAD、CAMCAM的基的基础1.3 成成组技技术在机械工在机械工业生生产中的中的重要作用重要作用2.1 零件分零件分类编码系系统 零件分零件分类是成是成组技技术的重要的重要环节，分，分类的合理与否将的合理与否将直接影响成直接影响成组技技术的的经济成果。成果。1 三种比三种比较常用的常用的编码系系统：德国的德国的OPITZOPITZ系系统；我国机械工我国机械工业部制定的部制定的JLBM-1JLBM-1编码系系统；面向工面向工艺的的编码系系统。3 零件分零件分类的依据是零件的相似性，以相似性准的依据是零件的相似性，以相似性准则制定制定零件的零件的编码系系统便形成了零件的分便形成了零件的分类编码系系统。22.2 OPITZ系系统 该分分类编码系系统由由9 9位十位十进制数字代制数字代码组成，前五位成，前五位表示零件的形状特征，称表示零件的形状特征，称为形状代形状代码（或主（或主码）；后）；后四位分四位分别表示零件的尺寸、材料、原始形状和精度，表示零件的尺寸、材料、原始形状和精度，称称为辅助代助代码（辅码）。每个）。每个码位有位有1010个特征个特征值（0-90-9）分分别表示零件的十种特征表示零件的十种特征值。用数字。用数字“0-9”0-9”分分别表示零件表示零件的特征。的特征。零件分零件分类编码零件分零件分类编码目的：l减少减少现有零件工有零件工艺过程的多程的多样性性l扩大零件的工大零件的工艺批量批量l提高工提高工艺设计的的质量量依据：l根据零件的根据零件的结构特征和工构特征和工艺特征的相似性特征的相似性 3.1 成成组技技术中零件中零件组（族）的划分（族）的划分l编码分类法：采用特征采用特征码位法和位法和码域法域法，扩大工大工艺批量批量特征特征码位法：位法：选择几位与加工特征直接有关的几位与加工特征直接有关的码位作位作为形成零件形成零件组的依据的依据码域法：域法：对特征特征码位上的数据位上的数据规定某一范定某一范围，而，而不是要求特征不是要求特征码位上的数据完全相同位上的数据完全相同 3.2 编码分类法3.3 成成组生生产单元建立元建立1概念成成组生生产单元是元是实施成施成组技技术的一种的一种重要的重要的组织形式，在成形式，在成组单元内，工元内，工件可以有序流件可以有序流动，大大减少了工件的，大大减少了工件的运运动路程。路程。图 5.14 成组生产单元3.3 成成组生生产单元建立元建立2 2成成组生生产单元的形式元的形式 成成组生生产单元按照元按照规模，自模，自动化和机床布置形式分化和机床布置形式分为：成成组单机，用于零件机，用于零件组内零件种数内零件种数较少，加工工少，加工工艺较简单，大部分加工工作可在一台机床上完成大部分加工工作可在一台机床上完成成成组单元，将一个零件元，将一个零件组加工所用的加工所用的设备集中在一起，形成集中在一起，形成封封闭的加工的加工单元，是成元，是成组生生产单元最基本，最常元最基本，最常见的形式的形式成成组流水流水线，用于零件，用于零件组内零件种数内零件种数较少，零件之少，零件之间相似程相似程度度较高，零件生高，零件生产批量批量较大的情况大的情况成成组柔性制造系柔性制造系统，是高度自，是高度自动化的成化的成组生生产单元。元。3.3 成成组生生产单元建立元建立成成组技技术的的实施步施步骤1、确定由领导负责的具有一定工作效率的专业队伍2、对零件分类编码系统进行研究和完善3、在生产单位按照成组工艺和成组管理的要求，局部设置成组生产单元，组织成组生产4、在实践中进行总结，对成组技术存在的问题进行收集、整理，分析、判断及时反馈，修正成组技术在局部应用中存在的问题5、在机械加工车间内，推行经过局部试点后，比较成熟的成组加工工艺和成组管理经验1 1 1 1 成成成成组组技技技技术术在在在在产产品品品品设计设计中的中的中的中的应应用用用用 3 3 3 3 成成成成组组技技技技术术在在在在车间设车间设施布置中的施布置中的施布置中的施布置中的应应用用用用 5 5 5 5 成成成成组组生生生生产产 6 6 6 6 物料的成物料的成物料的成物料的成组库组库存及管理存及管理存及管理存及管理 4.1 成组技术的应用主要包括：4 4 4 4 成成成成组调组调整和成整和成整和成整和成组夹组夹具具具具 2 2 2 2 成成成成组组技技技技术术在加工工在加工工在加工工在加工工艺艺方面的方面的方面的方面的应应用用用用 4.2 成成组技技术在在产品品设计中的中的应用用在零件在零件设计过程中，利用零件程中，利用零件编码检索并索并调出出设计过的与之相似的零件，在此基的与之相似的零件，在此基础上上进行局行局部修改，形成新的零件。