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
批量生产中的应用
1
一 成组技术（GT）的产生与发展
• 成组技术于1959年米特洛凡诺
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
2
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
3
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
4
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
5
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)
6
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
7
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
积极性创造性
8
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
9
计算各种设备需求量与设备配备
● 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～
● P : 零件族中零件种数
10
成组生产单元的平面布置
按生产线形式布置
按U型布置
CNC CNC
NC NC NC 1
NC NC NC 2
按功能布置
1、2配套辅助设备
A B
C D
1
2 3
4
5
分区联合布置
A、B、C、
D成组生
产单元
1、2、3、4相
邻单元协作区，
5多单元边界
协作区
11
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
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
12
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
生产数据
数据库 资源数据 信息输入输出
运行数据 物料进出口管理
计算机主控制系统 系统管理软件 制定生产日程计划
工具管理
系统控制软件 运行控制
系统级监视
系统监视软件
设备级监视
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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
三 1 累计编号法
四 2 MRP（物料需求计划）
14
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
（3）批量与生产间隔期的确定方法
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
n：批量
R：生产间隔期
g：平均日产量
15
最小批量法
●
α： 调整时间损失系数
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=，
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：最小批量
t准备：一批产品准备结束时间∵ ∴
16
经济批量法
● 例：某产品年总产量为20000件，每批产品的设备调整费用为100
元，每件产品年平均保管费用为1元，求经济批量。
解：
费用
批量n0
E=E1+E2
E1=（n/2）C
E2=（N/n）A
n：批量
N：年产量
n0：经济批量
A：设备调整一次费用
C：单件年平均库存
费 用
● 以零件生产费用最低为原则确定批量的方法
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以期定量法
1 选择采用的生产间隔期标准
2 将产品和零件分类，归入不同批类
3 计算批量
批 类 生产间隔期 批 量 每月批次
日批
三日批
周批
旬批
半月批
月批
季批
半年批
1天
3天
6天
8天
12天
24天
72天
144天
1/24月产量
1/8月产量
1/4月产量
1/3月产量
1/2月产量
1月产量
3月产量
6月产量
24
8
4
3
2
1
一季一次
半年一次
18
2 生产周期
（1）生产周期概念：
指一批制品从原材料投入生产起，到最后完
工为止，制品在生产过程中经历的日历时间
（2）生产周期的确定：
①零件各工艺阶段生产周期的计算
②产品生产周期
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零件各工艺阶段生产周期的计算
T： 一批零件加工的生产周期 m：车间内该零件的工序数
n： 批量 ti： 零件在工序i上的单件工时定额
C： 每日有效工时 Si：执行工序i的工作地数
Ki：预计定额完成系数 li：工序之间的平行系数
tp：调整设备时间 tq：等待加工时间
ts：工艺规定的自然时效时间 tr：跨车间协作工序的时间
（1）按生产周期的时间构成计算
（2）通过资料核算和现场调查，制定典型的生产周期概略标准
20
机械加工生产周期的概略标准图表
工艺
工序数
一批零件加工的总劳动量（小时）
16以下 16 ～ 32 32 ～ 64 64 ～ 128 128 ～ 256 256 ～ 512
2 1 2 3
3 4
4 2 3 5 8 12
5 2 6 14
6 3 4 7 11 16
7 8 18
8 4 5 9 11 20
9 10 22
10 6 11 17 21
12 7 13 19 26
14 15 21 28
16 17 23 30
18 25 32
20 27 34
注：表中生产周期是以两班制的工作日为单
位
21
产品生产周期
（1）网络计划技术（第九章）
（2）图表法
22
3 生产提前期
（1）概念：指一批制品（零件、毛胚或产品）在各
工艺阶段投入（出产）的时间比产品出
产时间提前的天数。可分为投入提前期
和出产提前期
（2）计算公式：
①前后车间生产批量相等情况
②前后车间生产批量不相等情况
23
前后车间批量相等情况
毛胚制造周期 机加工周期 装配周期
T毛 T毛-加 T机 T加-装 T装
D装投=T装
D机出=D装投+T加-装
D机投=D机出+T加
D毛出=D机投+T毛-机
D毛投=D毛出+T毛
● 产品在最后车间的出产提前期=0
● 产品在最后车间的投入提前期=该车间的生产周期
● 产品在某车间的出产提前期=后车间投入提前期+保险期
● 产品在某车间的投入提前期=该车间出产提前期+该车间生产周期
例1：设各车间生产间隔期皆为R=15天，批量皆为n=10件，
T装=20天，T机=40天，T毛=20天，T装-机=10天，
T机-毛=5天。求各车间生产提前期和投入提前期。
解： D装出=0 D装投=0+20=20（天）
