工学零件分类成组方法
成组技术
成组技术（Group Technology）：合理组织中小批量生产的系统方法。
由苏联米特洛万诺夫创造，后来介绍到欧美，受到普遍重视。
德国阿亨大学的H.奥匹兹教授曾对其进行深入研究，制定出一整套的工作程序和零件分类编码系统，使之更趋完善并更便于推广应用。
成组技术已发展到可以利用计算机自动进行零件分类、分组，不仅应用到产品设计标准化、通用化、系列化及工艺规程的编制过程，而且在生产作业计划和生产组织等方面也有较多的应用。
研究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。
含义：成组技术提示和利用产品间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组产品能够采用同一方法进行处理，以便提高效益。
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，以获得最大的经济效益。
成组技术的核心是成组工艺，它是把结构、材料、工艺相似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率。
零件的相似性是广义的，在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似性，称为二次相似性或派生相似性。
相关介绍用系统分析方法将具有某些相似信息的事物集合成组来进行处理的一种高效率的生产技术和管理技术。
英文缩写GT。
成组技术的思想是20～30年代开始产生的,但直到50年代由苏联学者С．Π．米特洛凡诺夫进行系统的研究，才形成专门的学科，并在苏联推广应用，随后又推广到欧洲、美国和日本。
成组技术_第3章 零件分类成组方法
成组技术 GT
成组技术 GT
3.1 概述
a. 视检法——目测法 依靠人的经验和判断 收集资料(图纸、工艺、计划、条件) 按结构粗分(盘、套、轴、齿轮、壳体、杂件等) 按加工方法相似性细分：相同毛坯材料；相近的外 形；相似的工艺过程；相同的机床；相同的装夹方式 分析处理例外情况：把少数结构形状不同，而加工 方法相同的零件按工艺相似原则插入各组中 考虑生产批量、工时、负荷、外协等情况进行综合 平衡
笛卡尔思维法则2的解释说：对任何一个东西，有个模糊的 概念远易于对一个无论多么简单的问题的真知。(It is much easier to have some vague notion about any subject, no matter what, than to arrive at the real truth about a single question however simple that may be.) 思明就能以少知多，以近知远。 古人云：“涉浅水者见虾，其颇深者见鱼鳖，其尤深者观蛟龙。”
3.2.1 顺序分枝法
例，有25个代表零件，工艺过程代码： 1-车床，2-卧式铣床，3-立式铣床，4-钻床，5-磨 床，特殊工艺顺序：24—524，25—154 按上述顺序分枝原理，此25个零件可分别进入相应序 号的各级分枝组。
一
1×× × 2×× × 3×× ×
二
1×× × 2×× × 3×× ×
3.2.1 顺序分枝法
1) 分枝过程
一级分枝组 二级分枝组 三级分枝组 m…
一
1×× × 2×× × 3×× × 4×× × …
二
1×× × 2×× × 3×× × 4×× × …
三
1×× × 2×× × 3×× × 4×× ×
成组技术GT
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的转化，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。
国外通过对机床零件的统计分析，发现产品（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，这就科学的证明了成组技术实施的延续性。
零件统计学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，为成组技术的创立提供了可以信赖的科学依据。
