數(shù)控刀具管理系統(tǒng)的設(shè)計及開發(fā)研究

王汝宏 郭立宇 孟慶國 景曉寶

摘要：本課題以某廠機(jī)械加工車間數(shù)控刀具管理業(yè)務(wù)現(xiàn)狀為出發(fā)點，通過研發(fā)數(shù)字化刀具管理系統(tǒng)實現(xiàn)對刀具借用、刀具報廢、刀具丟失等業(yè)務(wù)進(jìn)行精細(xì)化和全生命周期管理，建立涵蓋刀具流轉(zhuǎn)審批、刀具基礎(chǔ)信息的刀具實物管理體系，通過規(guī)范化管理提升車間數(shù)控刀具管理效能，降低生產(chǎn)成本。

隨著機(jī)械加工車間數(shù)控設(shè)備數(shù)量的不斷增多，數(shù)控加工在整個機(jī)械制造過程中扮演著越來越重要的角色[1]。數(shù)控刀具作為參與制造活動的重要輔助工具，對數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)率、產(chǎn)品制造成本控制以及產(chǎn)品制造精度起著至關(guān)重要的作用。企業(yè)對刀具能否進(jìn)行科學(xué)管控，是提高機(jī)床的使用效率和生產(chǎn)效率的前提，是降低產(chǎn)品加工成本的關(guān)鍵[2]。人工記錄刀具借用、消耗，流轉(zhuǎn)情況的傳統(tǒng)刀具管理模式，存在諸多弊端，在現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展中已經(jīng)面臨淘汰，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，刀具信息的管理與信息技術(shù)的結(jié)合將成為未來發(fā)展的趨勢，為規(guī)范刀具管理，追蹤刀具狀態(tài)，解決成本，減少庫存有著重要的意義。

1.現(xiàn)狀分析

在生產(chǎn)過程中尤其是現(xiàn)場生產(chǎn)中，數(shù)控刀具的有效管理直接影響到數(shù)控加工的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[3]，車間目前刀具管理機(jī)制相對滯后，工具庫采用紙質(zhì)臺賬記錄刀具入庫、刀具借用、歸還、報廢信息，易造成刀具丟失，無法準(zhǔn)確掌握車間內(nèi)部刀具具體信息和庫存情況，經(jīng)常發(fā)生所選刀具不適用或者找不到所需刀具情況，出現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備時間過長、生產(chǎn)成本增加的情況，這就為車間在數(shù)控刀具管理上帶來了新的急需解決的問題：

1.種類繁多、形式各異的數(shù)控刀具如何根據(jù)現(xiàn)場工藝選擇的需要，對現(xiàn)有刀具進(jìn)行快速查詢檢索、及時計劃采購，實現(xiàn)刀具需求鏈的無縫銜接，快速響應(yīng)，最大程度縮短刀具準(zhǔn)備時間;

2.如何對刀具的借用、庫存、報廢、丟失等信息進(jìn)行有效管理和統(tǒng)計，及時了解刀具的庫存及使用信息，在對現(xiàn)場生產(chǎn)所需刀具做出快速響應(yīng)的同時，最大程度減小庫存，降低成本。

2.業(yè)務(wù)需求分析

通過查閱資料和市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，數(shù)控刀具管理的概念自上世紀(jì)八十年代被提出來到現(xiàn)在，刀具管理系統(tǒng)的研究得到了長足的發(fā)展[4]。目前，在機(jī)械加工行業(yè)，刀具管理系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用，這些刀具管理軟件或管理系統(tǒng)在刀具的庫存管理、刀具監(jiān)視與跟蹤管理、刀具的壽命規(guī)劃與采購信息管理等方面的強(qiáng)大功能，大大提高了生產(chǎn)的可靠性，在各個管理階段優(yōu)化刀具管理有關(guān)因素，進(jìn)而縮短準(zhǔn)備、加工時間，減少刀具存儲量，降低成本。因此，為了有效解決當(dāng)前車間在數(shù)控刀具管理方面的問題，項目組將課題確定為開發(fā)一款刀具管理系統(tǒng)，實現(xiàn)刀具規(guī)范化管理。并根據(jù)車間實際情況，進(jìn)行了需求分析，刀具系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

1.系統(tǒng)應(yīng)具備庫存管理能力，管理各種刀具的臺賬和出入庫流程等;

2.具備多種信息查詢功能，操作者根據(jù)需要準(zhǔn)確查詢刀具庫存、流轉(zhuǎn)情況;

3.具備刀具全生命周期跟蹤管理能力，監(jiān)控刀具的丟失、報廢全過程，實現(xiàn)問題歸零。

4.刀具管理系統(tǒng)既是一個獨立的系統(tǒng)，同時又要與生產(chǎn)環(huán)境下的其它系統(tǒng)建立關(guān)系，主要是實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的信息傳遞[5]。

