刀具管理系统技术概要

刀具管理系统重要技术概要先进制造技术给我印象最深的就是系统性，要把握先进制造技术，就要有全面、系统的视角，不能“只见树木不见森林”；其次就是层次性，例如，刀具管理虽然只是制造系统中的一个部分，却也包含着硬件技术（刀具参数、磨损检测等）和软体知识（刀具调度、自动配刀等）。

本文围绕刀具管理系统，按照系统性的原则，将相关重要技术、概念、趋势有层次整理、汇总起来，主要内容如下：1.刀具管理系统的功能；2.刀具编码技术；3.刀具识别技术；4.模块级刀具配置；5.刀具耐用度预测；6.刀具在线监控技术；7.刀具管理新类型——外包模式；1.刀具管理系统的功能近年来，人们已经认识到刀具管理水平的高低直接关系到企业的生产效率和生产成本，刀具管理需要既能保证生产线及时得到符合要求的所需刀具，又能使库存刀具数量保持在最低的必要水平上；使得流动资金的占用及其引起的财务费用降到最低；并能在发生刀具非正常消耗时做出及时和快速的反应，确保生产正常进行，因此需要在各个车间都配刀具管理系统。

所以刀具管理得到了长足的发展，国外已经出现了不少优秀的刀具管理商用软件，比如以下四种：（1）英国CTMS公司的计算机用刀具管理系统（CYMS）它由一系列的软件模块组成，可配置16个终端，分别设置在刀具房、刀具预调间、计算机室和供应科室等处，各终端直接与中心数据库联网，整个系统的作用可以概括为：改善刀具的发放时间以及控制发放在外刀具的数量；不断更新刀具库的库存信息，直接用刀具预调数据以调定刀具；提供刀具购置信息；提供刀具用途分析报告。

（2）美国CincinnatiMilacron公司的刀具管理系统软件包括以下五个方面的职能：为刀具库准备刀具；给各机床分派刀具；刀具的调度与搬运（轨道）；刀具检测；刀具的信息处理。

（3）德国的Delkel开发的Tool Manager计算机辅助刀具管理系统适合于加工单元、柔性制造系统甚至整个部门的刀具监视、规划和跟踪管理。

其软件功能包括：刀具的储备；刀架配备的优化；刀具装配安排；各零件对刀具的需求；刀具寿命规划。

（4）瑞典的Sandvik公司的成套商用刀具管理软件Coratas可使刀具管理实现自动化。

该系统能监控刀具从有效地点进入刀具库，直至机加工车间机床上的全部运行过程。

它能保证在开始一批新工件的加工时，预先对刀具作合理的准备，并对刀具的状态和工况进行检测。

此系统能发现刀具的临界状态和确定刀具库存量的合理性，大大提高了生产的柔性和可靠性以及设备的利用率。

该系统可在各加工阶段优化与刀具管理组织有关的各种因素，进而缩短准备、结束时间。

减少车间刀具存放量，提高刀具的使用寿命。

综上，其刀具管理常用功能包括：刀具库存管理；刀具的优化调度；刀具的动态调度；刀具的寿命管理；刀具的数据管理；刀具识别；刀具自动调定；刀具的自动轨道运输；刀具的监控检测，与外围设备的通信。

2.刀具编码技术随着科学技术的发展，数据量急剧膨胀，过往的手工记录已经不复存在，计算机技术进入企业管理领域已成为必然趋势，为了更好的管理数控车间内数量庞大的刀具，就必须要应用编码技术，这就需要设计一套编码系统来定义每把刀具，使刀具资料一目了然，且不容易漏记。

因此，在刀具管理系统的设计过程中，首先要求建立一个典型刀具库，用于存储典型刀具信息；其次，为了便于用户管理和系统存储刀具信息的需要，还应该提供一个刀具分类编码标准，为唯一识别系统的刀具提供依据。

