什么是成组技术?

什么是成组技术?

[拼音]：chengzu jishu

[外文]：group technology

利用相似性原理实现多品种、中小批量高效率生产的生产技术和管理技术，英文简称GT。它是在零部件通用化、标准化的基础上采用系统理论的思想和方法而建立的（见管理工程）。成组技术突破了传统的以产品为对象的批量概念和生产技术组织方法，也打破了产品之间的界线。在多品种、中小批量生产的机械制造企业中，各种产品的零件可按形状、尺寸、材料和工艺的相似性归类分组，在归类分组的基础上组织各项生产活动。例如，设计部门可根据零件形状特征把图纸集中分类，通过标准化减少零件种类，缩短设计时间，并可存储在计算机内为计算机辅助设计 (CAD)创造条件。加工部门可将零件按形状、尺寸和加工技术的相似性组成加工组，按照加工工艺的共同规律，采用专用工夹具在高效专业化的机床上或生产线上组织生产，并为实现计算机辅助制造(CAM) 奠定基础。成组技术在多品种、中小批量生产企业中具有重要意义，有利于促进产品结构的系列化、部件的通用化和零件的标准化，扩大生产批量和先进技术的应用范围，合理组织生产技术准备工作，改善生产组织计划管理和保证产品质量等。

简史

成组技术的概念是20世纪50年代由苏联С.П.米特罗法诺夫提出的。当时中国称之为成组加工，即按工序成组。各类产品的零件按工序相似性，分别安排在不同的组内加工，突破了批量的制约。60年代初，这种方法引起欧洲的一些专家的注意，并作了进一步的研究和应用，逐渐由工序成组发展到整个工艺过程成组，中国称之为成组工艺。在这一阶段，英国提出生产单元(cell)的概念，捷克斯洛伐克和联邦德国提出零件分类编码系统。70年代，各国开始把成组技术用于产品设计、生产技术准备、工艺设计和生产管理等方面，以成组技术为基础进行计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程编制(CAPP)和计算机辅助制造。这时，成组技术开始进入铸、锻、冲、焊、热处理和装配等领域，成组的概念进一步得到扩大和发展。各工业发达国家大力从事以成组技术为基础、以系统工程为方法的CAD/CAM系统的研究，产生了柔性制造系统(FMS)和计算机辅助工程制造系统，成组技术发展到一个更高级阶段，使多品种、中小批量生产也能实现高度自动化，生产率大幅度提高，灵活适应多品种的变换，使生产方式出现了新的变革。

60年代初期中国开始试行成组加工。70年代开始成组技术的研究和应用。80年代开始研究和设计中国的零件分类编码系统。

零件分类编码系统

在机械制造的全部生产过程中有铸造零件、冲压零件、锻造零件、机械加工零件和热处理零件等的分类编码系统。

机械加工零件的分类编码系统有联邦德国的奥匹兹(Opitz)系统，英国的布里奇 (Brisch)系统，荷兰的米克拉斯(Miclass)系统，日本的KK系统等。分类编码系统的作用是：

（1）提供各种重要的统计信息；

（2）对零件信息进行标识；

（3）对产品设计和工艺设计进行检索和标准化；

（4）便于使用电子计算机进行编码、检索、处理各种信息和建立数据库，并有助于计算机辅助设计、辅助制造和辅助生产管理；

（5）便于机械加工零件的分类分组。中国在1982年制定了机床零件分类编码系统(JCBM-1)，1984年又制定了机械工业零件分类编码系统（JLBM-1，见图）。

成组技术条件下的产品设计

用成组技术原理进行产品设计的核心是将零件通过编码按相似性分组储存，供设计新产品时检索，以促进零件的系列化、通用化和标准化（简称三化）。从零件三化到部件三化，最终达到模块化设计，从而加强产品设计和产品的更新速度，提高产品的竞争能力。设计人员通过微缩胶片、穿孔分卡片等检索出所需零件并进行复制，从而减少设计工作量。在计算机辅助工程制造系统中，通过人机对话、实现计算机自动计算并自动绘制零件图纸。

成组工艺设计

包括成组铸、锻、冲、热处理、机械加工、装配等部门的工艺设计。通常采用复合零件法和复合工艺法来制定成组工艺规程，这两种方法都综合了工艺相似零件组内各种零件的全部结构特征和工艺特征，因此成组工艺规程设计不但适用于加工组内任何一种零件，也适用于能进入该加工组的新零件。成组工艺设计能使企业多数零件之间具有工艺上的继承性和相关性。

成组夹具

在成组加工中针对一组零件的某道工序或流水生产线上的多道工序而设计的可调夹具。它的主要特征是具有适应同组零件连续生产的柔性。夹具由固定不变的夹具体和可换或可调整的夹持元件等组成。当用成组夹具加工完一种零件并转换加工同组内另一种零件时，不需要更换设备上的夹具体，而仅更换夹具体上某些定位和夹紧元件就可以加工。采用成组夹具可代替大量的专用夹具，节约生产准备时间和设计、制造专用夹具的时间和费用。

成组加工机床

零件成组后，成组批量比原来的批量扩大很多，因此可以经济有效地采用可调的高效机床或数控机床进行加工，迅速提高生产效率。成组加工机床的主要特征是具有适应同一加工组内所有零件的连续生产柔性。因此传统的机床设计结构也因之发生变化。数字控制机床、加工中心等先进设备就能在成组加工或中小批量生产中得到广泛的应用。

成组加工的组织形式

成组加工的生产组织形式一般有成组单机、成组生产单元和成组流水线。

（1）成组单机：在一台机床上能完成工艺相似零件组全部或多道主要工序。这种形式可以减少工序间停顿和调整时间，对提高机床利用率和生产效率有明显的效果。

（2）成组生产单元：在工作场地内配置可以完成工艺相似零件组内所有零件全部工序所需的不同类型的机床。生产单元的生产任务、加工方法、设备和工艺装备基本上是固定的，所以能简化生产管理，有利于提高产品质量和生产效率。同一类工艺相似零件的不同工序在一个生产单元内全部完成，可以缩短零件的运输路线和生产周期，减少在制品。

（3）成组流水线：工作场地内的机床是按照工艺相似零件组的复合工艺过程的顺序布置的。成组流水线具有足够的柔性，并要求工艺相似零件组内的零件有很强的工艺相似性和较大的生产批量。这种形式具有大量流水线的多种特征和优点（见大量生产技术）。

成组生产作业计划

推行成组技术，按相似零件组组织生产便能打破产品界限，改变传统的按产品组织生产的方式。对相似零件、特殊零件一般采用单一生产间隔期的定期不定量生产方法；对结构简单、价值低的标准件、通用件一般采用定量不定期的生产方法，也称定货点法（见库存管理、期量标准、生产作业计划）。

为了给编制生产作业计划提供依据，企业要编制生产间隔期的生产计划。它是根据年度生产计划和短期市场预测而编制的。各生产单元应选择同一的生产间隔期，并尽可能缩短。生产间隔期短，在制品占用量少，对市场变化的适应性强，但也带来调整时间损失的增加，因此选择时应权衡利弊。生产单元的每一生产间隔期应成套生产一个批量的工艺相似零件组中的所有零件。这些零件的产量应在投入提前期开始下达，以便各成组生产单元对所承担的产品的所有零件进行全面考虑，对所用工具相同、调整方法相似的零件依次进行加工，并进行优化排序。这种方法能够较好地处理成组加工和零件配套、扩大生产批量和减少在制品占用量的关系，从而在简化管理、提高生产效率、缩短生产周期、减少在制品占用量、保证生产负荷平衡等方面发挥成组技术的优势。