刀具作為制造活動(dòng)中的重要資源之一哗脖，貫穿于企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過程衫生。

　　能否對刀具進(jìn)行有效管理，不僅直接影響機(jī)床的正常使用及生產(chǎn)效率细办，還會影響加工成本（機(jī)械加工中间歌，刀具的直接成本約占加工總成本的4%，間接成本約為直接成本的4倍[1]）∪鲜現(xiàn)有刀具管理系統(tǒng)（Tools Management System, TMS） 大都從生產(chǎn)制造的角度來分析刀具管理的模式和特點(diǎn)鹅址，簡單要求刀具管理滿足生產(chǎn)的需要，其功能主要體現(xiàn)在刀具的儲存多蜕、調(diào)度及監(jiān)控等方面妨谦，尚未包含刀具信息的全部內(nèi)容，存在一定的局限性嘀回，具體表以下三個(gè)方面：

　∠远（1）刀具管理僅研究了刀具生命中的一個(gè)或幾個(gè)時(shí)期，缺少對整個(gè)刀具生命周期的分析蜜裸，刀具信息不夠全面楷芝。

　　（2）刀具信息自成一體沧气，造成刀具信息的孤島裕砖，即不同部門、不同系統(tǒng)之間信息不能共享牍懂，設(shè)計(jì)鸵隧、生產(chǎn)、管理方面的數(shù)據(jù)出現(xiàn)脫節(jié)意推，不僅容易造成制造資源的浪費(fèi)豆瘫，還嚴(yán)重阻礙了企業(yè)信息化的整體進(jìn)程。

　【罩怠（3）刀具管理以滿足生產(chǎn)制造中的刀具需求為目標(biāo)外驱，沒有考慮到刀具全生命周期內(nèi)的成本問題，因而無法給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提供決策支持俊性。針對上述問題略步，本文構(gòu)建了一個(gè)基于B/S結(jié)構(gòu)的刀具全生命周期管理系統(tǒng)描扯，并研究了基于XML Sche而刀具對象數(shù)據(jù)模式定页，以實(shí)現(xiàn)對刀具信息從采購到報(bào)損整個(gè)過程的標(biāo)準(zhǔn)化管理趟薄，從而達(dá)到刀具數(shù)據(jù)共享的目的，為制造業(yè)信息化發(fā)展建立一定的基礎(chǔ)典徊。

系統(tǒng)功能分析

　　面向全生命周期的刀具管理是圍繞刀具投入期杭煎、使用期、報(bào)廢期卒落，對刀具進(jìn)行集成化管理的一種方法枝徙。其系統(tǒng)功能模塊如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖

　∷惩琛（1）投入期:在刀具投入期主要進(jìn)行采購管埋饺焕，以及時(shí)滿足生產(chǎn)制造中的刀具需求，同時(shí)將采購信息及時(shí)反饋給庫房短即，做好人庫準(zhǔn)備;反饋給工藝部L做出調(diào)整工藝路線或加工方法的準(zhǔn)備什氮。

　　（2）使用期:在刀具使用期主要進(jìn)行刀具庫存管埋宜抓、刀具工藝管理舟道、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、刀具現(xiàn)場管理等矫第。刀具庫存管理主要對刀具的出人庫和回收進(jìn)行管理遍沟，以保證生產(chǎn)現(xiàn)場刀具使用所需要的安全庫存量，并及時(shí)將庫存信息反饋給工藝人員浑擎，輔助工藝人員決策倚务，反饋給采購人員，及時(shí)采購刀具"刀具工藝管理主要面向工藝人員沼死，遁過提供各種刀具參數(shù)信息着逐，輔助工藝人員制定工藝規(guī)程，并優(yōu)化刀具的選用漫雕。刀具基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管埋是刀具全生命周期管理中最基礎(chǔ)的一個(gè)環(huán)節(jié)滨嘱，它通過對刀具基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)來推動(dòng)其它環(huán)節(jié)的有效運(yùn)行。刀具的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括刀具代碼浸间、刀具基本參數(shù)太雨、刀具幾何參數(shù)、刀具組件參數(shù)及機(jī)床參數(shù)等魁蒜。刀具現(xiàn)場管埋主要遁過派工單囊扳、生產(chǎn)計(jì)劃單來制定刀具準(zhǔn)備清單，從而指導(dǎo)裝刀人員主動(dòng)送刀兜看，減少刀具準(zhǔn)備時(shí)明同時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場刀具的切削狀態(tài)及磨損狀況锥咸，分析其加工性能及耐用度，預(yù)測使用壽命，必要時(shí)可及時(shí)換刀搏予。