2-1刀具编码系统的意义编码设计是数据库系统开发的前提条件，是系统不可缺少的重要内容。

编码是指与原来对应名称对应的编号、符号或记号。

它是进行信息交换、处理、传输和实现信息资源共享的关键。

编码也用于指定数据的处理方法、区别数据类型并指定计算机处理的内容等，主要作用如下：(1)有利于提供正确的刀具资料由于刀具要经过请购、订购、验收、入库、领发、退库、记录等多个环节，再加之种类、数量繁多，容易造成名称错乱的现象，造成采购、验收、领发和记录不便。

对刀具统一编码后，每一把刀具对应一种编码，同时也能克服由于手工作业而造成的刀具漏记现象。

(2)有利于计算机管理有了良好的刀具编码，再配合计算机的使用，对刀具进行记录、统计、核算等操作能大大提高工作效率，这样才能有更多时间让刀具管理人员在刀具数量和现场整理方面下功夫，使刀具数量更加准确。

(3)有利于防止刀具舞弊事件的发生刀具统一编码，并采用计算机管理后，对刀具管理流程，就必须做出严格的控制，即规定原始单据的填制、审核、计算机资料的记录、审核和修改，应分别由不同人员按规定的程序进行管理。

这样经过严格的程序控制后，可以减少舞弊事件的发生。

2-2刀具编码系统的方法——柔性分类编码柔性分类编码是相对于传统的刚性分类编码概念提出来的，它是指分类编码系统横向码长度可以根据描述对象的复杂程度变化，即没有固定的码位设置和码位含义，柔性编码系统既要克服刚性编码系统描述的多义性，以及不能完整、详尽地描述零件特征的特点，又要继承刚性编码简单明了、便于记忆、检索和识别方便的优点。

所以，刀具的柔性编码结构模型由固定码+柔性码构成。

固定码用于描述零件的综合信息，如类别、总体尺寸、材料等，与传统编码系统相似；柔性码主要用于描述零件各个部分详细信息，如零件的尺寸精度、公差等。

2-3柔性编码系统的原则刀具分类的主要原则是科学性、系统性、可扩展性和兼容性。

科学性即稳定性，要选准刀具最稳定、本质的信息作为分类的基础和依据，例如刀具的类别、材料、精度等本质属性是刀具永久性的特征。

系统性即进行合理的排序，形成一个比较合理的分类体系。

可扩展性即留有足够的空位，满足事物和概念变化的需要，安置新出现的信息，兼容性表示的是相关信息分类体系之间的协调性。

由此可以得知柔性编码系统的原则亦是如此，其具体步骤是：第一步：将刀具严格分类；第二步：根据类别对每一大类再细分，直至只有刀具的具体规格参数不同为止；第三步：由刀具自身的具体特性产生校验码。

关于刀具的分类编码，国际上还没有统一的标准，各国的不同厂家均采用自行设计的代码系统，国内至今也没有建立统一的刀具分类编码规则，但是，在进行刀具分类编码时，有些刀具编码的通用性规则还需要考虑和遵守：(1)唯一性：即用意单纯，每种规格的刀具或辅具对应唯一的一个代码；(2)系统性：尽量使代码结构中的每一位都具有实际意义，即尽量适应组织的全部功能需要，并且从信息系统的全局结构考虑，便于分类识别和形成一个系统化的代码体系；(3) 可扩展性：要考虑将来可能扩展的需要；(4) 通用性：简介明了，适用面广，通用性强，便于记忆和校验，位数较少，并且尽可能的照顾用户的使用习惯；(5) 高效率：适合计算机处理，检索查询效率高；(6) 代码要等长：即对不同种类和规格的刀具应保持代码长度不变。

