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1、航天制造企业刀具自动化管理系统建设张显学 刘胤 韩星 林晓青北京卫星制造厂技术四室摘要：本文阐阐述了在航天天企业的工具具管理部门开开展信息化建建设的过程，主主要介绍刀具具自动化管理理系统的研究究设计过程，总总结该系统应应用过程中的的问题，并对对其中的关键键问题进行探探讨，希望对对企业工具管管理部门的信信息化建设有有一定的借鉴鉴作用。关键字：刀具管管理 企业业信息化 自动化立体体库 编码码前言“十一五”期间间的星、船研研制任务超过过百颗，大大超过了了“十五”期间航天军军工企业承担担型号任务的的总量。为保证万无一失失的完成型号任任务，企业必须大力力提高设计能能力、生产能能力和快速响响应能力，进进一
2、步缩短研研制周期，降降低研制成本本，提高产品品质量。进一一步理顺生产产关系、转变变观念、优化化流程，实现现管理模式和和研制生产手手段的创新。在生产自动化程程度不断提高高的情况下，刀刀具作为星船船零部件加工工过程中不可可或缺的关键键配套产品，必必须尽可能的的做到合理配配置、有效使使用。目前星星、船零部件件制造过程中中刀具管理完完全依靠手工工操作完成。其其中，各分库库房是直接面面向车间的刀刀具库房，借借用/归还、存存放，由库房房管理员完成成。在刀具账账目管理上，虽虽然使用了计计算机管理，但但只处于简单单账目管理阶阶段，并没有有采用先进的的数据库技术术来管理，不不能实现工具具借用、报废废、申购、更更
3、改的电子化化管理。如何何组织刀具，使刀具的存存取更方便；如何选配刀刀具，使刀具准备备时间最短、利利用率最高，这这些问题在手手工管理阶段段是无法得到到有效解决。同时，随着卫星星结构制造数数字化建设的的不断进展，自自动化设备尤尤其是数控加加工设备在不不断的增加。但但目前企业尚尚未建立专用用的数控刀具具库，数控刀刀具与普通刀刀具混合存放放，一方面，混混用造成刀具具资源的浪费费；另一方面面，不能根据据加工要求，提提前获取各刀刀具的具体测测量参数，建建立刀具切削削参数数据库库，为生产做做好准备工作作。总之，刀具资源源的自动化管理就就是用最小的的刀具资源来来满足生产要求求，并尽可能减少少对刀具资源源的占有
4、，提提高生产效率率的同时有效效控制生产成成本。系统目标分分析根据目前刀具管管理方式的局局限性，急需需建立一套适适合企业刀具具业务管理模模式的管理系系统，因此，在在刀具自动化化管理系统启启动前，对系系统的硬件和和软件两个方方面都提出了了较高的要求求。硬件方面面，考虑到自自动化程度较较高的数控车车间对刀具使使用过程中的的自动化水平平需求十分迫迫切，必须构构建自动化刀刀具库来实现现刀具自动存存储；软件方方面，必须实实现全厂刀具具信息电子化化管理，按照照工具管理部部门的刀具管管理模式定制制开发专用的的软件系统，让让信息化管理理完全替代现现行的人工管管理模式。刀具管理系统的的功能范围如如图1所示：图1
5、刀具管理理系统功能范范围示意图在实现刀具信息息化管理的过过程中，各种种不同刀具编编码的制定，是是一个非常重重要的环节。尤尤其是在大批批量型号零件件的加工过程程中，刀具编编码规则的制制定，能克服服传统信息系系统在描述时时出现的多义义性，达到快快捷、详尽、准准确地完成信信息描述，在在刀具信息传传播中起到重重要作用。系统体系结结构刀具管理系统对对刀具的管理理依据以下层层次的树型结结构：产品-零件件-工工序-工装-刀具-刀具编编码+数量，该该结构将对导导入的数据进进行内部处理理生成树型结结构图，由于于总库台帐管管理的是部件件而不是整刀刀，所以在产产品、零件、工工序节点处提提供右键菜单单功能进行分分类统
