第二章 成组技术

第二章成组技术

2.1成组技术产生的意义

2.1.1成组技术的涵义

成组技术（GT-group technology）于20世纪50年代起源于前苏联与欧洲等一些国家。20世纪五六十年代我国已有少数企业利用成组技术组织生产。20世纪70年代

柔性制造系统（FMS）出现并成为解决中小批量生产新途径后，成组生产组织的思想

被融到柔性生产系统中，有效提高了生产柔性，很好地解决了多品种小批生产的问题，有很好的应用价值。

揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一

方法进行处理，以便提高效益的技术，称为成组技术。它已涉及各类工程技术、计算

机技术、系统工程、管理科学、心理学、社会学等学科的前沿领域。日本、美国、苏

联和联邦德国等许多国家把成组技术与计算机技术、自动化技术结合起来发展成柔性

制造系统，使多品种、中小批量生产实现高度自动化。全面采用成组技术会从根本上

影响企业内部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业化和自动化程度。在机械制

造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等

整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，以获得最大的经济效益。

2.1.2 成组技术研究的问题

成组技术所研究的问题就是如何改善多品种、小批量生产的组织管理，以获得如

同大批量那样高的经济效果。成组技术的基本原则是根据零件的结构形状特点、工艺

过程和加工方法的相似性，打破多品种界限，对所有产品零件进行系统的分组，将类

似的零件合并、汇集成一组，再针对不同零件的特点组织相应的机床形成不同的加工

单元，对其进行加工，经过这样的重新组合可以使不同零件在同一机床上用同一个夹

具和同一组刀具，稍加调整就能加工，从而变小批量生产为大批量生产，提高生产效率。

2.1.3成组技术发展的原因

工业生产倾向于产品品种更加多样而每种产品生产的数量减少，以此来满足当今社会不断增长的个性化需求。工厂中分批式生产的产品占有率越来越高，预计交来占

全部产品的75%左右。

介于以上原因，传统意义上的加工部门（以加工工艺分类的部门），生产效率变

迁非常的低，因为在各个机械加工部门间产生产品加工路径的浪费。为了缩短非加工

时间，整合设计和制造阶段加工路径就显得十分必要，以便于在国际市场竞争中占据

有利形势。

2.1.4成组技术带来的优势

1）产品设计的优势

从产品设计的角度，成组技术主要的优点是它能够使产品设计者避免重复的工作。换名话说，由于成组技术设计的易保存和易调用性使得它消除了重复设计同一个产品

的可能性。成组技术的另一个优点是它促进了设计特征的标准化，这样使得加工设备

和工件夹具标准化程度大大提高。

2）刀具和装置的标准化

有相关性的工件分为一族，这使得为每一族设计的夹具可以被该族中的每一个工

件使用。这样通过减少夹具的数量从而减少了夹具的花费。显然，一个夹具为整个族

的零件只制造一次，而不是为每一个工件制造一个夹具.

3）提高了材料运输效率

当工厂的布局是基于成组原理时，即把工厂分为单元，每个单元由一组用于生产

同一族零件的各种机床组成，这时原材料的运输是很有效的，因为这种情况下零件在

机床间的移动路径最短，这与以工艺划分来布局的传统意义上的加工路线形成对比。

4）分批式生产提高了经济效益

通常，批量生产是指大范围的表面上看起来没有什么共同之外的各种非标准的工

件的生产，因此，应用成组技术生产的工件可以获得只有在大批量生产才能够获得的

很高的经济利益。

5）加工过程和非加工过程时间的减少

由于夹具和材料等非加工时间的减少，使得加工过程和非加工时间相应地减少。

换句话说，由于材料传递在每一个单元内有效地进行，工件在机加工部门间有效地传送。这与典型的以工艺布局的工厂形成对比，加工时间大大缩短。这样，以成组技术

原理设计的工厂的生产非加工时间相比以工艺布局的工厂要短的多。

6）更加快捷、合理的加工方案

成组技术是趋于自动化的加工方法。可通过合理的工件分类和编码系统来获得，

在这里，对于每一个工件，通过它的编码，可以很容易地从计算机中调出有关该工件

的详细加工方案。

2.2成组技术的基本原理

随着我国经济的高速发展，社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。传统的针对小批量生产的组织模式会存在一些矛盾：生产计划、组织管理复杂化；零件

从投料到加工完成的总生产时间较长；生产准备工作量大。产量小，使得先进制造技

术的应用受到限制.

为此，制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法，它能从根本上

解决生产由于品种多，产量小带来的矛盾。成组技术GT（Group Technology）是一门生产技术科学，它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性，并对其进行充

分利用。即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取

得所期望的经济效益。成组技术应用与机械加工方面，乃是将多种零件按其工艺的相

似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组

生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。成组技术将品种众

多的零件按其相似性分类以形成为数不是很多的零件族，把同一零件族中诸零件分散

的小生产量汇集成较大的成组生产量。这样，成组技术就巧妙地把品种多转化为“少”，把生产量小转化为“大”，由于主要矛盾有条件地转化，这就为提高多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法。

成组技术的基本原理是符合辩证法的，所以它可以作为指导生产的一般性方法。

实际上，人们很早以来就在应用成组技术的哲理指导生产实践，诸如生产专业化、零

部件标准化等皆可以认为是成组技术在机械工业中的应用。现代发展了的成组技术已

广泛应用于设计、制造和管理等各个方面，并取得了显著的效益。与生产事务的相关

性是客观存在的，这不仅为人的一般常识所认可，而且也为统计学所证实。用统计学

的方法统计事物某些特征属性出现的频率，可以从总体上定量地说明事物客观存在的

相似性。从对捷克和德国机床产品各类零件的统计资料表明，零件间的相似性已超越

国界，它确实是客观存在的，且遵循一定的分布规律。从对英国机床业不同时期内几

种主要加工设备需要量的资料表明：相对稳定的各类零件构成比例要适应各类机床数量。由此可以认为，根据一定生产任务配备以相适应的各类机床数量，在较长的一段

时间内是能够满足产品不断更新换代的生产要求的，这就科学地证明了成组技术实施

的延续性，即产品（同类型或相近类型）的更新换代将不会影响成组技术的继续实施。

零件统计学不仅为成组技术的创立提供了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。成组技术基本原理要求

充分认识和利用客观存在着的有关事物的相似性，所以按一定的相似标准将有关事物

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

即用眼睛审视零件图样或实物，然后凭人的主观经验分行出相似零件。它的效果主要取决于个人的生产经验，带有主观性和片。

2)生产流程分析法

将使用同一组机床进行加工的零件归为一类，这一方法用于分选工艺相似的零件组时效果显著，但是用于分选结构相似的零件组时却收效甚微。

3)编码分类法