成组生产组织形式及设备布置设计

1、武汉理工大学武汉理工大学成组技术(Group Technology)武汉理工大学机电工程学院专业、重用、全局专业、重用、全局成组技术 GT 成组生产组织形式及设备布置设计成组生产组织形式及设备布置设计 8.1 概述概述 8.2 成组生产单元成组生产单元8.3 成组加工车间设计成组加工车间设计8.4 成组加工车间设计实例成组加工车间设计实例 思考题思考题 成组技术 GT8.1 概述概述1)成组生产系统成组生产系统(GPS)概念概念(Group Production System)是按照成组技术原理建立的生产系统，是按照成组技术原理建立的生产系统，GPS是将是将GT原理用于产品生产的全过程而建立的高效、柔性原理用于产品生产的全过程而建立的高效、柔性的生产系统。的生产系统。2)成组生产系统组成成组生产系统组成成成组组设设计计、成成组组制制造造、成成组组管管理理基基础础信信息息代代码码系系统统成组技术 GT8.1 概述概述成组生产系统(GPS)成组设计成组制造成组管理基础信息代码系统检索设计分析设计成组工艺成组工装空间组织时间组织设计族/组、标准件、相似件、重用件、标准图册、相似图册、设计程序

2、组等成组加工、成组冲压、成组装配、成组夹具、成组模具、加工族、加工组、加工程序组等成组布置设计、成组空间、成组单元成组批量、作业计划2)成组生产系统组成成组生产系统组成成组技术 GT8.1 概述概述3)成成组组生生产产系系统统的的发发展展阶阶段段成组生产系统(GPS)发展阶段主要特点设计系统制造系统管理系统初级阶段常规设备；人工手段，不用计算机分类系统人工建立、使用相似图册等成组设计资料人工信息处理常规工艺准备方法，通用、专用成组工装常规管理成组生产中级阶段计算机辅助，使用分类编码系统，NC计算机辅助建立使用相似图库等成组设计资料计算机辅助工艺准备、使用NC、成组工艺装备计算机辅助成组管理高级阶段高级控制，高水平综合自动化产品设计自动化、优化、信息化工艺装备、制造柔性化、自动化多目标优化、自动化生产管理根据实施条件、水平、技术手段分三个阶段：初、中、高 GT代码、应用软件、数据库 综合信息共享数据库设计、制造、管理综合自动化 成组技术 GT8.2 成组生产单元成组生产单元 8.2.1 概念概念v成成组组生生产产单单元元：在在规规定定的的生生产产面面积积内内布布置置与与加加工工族族相相对

3、对应应的的一一组组生生产产设设备备，形形成成以以加加工工族族为为生生产产对对象象的的一个专业化的基本生产组织。一个专业化的基本生产组织。v一一般般情情况况下下，成成组组生生产产单单元元能能完完成成相相应应加加工工族族中中诸诸零件的全部或部分加工任务。零件的全部或部分加工任务。成组技术 GT8.2.1 概念概念v这这四四台台设设备备及及相相应应的的一一组组工工人人就就组组成成了了一一个个成成组组生生产单元，共同承担六组零件全部工序的加工。产单元，共同承担六组零件全部工序的加工。成组技术 GT8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 1)通常的生产设备的布置形式通常的生产设备的布置形式 压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配 车身安装 最后试验发动机装配发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理v生产流水线：生产流水线：机床机床设备按零件工艺路线设备按零件工艺路线排列，适合大批量生排列，适合大批量生产，生产对象固定产，生产对象固定成组技术 GT8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 1)通常的生产设备的布置形式通常的生产

