航天制造企业刀具自动化管理系统建设

1、PAGE PAGE 12航天制造企企业刀具自自动化管理理系统建设设张显学 刘胤 韩星 林晓青北京卫星制制造厂技术术四室摘要：本本文阐述了了在航天企企业的工具具管理部门门开展信息息化建设的的过程，主主要介绍刀刀具自动化化管理系统统的研究设设计过程，总总结该系统统应用过程程中的问题题，并对其其中的关键键问题进行行探讨，希希望对企业业工具管理理部门的信信息化建设设有一定的的借鉴作用用。关键字：刀刀具管理 企业信信息化 自动化立立体库 编码前言“十一五”期间的星星、船研制制任务超过过百颗，大大超过过了“十五”期间航天天军工企业业承担型号号任务的总总量。为保证万无一一失的完成型号号任务，企企业必须大大力

2、提高设设计能力、生产能力力和快速响响应能力，进进一步缩短短研制周期期，降低研研制成本，提提高产品质质量。进一一步理顺生生产关系、转变观念念、优化流流程，实现现管理模式式和研制生生产手段的的创新。在生产自动动化程度不不断提高的的情况下，刀刀具作为星星船零部件件加工过程程中不可或或缺的关键键配套产品品，必须尽尽可能的做做到合理配配置、有效效使用。目目前星、船船零部件制制造过程中中刀具管理理完全依靠靠手工操作作完成。其其中，各分分库房是直直接面向车车间的刀具具库房，借借用/归还还、存放，由由库房管理理员完成。在刀具账账目管理上上，虽然使使用了计算算机管理，但但只处于简简单账目管管理阶段，并并没有采用

3、用先进的数数据库技术术来管理，不不能实现工工具借用、报废、申申购、更改改的电子化化管理。如如何组织刀刀具，使刀具的的存取更方方便；如何何选配刀具具，使刀具准准备时间最最短、利用用率最高，这这些问题在在手工管理理阶段是无无法得到有有效解决。同时，随着着卫星结构构制造数字字化建设的的不断进展展，自动化化设备尤其其是数控加加工设备在在不断的增增加。但目目前企业尚尚未建立专专用的数控控刀具库，数数控刀具与与普通刀具具混合存放放，一方面面，混用造造成刀具资资源的浪费费；另一方方面，不能能根据加工工要求，提提前获取各各刀具的具具体测量参参数，建立立刀具切削削参数数据据库，为生生产做好准准备工作。总之，刀具

4、具资源的自自动化管理理就是用最最小的刀具具资源来满满足生产要要求，并尽可能减减少对刀具具资源的占占有，提高高生产效率率的同时有有效控制生生产成本。系统目目标分析根据目前刀刀具管理方方式的局限限性，急需需建立一套套适合企业业刀具业务务管理模式式的管理系系统，因此此，在刀具具自动化管管理系统启启动前，对对系统的硬硬件和软件件两个方面面都提出了了较高的要要求。硬件件方面，考考虑到自动动化程度较较高的数控控车间对刀刀具使用过过程中的自自动化水平平需求十分分迫切，必必须构建自自动化刀具具库来实现现刀具自动动存储；软软件方面，必必须实现全全厂刀具信信息电子化化管理，按按照工具管管理部门的的刀具管理理模式定

5、制制开发专用用的软件系系统，让信信息化管理理完全替代代现行的人人工管理模模式。刀具管理系系统的功能能范围如图图1所示：图1 刀具具管理系统统功能范围围示意图在实现刀具具信息化管管理的过程程中，各种种不同刀具具编码的制制定，是一一个非常重重要的环节节。尤其是是在大批量量型号零件件的加工过过程中，刀刀具编码规规则的制定定，能克服服传统信息息系统在描描述时出现现的多义性性，达到快快捷、详尽尽、准确地地完成信息息描述，在在刀具信息息传播中起起到重要作作用。系统体体系结构刀具管理系系统对刀具具的管理依依据以下层层次的树型型结构：产产品零件工工序工装刀刀具刀具编编码+数量量，该结构构将对导入入的数据进进行

6、内部处处理生成树树型结构图图，由于总总库台帐管管理的是部部件而不是是整刀，所所以在产品品、零件、工序节点点处提供右右键菜单功功能进行分分类统计汇汇总，自动动计算这些些刀具组件件的数量，生生成库房所所需的单据据；该软件件包含了生生产准备包包模块，还还将实现刀刀具相关参参数信息的的提取和管管理，通过过数据接口口从对刀仪仪上获取相相关信息。通过条码码管理实现现对每把刀刀具的管理理和监控，通通过IC卡卡刷卡实现现刀具的快快速借出和和归还。通通过与自动动化立体库库的接口实实现远程的的刀具出、入库。该该软件采用用C/S和和B/S结结构相结合合的模式组组建。其中中刀具管理理人员通过过C/S模模式进行管管理，

