基于智能化的數控刀具管理系統研究

中車大同公司 焦金明 李翼龍 史 軍

基于智能化的數控刀具管理系統研究

中車大同公司 焦金明 李翼龍 史 軍

借鑒先進的自動化倉儲技術、網絡信息化技術、傳感技術、條形掃碼技術，研發智能數控刀具管理系統。通過智能數控刀具管理系統的研究實現數控刀具的自動化、信息化的實時管理。

數控刀具；智能；數據庫

引言

數控刀具是機械加工的根本，刀具管理水平的好壞對提高刀具的應用起著致關重要的作用。本文以A公司機械一車間智能化數控刀具庫建設為例研究說明智能化在數控刀具中的管理作用和重要意義。該研究對制造工廠智能制造建設中的智能倉儲和智能物流研究有一定的借鑒作用。

1.現狀分析

隨著A公司數控刀具數量和品種的不斷加大，傳統的刀具管理模式已經遠遠不能滿足刀具發展的需求。

1.1 傳動管理模式無法保證刀具的日常管理

A公司機械一車間數控刀具1300把，刀具管理人員僅有2人，刀具存放空間狹小，刀具經常出現互相堆積現場。手工紙質管理無法滿足快速查找、快速定位和實時狀態信息反饋的需求。

1.2 刀具資產大、積壓浪費嚴重

A公司機械一車間大部分刀具為進口刀具，資產累積近千萬元，由于傳統管理手段問題，大部分刀具無法實現信息共享，刀具互換性得不到滿足，部分刀具重復訂購，一些通用刀具成為了專用刀具，造成了大量重復投入。

1.3 信息溝通困難，數據真實性難以保證，技術決策困難

刀具臺帳手工管理，信息無法共享。數據掌握在少數幾個人手中，人為因素影響數據的真實性。技術人員在進行技術分析和刀具采購決策時無法得到真實數據，嚴重影響決策的準確性。

2.技術建立

借鑒先進的自動化倉庫技術、網絡信息化技術、傳感技術、條形掃碼技術、無線網絡技術，從刀具需求、采購、存儲、維護、使用、報廢等各環節進行控制和管理，與公司資源數據庫進行集成，建立自動化、實時性、量化的刀具智能管理平臺，提高刀具利用效率，降低生產成本。

整個網絡由四個層次構成：一層是企業資源數據庫；二層刀具數據庫；三層是現場刀具超市管理系統、打印機、條形碼掃描儀、客戶端；四層是智能倉庫、智能刀具小車。

3.方案設計

3.1 刀庫尺寸

目標要求：按照數控刀具集中化管理思路，初步設計1500把刀柄，實現立體存放，智能存取，刀具查詢，信息匯總，報表統計，ERP、SAP、MES銜接。

解決措施：現有廠房高度10米來考慮。設計采用垂直式提升升降貨柜，實施數量2套，貨柜配備托盤有效深度805mm，有效長度2460mm，整機高度9000mm，單托盤最大載重量750kg。計算設備占地面積（長6000mm×深2840mm=17.04m2）。布局圖如圖1所示。

3.2 刀庫安裝

考慮到廠房現場平面及存取刀具的方便，立體刀庫安裝在車間內部，建立數控刀具分配中心，采用玻璃防護門單獨隔離。新建刀具管理室，內設對刀儀和電腦控制臺。

圖1 布局圖

3.3 存儲方式

垂直升降立體倉庫以托盤為存儲單元。通過貨柜中央提升小車的升降和托盤的水平運動，將存放貨物的托盤取出或送到柜體前、后相應貨位。貨柜入口處設有自動測高裝置，存儲貨物時，自動檢測所存物體的高度，合理安排存放位置，空間利用率更高。

3.4 物料分配形式

按照刀柄的高度大約為400mm左右，每個托盤可以存放刀柄數量60把BT50刀柄，則1500把刀柄需要約25個托盤，剩余刀片采用物料盒的形式進行存放，可以存放約1000余種的刀片需要約40個托盤。

4.軟件管理及網絡設計

分析了智能化刀庫要實現的功能作為軟件的基本輸入，擴展開發了新的功能。自動貨柜管理軟件主要分為自動貨柜控制軟件和刀具數據智能管理分析軟件兩部分，如圖2所示。其中自動貨柜控制軟件為刀庫基礎管理軟件；刀具數據智能管理分析軟件為專業管理分析系統，實現與管理軟件的數據交互和公司ERP數據庫的交互，具備網絡管理功能，為整個刀具管理系統的管理核心。數據路線如圖3所示。

圖2 數據管理軟件

圖3 數據路線

5.結語

5.1 將傳統的手工刀具管理模式改變為立體倉儲式信息化管理模式。實現了刀具的高效管理，刀具的利用率得到提升，資源得到優化。

5.2 將原來的紙質領用記錄改變為自動記錄，數據信息透明化，刀具消耗數量領用更科學。

5.3 把人為記憶和掌控庫存的模式改變成為自動預警，避免人為因素造成不必要的庫存緊張，影響使用。

5.4 通過定置管理，加強刀具的識別和取用，避免了人為識別錯誤，提高刀具使用的準確性。

5.5 將各設備配置的刀具動態管理，實時掌握各設備上刀具的庫存，便于反向查詢，減少訂購新刀具，提升10%的刀具利用率。

5.6 通過記錄各設備上刀具的使用情況，統計和準確分析消耗定額，掌握消耗狀況，通過刀具消耗異常來加強質量控制。

5.7 更好的掌握刀具及配件信息，根據刀具信息制定合理的配刀方案。

5.8 立體刀庫可以利用最小的地面面積獲得最大的存儲容量，存儲更合理、快捷。

[1]王喜富.物聯網與智能物流.清華大學出版社,2014,1.

[2]彭瑜,王健,劉亞威.智慧工廠.機械工業出版社,2016,1.