2-4信息编码的检错方法编码作为信息系统的处理对象，其正确性具有决定性的影响。

为防止在输入、转换等过程中发生错误，系统采用以下措施：固定码逐字比较，柔性码部分设置校验码。

校验码是在编码结构设计的基础上，通过事先规定好的数学方法计算出来的。

校验码为一位，附在原编码的后面，与原编码一起构成编码对象的编码。

使用时，校验码与原编码一起输入系统，由计算机用同样的数学方法，按输入的代码计算出校验码，并将它与输入校验码进行比较，以检查输入是否有错。

利用校验码可以检查出代码的各种错误，如易位错误、抄写错误和随即错误。

系统的校验码产生方法的计算步骤如下：(1) 加权求和，如果编码为C 1 ，C 2，…C n ，加权因子为P 1 ，P 2，…P n ，则S=∑C i n i=1P i ，加权因子可选为算术级数1，2，…。

(2) 以模除和得余数，即R =S mod M ，其中R 为余数，M 为模，在这里取为10。

(3) 将余数作为校验码，附在原编码之后，形成最终的代码。

例如：原编码为DXCRS501635200102，权为1，2，…12；模为10，加权和为S=∑C i n i=1P i =125，则校验码R=S mod M=5,所以带校验码的编码为DXCRS5016352001025。

用校验码校验码检错的过程：如果编码为C 1 ，C 2，…C n ，C n+1其中C n+1为校验码，输入时对编码每一位乘以它原来的权值，其中校验码的权值为1，用所得的和除以模得余数T ，即T=（∑C i n i=1P i +C n+1）mod M ，如果T=0，则编码正确；否则，表示编码出错。

3. 刀具识别技术为了实现刀具的信息化管理，除了能正确科学地将刀具进行编码，还要能使计算机管理系统能够识别刀具，“读懂”刀具信息。

下面介绍3种常用的刀具识别的方法:1.刀具编码环识别刀具编码是刀具识别的前提，不同刀具管理系统采用的编码方法和目标也许并不相同，但是，让一个刀具码唯一地对应着一把刀具则是它们都应达到的相同目标。

早期，刀具识别系统编码环具体代替刀具码。

编码环安装在刀柄尾部的拉钉上，编码环的凸圆环面和凹圆环面分别表示，“1”和“0”，它们组合起来就是一个二进制的刀具码。

读码器的触头能与凸圆环面接触，而不能与凹圆环面接触，所以能把凸凹几何状态转变成电路通断状态，即“读”出二进制的刀具码。

由于编码环刀具识别系统可靠性差，使用寿命短(接触式，磨损大)，目前基本上不使用这种方式，因而被条形码刀具识别系统所取代。

2.条形码刀具识别系统条形编码系统是目前应用最多的识别系统。

每个组装好并经过预调的新刀具都按照编码系统的要求进行编码，条形码打印机对给定的编码打印条形码标签，然后将条形码粘在刀柄上，以便在系统外标识刀具。

新刀具出入库和进入制造单元前，通过条形码阅读机将条形码转化为计算机能识别的刀具编码，这样计算机便可以通过追踪刀具编码来跟踪每把刀具的实际情况。

条形码刀具识别系统优点是使用寿命长、成本低、操作简单;但由于条形码标签防油污性能差，国外己开始使用磁芯码和芯片代替条形码。

3.刀具管理系统中的RFID技术RFID(Radio Frequency Identification，即射频识别技术)，俗称电子标签，是20世纪90代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术，利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

目前RFID技术在工业自动化、物体跟踪、交通运输控制管理、防伪和军事用途方面已经有着广泛的应用。

RFID技术在刀具管理系统应用中主要有点是耐污染、可读取距离达、可识别高速运动物体、可擦写信息、储存数据容量大、可同时识别多个标签等;其缺点是价格较高，当前单个RFID标签最低成本达7美分，远高于条码的成本——最低3分。

4.标识块识别系统“标识块识别系统”即国外产品样本上的“ID系统”，与条形码比较，该系统的突出优点是:抗环境污染能力强，存载的信息量大并可多次重写存储的数据。