多品种中小批量的生产组织及作业计划
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§7.2中小批量生产先进的组织形式
一 成组生产单元（GTPC) 1 概念 2 优越性 3 成组生产单元设计步骤
二 柔性制造系统（FMS)
7
成组生产单元
● GTPC是为一个或几个工艺过程相似的零 件族组织成组生产而建立的生产单位。 在成组生产单元里配备了成套的生产设 备和工艺装备以及相关工种的工人，以 便能在单元里封闭地完成这些零件族的 全部工艺过程
11
成组生产单元的平面布置
按生产线形式布置
CNC NC NC
CNC NC 1
NC NC NC 2
1、2配套辅助设备
按功能布置
按U型布置
A 1
B A、B、C、 D成组生 产单元
2
5
3
1、2、3、4相
邻单元协作区，
4
5多单元边界
协作区
C
D
12
分区联合布置
柔性制造系统（FMS）
1 概念：FMS是由计算机控制的、以数控机床（NC）和 加工中心（MC）为基础、适应多品种中小批 量生产的自动化制造系统
积极性创造性
9
成组生产单元设计步骤
（1） 正确制定企业生产纲领 （2） 产品零件分类成组
●目检法 ●功能名称法 ●分类编码系统法 ●工艺流程分析法 （3） 计算各种设备需求量与设备配备 （4） 成组生产单元的平面布置
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计算各种设备需求量与设备配备
P
Ni tij
Sj计 i1
F 0
● Sj计 : j设备需要量（计算值） ● Ni: i产品（零件）年需求量（件）(i=1……P) ● tij: i产品（零件）在j设备上加工的单件工时 ● F0: 设备年制度工作时间 ● η j: j设备的利用系数，一般取0.9～0.98 ● P : 零件族中零件种数
t单件： 单件工时
● 例：某零件经三道工序加工，其加工数据资料如表，设α=0.05，
求最小批量
序号 工序名称 单件时间（分） 设备调整时间（分） t调/ti
1
车
15
30
2
2铣
20
120
6
3磨
30
90
3
解： ①计算t调/ti
③
②选择第二道工序计算
n最小 120 120(件) 0.05 20
17
经济批量法
（3）批量与生产间隔期的确定方法 g：平均日产量
①以量定期法—先确定批量，再确定生产间隔期
●最小批量法
●经济批量法
②以期定量法——先确定生产间隔期，再确定批量 16
最小批量法
● ∵ t准备
n t单件
t准备 ∴ n最小
t单件
n最小：最小批量 t准备：一批产品准备结束时间
α： 调整时间损失系数
4
三 机械产品应用成组技术的可行性
• 不同产品功能构成基本相同 • 功能相似的产品，其零件构成也相似 • 其零件一般可分为三类
A:复杂件（专用件） B:相似件 C:标准件 • 各种相似件在一定范围的产品中出现率有着稳
定的分布 • 相似的零件由于在功能、形状，尺寸，性质等
固有特征存在相似性，往往导致设计、制造呈 现相似性 • 零件工时定额，材料消耗定额，生产管理上的 期量标准等都具有相似性
的应用
2
一 成组技术（GT）的产生与发展
• 成组技术于1959年米特源自文库凡诺夫创立 • 德国阿亨工业大学的奥匹兹领导制定了
“工件分类编码系统” • 美国与日本将GT与数控技术、计算机技术
结合,为在GT基础上发展CAD,CAPP和建设 FMS创造了必要条件
3
二 成组技术的基本原理
即对于不同制品之间客观存在的相 似性进行识别，并根据一定的目的，按 其相似特征进行归类分组，并找出同一 类制品中的典型制品，以典型制品为基 础编制成组工艺和进行成组生产，以避 免不必要的重复劳动和组织管理中不应 有的多样化，达到简化、统一、高效和 经济目的的生产组织技术
5
四 成组技术在机械行业中小批量生 产中的应用
1 利用成组分类编码系统，相似件图库和CAD 软件进行成组设计
2 应用成组分类编码系统，零件族成组工艺库 和工艺专家系统进行成组工艺设计
3 利用相似性原理进行工时定额，材料消耗定 额和成本定额的制定，可事半功倍，保持定 额水平的一致性
4 把GT原理应用于生产组织和计划管理
三
1 累计编号法
四
2 MRP（物料需求计划）
15
批量和生产间隔期
（1）概念:
批量: 消耗一次准备结束时间所生产的同种产品或
零件的数量，以n记之（即相同产品或零件一
次投入和出产的数量）
生产间隔期: 相邻两批相同产品（零件）投入（或
产出）的时间间隔，以R记之
（2）批量和生产间隔期关系