6、计汇总总，自动计算算这些刀具组组件的数量，生生成库房所需需的单据；该该软件包含了了生产准备包包模块，还将将实现刀具相相关参数信息息的提取和管管理，通过数数据接口从对对刀仪上获取取相关信息。通通过条码管理理实现对每把把刀具的管理理和监控，通通过IC卡刷刷卡实现刀具具的快速借出出和归还。通通过与自动化化立体库的接接口实现远程程的刀具出、入入库。该软件件采用C/SS和B/S结结构相结合的的模式组建。其其中刀具管理理人员通过CC/S模式进进行管理，其其他人员通过过B/S结构构进行数据查查询和共享。系系统体系结构构如图2所示示：图2 系统体系系结构示意图图3.1刀具自自动化立体库库刀具自动化立体体库具有
7、占地地面积小、空空间利用率高高等显著优点点，通过计算算机控制系统统，能够实现现物品的自动动存储及提取取。因此，刀刀具自动化管管理系统在硬硬件方面选择择自动化立体体刀具库来存存储数控刀具具以及刀柄等等配套工具。其其功能要求如如下：（1） 实现库存物品的的自动存储和和提取；（2） 配备条形码打印印、识别设备备及刷卡登录录设备，实现现货物快速存存取及准确定定位；（3） 提供数据接口，以以便与刀具管管理软件连接接，实现设备备的远程管理理；（4） 设备运行稳定可可靠，具有一一定的安全保保护、过载保保护功能；（5） 设备具有可扩充充性，在使用用容积不够时时可以进行扩扩容。3.2刀具管管理软件刀具管理软件是
8、是刀具自动化化管理系统中中的核心组成成部分，工具具部门的各库库房管理人员员通过使用该该软件实现对对整个刀具自自动化管理的的需要。因此此，刀具管理理软件必须能能够与刀具自自动化立体库库及其配套附附件设备的控控制运行相匹匹配，同时其其性能要求还还必须满足企企业现有的刀刀具管理模式式，实现对企企业所有刀具具进行计算机机管理。其功功能要求如下下：（1） 满足企业现有分分层次、多库库房刀具管理理模式：总/分库账目管管理、入/出出库管理、刀刀具借/归管管理、库存预预警、非标刀刀具管理、刀刀具参数管理理、组合加工工刀具管理、刀刀具统计报表表功能、刀具具信息查询等等；（2） 能够实现对自动动化刀具库设设备的远
9、程操操作，包括设设备的运行、定定位等；（3） 应用条码技术对对刀具进行识识别和自动定定位，部分刀刀具管理到“把”，其余刀具具管理到“类”；（4） 采用刷卡登录模模式，允许用用户在借用、归归还刀具时，通通过IC卡刷刷卡，直接登登录刀具管理理软件，并根根据实际需要要对不同人员员设定相应权权限；（5） 与自动化立体库库配套附件设设备的控制运运行相匹配，包包括条形码识识别设备、刷刷卡登陆设备备等；（6） 与对刀仪设备之之间实现数据据传输。3.3 刀具编码规则建立刀具编码规规则时，首先先要建立刀具具的分类编码码体系，从便便对种类繁多多、形状和结结构各异的刀刀具进行有效效的管理，从从而形成统一一的刀具信息
10、息数据流，提提高系统对刀刀具管理和使使用的效率。合合理的刀具编编码规则要为为各种刀具进进行编码，以以实现在管理理上有效地对对刀具进行检检索、调度和和分发，同时时安排生产计计划和购进计计划。软件系统能够与与条形码识别别系统相匹配配，条形码扫扫描器扫描刀刀具标识后，刀刀具库管理软软件应对其进进行识别，并并自动定位刀刀具，显示刀刀具的相关信信息等。系统设计与与实现本系统建设的目目标是通过构构建自动化刀刀具库来实现现数控刀具自自动存储、合合理配置及有有效使用；通通过定制开发发专用自动化化刀具管理软软件实现对全全厂刀具信息息的电子化管管理，从而替替代现行的人人工管理模式式。通过本项项目建设，力力争用最小
