離散數控車間刀具信息管理系統研究

路婷婷 周麗娟

【摘 要】分析離散數控車間傳統刀具管理存在的問題，梳理刀具信息管理流程，基于C/S架構研究和開發了一套車間刀具信息管理系統，介紹了系統主要功能模塊、業務流程、后臺數據庫結構及與其他系統集成集成接口。

【關鍵詞】離散車間;刀具信息管理;C/S結構;數據庫

中圖分類號： TP315文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）02-0206-002

刀具是制造企業不可或缺的重要生產資源。隨著數控加工設備在企業中的廣泛應用，與之配套使用的刀具數量不斷增加，種類也不斷增多。庫存數量的愈加龐大，逐漸反映出傳統人工管理的效率低下，刀具查找，刀具選配以及借用、歸還等都會消耗大量的時間。因刀具缺乏造成的停工成為現代數控車間的生產瓶頸，影響車間加工效率提升，造成生產成本增加。為了更好地對車間刀具進行管理，開發相應的刀具管理系統軟件勢在必行。

根據生產需要，大量刀具頻繁地在刀具庫房、機床及刃磨間之間流動和交換。刀具流程管理不夠完善，在刀具借用和庫房轉移等環節上，不能夠將責任落實給每個人，如出現刀具丟失等問題時，企業無法追回損失。刀具信息管理的目的就是對基于刀具流通使用流程進行有效管控，保證各流程刀具信息準確、交互順暢，減少刀具準備時間，提升有限刀具資源的利用率。因此，本文提出一種基于流程控制的刀具信息管理系統設計方案。

基于流程控制的刀具信息管理可劃分為刀具靜態信息管理及刀具動態信息管理。刀具靜態信息的管理主要是刀具參數的管理，在刀具入庫之初就能確定，刀具參數是工藝人員制定選刀方案的參考，參數的不準確會導致刀具采購需求增加，不僅造成刀具庫存的積壓，采購周期延長還會直接影響生產進度。刀具動態信息的管理主要對刀具入出庫、刃磨、報廢等流通使用過程不斷變化的信息進行管理。準確的刀具動態信息管理對于追溯刀具生命周期，統計分析刀具EVA等提供重要數據依據。

1 系統總體結構設計

C/S架構和B/S架構是兩種常用的軟件架構。C/S架構（Client/Server，客戶機/服務器），與B/Sjia構（Browser/Server，瀏覽器/服務器）相比，通過在客戶端和服務器端科學合理地分別分配任務，從而降低了系統通訊開銷，且操作簡便，開發難度小。考慮到刀具管理系統只面向企業內部用戶，應用部署范圍有限，從安全性和系統性能方面選擇C/S架構。

2 刀具信息管理流程分析

數控車間的刀具由上級采購部門進行統一采購，下發到車間后由保管人員接收并存放在總庫房。根據各部門的需求情況，保管人員將調撥部分刀具到各分庫房。航空制造企業多為離散型生產模式，因此在刀具借用時采用配送方式進行。工人根據自己的實際生產，提出配刀申請，寫明配送地點及需求時間。根據工藝規程勾選刀具列表。配送人員接收配送申請信息后，按照刀具列表信息到各分庫房借用刀具。刀具領用齊全，配送人員將刀具送往調刀室進行調刀，在調刀過程中對刀具附件進行關聯出庫。調刀完成，進行刀具測量，填寫測刀數據。測刀完成后由配送人員按時將刀具配送到指定工作地點，由工人接收確認。刀具入庫工作流程同樣，由工人發起歸還申請，配送人員接收確認并送調刀室拆解后，送庫房入庫。配送申請信息至此關閉。需要刃磨及報廢的刀具，由庫房保管人員統一進行操作。

3 系統功能模塊

根據刀具信息管理流程可將系統劃分為如圖所示功能模塊。

系統管理模塊主要進行系統用戶的增刪改查、用戶數據權限及菜單權限的劃分。對于有多個庫房的車間，不同的保管人員賦予不同的庫房權限，僅能對有權限的庫房進行刀具信息的管理，互不干涉，互不影響。對于不同部門的用戶賦予不同的菜單權限，僅可操作本職能下的業務流程。