7、其他他人员通过过B/S结结构进行数数据查询和和共享。系系统体系结结构如图22所示：图2 系统统体系结构构示意图3.1刀刀具自动化化立体库刀具自动化化立体库具具有占地面面积小、空空间利用率率高等显著著优点，通通过计算机机控制系统统，能够实实现物品的的自动存储储及提取。因此，刀刀具自动化化管理系统统在硬件方方面选择自自动化立体体刀具库来来存储数控控刀具以及及刀柄等配配套工具。其功能要要求如下：实现库存物物品的自动动存储和提提取；配备条形码码打印、识识别设备及及刷卡登录录设备，实实现货物快快速存取及及准确定位位；提供数据接接口，以便便与刀具管管理软件连连接，实现现设备的远远程管理；设备运行稳稳定可靠

8、，具具有一定的的安全保护护、过载保保护功能；设备具有可可扩充性，在在使用容积积不够时可可以进行扩扩容。3.2刀刀具管理软软件刀具管理软软件是刀具具自动化管管理系统中中的核心组组成部分，工工具部门的的各库房管管理人员通通过使用该该软件实现现对整个刀刀具自动化化管理的需需要。因此此，刀具管管理软件必必须能够与与刀具自动动化立体库库及其配套套附件设备备的控制运运行相匹配配，同时其其性能要求求还必须满满足企业现现有的刀具具管理模式式，实现对对企业所有有刀具进行行计算机管管理。其功功能要求如如下：满足企业现现有分层次次、多库房房刀具管理理模式：总总/分库账账目管理、入/出库库管理、刀刀具借/归归管理、库

9、库存预警、非标刀具具管理、刀刀具参数管管理、组合合加工刀具具管理、刀刀具统计报报表功能、刀具信息息查询等；能够实现对对自动化刀刀具库设备备的远程操操作，包括括设备的运运行、定位位等；应用条码技技术对刀具具进行识别别和自动定定位，部分分刀具管理理到“把”，其余刀刀具管理到到“类”；采用刷卡登登录模式，允允许用户在在借用、归归还刀具时时，通过IIC卡刷卡卡，直接登登录刀具管管理软件，并并根据实际际需要对不不同人员设设定相应权权限；与自动化立立体库配套套附件设备备的控制运运行相匹配配，包括条条形码识别别设备、刷刷卡登陆设设备等；与对刀仪设设备之间实实现数据传传输。刀具编码规规则建立刀具编编码规则时时

10、，首先要要建立刀具具的分类编编码体系，从从便对种类类繁多、形形状和结构构各异的刀刀具进行有有效的管理理，从而形形成统一的的刀具信息息数据流，提提高系统对对刀具管理理和使用的的效率。合合理的刀具具编码规则则要为各种种刀具进行行编码，以以实现在管管理上有效效地对刀具具进行检索索、调度和和分发，同同时安排生生产计划和和购进计划划。软件系统能能够与条形形码识别系系统相匹配配，条形码码扫描器扫扫描刀具标标识后，刀刀具库管理理软件应对对其进行识识别，并自自动定位刀刀具，显示示刀具的相相关信息等等。系统设设计与实现现本系统建设设的目标是是通过构建建自动化刀刀具库来实实现数控刀刀具自动存存储、合理理配置及有有

11、效使用；通过定制制开发专用用自动化刀刀具管理软软件实现对对全厂刀具具信息的电电子化管理理，从而替替代现行的的人工管理理模式。通通过本项目目建设，力力争用最小小的刀具资资源来满足足生产需要，尽可可能减少对对刀具资源源的占有，在在提高生产产效率的同同时有效控控制生产成成本。刀具管理软软件设计刀具借用刀具借用流流程如图33所示，按按照工种和和操作机床床限定工人人的借刀种种类和数量量，并给予予报警提示示；对于个个人借刀种种类及数量量可以进行行单独调整整，以适应应批量借用用的情况；可以通过过刀具软件件中的借用用信息实时时查询刀具具的在用状状况。图3 刀具具借用流程程图（2）刀具具归还刀具归还流流程如图4

12、4所示。归归还刀具的的同时，能能对当前刀刀具的状态态进行快速速调整，如如刀具磨损损、报废、丢失等都都可以在归归还的同时时进行处理理，工具部部门领导也也能及时得得到刀具的的实时状态态，进行相相应的审批批操作。图4 刀具具归还流程程图（3）临时时采购单的的申请刀具临时采采购单的申申请，全部部通过网上上OA办公公自动化系系统完成，替替代了原有有的人工纸纸制文件的的申请过程程。刀具管管理软件能能够接收OOA系统中中有关工具具临时采购购，流程结结束后的全全部内容，包包括临时采采购申请文文件、采购购数量、采采购金额、审批数量量、完成时时间等等，能能自动提取取有关数字字类型的记记录至刀具具管理系统统中的对应

13、应模块，实实现与OAA刀具临时时采购审批批流程的自自动化继承承。刀具编码的的设计刀具编号由由四部分组组成：第一一至第三部部分为刀具具编号的主主码，第四四部分为辅辅码。主码码采用刚性性编码系统统，即位数数一定，辅辅码采用柔柔性编码方方式。第一部分：类别代码码D刀具 LL量具 F非标准刀刀具（第一一个汉字汉汉语拼音的的简写）。第二部分：大类代码码01 02 03 07 依依次排下去去。第三部分：小类代码码10 11 12 13 16 依依次排下去去。第四部分：辅码简图： abcd字符含义：a类别代代码（一位位）；b大类代代码（二位位）；c小类代代码（二位位）；d刀具参参数（多位位）。对各部分再再进