11、的的刀具资源来来满足生产需要，尽可能能减少对刀具具资源的占有有，在提高生生产效率的同同时有效控制制生产成本。4.1 刀具管理软件设设计（1） 刀具借用刀具借用流程如如图3所示，按按照工种和操操作机床限定定工人的借刀刀种类和数量量，并给予报报警提示；对对于个人借刀刀种类及数量量可以进行单单独调整，以以适应批量借借用的情况；可以通过刀刀具软件中的的借用信息实实时查询刀具具的在用状况况。图3 刀具借用用流程图（2）刀具归还还刀具归还流程如如图4所示。归归还刀具的同同时，能对当当前刀具的状状态进行快速速调整，如刀刀具磨损、报报废、丢失等等都可以在归归还的同时进进行处理，工工具部门领导导也能及时得得到刀
12、具的实实时状态，进进行相应的审审批操作。图4 刀具归还还流程图（3）临时采购购单的申请刀具临时采购单单的申请，全全部通过网上上OA办公自自动化系统完完成，替代了了原有的人工工纸制文件的的申请过程。刀刀具管理软件件能够接收OOA系统中有有关工具临时时采购，流程程结束后的全全部内容，包包括临时采购购申请文件、采采购数量、采采购金额、审审批数量、完完成时间等等等，能自动提提取有关数字字类型的记录录至刀具管理理系统中的对对应模块，实实现与OA刀刀具临时采购购审批流程的的自动化继承承。4.2 刀具编码的设计计刀具编号由四部部分组成：第第一至第三部部分为刀具编编号的主码，第第四部分为辅辅码。主码采采用刚性
13、编码码系统，即位位数一定，辅辅码采用柔性性编码方式。第一部分：类别别代码D刀具 L量具 F非标准刀刀具（第一个个汉字汉语拼拼音的简写）。第二部分：大类类代码01 02 03 - 07 - 依次次排下去。第三部分：小类类代码10 11 12 113 - 16 - 依次排排下去。第四部分：辅码码简图： abcd字符含义：a类别代码码（一位）；b大类代码码（二位）；c小类代码码（二位）；d刀具参数数（多位）。对各部分再进行行细分，例如如：第一部分分类别代码中中，D表示刀具，LL表示量具，FF表示非标刀刀具；第二部部分大类代码码中，对于刀刀具可分为铣铣刀类和车刀刀类，对于量量具类，可分分为螺纹塞规规、
14、螺纹环规规、光滑塞规规等。在第三部分小类类代码中，DD01类（铣铣刀类）中可可分为直柄立立铣刀、锥柄柄立铣刀、直直柄键槽铣刀刀等；D022类（车刀类类）中可分为为凸R车刀、凹凹R车刀、右右偏凸R车刀刀等；对于量量具类，如LL01类（螺螺纹塞规类），可可再分为普通通螺纹塞规、新新国标螺纹塞塞规、钢丝罗罗套螺纹塞规规等。辅码主要描述标标识特征，如如刀具生产厂厂家、行业标标准、刀具参参数等，反映映数控刀具和和加工中心刀刀具自动识别别问题。根据据企业刀具信信息的实际情情况，确定辅辅码的编码方方式。很多企企业的刀具管管理采用的编编码规则，如如生产厂家、行行业标准等不不太适合航天天生产现有的的实际情况，因
15、因此采用刀具具参数作为辅辅码。由于不不同的刀具种种类，其刀具具的参数也不不尽相同，因因此以刀具参参数（主要是是规格）为辅辅码时，需要要采用柔性的的编码方式。根据企业现有刀刀具参数的规规律以及多年年的刀具管理理经验，可以以确定，最多多使用3个基基本参数就能能够确定刀具具的最终种类类，而现有库库房中75以上的刀具具仅用1个参参数就能确定定刀具的最终终种类。并且且每个刀具参参数的整数位位不超过3位位数，小数位位不超过2位位数，含有角角度参数的刀刀具度不超过过3位数，分分不超过2位位数。由此，可可以确定刀具具参数为3个个，每个刀具具参数的位数数为5位，前前三位表示整整数，后二位位表示小数。刀刀具参数共