D机出=20+10=30（天） D机投=30+40=70（天）
D毛出=70+5=75（天） D毛投=75+20=95（天）
毛-加
保险
期
加-装
保险期
24
前后车间批量不相等情况
例2：设n装=10，R装=15天，n机=30，R机=45天，
n毛=30， R毛=45天，其他条件如例1。求各车间
生产提前期和投入提前期
解： D装出=0 D装投=20（天）
D机出=20+10+（45-15）=60（天）
D机投=60+40=100（天）
D毛出=100+5+（45-45）=105（天）
D毛投=105+20=125（天）
车间出
产提前
期
=
后车
间投
入提
前期
+ +（
该车间
生产间
隔期
-
后车间
生产间
隔期
保
险
期
）
25
4 在制品定额
概念：指在一定的技术组织条件
下，为保证
生产衔接，必须占用的在
制品的最低
储备量
1 车间内部在制品定额
2 车间之间半成品定额（库存
在制品定额）
26
1 车间内部在制品定额
（1）定期（生产进度已定）情况下的在制品定额—图表法
在制品定额=计划期末在制品占用量
（2）不定期（生产进度未定）情况在制品定额
生产
周期
（天）
生产间
隔期R
（天）
T
R
进度 在制品
平均占
用量
在制品
期末占
用量
上旬 中旬 下旬
T=R 10 10 1 一批 一批
T>R 20 10 2 二批 二批
T>R 25 10 二批半 三批
T<R 5 10 半批 一批
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2 车间之间半成品定额
（1）库存周转（流动）在制品定额
①前车间成批入库，后车间分批领用
②前车间成批入库，后车间每日领用
③前车间成批入库，后车间整批领用
（2）库存保险半成品定额
用途：在前车间出现出产误期或出现过多废
品时，为了保证生产正常进行而准备
的储备量
公式： 保险半
成品定
额
=
前车间可能
误期交库日
数（保险期）
×
后车间
平均每
日用量
28
前车间成批入库，后车间分批领用
●设前车间入库批量60件，后车间领用批量为10件。前车间计划期最后批量
入库的标准日期为到期末9天，后车间生产间隔期（领用间隔期）为2天。
求周转半成品占用量。
解：
周转半
成品占
用量
=
前车
间批
量
－[
前车间计划最
后一批零件入
库的标准日期
到期末的天数
÷
后车间
生产间
隔期
] ×
后车
间批
量
= 60 －[9/2]×10 = 10
工作日
保险储备量
1 2221201918171615141312111098765432 2
5
2
4
23 321
最
大
占
用
量
流
动
占
用
量
后领
前入
周转半
成品占
用量
29
前车间成批入库，后车间每日领用
●前车间期初第一次零件入库标准日期为3天。交库间隔
日数为5天，批量为50件
周转半
成品占
用量
=（
前车间期初第
一次出产零件
入库标准日期
÷
前车间
交库间
隔日数
）×
前车间
入库批
量
= （3/5）×50 = 30 （件）
工作日
保险储备量
1 2221201918171615141312111098765432 2
5
2
4
23 321
最
大
占
用
量
流
动
占
用
量 周转半成
品占用量
30
工作日
保险储备量
1 2221201918171615141312111098765432 2
5
2
4
23 321
最
大
占
用
量
流
动
占
用
量
后领
前入
前车间成批入库，后车间整批领用
● 图表
● 计算公式
31
计算公式
●当交库数量=领用数量；交库间隔日数=领用间隔日数
0 （当车间已领用，下批尚未交库时）
=
1批（已交库一批，后车间尚未领用）
●当交库数量=领用数量；交库间隔日数≠领用间隔日数
期末周转
半成品占
用量
期末周转
半成品占
用量
前车间计划期最后
一批零件交库标准
日期到期末天数=
1批（ ＜
后车间计划期最后
领用一批零件的标
准日期到期末天数
）
0 （
前车间计划期最后
一批零件交库标准
日期到期末天数
＞
后车间计划期最后
领用一批零件的标
准日期到期末天数
）
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累计编号法
（1）概念：根据最终产品（成品）的平均日产量，将预先
制定的生产提前期转化为提前量，从而计算同
一时期产品在各生产环节的提前量，（用各生
产单位在计划期应该达到的投入和产出的累计
产品号数表示）以保证各车间之间在生产数量
上的衔接的方法
（2）适用场合：需求稳定而均匀，周期性轮番生产的产品
（3）累计编号方法
（4）生产作业计划编制方法
●制定“产品进度计划”
●制定“零部件进度计划”
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累计编号方法
• 累计号按产品编制
• 从计划年度该产品出产的第一台（或从开始生
产这种产品的第一台）开始，依成品出产的先
后顺序，每出一台增加一号，即为每一件产品
编上一个累计编号
• 在同一时间上，产品在某一环节上的累计号数，
与成品出产累计号数相比，相差的号数称为提
前量
• 提前量与提前期的关系为：
34
累计编号法图表
项目 总装 部件K分装
零件K（2件/台）
第2工序（加工） 第1工序（毛胚）
批量
生产间隔期（周）
生产周期（周）
保险期
出产提前期（周）
投入提前期（周）
20台
1
1
0
0
1
20件
1
1
1
2
3
80件（40台）
2
2
1
5
7
80件（40台）
2
2
1
8
10
作
业
计
划
周 出产 投入 出产 投入 出产 投入 出产 投入
1 20* 40 60 80 240 320
2 40 60 80 100 400 480
3 60 80 100 120 320 400
4 80 100 120 140 480 560
5 100 120 140 160 400 480
6 120 140 160 180 560 640
7 140 160 180 200 480 560
8 160 180 200 220 640 720
9 180 200 220 240 560 640
10 200 22 240 260 720 800
11 220 240 260 280 640 720
12 240 260 280 300 800 880
35
制定零部件进度计划
• 计算产品在各车间计划期末应达到的累计出产
和投入的号数
• 各车间在计划期应完成的出产量与投入量
某车间
出产累
计号数
= （
成品出
产累计
号数
+
该车间出
产提前期
定额
×
成品的
平均日
产量
）×
每台成品所
用该车间制
品数量
某车间
投入累
计号数
=（
成品出
产累计
号数
+
该车间投
入提前期
定额
×
成品的
平均日
产量
）×
每台成品所
用该车间制
品数量
计划期车间
出产（投入）
量
=
计划期末出产
（或投入）的
累计号数
－
计划期初已出
产（或投入）
的累计号数
36