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，按一定的相似标准将有关事物归类成组。
二、成组技术的分类方法目前，将零件分类成组常用的方法有：1、视检法视检法是由有生产经验的人员通过对零件图纸仔细阅读和判断，把具有某些特征属性的一些零件归结为一类。
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。
2、生产流程分析法生产流程分析法PFA（Production Flow Analysis）是以零件生产流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。
成组技术概述
第2章CAPP的使能技术-----成组技术一、制造企业存在的问题及解决对策问题：1.开发新产品的生产技术准备只针对一种产品2.生产管理落后的全能型企业3.零部件专业化和工艺专业化程度低解决对策：产品设计模块化工艺准备标准化生产体制专业化制造系统柔性化成组技术概述二、成组技术原理要实现生产技术和生产组织的统一，需要利用产品（零部件）之间的继承性和相似性，通过分类，归并成组。
通过合理化和标准化，制定统一的原则和方法，达到期望的生产效率。
设计标准化---结构工艺继承性工艺标准化---结构工艺相似性分类编码系统优越性：简化生产准备有效扩大批量同组零件专业化生产成组技术概述三、成组技术的发展2 成组技术的实质从广义上讲，成组技术就是将许多各不相同，但又具有相似性的事物，按照一定的准则分类成组，使若干种事物能够采用同一解决方法，从而达到节省人力、时间和费用之目的。
长久以来，人们从经验中认识到，把相似的事物集中起来加以处理，可以减少重复性劳动和提高效率。
这一类的例子几乎可以在各类工作和生活领域看到。
所以，成组技术并不是一个全新的概念。
然而，要在工作中自觉建立和应用这一概念，并使之科学化、系统化和形成一整套具有完整体系而又行之有效的技术，则是近30余年来新的发展。
3 成组技术的定义成组技术（GT—Group Technology)是机械制造过程中一种先进的科学的生产和组织管理方法，它旨在识别和开发机械制造过程中各环节诸种信息间的相似性，采用适当的组织形式和先进技术，实现其工作的合理化、科学化，使多品种、中小批和单件生产的企业获得较好的经济和社会效益。
成组技术概述四、成组技术的实施首先制定适合本企业的编码系统设计部门：检索同类零件图纸和其他信息工艺部门：结合生产流程，建立工艺相似零件组，制定标准工艺和生产单元劳资部门：制定检索相似零件标准工时定额财务部门：制定检索相似零件标准成本成组技术---零件分类编码系统一、概述视检法生产流程分析分选相似零件族建立零件分类编码系统二、零件分类编码的作用1.零件频谱反映某些零件的结构工艺特征2.设计--工艺标准化3.信息有效检索和存取4.实现专业化生产成组技术---零件分类编码系统三、分类与编码1 分类环节1)横向环节——码位2)纵向环节——特征项或特征信息2 分类标志分类标志是用来表示各分类环节的具体含义，如结构形状、尺寸、材料等。
《成组技术》自学指导书
《成组技术》自学指导书一、课程编码及适用专业课程编码：适用专业：机械设计制造及其自动化（函授本科）二、课程性质成组技术是一门工程技术，它将客观世界普遍存在的事物相似性的哲理应用在机械制造中, 以获得最佳的综合效益。
适应市场需要，多品种、中小批量生产方式是当前机械制造业发展的趋势，而成组技术可作为指导该生产方式的基本法则。
它也是先进制造技术的重要技术基础。
三、本课程的地位和作用成组技术作为一门工程技术科学在理论和体系上的日臻完善，在生产工程方面的应用日益显示其重要价值，学习成组技术关于工程技术事务中有关共性与个性的分析和处理方法，有利于提高工程技术人员的素质；鉴于数控机床的高度自动化和柔性化，它在机械制造业中获得了广泛的应用，运用成组技术基本原理设计数控程序将为合理的和有效的使用数控机床开辟新的途径；因此成组技术日益受到工程教育界和工程技术界的认同和重视，对于提高产品性能、改进产品质量、提高设计效率，都是具有重要作用的。
四、学习目的和要求本门课程的教学目的和任务是：通过对成组技术的教学使学生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，即把性似性的问题归类成组，寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案，已取得所期望的经济效益。