n：批量
R n g n R g R：生产间隔期
● 以零件生产费用最低为原则确定批量的方法
费用
E=E1+E2 E1=（n/2）C
n：批量
E2=（N/n）A
n0
批量
dE C N
A0
dn
2
n2 0
n0 2NA C
N：年产量 n0：经济批量 A：设备调整一次费用
第七章 多品种中小批量的生产组织及 生产作业计划
§7.1多品种中小批量生产与成组技术 §7.2中小批量生产先进的组织形式 §7.3成批生产类型的期量标准及生产作业计划
1
§7.1多品种中小批量生产与成组技术
一 成组技术的产生与发展 二 成组技术的基本原理 三 机械产品应用成组技术的可行性 四 成组技术在机械行业中小批量生产中
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GTPC的优越性
（1）可采用专业化程度较高的机床设备和工艺装备 （2）按一定的生产纲领和各工序加工工作量配备生产
设备和工人 （3）设备可按零件族典型工艺顺序布置，使物流顺畅 （4）工件在工序间的传递可采用平行或平行顺序方式，
以缩短生产周期减少在制品 （5）对生产单元可实行经济类责任制，发挥每个人的
2 特点 （1）可同时加工多种不同工件 （2）一台机床加工完一种零件后可在不停机调整的 条件下，按计算机指令转换加工另一种零件 （3）各机床之间的联系是灵活的，工件在机床间的 传输无固定的流向和节拍
3 组成 4 采用FMS的经济收益
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FMS的组成
（1）加工系统： 回转体 非回转体
（2）物料储运系统 （3）计算机管理和控制系统
计算机主控制系统
数据库
生产数据
资源数据 运行数据
系统管理软件
系统控制软件
系统监视软件
信息输入输出 物料进出口管理 制定生产日程计划 工具管理 运行控制 系统级监视
设备级监视
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§7.3成批生产的期量标准及生产作业 计划
一 期量标准
1 批量和生产间隔期
2 生产周期
3 生产提前期
4 在制品定额
二 生产作业计划的编制方法
§7.2中小批量生产先进的组织形式
一 成组生产单元（GTPC) 1 概念 2 优越性 3 成组生产单元设计步骤
二 柔性制造系统（FMS)
7
成组生产单元
● GTPC是为一个或几个工艺过程相似的零 件族组织成组生产而建立的生产单位。 在成组生产单元里配备了成套的生产设 备和工艺装备以及相关工种的工人，以 便能在单元里封闭地完成这些零件族的 全部工艺过程
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成组生产单元的平面布置
按生产线形式布置
CNC NC NC
CNC NC 1
NC NC NC 2
1、2配套辅助设备
按功能布置
按U型布置
A 1
B A、B、C、 D成组生 产单元
2
5
3
1、2、3、4相
邻单元协作区，
4
5多单元边界
协作区
C
D
12
分区联合布置
柔性制造系统（FMS）
1 概念：FMS是由计算机控制的、以数控机床（NC）和 加工中心（MC）为基础、适应多品种中小批 量生产的自动化制造系统
积极性创造性
9
成组生产单元设计步骤
（1） 正确制定企业生产纲领 （2） 产品零件分类成组
●目检法 ●功能名称法 ●分类编码系统法 ●工艺流程分析法 （3） 计算各种设备需求量与设备配备 （4） 成组生产单元的平面布置
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计算各种设备需求量与设备配备
P
Ni tij
Sj计 i1
F 0
● Sj计 : j设备需要量（计算值） ● Ni: i产品（零件）年需求量（件）(i=1……P) ● tij: i产品（零件）在j设备上加工的单件工时 ● F0: 设备年制度工作时间 ● η j: j设备的利用系数，一般取0.9～0.98 ● P : 零件族中零件种数
t单件： 单件工时
● 例：某零件经三道工序加工，其加工数据资料如表，设α=0.05，
求最小批量
序号 工序名称 单件时间（分） 设备调整时间（分） t调/ti
1
车
15
30
2
2铣
20
120
6
3磨
30
90
3
解： ①计算t调/ti
③
②选择第二道工序计算
n最小 120 120(件) 0.05 20
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经济批量法
