49成组技术

成组技术GROUPTECHNOLOGY21世纪的先进制造技术21世纪的产品特点•产品结构的特点知识--技术--产品的时间越来越来短、结构越来越复杂•1782年摄影原理到1838年照相机56年•1831年电机原理到1872年发动机41年•1948年半导体到1954年半导体收音机6年现代制造企业环境的变化大市场和大竞争；产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；用户需求个性化,多品种小批量生产比例增大。发达国家的制造业发展迅速例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制造业的标志性进展全数字化定义——无纸生产；数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟)广域网上的异地设计、异地制造；基于ＳＴＥＰ的数据交换；协同工作小组（Teamwork)238设计制造周期大大缩短：波音757,767——9-10年波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。信息时代造成了跨国公司的垄断性跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的40%；跨国公司的贸易额占世界贸易总值的50%；跨国公司的工业研制费占世界总值的80%；跨国公司操纵了世界技术转让的75%；跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的90%。90年代国际水平的占30%80年代国际水平的占40%2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年是美国产品3.5倍美国新产品贡献率已达到生产总值的52%我国仅为5.9%我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下我国制造业的严峻形势我国机械工业主导产品第一节成组技术的基本原理多品种、中小批量生产中存在的问题批量法则在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。机床利用率例：CA6140车床，最大加工直径φ400，实际加工90％以上工件直径不足100mm，机床利用率极低。制造周期在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5％，其余95％均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30%。1.1成组技术（GroupTechnology—GT）5％95％调整、装夹、对刀、检测等切削30％70％加工时间运输与等待时间制造周期加工时间图1-1多品种、中小批量生产的时间分配1.1成组技术（GroupTechnology—GT）◆目前，单件小批量生产的产品占机械产品总数的70％以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小批量生产的有效途径是采用GT。与大批、大量生产相比，小批生产水平和经济效益都是很低的。因此，如何摆脱传统的小批生产中由于品种多、产最小所造成的困境．而使之获得接近大批生产的经济效益是一个很值得重视的技术经济问题。为此。近代在组织上、技术上提出了不少措施和办法．例如，生产专业化、产品设计的三化(标准化、系列化及通用化)及模块化、数控机床及加工中心的应用等等．GT定义一般性定义：GT是一门工程技术科学，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的相对统一的最优方案，以取得最佳效果。机械制造领域中定义：将多种零件（部件或产品）按其相似性分类成组，并以这些零件组（部件组或产品组）为基础组织生产，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。GT被认为是一种“制造哲理”—（ManufacturingPhilosophy），是现代制造技术的一个重要理论基础。1.1成组技术（GroupTechnology—GT）1.1成组技术（GroupTechnology—GT）图1-2成组技术基本原理产品部件零件零件组ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4将多种零件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量重复使用原则：◆资源重复使用，降低生产成本；◆作业熟练程度增加，提高生产率。GT工作原理零件分类之前与分类之后GT的客观基础二次相似性结构（形状、尺寸、精度…）材料（材质、毛坯、热处理…）工艺（加工方法、加工设备…）一次相似性机械零件之间存在相似性这种相似性主要表现在三个方面：1.1成组技术（GroupTechnology—GT）机械产品中各类零件出现有明显的规律性（图1-3）正是由于70%左右的零件属于相似件，构成实施成组技术的客观基础。零件统计学不仅为成组技术的创立提供可以信赖的科学依据，也是实施成组技术过程中充分认识和利用有关事物相似性的有用的科学方法。1.1成组技术（GroupTechnology—GT）标准件复杂件相似件20～25%70%5～10%零件复杂程度零件出现频数图1-3机械产品中不同复杂程度零件分布规律1.1成组技术（GroupTechnology—GT）1.1成组技术（GroupTechnology—GT）1.1成组技术（GroupTechnology—GT）成组技术基本原理既然是要求充分认识和利用客观存在首的有关事物的相似性，所以按一定的相似性标准将有关事物归类成组是实施成组技术的基础。目前，将零件分类成组常用的方法有：1)视检法2)生产流程分析法3)编码分类法。1.1成组技术（GroupTechnology—GT）◆视检法视检法是由有生产经验的人员通过对零件图样仔细阅读和判断，把具有某些特征属性的—些零件归结为一类。它的效果主要取决于个人的生产经验，多少带有主观性和片面性。◆生产流程分析法生产流程分析法(PFA-ProductionFlowAnalysis)是以零件生产流程为依据的。