在有条件的情况下，应在课余时间指导学生参与实践，提高学生独立工作的能力，掌握实例用于解决工程实际问题。
（一）要抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素，找出问题的本质。
（二）要抓住重点，按一定的相似性标准将有关事物归成组。
（三）要有良好的学习方法，可运用对比或比较的学习方法，找出零件分类编码系统使零件有关信息代码化，将有助于应用计算机辅助成组技术的实施。
五、本课程的学习方法为了学好本课程，首先要具有正确的学习目的和态度。
在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、虚心求教、持之以恒。
在学习时要抓住基本原理，常用方法，基本步骤这一主线；要理解问题是如何提出和引申的，又是怎样解决和应用的；要注意各部分内容之间的联系，前后是如何呼应的。
基于成组技术的零件分类与编码
程 实验 室在 奥 匹兹教 授指 导 Ｆ 制 定 的一种 通用 零件
分 类 系统 。
２ ） Ｊ Ｌ Ｂ Ｍ １ 系统
１ ． １ 零件分类编码系统的结构
零件 分类 编码 系统 的 结构 由一 系列 分类 环节 和
该编 码 系统 是 我 国机 械 １ ： 业 部 门 为 在 机 械 加 工 中 推 行 成 组 技 术 而 开 发 的 一种 零 件 编 码 系
匪噩
；
；
图 １ 横 向环节 与纵 向环 节相 互关系
分 类 编 码 系 统 各 码 位 之 问 的 结 构 有 链 式 结
构 、树 式结 构和 混合 式 结构 ３种 。
１ ． ２ 典型的分类编码系统
１ ） 奥 匹兹 分类编 码 系统 （ ＯＰ Ｉ Ｔ Ｚ ） 该 编码 系统 是德 国亚琛 Ｔ业 大学机 床 与 乍产 丁 ＝
采 用相 似性 特 征矩 阵 ，在 矩 阵 内规 定 每一码 位 的码域 。当零件 编码 的每 一码 位代 码都 包括 在相 应
的码域 内，则称 该零 件 与此特 征 矩 阵相 匹配 ，符合
相 似性 标准 ，归属 一个 零件族 。
成 形 及标 准 化
１ 分 类编码 系 统
零件分 类编 码 系统 是将 零件 进行 分类 编码 的一 种 工 具 ，是成 组技 术 的重要 组成 部 分 ，也是 实施 成 组 技 术 的重要 手段 。只 有 首先建 立相 应 的零 件分类 编 码 系统 ，应 用这 个编 码系 统使 零件 的有 关 信息代 码 化 ，根据 代 码对 零件 进行 分类 分 组 ，才 能 以成 组 的方 式组 织生 产 …。
表 １ 零件族特征及应用
零件 族 类型 设计 族 相似 性特 征 应 用 零 件 功能 、几何 形状 、材料 、 零 件 图 样 检 索 ，设 计
4 零件分类成组方法(编码分类法)
三、零件分类成组方法
分类是成组技术的基础，分类的依据是零件的相似 性，分类的结果是形成零件族（具有某些属性的零 件集合）。根据不同的分类目的，采用不同的相似 性标准，可以将零件划分为具有不同属性的零件族。 一般可将零件分为设计族、加工族或管理族等。 （1）设计族 分类标准包括零件功能、几何形状、 材料、加工方法及工艺特征等，主要用于零件图样 检索、设计合理化及标准化、CAD等。 （2）加工族 分类标准包括零件几何形状、加工工 艺、材料、毛坯类型、加工尺寸、加工设备及工艺 装备等，主要用于成组加工、设备布置、成组工艺 设计、成组夹具设计、CAM等。
（2）编码分类法 根据零件特征、按照一定的相似 性标准直接采用编码进行分类的方法。实质：让零 件编码与各零件族特征矩阵逐个的匹配比较，若零 件编码与某一零件族特征矩阵相匹配，则该零件就 归属于此零件族。 合理确定各零件族相似性标准是用分类编码法获得 满意结果的关键因素。不同的分类目的对零件族中 的零件的相似性内容和相似性程度要求不同。如设 计族侧重零件结构功能等方面；加工族除考虑结构 功能之外，还应考虑工艺属性方面。 难点：相似性标准的确定。标准太高，零件难以汇 集成组，且容易掩盖实际存在并可利用的相似性；