基礎信息維護模塊，即刀具靜態信息管理模塊，包括工具類別管理、刀具參數信息管理、借用數量限定、安全庫存設定及預警及出入庫類型維護四大功能。工具類別維護不僅是對種類的簡單劃分，還包含每個種類刀具規格參數的定義，不同供應商提供的規格信息不統一，導致參數管理混亂，規范化的規格定義將有效提高刀具查找效率。借用數量及安全庫存的設定，使得庫存和在用的刀具得到有效控制，降低刀具成本。出入庫類型管理功能將流程涉及的刀具出入庫類型統一管理，根據實際要求，可設定每種出庫流程類型下刀具限定的使用時間。對即將達到限定使用期限的刀具進行特殊標注并提醒借用人;一旦超過限定時間，管理者將根據管理規定進行處罰。這一功能有效促進刀具流通使用，提高利用率。

庫房庫位管理模塊，可根據實際需要進行庫房庫位的增刪。刀具庫存管理模塊和配送信息管理模塊，即刀具動態信息管理模塊。出庫管理和入庫管理功能包括刀具的配送出入庫、刃磨出入庫、報廢出庫等操作。配送卡片查詢及處理功能下，不同角色的人員查詢和處理不同狀態的配送卡片，流程變化配送卡片狀態隨之發生變化。工人查詢功能下，工人可查看自己當前借用的配送卡片及刀具信息列表，可進行歸還申請，也可進行換刀申請，即在加工同一零件時因刀具無法滿足加工要求時，直接進行刀具更換，無需再重新提交配送申請，簡化流程，提高效率。配送關系維護是將配送工與不同設備進行綁定，每臺設備的刀具由專人負責配送，保證配送的時效性。

統計信息查詢模塊給用戶提供刀具信息流水記錄及庫房定期清點盤點功能，對刀具歷史數據進行統計分析對比。

4 后臺數據庫設計

系統后臺數據采用關系型數據庫進行存儲。以刀具靜態信息和刀具動態信息為分類原則建立數據表，每個數據表設定唯一主鍵，通過主鍵各數據表相互關聯。系統業務流程在操作后臺數據庫時盡可能減少靜態信息數據改動，而動態信息數據記錄完整。

在系統完成刀具信息管理業務流程將數據寫入輸入數據庫的過程中，有時會因為網絡故障等原因產生無效數據或對關聯數據表的修改不一致的現象，從而導致數據庫發生紊亂，破壞數據的完整性。保證數據存儲的正確和完整，確保數據質量是數據庫設計過程中必須考慮的重要因素之一。在完成數據庫需求分析、概念結構設計和邏輯結構設計之后，通過定義索引、約束、標識、規則、默認值、允許空、觸發器等數據屬性來實現數據存儲的完整。以刀具出庫流程為例，當刀具出庫時，刀具庫存數量減少，記錄一條刀具出庫流水賬等，此時需要操作刀具庫存總表，刀具詳細庫存表，刀具出庫流水記錄表以及在外刀具列表等多個數據表。為保證每一個表中數據記錄準確和完整，可通過定義存儲過程，利用數據庫系統自帶的事務回滾機制，多表聯動，提高數據庫操作的安全性和執行效率。

5 與其他系統集成

刀具信息管理系統是數控車間信息化系統的重要組成部分。基于企業局域網，將刀具管理系統與工藝管理系統（CAPP）、制造執行系統（MES）、分布式數控系統（DNC）系統以及企業資源計劃系統（ERP）建立數據接口及業務接口，在刀具選擇、參數傳遞、物流配送、成本統計等業務上，實現刀具管理與上下游生產環節以及車間內部業務的集成。建立覆蓋刀具應用信息和工藝信息、計劃信息、加工信息、經營信息等相互融合的綜合信息化系統集成環境，

6 結束語

本文根據離散數控車間生產特點，梳理刀具信息管理流程，設計并開發了一套基于流程控制的刀具信息管理系統，系統功能涵蓋刀具基礎信息管理、刀具庫存管理、刀具配送管理、刀具成本統計等，幫助車間實現刀具管理流程再造和標準化，實現了刀具管理信息化、無紙化。提出將該系統與其他企業信息管理系統集成，使得計劃生產管理信息更流暢，更有利于制造資源的集成和共享，從而降低因缺少刀具而造成的生產停滯，進一步提高生產效率，提升企業信息化水平。

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[6]李隆昌（導師：宋豫川;雷琦）.數字化車間刀具管理系統研究與開發.重慶大學碩士論文.