4、设备的布置形式 G G GDDMM进出料口 L L L L L L A AMM机群式布置：机群式布置：将功能将功能类同的机床排列在一类同的机床排列在一起，多用于在传统的起，多用于在传统的单件、小批量生产中单件、小批量生产中成组技术 GT8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 1)通常的生产设备的布置形式通常的生产设备的布置形式 v成组单元布置成组单元布置以以加工组加工组组织生产组织生产 L L L M M D D G G A出料口进料口v成成组组生生产产单单元元：在在规规定定的的生生产产面面积积内内布布置置与与加加工工族族相相对对应应的的一一组组生生产产设设备备，形形成成以以加加工工族族为为生生产产对对象象的的一个专业化的基本生产组织。一个专业化的基本生产组织。成组技术 GT8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型2)成组生产单元的类型成组生产单元的类型 成组生产单元可有四种形式：成组生产单元可有四种形式：v单机成组生产单元单机成组生产单元v多机成组生产单元多机成组生产单元v流水成组生产单元流水成组生产单元v自动化成组生产单元自动化成组生产单元成组技术 GT8.2.2

5、 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 a.单单机成机成组组生生产单产单元（成元（成组单组单机）机）铣削成组生产单元车削成组生产单元CCCZZZMXMMXX钻削成组生产单元磨削成组生产单元v用途范围：用途范围：单一工单一工序、少工序零件组的序、少工序零件组的加工加工v与机群差别与机群差别：针对：针对加工族，执行成组工加工族，执行成组工序、成组工装、成组序、成组工装、成组工艺调整、成组生产工艺调整、成组生产计划计划成组技术 GT8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 b.多机成多机成组组生生产单产单元（成元（成组单组单机）机）v用途：用途：多工序的零多工序的零件成组加工件成组加工v任务任务：完成一个或：完成一个或多个工艺相似的加工多个工艺相似的加工族的生产族的生产v布置布置：成组工艺路：成组工艺路线布置线布置v特点特点：由于工艺顺：由于工艺顺序及数量的差别，允序及数量的差别，允许单元内工序的逆行许单元内工序的逆行和跳跃和跳跃成组技术 GT8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 b.多机成多机成组组生生产单产单元（成元（成组单组单机）机）v用途：用途：多工序的零多工序的

6、零件成组加工件成组加工v任务任务：完成一个或：完成一个或多个工艺相似的加工多个工艺相似的加工族的生产族的生产v布置布置：成组工艺路：成组工艺路线布置线布置v特点特点：由于工艺顺：由于工艺顺序及数量的差别，允序及数量的差别，允许单元内工序的逆行许单元内工序的逆行和跳跃和跳跃 L L LMM D D G G A出料口进料口成组技术 GT8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 c.流水成流水成组组生生产单产单元元v用途：用途：零件产量较大，工艺相似性高零件产量较大，工艺相似性高v特点特点：单元内零件单向流动，可跳跃，无严格节拍。：单元内零件单向流动，可跳跃，无严格节拍。v注意注意：由于工时差别，应考虑半成品存放或增加运输：由于工时差别，应考虑半成品存放或增加运输和加工设备和加工设备零件组1零件组2零件组3CXBCZTMZXBTXM成组技术 GT自动仓库工厂计算机中央计算机物流控制计算机信 息 传 输 网 络加工单元1加工单元2加工单元n运输小车工夹具站8.2.2 成组生产单元的类型成组生产单元的类型 d.自自动动化成化成组组生生产单产单元元v用途：用途：更高级，自更高级，自动化，动

7、化，FML,FMSv特点特点：加工单元、：加工单元、物料运输、存贮设备物料运输、存贮设备由计算机控制和管理。由计算机控制和管理。v任务任务：能完成各种：能完成各种工艺零件族的加工，工艺零件族的加工，高效、柔性、自动高效、柔性、自动成组技术 GT8.2.3 成组生产单元的特征与优点成组生产单元的特征与优点 1)成组生产单元的特征成组生产单元的特征(教材教材p153，五点，五点)有与加工族相对应的一组设备设备组应集中布置在车间最适宜的区域内有一组精练的生产人员是以加工族为生产对象的产品专业化或工艺专业化的一个基层的生产单位生产管理上有一定的独立性强调强调：不仅是一种设备布置形式，还涉及生产对象、不仅是一种设备布置形式，还涉及生产对象、生产人员和生产计划管理等方面，构成了一个最低层、生产人员和生产计划管理等方面，构成了一个最低层、最完整的生产组织。最完整的生产组织。成组技术 GT成组生产单元的优点成组生产单元的优点2)成组生产单元的优点成组生产单元的优点(教材教材p153，四点，四点)在多品种、中小批生产中采用成组生产单元具有在多品种、中小批生产中采用成组生产单元具有以下优点：以下优点：简化

