（机械制造及其自动化专业论文）刀具管理及其库存理论研究.pdf

摘要 刀具管理及其库存理论研究 研究生：倪大进导师：许超 学校名称：东南大学 摘要 当前，随着市场竞争逐步加剧，企业迫切需要借助信息技术以及先进的管理理论和方法来对传统的生 产经营管理模式进行变革，以提高企业的经营管理水平。e r p 等先进管理系统促进了企业的管理，但在刀 具管理方面却没有得到足够的重视。在企业竞争进一步白热化，对生产中各种成本控制要求越来越严格的 情况一f ，制造企业生产加工中刀具的管理及其库存等已经成为目前制造业信息化过程中的一个瓶颈。 论文以刀具在使用寿命周期中各个不同阶段的具体状态为研究对象，分析了企业刀具管理的组织结构 和刀具在企业中物流和信息流，构建了集库存管理、定额管理和采购管理为一体的刀具管理系统模型 论文对库存理论和关键技术进行了深入地探讨，在分析刀具库存模型和传统库存模型的不同点的基 础上提出了刀具的白消化引擎模氆，是对传统库存理论的重要补充。同时，依据物料需求计划( m r p ) 原理和刀具定额制定理论。分析了刀具需求计划制定的输入信息、计算原则和过程，解决了刀具需求计 划中关键的刀具需求量和需求时间问题。根据刀具库存消耗的特点，本文还讨论了刀具库存控制策略和 传统库存控制策略的异同点。 在研究的基础上，利用编稃语言和数据库1 = 具进行了基于b ，s 结构的管理系统原型的开发，并以此 系统对论文研究的观点和计算方法进行了应用测试和论证 关键词：刀具管理刀具库存自消化库存模型物料需求计划刀具需求计划 a b s t r a c ( t o o lm a n a g e m e n ta n di t si n v e n t o r y b y n i d a j i n s u p e r v i s e db yp r o f x uc h a o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t w i l ht h ef l r a d u a la g g r a v a t i o no ft h em a r k e tc o m p e t i t i o n t oi n n o v a t et h et r a d i t i o n a lp r o d u c t i o na n d m a n a g e m e n tm o d eb yi n f o r m a 岫o ni n t e g r a t i o na n da d v a n c e dm a n a g e m e n tw i b ef a c e du r g e n t i yt o e a c he n t e r p d s e e r pa n ds o m en e wm a n a g e m e n ts y s t e m sh a v ee n h a n c e dt h ei e v a i o ft h e m a n a g e m e n t 。b u tt h e ya r ew e a ki nt o o im a n a g e m e n t u r i d e rt h ec o n d i t i o no fm a r k e t i n gc o m p e t i t i o n 。 m a n u f a c t u r i n gc o s tw i l lb ec o n t r o l l e ds e r i o u s l yi na ne n t e 巾r i s e i ti so b v i o u s l yt h a tt h et o o l m a n a g e m e n ta n d j t si n v e n t o r yi sab o t t l e n e c ki ni m p l e m e n to fm a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n b a s e d o n t h er e s e a r c h o n t h e s t a t u s o f t o o l s a t t h e d i f f a r e n t s t a g e o f t h e t o o l i e c y c l e t h e o r g a n i z a t i o n o ft o o lm a n a g e m e n t ，t h et o o lf l o wa n dt h ed a t af l o wi nao r d i n a r yf a c t o r yi sa n a l y s e d am o d e ls p e c i a l f o rt o o lm a n a g e m e n ti sp r e s e n t e d 。