◎1.2.2　成组技术

成组技术是以相似性理论为基础的，通过识别和挖掘事物的相似性，把相似的问题归类成组，寻求解决这一组相似问题的统一的最优方案，便于获得较大的收益。米特罗法诺夫（S.B.Mitrofanov）将成组技术（Group Technology，GT）定义为“一是在工艺上工件的类型化，二是加工工序的分类及要加工工件的相似集合”，把加工工序相同或相似的工件集合在一起。奥匹兹的“零件族加工”以零件的加工工艺的相似性为依据，而不以单纯的几何形状相似性为依据。成组技术可以用于制造企业各个部门，如销售部门对客户的产品要求和产品种类成组，设计部门对零件的几何形状、种类成组，工艺部门以加工依据进行零件工艺编码分类，机械加工部门以加工任务特征进行分类。

成组技术的核心思想是零件分类成组。常用的零件分类方法主要包括目测法、分类编码法、生产流程分析法和聚类分析法。目测法是指由工作经验比较丰富的员工通过对零件的工艺图纸进行研读和分析，把某些具有相似特征属性的零件划分为一类，其划分结果主要取决于个人的工作经验和工作习惯等，具有一定的片面性和主观性。生产流程分析法（Production Flow Analysis，PFA）是以零件生产流程为依据的，通过对完整的工艺规程及生产设备明细表等技术文件的分析，把工艺过程相近，如将使用同一组机床进行加工的零件归结为一组，或者将相同加工工艺要求的零件分为一组等，即可以按工艺相似性将零件分类形成加工族。该分析方法与成组结果依赖于大量的技术文件，在实际应用中效率低下。模糊聚类分析法主要包括系统聚类法和逐步聚类法，需要定义相似系数计算方法，并计算相似度，建立相似度评价指标体系进行零件间相似度综合评价，对零件进行逐次合并。相似性度量是零件分组的关键问题，可以通过“距离”度量零件间的相似度，“距离”较近认为零件相似度高，可以划分到同一类中；“距离”较远的零件尽量划分到不同类中。“距离”的计算主要有Euclidean距离、Jaccard系数和Hamming距离。

分类编码法需要将零件的设计、加工等相关信息转换为代码，即对被分类零件进行编码，需要制定或选用零件分类编码系统。主要的零件分类编码系统有以下几种。

（1）最早出现的零件分类编码系统是由卡洛茨（Koloc）教授制订的VUOSO零件分类编码系统，随后演变出德国OPITZ系统和日本的KC-1系统等，它们都继承了VUOSO的一些特点。在当时计算机并未普及的情况下，分类编码主要靠手工，VUOSO系统采用四位代码，包括纵向分类环节和横向分类环节。

（2）最早的德国OPITZ零件分类编码系统有五位代码，随后升级为十进制的九位代码的混合结构。当时的编码分类有两种标准，一种标准是以Aachen工业大学为代表的，主张以零件图样为依据而偏重零件结构形状；另一种标准是以Stuttgart大学为代表的，主张从生产角度出发而偏重零件工艺特征。

（3）KK-3零件分类编码系统是由日本机械振兴协会成组技术研究会讨论决定的，它具有十进制的二十一位代码的混合结构，该系统将零件分为两大类，即回转体类零件与非回转体类零件，该系统包括纵向分类环节和横向分类环节。

（4）JIBM-1零件分类编码系统是我国机械工业部门为在机械加工中推行成组技术而开发的一种编码系统。该系统结合了KK-3系统和OPITZ系统，是具有十进制十五位代码的混合结构，解决了OPITZ系统分类标志不全和KK-3系统环节过多的问题。

上述四种典型的零件分类编码系统主要从零件结构和加工工艺两个方面进行编码，适用于大多数产品的零件分类编码。而对于部分零件结构相似，加工工艺相似但不能成组加工的零件，这些编码系统的适用性就稍差一些，如多型号、跨批量的航空紧固件，它们的结构、材料和加工工艺相似度极高，如果按照零件工艺和结构进行编码分组，会出现组内粒度过大的问题，并不能有效地减少作业切换和提高生产效率。

随着云制造模式的产生，成组技术可用于实现信息的编码化和条理化，产品模块化、标准化和系列化，以及服务的集成化和标准化等。随着制造业向服务业拓展，成组技术也被用于服务业中，如面向服务分工和服务内容的成组技术。另外，成组技术也可以用于数控机床的自动编程，根据几何特征和工艺特征的相似性对加工任务进行分类成组。随着信息化、智能化的快速发展，计算机技术将促进成组技术的研究和应用，如运用特征识别及图像分割技术实现零件智能识别，聚类成组已成为当前成组研究的热点。在企业实现信息化、智能化的进程中，成组技术能够更好地促进柔性制造的发展。