8、生产管理合理的物料流程生产周期大大缩短便于实现生产经济责任制成组技术 GT8.3 成组加工车间设计成组加工车间设计 8.3.1 成组加工车间的设计步骤成组加工车间的设计步骤 目前，大多数情况是原有工厂（或企业）为实施成组目前，大多数情况是原有工厂（或企业）为实施成组技术采用成组生产单元生产方式，故需要对原有车间技术采用成组生产单元生产方式，故需要对原有车间重新调整和改造。重新调整和改造。值得注意的是：车间的改造设计，应考虑的因素和涉值得注意的是：车间的改造设计，应考虑的因素和涉及到的方面是较多的，从这个观点来看，比新车间设及到的方面是较多的，从这个观点来看，比新车间设计的工作任务更为复杂和艰巨。计的工作任务更为复杂和艰巨。成组技术 GT8.3.1 成组加工车间的设计步骤成组加工车间的设计步骤调研工厂生产情况收集有关技术资料按工艺相似性分组形成加工族（车间）制定成组工艺规程选择机床类型初步规划车间组成的成组生产单元确定机床需要量，机床负荷计算及平衡，最终确定车间的成组生产单元车间总体规划及设备布置 有些步骤需平行或交错进行。例：当对机床负荷进行计算和调整，最终确定了成组车间的成组生产单元

9、，这时可能会涉及到需要重新选择机床或修订成组工艺规程，这样又将影响到工时，从而需要核算机床的负荷等等。成组技术 GT8.3.2 确定成组车间的成组生产单元确定成组车间的成组生产单元 产品部件零件零件组成组工艺规程成组生产单元成组生产车间P1A11Ai1Am1C11C1mCi1Ck1CimCkmG11Gi1Gk1Doc1DociPC1PC2Shop1PnA1nAinAmnC11C1mCi1Ck1CimCkmG1nGinGknDocuPCvShopwPi零件组、成组工艺规程、成组生产单元间的关系1：1 n：1 v综合考虑：综合考虑：生产批生产批量、工时定额、机床量、工时定额、机床类型、台数、加工工类型、台数、加工工时、机床负荷等因素时、机床负荷等因素成组技术 GT8.3.3 机床类型选择机床类型选择 v机床选用机床选用:主要取决主要取决于加工方法、工件结于加工方法、工件结构和尺寸、加工质量构和尺寸、加工质量要求和产量。要求和产量。码值0123456789 11111111111码位机床功能矩阵1111111码值012345678998879889399码位机床分析矩阵676654999可对

10、功能要素能否加工进行判别，不能作加工适应程度选择。标定了机床对各项特征的加工适应程度。如（最优匹配）034005070G=9+7+6+9+9+3+9+9+8=69成组技术 GT8.3.4 确定设备需要量和机床负荷调整确定设备需要量和机床负荷调整（一）（一）确定机床需要量确定机床需要量（1）计算成组生产单元各类机床需要量的负荷）计算成组生产单元各类机床需要量的负荷（加工劳动量）（加工劳动量）成组技术 GT（一）（一）确定机床需要量确定机床需要量（2）计算成组生产单元各类机床台数）计算成组生产单元各类机床台数年时间基数是机床允许的实际工作时间，它与采用的工作班年时间基数是机床允许的实际工作时间，它与采用的工作班制、每年节假日数、机床检修制度等有关。一般制、每年节假日数、机床检修制度等有关。一般B=1时，可取时，可取TN=2440h；B=2时，时，TN=1900h.计算的机床台数一般为非整数，圆整后得实际采用的机床台计算的机床台数一般为非整数，圆整后得实际采用的机床台数数Ms。成组技术 GT（一）（一）确定机床需要量确定机床需要量（3）确定成组生产单元实际采用的机床台数）确定成组生产单元实际

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