w h i c hc a nc o v e ra l la p p l i c a t i o nf r o mt o o li n v e n t o r y , t o o lr a t i o nt ot o o l p u r c h a s ew i t h i nam a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e i nt h ep a p e lt h ei n v e n t o r yt h e o r ya n di t sr e l a t i v et e c h n i q u ei sd i s c u s s e d b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h e d i f f e r e n c eb e t w e e nt h et r a d i c t i o n a li n v e n t o r ym o d e ia n dt h et o o li n v e n t o r ym o d e l as e f f - d i g e s 矗a b l et o o l i n v e n t o r ym o d e i i sp r e s e n t e d ，w h i c hm a y b et h ei m p o r t a n ts u p p l e m e n tf o rt h et h e o r yo ft h et r a d i t i o n a l i n v e n t o r y a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fm a t e d a l sr e q u i r e m e n tp l a n n i n g m r p ) a n dt h e o r y o ft o o lr a t i o n i np r o d u c t i o n t h en e c e s s a r yi n p u ti 晌佣a t i o na n da r 胁m e t i cf a rc a l c u l a t i n gt h et o o lr e q u i r e m e n tp l a n i sg i v e no u tw i t hp r o d u c t i o nc y c l ea n do p t i m a lt o o ld e m a n d t h ed i f f e r e n tc o n t r o is t r a t e g yb e t w e n nt o o t i n v e n t o r ya n dv a d i t i o n a ii n v a n t o r ya r ea l s od i s c u s s e di nt h ep a p e r b a s e do nt h es t u d y , t h ep r o t o t y p eo fat o o lm a n a g e m e n ts o f t w a r eb a s e do nb si sd e v e l o p e dw h i c h c a nb eu s e dt ov e r i f yt h ec o m p u t a t i o na n dd a t af l o wo ft h i sr e s e a r c h k e y w o r d s ：t o o lm a n a g e m e n t , t o o li n v e n t o r y , s e r f - d i g e s t i b l ei n v e n t o r ym o l d m a t e r i a l sr e q u i r e m e n t p l a n n i n g ，t o o lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 研究生签名：乍边 期：l 出z ； 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包 括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：乍塾丝垒妻师签 日期：兰兰：丝：， 第一章绪论 1 1 刀具管理一问题的提出 第一章绪论 制造企业中，零件是在机床上通过 件与刀具进行相对切削运动而成的，刀具作为机械制造业的必备 工具，刀具信息始终贯穿从生产准备到完成的整个生产过程，在很人稃度上直接或间接地影响企业的投资 与生产效率。刀具的选用决定了加 工艺过程，它既“构成了成本”，又“对成本负有责任”。在制造系统 的费用分析中，刀具投资占了相当大的比重，资料显示i l i ，2 0 世纪8 0 年代中期，全世界每年用于切削加【 的费_ i j 超过2 5 0 0 亿美元，其中切削刀具所 费用约为3 ，加上刀具对切削加r 能力的影响，直接或间接的 造成制造成本中高达5 0 0 亿美元的节约和浪费。进入9 0 年代，由于切削加e 对刀具的要求越来越高，刀具 成本在制造成本中所占比重在逐步增大，超过了蛾，刀具切削能力的高低对切削加j ：成本的影响也越来越 大。