为此，需要有较完整的工艺规程及生产设备明细表等技术文件。通过对零件生产流程的分析，可以把工艺过程相近的，即使用同一组机床进行加工的零件归结为一类。采用此法分类的正确性是与分析方法以及所依据的工厂技术资料有关。显然，采用此法可以按工艺相似性将零件分类，以形成加工族。1.1成组技术（GroupTechnology—GT）◆编码分类法按编码分类，首先需将待分类的诸零件进行编码，即将零件的有关设计、制造等方面的信息转译为代码(代码可以是数字或数字、字母兼用)。为此，需选用或制定零件分类编码系统。应指出，采用零件分类编的系统使零件有关生产信息代码化，将有助于应用汁算机辅助成组技术的实施。成组技术是应用系统工程学的地点，把中、小批生产中的设计、制造和管理等方面作为—个生产系统的整体，统—协调生产活动的各方面，全面实施成组技术，以取得最优的综合经济效益。第二节成组技术应用及其技术经济效果一、产品设计方面产品设计图样是后继生产活动的重要依据。用成组技术指导产品设计代替传统的设计方法，可以使设计合理化，扩大和深化设计标准化工作。在深刻认识零件结构和功能的基础上，根据拟定的设计相似性标准可将设计零件分类成组形成设计族，针对设计族可以制定不同程度的标准化的设计规范，以备设计检索。由于有关设计信息最大程度地重复使用，这就节约了时间，加快了设计速度。应特别指出的是，由于用成组技术指导设计，赋予各类零件以更大的相似性，这就为在制造管理方面实施成组技术奠定了良好的基础，使之取得更好的效果。此外，由于新产品具有继承性，使长年累积并经过考验的有关设计和制造的经验再次应用，这有利于保证产品质量的稳定。第二节成组技术应用及其技术经济效果以成组技术指导的设计合理化和标准化工作，将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础。二、制造工艺方面成组技术在制造工艺方面最先得到广泛应用。☆成组工序即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的成组工序。成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。☆成组夹具应用于成组工序的公用夹具—成组夹具。只要进行少量的调整或更换某些元件，成组夹具就可适用于全组零件的工序安装。☆成组工艺过程将零件按工艺过程相似性分类以形成加工族，然后针对加工族设计成组工艺过程。成组工艺过程是成组工序的集合，能保证按标准化的工艺路线采用同一组机床加工全加工族的诸零件。以成组技术指导的工艺设计合理化和标准化为基础，能够实现计算机辅助工艺过程设计(ＣＡＰＰ)及计算机辅助成组夹具设计。第二节成组技术应用及其技术经济效果三、生产组织管理方面成组生产单元为取得综合经济效果，应在生产系统中全面实施成组技术，即形成成组生产系统。成组生产系统要求按模块化原理组织生产，即采取成组生产单元的生产组织形式。成组生产单元是以加工族为生产对象的产品专业化或工艺专业化(如热处理、磨削成组生产单元等)的生产基层单位。在生产单元内，一般仅生产划分于本单元的加工族，其零件品种为数不是很多的，这样可以大大简化生产管理工作，并便于实行生产责任制。此外，由于简化了物料和信息的流程，便于采用现代化管理手段，提高管理效率。所以成组生产单元是实施成组技术的—种有效的生产组织和劳动组织。第二节成组技术应用及其技术经济效果高水平地全面实施成组技术会获得最佳的综合经济效果。但应注意到．全面实施成组技术将会涉及到工厂企业诸方面深刻的技术改造和对职工的宣传教育及培训工作；需要坚强的组织领导，周密的统筹规划；需要—定的技术和物质条件；需要花费大量的精力、时间和投资。第二节成组技术应用及其技术经济效果第二节成组技术应用及其技术经济效果•应用成组技术的一般步骤及过程如前所述，成组技术的核心是充分利用生产活动中有关事物的相似性。它的应用可概括为以下三种主要方式。(1)事务的集中进行把具有一定相似性和重复性的事务集中起来进行，由此可避免总是频繁地由一种事务转换列与之无联系或甚少联系的另一种事务时所必须花费的时间。要求摒弃“单打一”的工作方式。(2)事务的标准化和规范化把具有一定相似性和重复件的事务汇集起来并使之标准化、规范化．由此可腾出手来集中精力解决各种事务中属于个性的问题，从而可避免重复性的劳动。要求对具有相似性的一组事务提出统一的最优解决方案。(3)信息的重复使用把具有一定相似性和重复性的有关事物的信息进行合理化处理，使之更有效地存储和重复使用这些信息。要求摒弃“一切从头开始”的工作方式。第二节成组技术应用及其技术经济效果GT发展简况★20世纪50年代，前苏联院士Митрофанов在其著作“成组工艺科学原理”中首次提出“成组技术”。★20世纪60年代西欧研究GT形成高潮，代表人物首推阿亨工业大学Opitz教授，他所领导的小组进行了大量的调查研究工作，为成组技术提供了重要的理论依据。★20世纪70年代，美国、日本接受成组技术，并迅速与计算机技术联系在一起，使其得到更好的应用。★20世纪80、90年代，GT与各种新的制造方式相结合，成为现代制造技术的基础。★GT发展过程：成组加工→成组工艺→成组技术→成组生产系统第三节成组技术发展概况柔性制造系统柔性制造系统可理解为由计算机控制、管理的若干台数控机床(包括加工中心)和物料(工件、刀具等)输送及储存等子系统所组成的—个生产系统，用于加工制造中小批量的多种零件。所似，可以认为柔性制造系统是计算机化、数控化的成组生产单元。柔性制造系统除有较大的工作柔性外，还可以提高设备利用率，这是因为它是计算机控制管理的生产系统，能很好地协调机床、运贮装置及工件的工作和运行。第三节成组技术发展概况随着科技的飞速发展，为适应瞬息多变的市场需求，近代不断涌现出一些先进制造技术。主要包括：数控技术、计算机集成制造、精益(精节)生产、敏捷制造、成组技术、并行工程技术、准时生产、智能制造，以及仿真和虚拟制造等等。它们之间往往相互渗透和融合，从而进一步推进技术的发展，成组技术在这方面将发挥着它的特殊作用。柔性制造技术的出现，标志着人类基本上解决了中小批生产自动化问题，它具有划时代的意义。CAPP:ComputerAidedProcessPlanningMCP:MassCustomizationProductionCAD:ComputerAidedDesignNCP:NumericalControlProgram