　⌒芏А（3）報(bào)廢期:在刀具報(bào)廢期主要進(jìn)行刀具刃磨管理和刀具報(bào)損管理。刀具刃磨管理主要對刃磨后刀具的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行管埋和維護(hù)隧渠，以確保刀具刃磨后再次進(jìn)大加工環(huán)節(jié)的有效管理俯态。刀具報(bào)損管理主要對刀具報(bào)損情況進(jìn)行管理，一方面可以分析刀具的加工性能和工藝規(guī)程的合理性元八，另一方面也可以輔助對相關(guān)人員的績效考核玻桶。

　　以上分析表明，刀具全生命周期管理系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)模塊之司有著密切聯(lián)系:刀具采購管理要以刀具庫存管埋中的庫存信息為依據(jù)聪萨，刀具庫存管理要為工藝管理提供決策依據(jù)假盼，刀具基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是整個(gè)刀具全生命周期管理運(yùn)行的基礎(chǔ)，刀具現(xiàn)場管理驅(qū)動(dòng)刀具刃磨管理和刀具報(bào)損管理的運(yùn)行盘另。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　面向全生命周期的刀具管埋系統(tǒng)必須解決的問題是各功能子模塊之司刀具數(shù)據(jù)的交換及共享惋探，為此建立了如圖2所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　刀具數(shù)據(jù)庫貯存刀具在其生命周期內(nèi)所有的相關(guān)信息楞盼，刀具信息模型是刀具管理系統(tǒng)內(nèi)外部數(shù)據(jù)交換的橋梁忍症。在企業(yè)內(nèi)部，刀具管理系統(tǒng)各子模塊根據(jù)該刀具信息模型的定義規(guī)則锄镜，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換接口程序稽及。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，接口程序負(fù)責(zé)采集需要傳送的刀具數(shù)據(jù)滑频，并根據(jù)預(yù)先定義的刀具信息模型捡偏，生成標(biāo)準(zhǔn)的刀具數(shù)據(jù)格式，傳遞給其它子模塊;接收數(shù)據(jù)時(shí)峡迷，接口程序則依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)刀具信息模型的定義银伟，對接收到的刀具數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提取該子模塊所需的刀具數(shù)據(jù)绘搞，并生成規(guī)范的數(shù)據(jù)格式彤避。不同企業(yè)之間刀具信息的共享，則采用中司文件交換方式夯辖，即將刀具信息模型格式化為標(biāo)準(zhǔn)的琉预、開放的中性文檔，從而實(shí)現(xiàn)不同企業(yè)平臺下的刀具數(shù)據(jù)共享蒿褂。

信息模型

　　在全生命周期內(nèi)圆米，刀具信息模型是刀具信息系統(tǒng)各模塊之司信息交換的標(biāo)準(zhǔn)，因此啄栓，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的娄帖、完整的乏根、開放的刀具信息模型是該刀具管理系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

　　基于UML的刀具對象模型

　　通常情況下仔省，刀具信息可以分為兩大類:刀具靜態(tài)數(shù)據(jù)和刀具動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)俄躺。

　　（1）刀具靜態(tài)數(shù)據(jù):指刀具本身固有的成止，且不隨刀具使用而發(fā)生變化的屬性信息浊笤，即刀具的參數(shù)信息痒仆，包括刀具編碼揣蒿、名稱、類型豪服、材質(zhì)刨德、幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)信息等吁巫，其中刀具編碼能唯一標(biāo)識每把刀具汰日，是刀具實(shí)體在生命周期內(nèi)的信息采集的唯一標(biāo)識符。

　」暌埂（2）刀具動(dòng)態(tài)信息:指那些隨著刀具使用業(yè)務(wù)流程的變化而變化的刀具信息挂捅，與具體業(yè)務(wù)相結(jié)合，包括庫存信息堂湖、刀具借用信息闲先、裝配信息、刀具使用信息无蜂、對刀信息伺糠、刀具壽命信息及刀具位置/狀態(tài)信息。針對以上刀具信息斥季，本系統(tǒng)采用基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的UML（ Unified Modeling Language训桶，統(tǒng)一建模語言）[5]建立了如圖3 所示的刀具對象模型。在該對象模型中酣倾，刀具信息類是一個(gè)整體類舵揭，其屬性包含了基礎(chǔ)信息類、采購信息類躁锡、庫存信息類午绳、借還信息類、現(xiàn)場信息類稚铣、刃磨信息類及報(bào)損信息類等七個(gè)部分類箱叁。此外，由于加工參數(shù)及刀頭參數(shù)等重要數(shù)據(jù)會在多個(gè)類中重復(fù)使用秽擦，為了減少數(shù)據(jù)冗余裹依，將其分別定義為三個(gè)獨(dú)立的小類呢呕，以便被其它類引用。該模型基本涵蓋了刀具從采購到報(bào)損整個(gè)生命周期內(nèi)的所有重要信息帐捺，具有較好的完整性框碾。