所以，单从刀具构成的成本而言，就戍象对待机床投资一样重视刀具的选用和维护。国外公司为了保 证刀具处于良好的切削状态，不惜在刀具管理上投入大簧资金，据国外人多数汽车制造商所做的统计显示 四，直接刀具成本大约占制造成本的4 ，而刀具保管、准备，重磨及供应管理的费用却高达1 2 然而， 刀具管理在我国中小企业中没受到虑有重视，存在诸多问题p j 4 1 。主要有： ( 1 ) 车问库存刀具1 0 - - 3 0 欠落或放置在车间某地方及i ：具箱内，刀具没有得剑充分利用； ( 2 ) 1 0 的计划生产任务因刀具不能及时提供而无法如期进行； ( 3 ) 车间 ：段组长1 0 - - 2 0 的时间花费在寻找和调度刀具上； ( 4 ) 储备不需要或过时的刀具，造成库存和刀具费h j 积压； ( 5 ) 现行按机犁管理刀具的管理模式造成刀具品种过多，占用资金较大； ( 6 ) 刀具切削参数选取不规范，影响了刀具切削性能的发挥； ( 7 ) 落后的手i ：统计刀具数据的管理方式，使刀具管理陷入处理人簧繁琐、具体的事务中，对生产耗 用的刀具成本不能进行准确核算等问题。 中小企业刀具管理的现状表明刀具及l ：具的管理在制造业的信息化建设中较为缺乏，而刀具及t ：具 的管理对制造成本以及现代制造系统的执行能力义有直接影响。事实上，刀具系统及其管理已成为整个 加j ：系统的一个重要组成部分，可以毫不夸张地说，没有刀具管理，就没有真上e 的现代化制造系统1 5 1 。 为了有效管理现代制造系统中的人量刀具信息，保证不会因为刀具问题影响车间自动化生产事件的发 生，刀具管理系统已是现代制造系统的一个不可或缺的重要组成部分。一个好的刀具管理系统不仅能为现 代制造系统提供刀具库管理功能，而且还要对生产i ：段的刀具进行有效管理，提高刀具的使用效率和保证 刀具的及时供给，避免生产中停机待刀影响生产顺利进行事件的发生。刀具管理是车间管理系统的一个组 成部分，从系统的角度看，努须注重和上层经营管理系统e r p m r pi i ，工种设计分系统c a d c a m c a p p 及其 它车间管理系统之问的信息集成，为e r p 眦p i i 、c d c a l i c a p p 系统及其它车问管理系统提供相应的刀具 信息，如提供刀具的辅助选取、切削用鼙查询等功能。 1 2 研究和应用现状 1 2 1 现代制造业应用e r p 对刀具管理和刀具库存管理的状况 企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g , e r p ) 是指建立在信息技术基础上，以系统化的管 理思想，为企业决策层及员 提供决策返行手段的管理平台。e r p 系统集中信息技术与先进的管理思想于 一身，成为现代企业的运行模式，反映时代对企业合理调配资源、最人化地创造社会财富的要求，e r p 已 成为企业在信息时代生存、发展的基石。 l 东南人学硕1 学位论文 e r p 的发展大致经历过四个阶段：撇p 阶段( m a t e r i a lr e q u i r ep l a n n i n g ) ，铷环m r p 阶段、m r p1 1 阶段 ( m a n u f a c t u r er e s o u r c ep l a n n i n g ) 。e r p 阶段。m r p 是e r p 的核心功能。m r p 的主要功能是准确制定企业产 品生产所需的原材料和零部件的采购和投放计划。e r p 刀具管理和刀具库存管理的功能较弱，虽然m r p 的生 产管理和成本计算中需要输入工艺信息，说明实际加一i ：和装配的i ：序顺序，每道f = 序所用的l ：作中心，各 项时间定额( 如准备时间、加工时间和传送时间) ，外协1 ：序的时间( 计入传送时间中) 和费用，以及c 艺路线中可替代的l ：作中心，主要的i ：具和l ：艺装备编码等。但是e r p 对刀具的管理和动态分布缺乏相应 措施，对刀具库存管理没有充分反映刀具在实际使_ f = l 过群中的特殊性。 对于e r p 在刀具管理方面的不足，国内企业四川成e 集成科技股份有限公司详细分析了公司内部与刀 具管理相关的l ：艺、生产、库房、采购等业务流程，结合e r p 系统实施中对了：刀具管理基础信息资源的要 求，设计并开发了。成e 集成科技刀具优化动态管理系统”来希i e r p 集成以解决刀具资源过渡浪费、刀具 准备时间过长、刀具选用困难，刀具基础数据不足、刀具成本核算不准等问题，达到规范刀具管理，提高 数控设备利用率、优化刀具选用、积累刀具基础数据、实现刀具成本的精确核算等目的州。 1 2 2 数控及柔性制造系统对刀具管理的研究现状 从杏阅的资料看，国内外都对d n c 的刀具管理进行了广泛的研究，并取得了显著成果。 