14、行细分分，例如：第一部分分类别代码码中，D表示刀具具，L表示量具具，F表示示非标刀具具；第二部部分大类代代码中，对对于刀具可可分为铣刀刀类和车刀刀类，对于于量具类，可可分为螺纹纹塞规、螺螺纹环规、光滑塞规规等。在第三部分分小类代码码中，D001类（铣铣刀类）中中可分为直直柄立铣刀刀、锥柄立立铣刀、直直柄键槽铣铣刀等；DD02类（车车刀类）中中可分为凸凸R车刀、凹R车刀刀、右偏凸凸R车刀等等；对于量量具类，如如L01类类（螺纹塞塞规类），可可再分为普普通螺纹塞塞规、新国国标螺纹塞塞规、钢丝丝罗套螺纹纹塞规等。辅码主要描描述标识特特征，如刀刀具生产厂厂家、行业业标准、刀刀具参数等等，反映数数控刀具

15、和和加工中心心刀具自动动识别问题题。根据企企业刀具信信息的实际际情况，确确定辅码的的编码方式式。很多企企业的刀具具管理采用用的编码规规则，如生生产厂家、行业标准准等不太适适合航天生生产现有的的实际情况况，因此采采用刀具参参数作为辅辅码。由于于不同的刀刀具种类，其其刀具的参参数也不尽尽相同，因因此以刀具具参数（主主要是规格格）为辅码码时，需要要采用柔性性的编码方方式。根据企业现现有刀具参参数的规律律以及多年年的刀具管管理经验，可可以确定，最最多使用33个基本参参数就能够够确定刀具具的最终种种类，而现现有库房中中75以以上的刀具具仅用1个个参数就能能确定刀具具的最终种种类。并且且每个刀具具参数的整

16、整数位不超超过3位数数，小数位位不超过22位数，含含有角度参参数的刀具具度不超过过3位数，分分不超过22位数。由由此，可以以确定刀具具参数为33个，每个个刀具参数数的位数为为5位，前前三位表示示整数，后后二位表示示小数。刀刀具参数共共15位。如直柄立立铣刀的参参数为：直直径8mmm，总长330mm，刃刃长16mmm，则该该刀具参数数长度为55位，具体体为“D01110 000800 030000 011600”。整个刀刀具的编码码位数全长长为20位位。但是，大多多数刀具参参数仅为11个，就可可能出现大大量的编码码最后有110个0的的冗余现象象。为了减减少冗余，可可以在刀具具参数的第第1位设置置

17、一位自然然数，作为为刀具参数数的位数识识别码（可可作为主码码），如上上例中的直直柄立铣刀刀，可表示示为“D01110 3 008000 033000 016000”。这样就就可以完全全避免大量量的“0”字符冗余余。整个刀刀具的编码码全长为221位。最最短为111位。应用情情况通过刀具自自动化管理理系统的应应用，刀具具管理方式式的改进，工工具部门的的信息化水水平得到了了很大的提提高，刀具具的使用状状况得到了了有效地改改善，对车车间生产效效率的提升升起到了重重要作用。自动化立体体库的使用用自动化立体体库的使用用大大提高高了库房空空间的利用用率，大大大缩减了占占地面积。刀具的摆摆放方式更更加灵活、有

18、序。配配合刀具管管理软件的的使用，库库房管理人人员只需对对软件进行行操作，便便能实现对对货柜取物物的动作，简简化了借/归刀具的的业务。图5 自动动化立体库库实图刀具管理软软件的应用用刀具管理软软件不仅满满足了立体体库自动借借/归刀具具的操作，更更实现了整整个工具部部门的自动动化、系统统化、信息息化的管理理方式。尤尤其是借/归刀具的的过程，用用出入证替替代工具牌牌，用条码码扫描替代代原有的手手工记录借借/归刀具具情况。技技术人员和和车间工人人可以直接接通过网页页查询所需需刀具的详详细情况和和刀具的借借用情况，从从而有效的的提高刀具具的使用效效率。具体体的应用示示例如下：（1）刷卡卡借刀 图6 借刀刀人员使用用出入证刷刷卡借刀（2）条码码扫描 图7 库管管人员扫描描条码，自自动获取所所需刀具（3）刀具具查询 图8 刀具具借用人员员可以通过过网页实时时查询刀具具情况（4）条码码的应用根据企业现现有刀具管管理的模式式，大部分分刀具是按按类管理。为了方便便刀具管理理人员的使使用，提高高借/归刀刀具的效率率，按照刀刀具编码的的规则，制制定刀具条条码本。将将各类刀具具分类入册册，实现条条码扫描的的要求。图9 根据据刀具编码码规则制作作的条码本本结束语语在企业中广广泛使用现现代化信息息技术，不不但可以提提高生产效效率，节约约生产成本本，而且对对于企