（3）批量与生产间隔期的确定方法 g：平均日产量
①以量定期法—先确定批量，再确定生产间隔期
●最小批量法
●经济批量法
②以期定量法——先确定生产间隔期，再确定批量 16
最小批量法
● ∵ t准备
n t单件
t准备 ∴ n最小
t单件
n最小：最小批量 t准备：一批产品准备结束时间
α： 调整时间损失系数
4
三 机械产品应用成组技术的可行性
• 不同产品功能构成基本相同 • 功能相似的产品，其零件构成也相似 • 其零件一般可分为三类
A:复杂件（专用件） B:相似件 C:标准件 • 各种相似件在一定范围的产品中出现率有着稳
定的分布 • 相似的零件由于在功能、形状，尺寸，性质等
固有特征存在相似性，往往导致设计、制造呈 现相似性 • 零件工时定额，材料消耗定额，生产管理上的 期量标准等都具有相似性
的应用
2
一 成组技术（GT）的产生与发展
• 成组技术于1959年米特源自文库凡诺夫创立 • 德国阿亨工业大学的奥匹兹领导制定了
“工件分类编码系统” • 美国与日本将GT与数控技术、计算机技术
结合,为在GT基础上发展CAD,CAPP和建设 FMS创造了必要条件
3
二 成组技术的基本原理
即对于不同制品之间客观存在的相 似性进行识别，并根据一定的目的，按 其相似特征进行归类分组，并找出同一 类制品中的典型制品，以典型制品为基 础编制成组工艺和进行成组生产，以避 免不必要的重复劳动和组织管理中不应 有的多样化，达到简化、统一、高效和 经济目的的生产组织技术
5
四 成组技术在机械行业中小批量生 产中的应用
1 利用成组分类编码系统，相似件图库和CAD 软件进行成组设计
2 应用成组分类编码系统，零件族成组工艺库 和工艺专家系统进行成组工艺设计
3 利用相似性原理进行工时定额，材料消耗定 额和成本定额的制定，可事半功倍，保持定 额水平的一致性
4 把GT原理应用于生产组织和计划管理
三
1 累计编号法
四
2 MRP（物料需求计划）
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批量和生产间隔期
（1）概念:
批量: 消耗一次准备结束时间所生产的同种产品或
零件的数量，以n记之（即相同产品或零件一
次投入和出产的数量）
生产间隔期: 相邻两批相同产品（零件）投入（或
产出）的时间间隔，以R记之
（2）批量和生产间隔期关系
n：批量
R n g n R g R：生产间隔期
● 以零件生产费用最低为原则确定批量的方法
费用
E=E1+E2 E1=（n/2）C
n：批量
E2=（N/n）A
n0
批量
dE C N
A0
dn
2
n2 0
n0 2NA C
N：年产量 n0：经济批量 A：设备调整一次费用
第七章 多品种中小批量的生产组织及 生产作业计划
§7.1多品种中小批量生产与成组技术 §7.2中小批量生产先进的组织形式 §7.3成批生产类型的期量标准及生产作业计划
1
§7.1多品种中小批量生产与成组技术
一 成组技术的产生与发展 二 成组技术的基本原理 三 机械产品应用成组技术的可行性 四 成组技术在机械行业中小批量生产中
8
GTPC的优越性
（1）可采用专业化程度较高的机床设备和工艺装备 （2）按一定的生产纲领和各工序加工工作量配备生产
设备和工人 （3）设备可按零件族典型工艺顺序布置，使物流顺畅 （4）工件在工序间的传递可采用平行或平行顺序方式，
以缩短生产周期减少在制品 （5）对生产单元可实行经济类责任制，发挥每个人的
2 特点 （1）可同时加工多种不同工件 （2）一台机床加工完一种零件后可在不停机调整的 条件下，按计算机指令转换加工另一种零件 （3）各机床之间的联系是灵活的，工件在机床间的 传输无固定的流向和节拍
3 组成 4 采用FMS的经济收益
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FMS的组成
（1）加工系统： 回转体 非回转体
（2）物料储运系统 （3）计算机管理和控制系统
计算机主控制系统
数据库
生产数据
资源数据 运行数据
系统管理软件
系统控制软件
系统监视软件
信息输入输出 物料进出口管理 制定生产日程计划 工具管理 运行控制 系统级监视
设备级监视
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§7.3成批生产的期量标准及生产作业 计划
一 期量标准
1 批量和生产间隔期
2 生产周期
3 生产提前期
4 在制品定额
二 生产作业计划的编制方法