在国外，具有代表性的研究成果有：m a c h i n es h o p m a n u f a c t u r i n gd a t as y s t e m s l ，j 、u n d e r s t a n d i n g d n c s y s t e m s 嗍、c a d c a ma n dd n c1 i n k sa ss t r a t e g yf o rm a n u f a c t u r e ：i m p l i c a t i o n sf o rc a 蹦p 1 等 m a c h i n es h o pm a n u f a c t u r i n gd a t as y s t e m s 提供了车间刀具管理、刀具准备、刀具当前切削能力反馈等 功能，结合开发的图像传输系统，可以通过计算机实时监控刀具运行状态，文章认为刀具管理模块的添加， 使d n c 系统能真正满足车间自动化生产的要求。u n d e r s t a n d i n gi ) n cs y s t e m s - - 文认为在d n c 管理软件中应 该添加刀具管理模块，制定刀具计划、预先进行刀具准备和预调，并将刀具预调测得的偏差值通过d n c 系 统传给数控机床，自动进行刀具补偿，缩短换刀时问，提高生产效率。c a d c a ma n dd n cl i n k sa ss t r a t e g y f o rm a n u f a c t u r e ：i m p l i c a t i o n sf o rc a 蹦，文章认为在局域网基础上，通过d n c 系统实现c a d c a m 和计算 机辅助生产管理c a p m 之间信息交互以适应现代制造的要求，c a 硎包括刀具管理，刀具监控、当前切削 状态反馈和为c a m 提供切削j j 鼙智能选取等功能。d n c 的刀具管理系统正向系统化和智能化发展。这些研究 对加：中心、柔性制造系统的研究较多，但对常规制造企业的刀具管理涉及较少。 在国内，具有代表性的研究成果有：重庆人学：f 时龙副教授的d i p r s d n c 集成化生产管理系统i l q 、 成匕的f d n c l 系统f l l l 、上海交通大学严隽琪教授为三菱电梯公司的金i ：车间开发的d n c 系统i l 副等d i p m s d n c 集成化生产管理系统提供了刀具的日常管理功能如制定刀具月计划，刀具双日滚动需求计划，进行刀 具预调管理，将刀具偏置参数通过d n c 传给数控机床进行刀具偏置补偿。成b 的f o n c l 系统提供了刀具管理 子系统和上层管理系统m r p i i 的信息集成，允许刀具管理系统根据生产计划制定刀具需求计划和刀具订购 计划、刀具双日滚动需求计划，并提供刀具资源的库房管理和刀具资源的调度等功能上海交通人学为三 菱电梯公司开发的d n c 系统提供了专fj 的刀具管理系统，认为刀具管理的好坏在很大稃度上影响d n c 系统的 效率和柔性的好坏，并按照刀具信息对时间的响应快慢，将刀具信息管理分为静态管理和动态管理两类。 静态管理主要包括刀具库管理、刀具备刀计划和准备计划制定、刀具预调、库存统计动态管理则包括刀 具的实时调度、刀具的状态监控和破损预报。 在面向柔性生产线方案设计和柔性制造系统的刀具管理研究中，面向柔性生产线方案设计的计算机辅 助刀具管理系统研究1 1 3 1 以汽车制造业为背景，受日本丰田科研基金“轿车箱体类零件柔性加l ：自动线模块 化快速相应设计技术”和天津市科技发展项目“柔性制造单元及生产线技术方案及报价”课题的支持，通 过建立刀具管理数据库和相麻的管理软州米管理刀具的信息，在进行生产线方案设计时，可对j ：具零件加 ：工艺进行刀具的选配，输出刀具的信息，如规格、型号、尺寸、名称、订货号、切削参数等。柔性制造 系统刀具资源的调度与配置规划研究1 1 4 i 从刀具资源的调度与配置规划的角度，分析了柔性制造系统中刀具 资源的特点，提出了刀具资源规划问题及其求解方法。 2 第一章绪论 1 2 3 刀具管理软件应用系统的现状 国外企业信息化进程起步较早，在l ：具管理方面具有比较先进的管理系统和管理经验，在刀具供麻 商应用系统中重点介绍两家企业的麻_ l j 系统。 德国的瓦尔特信息系统公司( 毗l t e ri n f l a t i o ns y s t e mg i l l b h ) 公司开发的刀具数据管理软件( t 咖) 系统作为一种刀具管理软件，可以从零件、库存、切削参数、刀具寿命等方面对刀具进行全方位的管理。 它由基本模块、系统管理模块、l 鳘i 形模块、与其他c 心软件接口模块、仓管模块、条形码输入模块、订 货模块、车间控制模块、夹具及辅具模块等组成。 t 删的基本模块是刀具管理的内核模块。它提供了基本的刀具管理，节约了管理时间。t d m 的基本模 块通过合理控制每把刀具的行踪减少不必要的刀具从而减少库存量；刀具例纸是有关技术人员进行t ：艺 设计和稃序编制的重要依据，该系统提供刀具图纸的录入，它可以生成二维和三维的刀具图纸及刀具装 配清单；t d m 提供了与许多c 删软件的实时接口，可以在那些c 栅软件中调_ i jt 删的数据库中的刀具信 息，包括刀具尺寸，刀具切削参数，刀具寿命等 t d m l j 仓管模块来解决刀具流通的管理，客户可通过 仓管模块管理加工车间调刀室刀具库房等刀具流通部| j 所放刀具的品种规格数精等详细信息；附加的条 形码输入系统可以通过扫描器方便快捷地输入库存和流出；t 聊订货模块解决了刀具的采购问题；t d m 中的车间控制模块，可以控制在生产过秤中的刀具的流通及刀具的安装预调分解，可以根据加【：任务合 理分配刀具在机床刀库中的位置，还可以增加库存刀具的利用率。