圖3 基于皿ML的刀具對象模型

　　基于XML的刀具數(shù)據(jù)模式

　　·XML（ extensible Markup Language，可擴(kuò)展的標(biāo)識語言） 因其具有相對嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的語法赫捕，現(xiàn)在正逐漸成為艾持?jǐn)?shù)據(jù)交換的一種標(biāo)準(zhǔn)馋首。相對于傳統(tǒng)上定義XML文檔結(jié)構(gòu)使用的DTD（文檔類型定義，Document Type Definition）語言飘拂，XML Schema 在數(shù)據(jù)類型鳞皂、復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義、語法直觀性方面有不可替代的優(yōu)勢情召，所以本系統(tǒng)選用XML Schema 來描述該刀具對象模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)愧增。

　　在利用XML Schema 描述UML 刀具對象模型過程中，主要解決UML 到XML Schema 之間對應(yīng)的名稱空間映射钥屈、元素和元素值的唯一性悟民、多樣性約束條件、繼承篷就、內(nèi)容模型射亏、元素順序、數(shù)據(jù)類型及鏈接等問題竭业，從而將UML中的數(shù)據(jù)有效轉(zhuǎn)換為XML 中的標(biāo)記智润，并把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用XML Schema 表示出來。本系統(tǒng)制定了以下從UML對象模型到XML Schema 的映射規(guī)則：

　∮榔贰（1）整個(gè)UML 模型映射成一個(gè)XML Schema 命名空間做鹰，模式中所有的元素（如element等）均在XML Schema 命名空間中。

　《恪（2）XML 模式元素名的唯一性通過模式文檔的上下文來確定钾麸。如果不能根據(jù)文檔上下文的限制來保證元素名的唯一性，則用具體的元素名標(biāo)識炕桨。

　》钩ⅰ（3）所有UML類均可生成XML Schema 中一個(gè)元素（lement）;但對于簡單的類（特別是部分類，如刀頭參數(shù)類等）献宫，亦可生成一個(gè)屬性組（atribute-Gmup）坏表。

　　（4）如果UML類屬性是基本數(shù)據(jù)類型拭愁，則映射到XML Schema中內(nèi)置數(shù)據(jù)類型;如果屬性是復(fù)雜數(shù)據(jù)類型幢堕，則映射到XML Schema 中個(gè)元素或者屬性組。

　÷侣Α（5）UML類存在聚集關(guān)聯(lián)時(shí)山乐，將部分類映射為整體類對應(yīng)元素的子元素岩视。

　　根據(jù)以上映射規(guī)則，將圖3 的UML刀具對象模型轉(zhuǎn)換成圖4 所示的XML Schema 刀具對象數(shù)據(jù)模式插凳。這種基于XML Schema 的刀具數(shù)據(jù)模式具有以下優(yōu)點(diǎn)：

圖4 基于XML刀具對象數(shù)據(jù)模式

　⊥侵（l）XML Schema 數(shù)據(jù)模式能較好描述刀具生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，是解決刀具系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量龐大姥胳、數(shù)據(jù)類型多樣性和復(fù)雜性及異構(gòu)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和共享的理解方案鹰坐。

　　（2）XML Schema 是刀具管理系統(tǒng)中XML 數(shù)據(jù)一致性贵健、標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范性的保證迷啄，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和共享提供強(qiáng)有力的支持。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　刀具管理系統(tǒng)采用B/S 三層結(jié)構(gòu)（見圖5）柬焕，刀具信息模型审残、接口程序及各功能模塊等事務(wù)均在中間層（即應(yīng)用服務(wù)層）處理，客戶端（即Web測覽器） 不直接與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互斑举。后臺刀具數(shù)據(jù)庫選用Microsoft SQL Server20OO，應(yīng)用服務(wù)器選用Microsoft Vistul (暫不可見) 2003 作為開發(fā)工具病涨，客戶端選用iE6.o測覽器富玷。該系統(tǒng)具有使用簡便、客戶端配置低既穆、跨平臺及易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)赎懦。

圖5 B/S三層結(jié)構(gòu)示意圖

　　隨著數(shù)控加工設(shè)備的廣泛使用和數(shù)字化生產(chǎn)線、生產(chǎn)車間的建立幻工，對刀具管理提出了迫切需求励两。本文通過對刀具全生命周期管理的分析和設(shè)計(jì)，同時(shí)對刀具信息模型的研究囊颅，實(shí)現(xiàn)了刀具從采購到報(bào)廢全生命周期的有效管理当悔，從而為我國制造業(yè)信息化建設(shè)起到了一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

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