16、115位。如直直柄立铣刀的的参数为：直直径8mm，总总长30mmm，刃长166mm，则该该刀具参数长长度为5位，具具体为“D01100 008000 030000 011600”。整个刀具具的编码位数数全长为200位。但是，大多数刀刀具参数仅为为1个，就可可能出现大量量的编码最后后有10个00的冗余现象象。为了减少少冗余，可以以在刀具参数数的第1位设设置一位自然然数，作为刀刀具参数的位位数识别码（可可作为主码），如如上例中的直直柄立铣刀，可可表示为“D01100 3 000800 003000 016000”。这样就可可以完全避免免大量的“0”字符冗余。整整个刀具的编编码全长为221位。最短短
17、为11位。应用情况通过刀具自动化化管理系统的的应用，刀具具管理方式的的改进，工具具部门的信息息化水平得到到了很大的提提高，刀具的的使用状况得得到了有效地地改善，对车车间生产效率率的提升起到到了重要作用用。5.1 自动化立体库的的使用自动化立体库的的使用大大提提高了库房空空间的利用率率，大大缩减减了占地面积积。刀具的摆摆放方式更加加灵活、有序序。配合刀具具管理软件的的使用，库房房管理人员只只需对软件进进行操作，便便能实现对货货柜取物的动动作，简化了了借/归刀具具的业务。图5 自动化立立体库实图5.2 刀具管理软件的的应用刀具管理软件不不仅满足了立立体库自动借借/归刀具的的操作，更实实现了整个工工
18、具部门的自自动化、系统统化、信息化化的管理方式式。尤其是借借/归刀具的的过程，用出出入证替代工工具牌，用条条码扫描替代代原有的手工工记录借/归归刀具情况。技技术人员和车车间工人可以以直接通过网网页查询所需需刀具的详细细情况和刀具具的借用情况况，从而有效效的提高刀具具的使用效率率。具体的应应用示例如下下：（1）刷卡借刀刀 图6 借刀人员员使用出入证证刷卡借刀（2）条码扫描描 图7 库管人员员扫描条码，自自动获取所需需刀具（3）刀具查询询 图8 刀具借用用人员可以通通过网页实时时查询刀具情情况（4）条码的应应用根据企业现有刀刀具管理的模模式，大部分分刀具是按类类管理。为了了方便刀具管管理人员的使使
19、用，提高借借/归刀具的的效率，按照照刀具编码的的规则，制定定刀具条码本本。将各类刀刀具分类入册册，实现条码码扫描的要求求。图9 根据刀具具编码规则制制作的条码本本结束语在企业中广泛使使用现代化信信息技术，不不但可以提高高生产效率，节节约生产成本本，而且对于于企业的发展展和壮大有着着不可估量的的作用。经过过几年的信息息化建设，信信息化技术已已经在航天企企业中发挥了了重要的作用用。随着的信信息化建设的的不断深入，信信息化技术正正逐渐延伸到到各个生产部部门，一定会会使企业的生生产能力和生生产效率达到到新的水平。参 考 文 献献：1 陶学恒恒等. 数控控加工中心工工具信息集成成技术的研究究与开发. 工具技术, 20044, (1) .2 杨杰, 刘云. 基于CIMMS环境的刀刀具编码系统统的研究. 精密制造与与自动化, 2004, (1) .3 郑文超超, 崔鸿富富. 条码技技术指南. 中国标准出出版社, 22003.88 .13