同时，t 脚还提供夹具及辅具模块， 不仅可管理刀具还可管理夹具、辅具、茸具减少赉找夹具辅具以及安装夹具的时间i l ” 另一家著名公司是山特维克可乐满，它开发的a u t o t s 是一个高度集成系统，它提供对切削刀具、 最具、夹具艳个寿命周期的控制。a u t 0 t a s 覆盏了从采购、统计与报告、刀具室计划支持和质量管理， 集成了从设计至0 制造的全过榉。 它是由1 1 个充分集成的、但又是独立的模块组成。这些模块分别是：一般设置；件库；组件库；刀 具包库；工作计划库；计划模块；仓库管理模块；采购模块；校准模块；刀具室模块：统计和报告模块 l 圳。 t d m 和a u t o t a s 都是由刀具提供商企业开发的，所以他们的强势在刀具的参数管理，这从他们的刀 具库里是他们各自公司产晶的数据库就可看出，但对于一个制造企业来说，刀具的类型是多样的，供应 商也有很多。两个系统在刀具管理中对刀具成本的控制方面并没有很高的重视，与e r p 也没有做剑集成， 数据的挖掘功能也不强。由丁其采用的开发i ：具及软件体系结构的限制，软f i ：在基于盹b 上有所欠缺。 我国的企业信息化进程与曲方国家比较起步较晚，但发展很迅速。在计算机辅助刀具管理上许多科 学院所学校和企业投入人鬣人力物力去研究和开发。上海飞机制造厂数控中心c i 峪e 稃中的m i s 系统中 的刀i ：夹茸具子系统，通过基于o r a c l e 数据库，基本解决了车间在刀l ：夹簧具管理方面存在的问题，并 可以与数控车间c i 船l ：稃的其他子系统进行集成，提高了数控车间的整体效益【l ”，成都b 机工业( 集 团) 有限责任公司数控加i ：中心开发的 具管理系统都是比较成功的系统，它可以对刀具进行标准化、 系列化管理，避免了刀具出现失控状态，同时它采h j 简易的方法进行刀具计划、调度、存放、发放、测 量、刃磨等，最大限度地提高了生产效率l 。长春设备丁艺研究所柔性制造系统技术国家级重点实验室 等也在这方面做了许多研究，该所针对传统的人l ：记帐管理方式效率低f ，错误率高，且信息数据不能共 享，刀具的使_ i l j 状态和寿命周期无法跟踪，不能适应当前信息化管理需要等缺点，结合生产实际，在车间刀 具准备间建立刀具贮存立体库系统以满足车间刀辅具储存与管理的需要。该系统采_ h j 展优化技术，利心计 算机存储的火簧j 荦存信息，能及时、准确、全面地反映刀具库的库存情况。整个系统采用图形界面，人机 对话由中文菜单提示，可实现备种功能选择和i 各种信息的输入。管理系统采用在线帮助功能。可通过车间 管理层，网络系统实现信息管理和共享。具有自动库存管理、刀具入库管理、刀具出库管理和统计卉询 功能【l ”。但据报道还相当不完善，上述两个b 机企业所开发的系统主要针对自己本行业，所以通川性比 较筹。和国外一样，他们也忽视了基于数据信息的数据挖掘和统计，这使得有些决策是带有盲目性的 不能基1 二这些数据给正确的决策提供有和有效的信息。而且，由于当时的软件发展水平的限制，他们 的系统的数据不能做到及时更新，使得数据库信息不是最新和有效的信息，这必将给企业的管理带来负 3 东南人学硕卜学位论文 面的影响。 总体而言。我国刀具管理系统的研究与国外相比还有较大筹距，主要体现在：刀具管理一般只能实现 刀具的日常管理功能，如刀具库管理、备刀计划生成、刀具预调管理、库存统计等刀具管理系统和 c a d c 埘c p p 系统之间的信息集成不够，刀具管理系统不能为以c a m 提供切削数据查询功能，也不能为c a p p 系统提供刀具辅助选择功能。 综上所述，既然刀具“构成了成本”，又“对成本负有责任”全面的、系统的深化刀具管理及其有关 方面理论的研究，对提高我国刀具管理水平，赶超世界先进水平具有重要意义。 本文将依据刀具管理及其库存相关理论，重点研究刀具在企业生产中的需求和库存特点。传统库存 理论为刀具库存特点的研究提供了依据，刀具的使_ h j 寿命周期和使_ h j 特点决定了刀具库存具有白消化性， 它具有“自消化引擎”的特征，白消化的引擎来自于企业的生产，最终米源于客户和市场。在生产中刀 具的借出和归还行为使得刀具序存问题变得1 f 常复杂，而许多的研究忽略了刀具库存的这一特点。刀具 需求依赖于加工零件的需要，零件生产依赖于企业生产的订单和计划。m r p 理论在物料需求上已经有很 成熟的理论，这些理论对于研究生产计划对刀具的需求提供了很好的借鉴作用。1 4 p , p 的信息来源是主生 产计划、物料清单和库存状态，而刀具需求的信息来i l 皇是主生产计划、一i ：艺b 叫和刀具库存状态。所以 必须在完全了解这三个主要信息的基础上才能准确计算出刀具在企业的需求。从而精确控制刀具成本， 优化刀具资i ! l 的使用。 1 3 刀具及工具管理工作的意义和重要性 从上面的分析可知，刀具管理f ：作具有重要的意义，刀具管理作为工具管理的重要部分，有必要从 工具管理的高度来了解刀具及i ：具管理的意义和重要性。 