3.系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1基礎(chǔ)信息管理

該模塊主要涵蓋刀具基礎(chǔ)信息、架位管理、報廢清單管理、借出刀具管理等幾個方面。

3.1.1刀具基礎(chǔ)信息

建立刀具信息總臺賬，內(nèi)容包括刀具名稱、規(guī)格型號、警報值、入庫情況、出庫情況等信息，實現(xiàn)刀具信息數(shù)字化管控。

3.1.2架位管理

根據(jù)架位信息了解刀具庫存信息。

3.1.3報廢清單管理

建立報廢清單管理機(jī)制，統(tǒng)計刀具報廢信息，針對不同型號、不同借用人等因素進(jìn)行智能刪選，為分析刀具報廢原因和各類刀具使用、報廢規(guī)律，建立合理的刀具庫存量提供科學(xué)依據(jù)。

3.1.4借出刀具情況

統(tǒng)計當(dāng)前刀具借出情況，一方面便于跟蹤各類刀具流轉(zhuǎn)情況，減少刀具丟失，同時顯示申請人、審批人員等流轉(zhuǎn)信息，便于刀具追溯;另一方面便于直觀了解當(dāng)前剩余刀具情況，及時更新庫存數(shù)量，通過警報值判斷是否需要及時補(bǔ)充庫存，保證正常生產(chǎn)需求。

3.2刀具管理

3.2.1刀具入庫

刀具入庫登記分為兩種情況：

（1）補(bǔ)充庫存刀具。對系統(tǒng)內(nèi)已有的刀具補(bǔ)充庫存，輸入刀具規(guī)格型號后，存放位置、警報值、刀具名稱等基本信息將自動填充，完成快速入庫的同時避免同一種刀具被存放到不同位置，造成架位資源的浪費，規(guī)避刀具混亂存放的問題。

（2）首次入庫的刀具。對于首次錄入系統(tǒng)的刀具，需要入庫人員手動輸入刀具信息。

3.2.2刀具申請

為避免操作人員申請刀具過多，造成資源浪費，系統(tǒng)按申請的刀具總價實行階梯審批機(jī)制：

申請刀具總價≤200元，由庫房保管員審批后出庫;

200元<申請刀具總價<1000元，經(jīng)由庫房保管員審核，刀具管理員審批后出庫;

申請刀具總價≥1000元，經(jīng)由庫房保管員、刀具管理員審核，由車間領(lǐng)導(dǎo)審批后出庫。

3.2.3刀具交舊

建立刀具交舊流程，實現(xiàn)刀具流轉(zhuǎn)的數(shù)字化控制，便于刀具管理。

3.3刀具丟失管理

3.3.1丟失申請

在車間當(dāng)前刀具管理機(jī)制的基礎(chǔ)上，建立刀具丟失申請流程，約束刀具非正常損壞、丟失情況，以此達(dá)到刀具自入庫、出庫、丟失全過程監(jiān)控的目的。

3.2.2丟失審核

操作人發(fā)起丟失申請，填寫刀具相關(guān)信息，并如實匯報刀具丟失原因，經(jīng)庫房保管員審核后，由刀具管理員審批，確保刀具丟失問題閉環(huán)。

4、研究結(jié)論

該項目在分析了刀具管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合某廠機(jī)械加工車間刀具管理現(xiàn)狀和需求，研究開發(fā)了一款數(shù)控刀具管理系統(tǒng)，本文主要介紹了該系統(tǒng)各模塊的用途和組成，所完成的主要工作和研究成果包括：

（一）結(jié)合數(shù)控刀具特點，制定刀具信息總臺帳，實現(xiàn)刀具庫存信息查詢、刀具全生命周期監(jiān)控等功能;

（二）建立刀具申請階梯審批機(jī)制，根據(jù)申請刀具總價實行分級審批的方式減少刀具過多借用造成的資源浪費;

（三）建立刀具丟失申請流程，刀具丟失后由操作人員如實填寫刀具丟失原因，由刀具管理員調(diào)查核實后，將問題閉環(huán)，規(guī)范刀具管理，減少非正常損耗;

（四）建立報廢刀具信息庫。刀具報廢審批流程完成后，由刀具管理員匯總并建立刀具報廢數(shù)據(jù)庫，用于分析刀具損耗規(guī)律，追溯非正常損耗原因;

通過系統(tǒng)功能的運行驗證了系統(tǒng)的功能性以及開發(fā)維護(hù)成本低、使用靈活簡單、功能操作直觀、通用性較強(qiáng)等優(yōu)點，為規(guī)范車間數(shù)控刀具管理，降低生產(chǎn)成本提供支持。

參考文獻(xiàn)

[1]龔德平.數(shù)控刀具選擇與刀具系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（7）

[2]錢德成.基于MES的刀具選擇優(yōu)化及管理系統(tǒng)研究與優(yōu)化[D].山東大學(xué)，2016

[3]吳強(qiáng).CAC—CIMS刀具管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.西北工業(yè)大學(xué)碩士論文，2003：11.

[4]陳小林.刀具信息管理建模技術(shù)研究[J].機(jī)械設(shè)計與制造.2009.（9）

[5]楊岳.FMS刀具管理理論與方法的研究：[學(xué)位論文]重慶，1991：8.