劉志忠，孫怡曉，楊永茂，楊 濤

(1.中聯(lián)重科股份有限公司 渭南分公司，陜西 渭南 714000)(2.西北工業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，陜西 西安 710072)

刀具信息管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

劉志忠1，孫怡曉2，楊永茂1，楊 濤1

(1.中聯(lián)重科股份有限公司 渭南分公司，陜西 渭南 714000)(2.西北工業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，陜西 西安 710072)

針對(duì)目前制造業(yè)內(nèi)刀具管理方式普遍落后的實(shí)際問題，應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立了基于B/S架構(gòu)的刀具信息管理系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)和功能，集成了模塊化刀具選配與刀具管理，完善了傳統(tǒng)的刀具管理系統(tǒng)，并依據(jù)企業(yè)實(shí)際庫存管理方式建立了庫存預(yù)警模型，從而有效提高刀具利用率。

刀具管理;刀具選配;數(shù)據(jù)模型;庫存預(yù)警

隨著制造業(yè)機(jī)械加工中心的普遍應(yīng)用，生產(chǎn)自動(dòng)化程度日益提高，多樣化、模塊化的刀具被應(yīng)用到生產(chǎn)加工中。刀具已成為企業(yè)里非常重要的制造資源。傳統(tǒng)刀具管理方式為：工藝工程師根據(jù)加工要求查閱刀具資料、查找現(xiàn)場及庫房刀具，從而制定選刀方案；生產(chǎn)部門根據(jù)該方案到庫房領(lǐng)用相關(guān)刀具。由于刀具的品牌、種類和數(shù)量的不斷增加，新的產(chǎn)品種類逐漸增多，因此單純依靠人力的傳統(tǒng)管理方法就顯得十分繁瑣和落后，容易造成人力資源浪費(fèi)、刀具準(zhǔn)備時(shí)間長、刀具利用率低、生產(chǎn)效率下降，并且不能對(duì)刀具使用情況進(jìn)行有效監(jiān)控。

為解決傳統(tǒng)刀具管理中存在的一系列問題，國內(nèi)各高校和企業(yè)都開展了相應(yīng)的研究，并取得了一定成果。這些系統(tǒng)雖然能針對(duì)獨(dú)立刀具全生命周期進(jìn)行管理[1-2]，但還不能滿足模塊化刀具的選配要求和集成管理。目前大部分企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，正逐漸增加模塊化刀具的使用比例。由于模塊化刀具需組裝后方可使用，因此同時(shí)解決刀具的選配和集成管理，才能更好實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)刀具信息的科學(xué)管理。

1 系統(tǒng)架構(gòu)及開發(fā)環(huán)境

1.1系統(tǒng)體系架構(gòu)

刀具信息管理系統(tǒng)面向多個(gè)部門及大量人員，在構(gòu)建系統(tǒng)體系時(shí)要考慮刀具數(shù)據(jù)信息的流動(dòng)和處理。在刀具使用和管理中，涉及用戶端的主要部門有：工藝部門、生產(chǎn)部門、物資采購部門、技改部門、庫房管理部門、信息化部門，這些用戶要使用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息交互。

考慮到企業(yè)內(nèi)的業(yè)務(wù)流程和系統(tǒng)維護(hù)的便捷性，本系統(tǒng)采用三層Brower/Server架構(gòu)開發(fā)，如圖1所示。在此架構(gòu)下，表示層部署在客戶機(jī)上，用戶工作界面通過瀏覽器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問與傳遞；業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層部署在服務(wù)器端，通過服務(wù)器訪問和操作數(shù)據(jù)庫，其優(yōu)點(diǎn)在于通過瀏覽器就可以操作，不需安裝任何軟件，從而可以實(shí)現(xiàn)與企業(yè)OA(辦公自動(dòng)化)平臺(tái)相集成[3]。

圖1 企業(yè)內(nèi)三層Brower/Server架構(gòu)

1.2系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

目前軟件開發(fā)平臺(tái)主要向Web應(yīng)用方向發(fā)展，由于Web的應(yīng)用是基于分布和異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，所以要求開發(fā)平臺(tái)應(yīng)具有開放性、分布性和平臺(tái)無關(guān)性。從體系結(jié)構(gòu)和開發(fā)平臺(tái)的無縫集成性角度考慮，采用Visual Studio.NET2010和SQL Server2010。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)功能