在制造企业中，并类i ：具、机床夹具对任何产品的机械加1 ：效率和质晕都起着很大的作用。特别是 ：f ：具的合理使刚和消耗，在企业的生产管理和流动资金，i _ l i 上，在成本计算与考核的依据上，在产黼质 量的提高上，均i i 有重要的地位i 训。 j ：具的使_ h j 希i 发展，对丁机器制造技术的提高，起着促进其至改革性的作用。由于j 二具技术的发展， 使机械加l ：走向越来越高的技术水平。如：由丁采j j 硬质合金可转位刀具及镶片r 具，实现了高速车削 和高速铣削；有了先进的复合拉刀，才有了高效率的外拉齿及内外平面拉削；采_ 【i ；l 了硬质合金齿轮刀具， 滚齿的切削速度已由第一切削区理论上升剑第二切削区理论的数值，即v = 1 8 0 米分钟以上；采_ h i 了高 碳高钒高速钢等新犁i ：具材料和各种高效率的f ：具，以及在j 二具的设计上，结构上的改进，适戍了生产 技术的发展，产品的生产率和质昔都相应地得到了提高。 近几年来，由丁机床制造技术的进步，数控、稃控、自动、半自动高速高效机床的发展与使用，给 与之相匹配的【具，在技术发展上提出了新的课题。同时，工具技术的进步，也对机床提出了一系列的 新的要求，如：主轴同转速度要加快，机床强度和刚度要加强，机床要具有更丈的稳定性以避免切削震 动等。 然而，研究t = 具技术的发展，如果一味追求技术上的进步，而忽视了生产上的适用；片面地追求设 计精度和制造精度，而不从经济角度上去考虑，不做经济技术活动分析，不重视工具的使用和管理，也 是不可取的。 正确地研究1 ：具的目的，戍是从适用角度出发。采用各种新的、生产效率高的工具，可以保证产品 质健，减少l ：具费心，从而降低产品成本。 在研究一i ：具技术发展的同时，虑首先研究一下1 ：具的准确使用及_ ：具管理。设计和制造技术再高， 没有科学的i ：具管理方法就不能保证i ：具的使_ i j 寿命，必然会影响现代机械制造生产的顺利进行。 工具管理i ：作是机械制造业市场技术准备i ：作中复杂而重要的环节之一。在金属切削过程中，要应 用品种复杂，规格繁多的各类i 。装。因此i ：具管理戍具有高度的组织性、科学性、技术性。在工业企业 中的工具管理 作可以认为是；工具的计划、制造，供应、保管、刃磨、翻新以及工具技术监督等一系 列工作的总称。 4 第一章绪论 1 4 本课题的主要内容 刀具成本以及刀具在企业生产过稃中对加t 成本的影响越来越引起人们的重视。特别是在企业竞争 进一步自热化，对生产中各种成本控制要求越来越严格的情况f ，如何提高对生产加j = 中刀具的管理， 优化刀具的使埘，降低刀具库存等已经成为各企业迫切要解决的问题。 以往的研究对刀具管理和刀具库存的研究并没有得剑戍有的重视，特别是刀具库存中实际刀具需求 鼍嚣方面的研究缺乏。课题在刀具管理平刀具库存的理论上进行了初步研究，并通过一个原璎系统的研 制和开发进行了实践。 研究内容i 门纳为以下几个方面： 1 对制造企业刀具管理的现状进行了深入研究，分析了一般制造企业刀具管理的组织结构和信息 交互逻辑模型。 2 对库存理论和关键技术进行了深入探讨，在分析刀具库存模磴和传统库存模犁的不同点的基础 上提出了刀具的自消化引擎模犁，是对传统库存理论的重要补充。同时，在对物料需求计划( m r p ) 原 理研究的基础上，分析了刀具需求计划制定的输入信息、计算原则季过程。给出了刀具需求计划中刀具 需求晕和刀具时间分配的方案。根据刀具库存消耗的特点，研究了刀具库存控制策略和传统库存控制策 略的不同。 3 研究了刀具管理中刀具消耗定额的管理，刀具消耗定额的制定是建立在日常刀具管理的基础上， 又为刀具库存管理，特别是刀具需求计划的制定提供了符合企业生产的实际数据。 4 对刀具管理系统进行了功能分析并构建了系统模型，分析了刀具管理系统与其他企业系统之间 的信息交互和集成方法。 5 在研究的基础上，利用编稃语言和数据库= 具进行了基y - b s 结构的原型系统的开发 5 东南人学硕l 学位论文 第二章刀具管理及其库存相关理论 2 1 传统库存理论与刀具库存理论的差异 2 1 1 库存管理概述 1 库存的含义 库存( i n v e n t o r y ) 也被称为“存储”或“储备”它是指为了满足未来的需要而暂时闲置的资源。库 存对于企业管理来说其含义却是非常复杂和广泛的。库存在财务报表中表现为给定时间内的企业所掌管 的有形资产，是企业拥有并可以转移价值的资产项目；在生产管理中它表现为可查询的储备物资清单、 是保证将来和目前应急之用的备_ h j 物资或“缓冲剂”。就物资的管理而言，库存主要是指企业的生产物资， 它，i 据了企业物资的绝人部分，同时由于生产库存的形态划分使其带有生产过群的可控信息要素，这使 它与生产管理有着极其密切的关系，成为构成生产系统的一大要素从这个意义上讲，企业的物资管理 核心就是对库存进行有效的管理1 2 l j 。 2 库存的作用 库存的作肘体现在以下的几个方面i 冽： 1 1 维持销售产晶稳定：销售预测璎企业对最终销售产品必须保持一定数量的库存，其目的是虑付 市场的销售变化。 