部修改，形成新的零件。在在产品和零部件中采用成品和零部件中采用成组技技术，不，不仅可以减可以减少少设计工作量，而且有利于提高工作量，而且有利于提高设计的的标准化准化程度。程度。其其图示如下：示如下：4.2 成组技术在产品设计中的应用4.3 成成组技技术在加工工在加工工艺方面的方面的应用用按零件按零件组编制工制工艺，不，不仅为了了实施成施成组生生产的的需要，使工厂当前生需要，使工厂当前生产属于同一工属于同一工艺组的相似的相似零件能按照成零件能按照成组工工艺进行生行生产，同，同时从从战略角略角度也是度也是为了了实现工工艺标准化的目准化的目标，也是，也是实施施CAPPCAPP的前期工作。的前期工作。成成组工工艺的的编制方法如下：制方法如下：4.34.3成成组工工艺的的编制方法（制方法（1/21/2）复合零件法：按照零件族中的复合零件按照零件族中的复合零件来来设计工工艺规程的方法。程的方法。l复合零件即复合零件即拥有同有同组零件的全部特征加零件的全部特征加工表面要素的一个零件。工表面要素的一个零件。l该方法适用于回方法适用于回转体零件成体零件成组工工艺的的编制。制。4.34.3成成组工工艺的的编制方法（制方法（2/22/2）复合路线法：以以组内最复内最复杂零件的工零件的工艺路路线为基基础，添上，添上组内其它零件需要的内其它零件需要的工序，最工序，最终形成形成满足全足全组零件要求的成零件要求的成组工工艺。该方法适合于非回方法适合于非回转体零件成体零件成组工工艺的的编制。制。4.4 成成组技技术在在车间设备布置中的布置中的应用用不不仅物料流物料流动直接从一台机床到另一台机床，直接从一台机床到另一台机床，消除了迂回和倒流，可使物料搬运工作大消除了迂回和倒流，可使物料搬运工作大为简化，化，显著降低物料搬运工作量，并便于生著降低物料搬运工作量，并便于生产管管理，大大理，大大缩短生短生产周期。所以成周期。所以成组单元不元不仅是是一种一种设备布置形式，布置形式，还涉及到涉及到产品品对象、生象、生产人人员及生及生产计划和管理等方面，成划和管理等方面，成组单元构成元构成了一个完整的基了一个完整的基层生生产组织。4.5 成成组调整和成整和成组夹具具现有有夹具系具系统中，如通用可中，如通用可调整整夹具、具、专业化化可可调整整夹具、具、组合合夹具，均作具，均作为成成组夹具使用。具使用。采用哪一种采用哪一种夹具具结构，主要根据批量的大小、构，主要根据批量的大小、加工精度高低、加工精度高低、产品的生命周期等因素决定。品的生命周期等因素决定。通常，零件的批量大、加工精度高通常，零件的批量大、加工精度高时。都采用。都采用专业化可化可调整整夹具，零件具，零件组批量小，可采用通批量小，可采用通用可用可调整整夹具和具和组合合夹具，如具，如产品生命周期短，品生命周期短，适合用适合用组合合夹具。具。4.6 成成组生生产成成组技技术除在机械加工生除在机械加工生产中中获得广泛得广泛应用外，用外，无无论是是铸造、造、锻压、冷冲、冷冲压、装配、装配、热处理或理或塑料零件的生塑料零件的生产，都先后，都先后应用了成用了成组技技术，并，并取得不同程度的取得不同程度的进展和展和经济效益。效益。虽然不同的然不同的生生产过程有不同的特点，但基本原理是相同的，程有不同的特点，但基本原理是相同的，即即为不同的工不同的工艺过程程拟订能反映其能反映其结构构工工艺过程特点的分程特点的分类编码系系统，和，和应用可用可调整式整式成成组工工艺装装备，以及相，以及相应的生的生产计划和管理系划和管理系统。4.7 物料的成物料的成组库存及管理存及管理原材料原材料库房物料的排列房物料的排列立体立体库中物料的排列中物料的排列电子，子，电器材料器材料库中物料的排列中物料的排列 4.8 应用用GT的技的技术经济效益效益 我国GT在生产中取得的技术经济效益统计成成组技技术在航天在航天产品品调度中的度中的应用用案例分析：案例分析：案例背景：兰州物理研究所从事着我国星用贮箱、气瓶的研制生产工作已有30多年的历史了，经过多年的发展，建立了比较完善的贮箱、气瓶生产线，成为航天压力容器的定点生产单位，并承担着星用压力容器95%以上的研制任务。然而面对卫星对贮箱、气瓶需求的不断增长，现有的生产能力与需求之间存在着巨大的差距。为了适应新需求，该研究所必须对生产调度方法进行优化，以最大限度地提升生产能力。该研究所经研究发现航天器用压力容器在结构上有较多的相似性，因此具有良好的成组技术应用前景。