刀具全寿命周期管理系统详细设计V10

刀具全寿命周期管理系统

详细设计

西北工业大学

2012-5-20

本文档描述刀具全寿命周期管理与信息追踪系统的主要功能，本软件系统主要应用于制造业企业刀具的标识与管理。

1术语定义

刀具直接标识：采用激光标刻技术，直接在刀具表面标识可机器识读的条码。

刀具全寿命周期管理：指从刀具需求提出到刀具报废整个寿命周期业务过程中的管理与协同，是围绕刀具计划期、投入期、使用期、报废期进行集成化管理的一种方法。

2目标与意义

具管理的根本目的是提高生产效率，降低制造成本。首先，它实现刀具的标准化。因为能够更快地安装刀具，及时更换已磨损的刀具，并避免使用错误的刀具，机床的利用率得到提高；降低刀具库房，减少了资金占用，同时又提高了刀具的利用率；此外，还能够缩短刀具组装准备时间。最终，保证在正确的位置与恰当的时间使用正确的刀具。

刀具管理的基础是对所有刀具编制目录，建立核心数据库，反映刀具位置、成本、使用者、供货商、切削性能、刀具寿命、适用的机床和能够加工的零部件等综合信息，对刀具具体到型号的各类加工参数都有了详细的记录。更重要的是本系统对刀柄、刀头和刀杆等可打码刀具实现了具体到把的管理，而对刀片、连接杆等非可打码刀具具体到型号的管理。刀具管理的核心则是对所有刀具进行跟踪，并将刀具实际状态及状况及时准确地集中反映在数据库当中，以便实现控制管理。

本着企业信息化、数字化的原则，我们建立刀具全生命周期管理系统，通过对刀具的刀柄、刀头和刀杆进行标识，从而在刀具的整个生命周期内对其进行跟踪管理。

3刀具全寿命周期管理总体需求

3.1传统刀具管理模式存在的弊端

传统的刀具管理是将刀具的信息记录在纸上,或记忆在人脑中,刀具的动态信息管理跟不上。不同的管理者对刀具信息的掌握程度也不同,管理水平因人而异,而且时间稍长,记录的信息容易丢失。数控刀具是实现柔性制造的较昂贵的消耗性资源,信息繁多。随着数控设备和加工零件品种的增多,刀具零部件的种类和相应资源信息也会越来越庞杂,占投资的比重也逐渐增大。由于生产加工的需要,大量的刀具频繁地在刀具库和机床以及机床与机床之间流动和交换。传统的刀具管理模式显然已无法适应柔性制造的需要。

传统柔性化车间拥有数控设备30～40台,操作工人80～100人,数控刀具元件的数量高达2 900 件,刀片种类300 余种。柔性化车间成立初期,使用的数控刀具都在操作人员手中,对刀具的管理只是简单的从工具箱出装上机床就行了,但随着柔性化车间数控设备和使用的人数的不断增加,数控刀具的数量日益增多,传统管理模式的弊端也越来越明显,主要表现在以下几方面:

➢由于刀具都在个人手中,刀具管理员无法掌握生产现场数控刀具的使用动态,做不到统一调配数控刀具,现有的刀具得不到充分利用,往往是借上刀具的人不用这把刀,而要用的人到处在找刀,数控刀具资源无法共享,无形中延长了操作者的准备时间,降低了生产效率。常常出现每年都新增刀具,仍然不断有操作者提出刀具数量不够。

➢刀具管理员无法掌握生产现场刀具的完好情况,做不到及时补充库房,难以统筹计划工具费用。由于刀具在个人手中,经常会发生刀具的损坏和丢失,由于操作者不愿意赔偿,所以隐瞒不服,到真正需要时才发现账面上有的刀具实际上已不能用。于是只好临时找代用刀具,严重影响生产周期和产品质量。➢刀片作为消耗品,一般不专门控制,但数控刀具使用的刀片价格昂贵,不加约束地使用,无形中会造成很大浪费。

➢车间中有不少刀具积压，甚至是多年以前的刀具都一直未用，造成这一情况的原因有两个：

a)历史方面的原因：以前刀具的分配是自上而下的按计划分配方式，这与车

间底层的需求脱节。

b)刀具信息管理的原因：由于刀具信息管理的措施没有从根本上加以改进，

这就造成了刀具信息查询、管理方面的困难。

➢刀具信息不通畅，使得制造资源计划(MRP)、CAPP子系统、NC子系统以及工况数据采集系统和作业计划与调度系统等无法直接获得足够的工具信息。

目前采购中的计划需求、计划汇总、审核报表、采购清单、库房管理等都通过手工完成和管理，仅物资供应计划调度室每位计划员管理的常规采购项目都达3500项以上，工作量打打准确率低，不便于信息的存储、传递和共享，不管是查询还是修改执行效率低下还增加了人力成本。

3.2领域需求

制造业企业对刀具管理的需求主要体现在以下几个方面：

◆实现刀具采购环节中计划需求、计划汇总、报表审核、采购清单等业务

过程的计算机化管理。

◆改变传统的依靠纸制卡片等手工管理刀具的模式，实现刀具库存管理计

算机化，降低刀具管理强度。

◆实现总厂刀具和分厂、车间刀具信息资源共享。

◆能够对每把刀具进行追踪管理，获取刀具的状态和位置信息。

◆实现刀具管理系统与对刀仪的集成，实现对刀仪刀具实测参数数据直接

更新刀具管理界面，避免数据的手工输入和传递。

◆实现刀具管理系统与条码识别设备的集成，实现条码扫描设备读取的刀

具编码数据直接更新刀具管理界面，避免手工输入。

◆实现部分数控设备刀具加工数据尤其刀具加工时间采集，能够直接用于

刀具寿命计算。

◆实现与计划调度管理系统的集成，能够生成与计划任务对应的刀具需求

清单、机床现有刀具清单、补充刀具清单等。

◆实现与CAPP系统的集成，满足CAPP对刀具数据检索的需求，生成刀

具需求清单。

4 刀具全寿命周期管理系统分析

4.1 刀具全生命周期管理业务过程分析

刀具全寿命周期管理是指在满足生产制造的需要的前提下，以刀具成本为主线，结合生产经营效益分析，研究刀具整个寿命周期内,包括刀具选用与组合、申购、采购、入库、出库、加工使用、回收、刃磨、报废等，如何进行集成化管理的一种方法。刀具信息采集过程如图4-1所示，针对刀具库存管理和现场管理的要求，刀具数据采集主要包括通过条码扫描设备采集刀具编码信息，通过对刀仪采集刀具参数信息，通过DNC 采集刀具加工时间、刀库列表信息等。

流程信息追踪系统数据采集图4-1 基于直接标识的刀具全生命周期管理

1）条码扫描设备与刀具管理系统的集成

实现条码扫描设备与刀具管理系统的集成，能够将标刻在刀具表面的条码通过条码扫描仪直接读取到刀具管理系统的界面，而不用手工录入，条码主要包含的是刀具编码信息。

2）对刀仪与刀具管理系统的集成

实现几类常见对刀仪与刀具管理系统的集成，能够将实测刀具参数信息直接写入刀具管理系统的界面，而不用手工录入和传递。对刀仪主要测量刀具长度、刀具直径、刀尖圆弧半径等刀具参数。