维持生产的稳定：企业按销售订单与销售预测安排生产计划，并制定采购计划和外协生产计划， 下达定购订单。由于采购的物品需要一定的提前期，这个提前期是在供应商生产稳定的前提f 制定的， 但存在一定的风险。有可能会拖后而延迟交货，最终影响企业的止常生产，造成生产的不稳定。为了降 低这种风险，企业必须增加库存。 平衡企业物流：企业在采购材料、生产用料、在制品及销售物晶的物流环节中，库存起着重要 的平衡作埘。采购的材料会根据库存能力( 资金，i 用等) 协调米料收货入库，同时对生产部rj 的领料应 考虑库存能力、生产线物流情况( 场地、人力等) 平衡物料发放，并协调在制品的库存管理。另外，对 销售产品的物品库存也能根据情况进行协调。 平衡流通资金的 村：库存的材料，在制品及成品是企业流通资金的主要i 用部分，因此库存 量实际上也是进行流通资金的平衡的有效一e 具。例如，加大订货批量会降低企业的订货费_ j ，保持一定 量的在制品库存会节省生产交换次数，提高j ：作效率，但是这两方面都要寻找最佳控制点 3 库存管理的概念 库存管理是企业物料管理的核心，是指企业为了生产、销售等经营管理需要而对计划存储、流通的 有关物品进行相应的管理，包拓物料的存储、收发，使_ l j 以及计划与控制等相关的各个方面。吲 库存管理通常被认为是对库存物资的数龄管理，并且往往认为其主要内容就是保持适当的库存数簧。 其实，止如上面库存管理的定义所示，就库存管理所包括的全部内容米说，数龟管理仅仅是其中的重要 项目之一，但并不是库存管理的全部内容。 库存管理中对有j j 信息的获取是至芙重要的，只有及时、准确地掌握各种信息，才能使企业不至于 拨激烈党争的潮流所吞没，始终立足于不败之地。 库存管理中的经营方针也是非常重要的，例如：是否应该设置库存物品，在何时入库为宜；库存数 量是多好，还是少好；存放的迄i r 日期廊在何时为宜；挑选何种物资为库存物品等。 库存管理j ：作戍该力争做剑供需舣方相且协调，企业之间或管理人员之间应该彼此融洽，相互信任。 这是因为库存管理i 作目的就是：必须保让库存物资的质量，尽力满足_ h j 户的需求，采取适当措施。节 约管理费川，以便降低产鼎成本。 4 库存管理的作用 库存管理的作刑体现在以下几点 2 3 1 ： 6 第一章 7 j 只管理及儿库存相关理论 1 )有利r 资金周转。在某些特殊怙况f ，可以徽到将库存需要的投资额规定为零。 2 ) 经营活动更为灵活。把这些原材料、制成品、商品等所需要- _ 朋的资金转为经营其他项目，这 就有可能使经营活动向新的、更高的阶段发展。 3 )促进生产管理更为合理。这是因为库存i ：作的目标之一就是要使必需的物资在需要的时候按需 要量供应。 4 )可促使企业管理j ：作向更合理化方向发展。目前生产管理较为混乱的主要原因在于一些急需的 物资不能及时供应，要从根本上杜绝此类现象就要认真搞好库存管理。 5 ) 有利丁顺利地进行运输管理，也有助丁有效地开展仓库管理i ：作。通过库存管理，可将原来零 零散散放置地物料整理得井然有条，可使企业的生产环境箍洁一新，实现文明生产 2 1 2 传统库存与刀具库存的差异 刀具库存管理是刀具管理中的最基础晟核心的部分刀具库存管理不仅要实现日常出入库管理，还 要能将库存信息及时反映给i ：艺、采购和生产部门。刀具库存管理是整个刀具管理的“心脏”，是联接i ： 艺管理、生产管理和采购管理的桥梁，刀具库存管理的好坏直接影响整个管理系统的功能和效率 刀具的再利h j 性使得刀具库存和传统物料库存存在着差异。事实上，在现实世界尤其是在制造业中， 存在人鼙的这种具有臼消化性的库存席刖需求。一般机械零部什制造企业中，具有这种特点的库存管理 长期以来一直是企业资源管理上的盲点。比如l ：具、夹具、刀具、龃具等，也包括产品生产中的加l ：余 料这类物资，现代企业之间的竞争越来越激烈，产品更新提速、产品质颦的要求提高，这部分物资在产 品制造过稃中所l l l 的资金比例也在增加。一些应用模具进行生产的企业，随着制品的批封缩减，i ：模具 成本随之提升。一些企业试l 笙i 通过模块化的镶纠：快换技术，来延跃模具的生命周期，这进一步突出了这 类物资在企业管理中的复杂性和矛盾。刀具等 模具一般存在使用寿命曲线，这些物资的使川性质形成 的可修复的恢复过程不断改变库存的内容和质鼙；对一些精度要求较高的制造过程，重磨后的刀具可能 已不能满足加l ：技术或精度的要求，这类刀具可能在使用上存在约束的条件，从而改变了这类库存的保 有龋，并形成庠内的分层消化结构；1 模具在一个制造企业中往往进出库频繁企业既要保证市场变化 导致的生产需求，义要保持较低的资金积压弗具备快速响应的能力。可以看剑，随着产晶的更新频率提 高以及多品种市场需求，刀只、j 二具、夹具俦这类库存所i l | 圳的资金和支持响应能力已成为制造企业运 作中不可忽视的一个部分 对丁库存的研究已经有很长的历史，传统库存理论已经是比较成熟的理论，库存好比是一个介于一 个订货源和一个需求堵之间的储存器如幽2 - 1 所示，起剑了一个需求与供应之间的缓冲作_ i ；i 。j o h n s o n 和m o n t g o m e r y 定义库存为一个_ j 丁| 满足将来需求的物 资积累p i 。