（3）管理族 分类标准包括生产组织形式、生产批 量、制造指令停留时间、工装种类及复杂程度、加 工复杂程度等，主要用于成组生产管理，合理安排 作业计划和负荷的平衡，拟定制造指令的替换方案， 及建立计算机辅助管理系统等。 目前，将零件分类成组常用的方法有：视检法、编 码分类法和生产流程分析法。 （1）视检法 由有实际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一些 零件归为一类。带有主观性和片面性，适于零件品 种较少、结构简单的场合。
知识点1：零件的分类工程图学
第十一讲——画零件图知识点1：零件的分类机械零件(简称零件)是装配机器或部件的基本单元，任何机器或部件(如阀门等)都是由若干个零件按照一定的装配关系和技术要求组装而成的。
零件图是表示一个零件的形状结构、尺寸大小和技术要求的图样，是表达和传递零件设计思想的载体，是加工和检验零件的依据，是机械设计和制造中最重要的技术文件之一。
本章在主要介绍零件图的内容、画法、尺寸标注以及极限、配合、形状位置公差、表面粗糙度、表面处理、热处理等技术要求的基础上，还介绍了读零件图和零件测绘方面的相关知识和方法。
零件按用途和标准化程度的不同，可分为专用零件(简称专用件)和通用零件(简称通用件)。
1.专用件专用件又叫做一般零件，是专门为某台机器或部件设计的零件(如下图中的轴承座等)。
这类零件的形状结构和尺寸大小，要根据零件在机器或部件中的作用和制造工艺要求进行设计，都需要画出相应的零件图。
2.通用件通用件是常用的零(部)件，又可分为标准件和常用非标准件。
这在前面第7章已进行了介绍。
(1)标准件——是国家标准将其型式、结构、材料、尺寸、精度等都标准化了的零(部)件(如螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈，以及键、销、滚动轴承等)。
标准件不需要按真实投影画出，可按国家标准的规定，用图样的特殊表示法来表示，但一般不需要绘制专门的零件图。
标准件通常由专业生产厂家使用标准的切削工具或专用机床进行生产，在设计机器或部件时，可根据需要选用，并按国家标准的规定进行标注。
(2)常用非标准件——简称为常用件(如齿轮、弹簧等)，是国家标准只对其部分结构要素进行了标准化的零件。
常用件也不需要按真实投影画出，同样可按国家标准的规定，用图样的特殊表示法来表示，但通常需要画出其零件图，其详细的结构和尺寸可以查阅相应的国家标准得出。
知识点1：零件的分类。
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第二节 生产流程分析法
一、生产流程分析的基本原理
（一）基本原理
生产流程分析（Production Flow Analysis，
简称 PFA）是研究工厂生产活动中物料流程客观规 律的一种统计分析方法。它着重分析生产过程中从 原材料到产品的物料流程，研究最佳的物料流程系 统。
一、生产流程分析的基本原理
（三）车间流程分析的实施步骤
1.数据采集 生产流程分析的第一步是决定研究范围和收集需要
的数据。 研究范围决定了被分析零件的总体，是车间里生产
零件的全部，还是其中有代表性的一部分。 需要的数据就是每种零件的工艺过程信息，此外还
包括批量、工时定额、年生产纲领等数据。
一、生产流程分析的基本原理
都会出现，所以，顺序分枝后实际各级分枝组组数都远 远小于上式的理论计算值。
对图3-3所示的25个零件，k=5，m=4，理论上可能
出现的各级分枝组组数总和为：
4
qmax qi 5 20 60 120 205 i 1
而实际出现的各级分枝组组数为17。
二、顺序分枝法
（一）顺序分枝法的原理
2.并枝过程 若将两个分枝组之间的工艺过程相似程度定义为亲
第三章 零件分类成组方法
第一节 概 述
成组技术的基本原理是充分认识和利用生产活动 中有关事物客观存在着的相似性以提高生产的效益。 按一定的准则将有关事物分类成组是实施成组技术的 基础。
组：具有某些共同属性的事物的集合。
成组技术常采用“零件族”这一更为形象的概 念。零件族是具有某些共同属性的零件集合。
生产流程分析可应用于工厂规划、设计和物料 科学管理等方面。一、生产流程分ຫໍສະໝຸດ 的基本原理（二）三个主要阶段
一般包括以下三个主要阶段：1) 工厂流程分析； 2) 车间流程分析；3) 生产单元流程分析。