刀具信息數(shù)據(jù)庫在部門間共享，但又因?yàn)椴块T職責(zé)不同，使用功能模塊的權(quán)限也不相同。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是幫助用戶通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)以下功能：刀具入庫/出庫、刀具信息修改、刀具選配、刀具借用/歸還、刀具查詢、庫存預(yù)警。

a.刀具入庫/出庫模塊：主要實(shí)現(xiàn)刀具信息(刀具型號(hào)、刀具編碼、刀長、直徑、質(zhì)量、數(shù)量等)錄入，已報(bào)廢刀具信息刪除。

b.刀具信息修改模塊：用于處理錄入有誤的數(shù)據(jù)，可對(duì)刀具基本信息進(jìn)行修改，對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。

c.刀具選配模塊：由于刀具品牌、種類、組件繁多，利用此模塊可根據(jù)機(jī)加工工藝要求，自動(dòng)選擇滿足條件的刀具組件，組裝對(duì)刀后交由加工中心使用。

d.刀具借用/歸還模塊：用于記錄刀具的借用(歸還)人、時(shí)間、工位、數(shù)量等，便于管理和查詢刀具信息。

e.刀具查詢模塊：將刀具編碼、刀具品牌、刀具規(guī)格、所在工位、借用人等作為檢索條件，篩選出相應(yīng)的刀具信息，并生成報(bào)表。

f.庫存預(yù)警模塊：可依據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)時(shí)監(jiān)控刀具庫存量，尤其是對(duì)刀片、鉆頭、絲錐等消耗品的庫存預(yù)警。

2.2系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

刀具作為制造資源進(jìn)入企業(yè)后，在各生產(chǎn)單元之間流動(dòng)，其流動(dòng)過程直接影響著刀具信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和流程設(shè)計(jì)[4]。通過對(duì)企業(yè)實(shí)際管理流程和生產(chǎn)現(xiàn)場情況的總結(jié)，將工作流程主要?jiǎng)澐譃榈毒呱a(chǎn)準(zhǔn)備和刀具加工使用兩部分，刀具的具體使用流程如圖2所示。

圖2 刀具使用流程圖

2.2.1刀具生產(chǎn)準(zhǔn)備

此階段的主要任務(wù)是依據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃安排，結(jié)合車間設(shè)備實(shí)際制造能力，梳理刀具庫存，開展相關(guān)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。在現(xiàn)有刀具不能滿足加工要求時(shí)，由技改部門提出刀具需求計(jì)劃，采購部門根據(jù)計(jì)劃組織招標(biāo)，工藝部門與生產(chǎn)部門配合完成投標(biāo)刀具的試刀工作。試刀結(jié)束后采購部門綜合考慮試刀參數(shù)、技術(shù)性能、價(jià)格等因素，完成刀具選型并進(jìn)行刀具采購。

工藝人員針對(duì)加工對(duì)象的結(jié)構(gòu)、特征及設(shè)計(jì)要求，制定出滿足機(jī)加要求的工藝方案和刀具使用明細(xì)表，然后交由庫房做好刀具拼裝及對(duì)刀工作，并記錄對(duì)刀參數(shù)(包括刀具型號(hào)、直徑、長度)。最終，生產(chǎn)設(shè)備單元根據(jù)工藝文件和對(duì)刀參數(shù)編制數(shù)控程序。

2.2.2刀具加工使用

此階段的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)刀具在加工中心上的安裝，實(shí)時(shí)監(jiān)控刀具的使用狀態(tài)、加工質(zhì)量，并在加工過程中逐步優(yōu)化切削參數(shù)(包括轉(zhuǎn)速、切削深度、進(jìn)給速率)，統(tǒng)計(jì)刀具的使用壽命。最終，通過記錄現(xiàn)場的刀具加工信息，建立刀具應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。規(guī)范數(shù)據(jù)采集機(jī)制有利于為以后的刀具管理使用提供經(jīng)驗(yàn)參考。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1刀具數(shù)據(jù)分類

刀具信息管理系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過與數(shù)據(jù)庫傳遞信息實(shí)現(xiàn)各模塊之間的數(shù)據(jù)交互。根據(jù)系統(tǒng)功能將刀具數(shù)據(jù)大致分為3類：(1)刀具零部件基本數(shù)據(jù)，作為整個(gè)數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)據(jù)包括了零部件型號(hào)、編碼、長度、直徑、質(zhì)量、數(shù)量等信息；(2)刀具借用數(shù)據(jù)，包括領(lǐng)用人、工位、時(shí)間等數(shù)據(jù)；(3)刀具應(yīng)用數(shù)據(jù)，主要包括組合刀具的使用參數(shù)、損耗速率等信息。

3.2刀具選配關(guān)系模型

目前企業(yè)使用的刀具多為模塊化組合刀具。以某品牌刀具為例建立刀具模塊之間的組合關(guān)系,如圖3所示。

為了清晰說明已分類數(shù)據(jù)的關(guān)系，需要在數(shù)據(jù)庫中建立實(shí)體-關(guān)系(E-R)圖(如圖4所示)[5]。E-R圖是數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)，可描述數(shù)據(jù)對(duì)象、屬性及其關(guān)系。由于刀具品牌、種類及相關(guān)屬性繁

圖3 刀具模塊組合關(guān)系圖

多，限于篇幅，僅以粗鏜刀選配為例說明數(shù)據(jù)關(guān)系模型。

粗鏜刀總共分為4個(gè)刀具部件，各刀具部件之間通過接口形成匹配關(guān)系，匹配后的部件組裝后成為組合刀具。組合刀具根據(jù)刀具使用表，通過借用關(guān)系進(jìn)入車間現(xiàn)場，并在使用的過程中實(shí)時(shí)記錄使用參數(shù)。