l o v e 对库存采用了比较精确的描述：一定鼙 的货物或材料在一个企业的控制f ，被保持相廊的空闲 时间或1 f 生产状态，等待计划的使刚或销售p j 。e d w a r d 认为处于一个制造环境中的库存有= 种类型：原材料或 者外购什库存，这是管待进行加l 的物料库存：在制造 系统的各个加i ：环仃上等待加j j 的库存；最后一种是还 没有派送的产品库存t 硎。传统库存理论和模捌的研究将 _ 庠存视为外部系统的个附属部分，由外部的需求和供 应链牵动库存的活动，冈此传统库存模型是一个1 主动 订货源 活动的被动机构，只是介于供应源和需求之问或者是制造过稃中的加工1 = 序之间的一个缓冲器。e d w a r d 特别强调了他所讨论的序存( i n v e n t o r y ) 是指物料不涉及任何活动；不是处于运输或止处于加 之中。 以此便丁在他的讨论中来区分库存和在制揣( w b r k i n p r o c e s s ) 的概念。这是有关库存的较早定义，在接 f 米的近十年中，有关库存模刑和理论的研究主要是在这个定义的框架f 进行的操什方法与运行模刑的 研究，对库存本身的定义似乎已没有新的讨论和石法【卅1 2 s f 2 9 】【删。事实上，自然界任何具有生命的系 统在生存过拌中需要吸取能茸并输出能鼍，能龌在处理的过稃中经过生命系统的消化产生能餐的转换。 传统库存理论将库存看作外部供府链的一个环节，忽视库存内部白给系统的研究，冈此在理论上不是一 个完整的具有存在生命活动的库存理论，其库存模璎并不能覆盖库存应用的全部需求域。相关的研究比 7 东南人学颂i 。学位论文 较缺乏对客观世界存在原那的需求研究，这个领域中的人多数的讨论艾注的是在一给定需求环境卜的不 同优化方法、控制手段或外部环境的需求研究。 刀具的经济库存模型与传统经济库存模犁相比而言有其特殊性也存在共性的方面。刀具的经济库 存模型同样处丁绍个供麻链的一个环节上，受剑市场的影响以及制造系统的需求驱动：库存模掣控制的 目标仍然是成本最低，同时满足制造系统的服务需求：在库存模型的结构上同样存在一般库存模犁的阶 梯或多级库存结构。w e n l i n 和d a n i e l 的研究认为对于库存控制和供麻链管理比较有效的是采_ h 模犁预 测控制m p c ( m o d e lp r e d i c t i v ec o n t r 0 1 ) ，冈为这与成本优化随机规划方法( c o s t - o p t i m a ls t o c h a s t i c p r o g r a m m i n gs o l u t i o n s ) 相比概念不同。并需要较少的案例专业化运行和检壳的细1 2 7 1 。m p c 在信息 共享、网络拓扑以及约束处理等方面提供了较人的灵活性。w e n l i n 等对于m p c 动态库存管理认为：作 为一个优化器，m p c 可以最小或最人化一个目标函数，这个函数是对供应链运行的一个合适的测颦；作 为一个控制器，m p c 可以调节工厂或模型不匹配、失效以及扰动等冈素对系统的影响，获得系统的稳定 性、鲁棒性和要求的性能。w e n l i n 和d a n i e l 还研究了通过三个m p c 控制器来控制一个具有两个产赫、 六个节点的阶梯供应链，采用的是一个完全集中策略( f u l l yc e n t r a l i z e ds t r a t e g i e s ) ，并且所有节点可 以属于一个企业。这些研究的对象只是对原材料和产品的库存，与具有刀具库存所管理的对象不同。但 对丁库存适戍不确定因素方面具有一定的参考作用。a l e b a c h e w 等人的观点是认为库存系统如其他系统 一样涉及剑人类专家处理库存项对将来需求的不确定性冈此在库存控制系统中的模糊推理模磴相当有 意义【冽。研究是通过一个模糊库存控制仿真模型来描述一个连续观察的库存系统的性能。其分析对象的 条什是需求变化，但操作成本不变的单件项库存。通过一个加权移动平均收缩模型( w e i g h t e dm o v i n g a v e r a g ec r i s pm o d e l ) 在相似库存环境卜评估模糊库存控制器的行为。除此之外，这方面的研究已有相 当多的文献。有笑库存的经济订货批鼙e o q 、库存的成本控制以及最少或临界库存餐等方面的理论对研 究具有白消化引擎的库存模型都有重要帮助。 2 2 刀具库存的库存控制策略研究 2 2 1 库存控制概述 所谓库存控制策略，就是根据物资消耗、定购的特点，分析，f ：制定一种补充库存的方法，确定如何 订货、如何监控及计算有关的库存控制参数m i 。 在库存控制策略中，我们要同答：( 1 ) 何时补充( 订货) ? ( 2 ) 补充( 订货) 多少? ( 3 ) 库存系 统的安全库存簧、平均库存鼍、周转率，缺货次数各是多少等问题。 刀具库存和传统库存有着许多的不同点和相同点，通过将刀具库存与传统库存的库存控制策略的比 较中来研究刀具库存控制的特点。传统库存控制策略中有许多类型，根据刀具库存的特点选择四种形式 的库存类型来研究 2