第七章 多品种中小批量的生产组织及生产作业计划
§多品种中小批量生产与成组技术
§中小批量生产先进的组织形式
§成批生产类型的期量标准及生产作业计划
§多品种中小批量生产与成组技术
成组技术的产生与发展
成组技术的基本原理
机械产品应用成组技术的可行性
成组技术在机械行业中小批量生产中的应用
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
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
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
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
§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)
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
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
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
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
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
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
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
§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
生产作业计划的编制方法
1 累计编号法
2 MRP（物料需求计划）
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
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
∵
∴
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
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
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
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
机械加工生产周期的概略标准图表
34
27
20
32
25
18
30
23
17
16
28
21
15
14
26
19
13
7
12
21
17
11
6
10
22
10
9
20
11
9
5
4
8
18
8
7
16
11
7
4
3
6
14
6
2
5
12
8
5
3
2
4
4
3
3
2
1
2
256 ～ 512
128 ～ 256
64 ～ 128
32 ～ 64
16 ～ 32
16以下
一批零件加工的总劳动量（小时）
工艺
工序数
注：表中生产周期是以两班制的工作日为单位
产品生产周期
（1）网络计划技术（第九章）
（2）图表法
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
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
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
）
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）
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
一批
半批
10
5
T<R
三批
二批半
10
25
T>R
二批
二批
2
10
20
T>R
一批
一批
1
10
10
T=R
下旬
中旬
上旬
在制品期末占用量
在制品平均占用量
进度
T
R
生产间隔期R
（天）
生产周期
（天）
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
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
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
25
24
23
3
2
1
最大占用量
流动占用量
后领
前入
周转半成品占用量
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
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
25
24
23
3
2
1
最大占用量
流动占用量
周转半成品占用量
工作日
保险储备量
1
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
25
24
23
3
2
1
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
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
）
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”
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：
累计编号法图表
880
800
300
280
260
240
12
720
640
280
260
240
220
11
800
720
260
240
22
200
10
640
560
240
220
200
180
9
720
640
220
200
180
160
8
560
480
200
180
160
140
7
640
560
180
160
140
120
6
480
400
160
140
120
100
5
560
480
140
120
100
80
4
400
320
120
100
80
60
3
480
400
100
80
60
40
2
320
240
80
60
40
20*
1
投入
出产
投入
出产
投入
出产
投入
出产
周
作
业
计
划
80件（40台）
2
2
1
8
10
80件（40台）
2
2
1
5
7
20件
1
1
1
2
3
20台
1
1
0
0
1
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）
第1工序（毛胚）
第2工序（加工）
零件K（2件/台）
部件K分装
总装
项目
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
MRP（物料需求计划）
● 应用场合：应用于短期的需求变化不定，但较长时期
内确有需求，安排不定期重复生产的场合
● 原理：根据反工艺顺序原理，按照产品出产的数量和
期限以及各生产阶段的生产周期、库存情况，
运用计算机计算出各零部件的生产数量和期限
（1）根据成品总任务，自动推算出成品的各个部件、
各个零件的生产任务
（2）连续推算出下月（或几个月）的计划要求
（3）运算速度快、便于计划修正