圖4 數(shù)據(jù)庫E-R關(guān)系圖

3.3庫存預(yù)警模型

刀具作為消耗品在使用過程中會(huì)逐漸磨損，直至報(bào)廢。能否合理地安排生產(chǎn)計(jì)劃、快速準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)刀具的使用狀態(tài)，及時(shí)反饋庫存情況并作出預(yù)警就顯得十分重要。庫存預(yù)警是對(duì)庫存中高于或低于預(yù)警范圍的刀具數(shù)量進(jìn)行報(bào)警，目前的刀具管理系統(tǒng)通常采用固定冗余量的預(yù)定方法，即直接設(shè)定某個(gè)刀具數(shù)量的預(yù)警上下限[6]，其預(yù)警方式與企業(yè)實(shí)際情況不相符。

為了更靈活地實(shí)現(xiàn)庫存預(yù)警，需要將庫存預(yù)警與車間生產(chǎn)計(jì)劃、刀具使用壽命、采購周期等信息綜合考慮分析，建立準(zhǔn)確的庫存預(yù)警模型。在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，由于加工對(duì)象、加工參數(shù)固定，各個(gè)刀具部件在使用時(shí)的壽命也基本穩(wěn)定。因此，通過判斷以下2個(gè)條件就可以確定某刀具部件庫存量是否滿足生產(chǎn)計(jì)劃。

其中：Dj為刀具品牌j的采購周期，天；Pi為第i個(gè)月(共n個(gè)月)的生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)，臺(tái)；Vk為刀具部件k在生命周期內(nèi)加工的臺(tái)數(shù)，臺(tái)/件；Ak為刀具部件k的庫存總量，件；ek為備用儲(chǔ)備數(shù)量，件。

條件1表示僅考慮現(xiàn)有生產(chǎn)計(jì)劃與庫存總量的關(guān)系，當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃的刀具消耗量加上額外儲(chǔ)備量大于庫存量時(shí)，發(fā)出庫存預(yù)警；條件2表示生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)間小于采購周期時(shí)，則采用現(xiàn)有生產(chǎn)計(jì)劃的月平均消耗速度預(yù)測采購周期內(nèi)的庫存量，若預(yù)測需求量大于庫存量時(shí)也發(fā)出庫存預(yù)警。因此綜合考慮，當(dāng)以上任一條件滿足或兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，系統(tǒng)將向采購部門發(fā)出庫存預(yù)警，提前安排刀具采購事宜。

3.4刀具管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)根據(jù)用戶身份賦予了不同的使用權(quán)限。比如庫管員有刀具查詢、刀具借還等功能模塊的使用權(quán)限；工藝人員具有刀具管理、刀具查詢、刀具選配功能模塊的使用權(quán)限等。相關(guān)部門的員工使用OA賬戶及密碼即可登錄，沿用OA內(nèi)的身份識(shí)別即可判斷員工身份，確定相應(yīng)權(quán)限。

以刀具選配功能界面來說明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(如圖5所示)。在配刀方案功能模塊下屬的鏜刀配刀方案中，選擇并輸入：中框架機(jī)加工位、ZE150E、70、粗鏜，系統(tǒng)即給出所有可選方案，從而便于工藝人員快速制定刀具使用管理表。生成好的刀具使用表將轉(zhuǎn)入庫房管理部門和生產(chǎn)部門，分別用于刀具準(zhǔn)備和刀具借用。

圖5 刀具選配界面

4 結(jié)束語

刀具是參與生產(chǎn)制造活動(dòng)的重要工具。本系統(tǒng)可滿足企業(yè)實(shí)際需求，實(shí)時(shí)監(jiān)控刀具生命周期全過程的使用狀態(tài)，從而極大縮短刀具準(zhǔn)備時(shí)間，降低了人力成本，提高了刀具利用率，避免了采購浪費(fèi)等。此外，在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加工具量具等資源的管理功能，可進(jìn)一步提高企業(yè)信息化水平，更有利于制造資源的集成和共享。

[1] 宋婭萍, 曹巖,王蕊,等. 面向全生命周期的刀具管理系統(tǒng)研究[J].機(jī)械工程師，2008(10): 79-81.

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TheDesignandRealizationofToolInformationManagementSystem

LIU Zhizhong1, SUN Yixiao2, YANG Yongmao1, YANG Tao1

(1.Zoomlion Co., Ltd, Shaanxi Weinan, 714000, China)(2.Northwestern Polytechnical University, Shaanxi Xi' an, 710072, China)

In view of the present within the manufacturing tool management way, it applies the advanced computer network and database technology to establish the tool information management system based on B/S structure. It integrates the modular tool selection and tool management together and improves the traditional tool management through the design of system structure and function. According to practical inventory management method in enterprise, it establishes the inventory warning model. This method increases the utilization ratio effectively.

Tool Management; Matching Tool; Data Model; Inventory Warning

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.03.012

2014-01-23

劉志忠(1986—)，男，河北保定人，中聯(lián)重科股份有限公司助理工程師，主要研究方向?yàn)槠髽I(yè)信息化管理。

TP311

A

2095-509X(2014)03-0045-04