一、零件分一、零件分组（1）按照检视法可将零件分为五大类具体分别为大型零件、板类零件、筛网类零件、接嘴类零件、轴套类零件。其数量分布图如图2所示：18%18%3%3%30%30%4%4%图2 2运用分类编码法中的VUOSO系统又可以将个大类分成若干种类型：其中大型零件包括半球、筒体、球缺；板类零件包括各类收集器支压板、导向板；筛网类零件包括各类收集器组件筛网；轴套类零件包括各类收集器骨架及其他轴套类零件；接嘴类零件包括气口、液口。一、零件分一、零件分组（2）下面仅以轴套类零件的分类做一详细的讲解。在此之前有必要了解一下VUOSO编码系统，VUOSO编码系统将零件分了4个层次，即：一、零件分一、零件分组（3）毛坯类型、材料、热处理IIIIIIIIIIIIIVIV类类级级型型组组附在轮廓形状上的结构要素尺寸大小、基本轮廓形状回转体或非回转体、基本轮廓形状类回回转体零件体零件轴线上有上有有有齿形、花形、花键轴线上有上有无孔无孔盲孔盲孔通孔通孔无孔无孔通孔通孔01234Dmax(L/D)max级0 40 6341 80 4681 200 80 38 200 30 型 组012340光滑或台阶圆柱齿有花键非金属1轴线上有螺纹其它铸件灰铸铁2轴线外有孔圆锥齿有花键球铁或铸钢3有槽或平面其它有色金属41+2蜗轮有花键各种型板线材和锻件普通探钢51+3其它优质和合金钢渗炭钢62+3多联齿有花键淬硬钢71+2+3其它热处理钢8锥面其它有花键其它合金钢9异形其它有色金属M1825115分分类编码的的结果果为0176即 该轴无孔（“类”编码为0）Dmax40且L/Dmax介于16之间（“级”编码为1）轴线上有螺纹（1）且轴线外有孔（2）且有槽或平面（3）所以“型”编码为7（1+2+3）该轴的材质为淬硬钢（即“组”编码为6）其他零件分法类似于此注：注：M 螺螺纹18 18mm M18代表螺代表螺纹的直径的直径为18mm一、零件分一、零件分组(4）下面下面为一个收集器骨架的一个收集器骨架的实例例三、三、应用研究用研究（1）根据各组零件的结构特点，按零件分类对其采用不同生产调度方法，以确保整条生产线上每个生产环节的能力发挥到最佳。1、大型零件（占4%）：该类零件的生产能力受设备的生产能力限制较大，因此设备的生产能力是零件生产过程中的主要因素，所以大型零件的生产采用“流水作业”连续生产。2、板类零件（45%）：由于生产量大且考虑到实际生产过程中分摊到该类零件车加工、钳加工、线切加工等环节的生产设备有限，所以对板类零件进行进行多批次不同数量的投产。3、筛网网类零件（零件（18%）筛网类零件的生产工序一般包括下料、清洗、泡破点检验等。该类零件生产工序较少、工艺过程相似性高，各零件不仅具有相同的加工工序，而且工序顺序也相同，且生产设备均为专用设备，因此其生产方式采用传统的“加工流水线”，该生产方式有利于按零件的加工顺序布置加工设备，组织流水生产，接近于大量生产。三、三、应用研究用研究（2）三、三、应用研究用研究（2）4、轴套类零件（30%）：其生产工时基本集中在车加工上，同时该类零件占用车加工生产设备的数量相对较多，考虑实际生产情况，需基于需求量，对轴套类零件采用“均衡生产”的方式组织生产。5、接嘴类零件（3%）：包括气口、液口等，该类零件结构复杂，因此生产工艺过程相对较长、生产工序较多，涉及到的生产设备也相对较多，且每工步均需有专用的工装辅助完成。但该类零件的数量只占零件总数量的3 ，因此其生产采用现有的“单件生产方式”。轴类零件相关数据零件相关数据零件名称零件名称工工时/h/h投投产数量数量/只只合合计零件1730210零件26.530195零件31430420零件433090零件52330690零件623060零件76.52401560零件84240960零件91030300轴类零件相关数据零件相关数据 考虑各生产设备的均衡性，由上表可得到各生产设备的负荷图：设备名称零件名称172734、54 1、2、6、95863、8总结 通通过对产品零件品零件进行相似性分行相似性分类，根据每，根据每类零件的生零件的生产特点，特点，按不同的方法按不同的方法组织生生产，使生使生产线上各上各类生生产资源得到了合理的利用，源得到了合理的利用，有效地有效地缓解了解了产品之品之间抢占关占关键资源的情况，源的情况，各各类关关键资源加班加点的情况得到一定程度的源加班加点的情况得到一定程度的改善，提升了生改善，提升了生产线的生的生产能力能力。