工厂流程分析： 对全厂的物料流程进行统计分析，以正确地组成
和划分各个生产车间与管理都门，使工厂全生产过程 有合理的物料流程。
一、生产流程分析的基本原理
（二）三个主要阶段
生产流程分析的三个阶段分析范围和目的是各不相 同的，但它们是彼此紧密联系的，一般前一阶段是后一 阶段的必要前提。
应用生产流程分析将零件分类，一般包括工厂的和 车间的生产流程分析这两个阶段，而关键是车间生产流 程分析。车间生产流程分析不仅能将零件分类形成加工 族，同时也能决定出其相对应的加工设备（机床）组， 常用于成组生产单元的设计。
（三）车间流程分析的实施步骤
2.工艺过程编码 为了便于分析工作，应将第一步收集到的零件工艺
过程编码。 可采用机床设备或工序代码。在统计分析现场加工
设备或工序类别的基础上，代码的制定是比较容易的。
一、生产流程分析的基本原理
（三）车间流程分析的实施步骤
2.工艺过程编码
为简化分析工作，对工艺过程编码可以作以下几项规定： l)若采用机床代码，规格相近的同类型机床可用同一代码， 但同类型机床用于不同性质的工序应采用不同的代码。 2)同一工艺过程中，若有若干工序使用代码相同的机床，则 仅对最先工序编码，即不会有相同的代码出现。 3)不需要特殊设备或采用低廉设备的辅助工序可以不予编码， 如划线、钳工及检验工序等。 按上述规定，仅需对工艺过程的代表工序编码，即分析不包 括那些性质相同的工序和次要的辅助工序。
通过工厂流程分析可以决定各车间的生产任务和 设备。
一、生产流程分析的基本原理
（二）三个主要阶段
车间流程分析： 对本车间生产的全部零件的工艺过程进行统计
分析，按工艺过程将零件划分为加工族，与此同时 也寻求出加工各加工族的相应的一组设备（机床）。
车间生产流程分析有助于正确地规划车间的组 成和简化车间物料流程。
二、顺序分枝法
（一）顺序分枝法的原理
顺序分枝法是将待分类的全部零件按其工艺过程逐 个判别，使之归属于相应的各级分枝组，进入各级分枝 组的诸零件在工序（主要的）类型、数量和顺序上完全 一致；然后，遵循一定的并枝原则把各级分枝组合并为 零件种数适当的加工族。
用顺序分枝法对零件分类包括两个过程：分枝过程 和并枝过程。
密度，则可并枝的两分枝组之间的亲密度关系可区分为 高、中、低三级。
(1) 高亲密度关系 设两个不同级分枝组X1与X2，它们的分枝组级别分 别为n1与n2，且n1＞n2。若分枝组X1的前n2道工序与分枝 组X2的n2道工序在工序类型及顺序上完全相同，则称分 枝 组 X1 与 X2 之 间 具 有 高 亲 密 度 关 系 。 如 分 枝 组 1245 与 124属于高亲密度关系。
一、生产流程分析的基本原理
（三）车间流程分析的实施步骤
3.建立原始零件——机床数据矩阵表 将收集到的经工艺过程编码的全部零件汇总，可得
原始零件——机床数据矩阵表。
一、生产流程分析的基本原理
（三）车间流程分析的实施步骤
4.生产流程分析 对原始零件——机床矩阵表中的数据进行行列的重新
排列，将工艺过程相似的零件及所使用的机床相对集中于 矩阵表中的某一局部区域，可得到如图所示的矩阵表。
一、生产流程分析的基本原理
（二）三个主要阶段
生产单元流程分析： 以单元内生产零件为对象，通过进一步对工艺
过程的分析，可以寻求单元最合理的设备平面布置。 对单元内生产零件的加工工艺过程分析，还可
以把加工族细分为具有某些工艺特征的零件小组， 这将有助于成组工艺过程、成组工艺调整方案和成 组夹具等方面的设计工作。
………………………………………………
m级分枝组，qm = q(m - 1) (k – i + 1)，当i = m。
所以，可能出现的各级分支组组数总和为qmax为：
m
m
qmax qi k q(i1) (k i 1)
i 1
i2
二、顺序分枝法
（一）顺序分枝法的原理
1.分枝过程 事实上，各级分枝组以及各种序号的分枝组不一定
二、顺序分枝法
（一）顺序分枝法的原理
1.分枝过程 顺序分枝法分枝过程如图3-2所示。
二、顺序分枝法
（一）顺序分枝法的原理
1.分枝过程
顺序分枝法各级分支组可能出现的组数qi为：
1级分枝组，q1 = k； 2级分枝组，q2 = q1 (k – i + 1)，当i = 2； 3级分枝组，q3 = q2 (k – i + 1)，当i = 3；