一、刀具管理是企業(yè)信息化管理的需要和刀具行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物

近年來,現(xiàn)代刀具管理技術(shù)獲得了快速發(fā)展,越來越多的刀具制造商鸵赫、工程軟件和工程技術(shù)開發(fā)商推出了不同類型抵蚊、各具特色的刀具管理模式和相應(yīng)的軟件。刀具管理在提高加工效率和數(shù)控機(jī)床利用率耕赘、保證產(chǎn)品質(zhì)量骄蝇、降低制造成本方面顯示出很大的潛力。從企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā),積極采用適當(dāng)?shù)牡毒吖芾砑夹g(shù)已成為推動(dòng)制造業(yè)刀具用戶提高企業(yè)管理和制造技術(shù)水平的重要舉措,因此受到越來越多企業(yè)的關(guān)注操骡。

現(xiàn)代刀具管理概念的提出可追溯到上世紀(jì)七八十年代CIMS系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)期,刀具信息及實(shí)物的管理是CIMS系統(tǒng)中不可缺少的組成部分九火。近年來,信息技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用正不斷深化,已逐步由數(shù)控制造技術(shù)層面向企業(yè)管理領(lǐng)域拓展。通過將企業(yè)內(nèi)部分散的開發(fā)当娱、制造吃既、營銷、管理等部門的信息管理子系統(tǒng)集成整合為統(tǒng)一的企業(yè)信息化管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)信息的交流與共享,大大提高了企業(yè)的運(yùn)營效率跨细。在企業(yè)信息化管理的發(fā)展過程中,有關(guān)刀具和切削技術(shù)的信息與企業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及制造有著密切聯(lián)系,決定著產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)水平和加工制造效率鹦倚。因此,將刀具管理納入企業(yè)信息化管理系統(tǒng)的工作開始受到企業(yè)重視。隨著企業(yè)將非核心業(yè)務(wù)分離出來外包給專業(yè)化社會(huì)資源的進(jìn)程不斷加快,企業(yè)對(duì)刀具管理的需求也變得更加迫切,從而推動(dòng)了刀具管理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展冀惭。

與此同時(shí),刀具和切削技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快,刀具新產(chǎn)品震叙、新材料、新涂層散休、新工藝層出不窮媒楼、日新月異,一些大型刀具制造商每年推出的新產(chǎn)品成百上千,令人目不暇接出蛾。這些新產(chǎn)品能否為用戶了解和認(rèn)識(shí)？能否為用戶帶來直接的效益观哲？怎樣才能為用戶帶來效益掏躬？是擺在刀具制造商和用戶面前的現(xiàn)實(shí)問題。要想使新產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為用戶的效益,刀具制造商必須變革經(jīng)營模式,由單純的刀具供貨商轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒弋a(chǎn)品與技術(shù)服務(wù)提供商,即不僅要為用戶提供刀具新產(chǎn)品,而且要幫助用戶用好新刀具,成為用戶產(chǎn)品創(chuàng)新担戏、提高制造效率可依賴的專業(yè)化社會(huì)資源和合作伙伴续疲。在這種背景下,為用戶提供刀具管理技術(shù)已成為刀具制造商競(jìng)相采用的服務(wù)項(xiàng)目之一。這項(xiàng)工作同樣受到工程軟件開發(fā)公司的關(guān)注,紛紛推出各種面向用戶的刀具管理系統(tǒng)堵生。

二嘁梦、刀具管理的重要作用

刀具管理最基本的功能是降低企業(yè)的刀具費(fèi)用,從而降低企業(yè)的制造成本。企業(yè)的刀具費(fèi)用可分為兩部分:①刀具的直接成本,即采購刀具的費(fèi)用钾士。這部分費(fèi)用因企業(yè)的具體情況而各不相同,一般占零件制造成本的2%～5%滩蔼。對(duì)于這部分刀具費(fèi)用,目前比較一致的看法是:不要片面追求降低這部分刀具費(fèi)用,因?yàn)樗鼘?duì)降低制造成本的貢獻(xiàn)十分有限,而積極采用高性能刀具以提高加工效率,對(duì)于降低制造成本的效果更大。②企業(yè)為使用和管理刀具而發(fā)生的間接費(fèi)用,包括刀具的采購应揉、存儲(chǔ)粥搓、組裝、調(diào)試俭驮、重磨回溺、重涂等環(huán)節(jié)發(fā)生的人員工資、房屋和設(shè)備折舊等費(fèi)用,還包括多余采購占用的資金利息和不合理使用造成的浪費(fèi)等混萝。有資料稱,這部分費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的15%甚至30%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過刀具的直接成本遗遵。

通過科學(xué)的刀具管理,可降低刀具的庫存,減少對(duì)人員、資金逸嘀、廠房车要、設(shè)備的占用,減少備刀差錯(cuò),從而顯著降低刀具的間接費(fèi)用,對(duì)降低生產(chǎn)成本有著很大潛力。已有的實(shí)例表明,刀具管理可減少刀具品種達(dá)20%,降低周轉(zhuǎn)的刀具數(shù)量達(dá)30%以上崭倘。

在上述刀具管理基本功能的基礎(chǔ)上,現(xiàn)代刀具管理還具有優(yōu)化加工過程翼岁、提高加工效率的高級(jí)功能。在設(shè)計(jì)編制加工工藝時(shí),刀具管理軟件可根據(jù)被加工工件材料司光、所使用的機(jī)床等加工條件選擇更好的刀具和更佳的切削參數(shù),達(dá)到提高切削效率琅坡、保證加工質(zhì)量的效果。此外,及時(shí)残家、正確的供刀還可以減少數(shù)控機(jī)床停機(jī)待刀的時(shí)間,提高昂貴的數(shù)控機(jī)床的利用率(根據(jù)各企業(yè)的不同情況,可提高數(shù)控機(jī)床利用率5%～50%),同樣能為企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益榆俺。

三、刀具管理系統(tǒng)的基本要求和不同模式

有專家把對(duì)刀具管理系統(tǒng)的要求表述為:將正確的刀具以正確的數(shù)量在正確的時(shí)間送到正確的地方闸骨。為了實(shí)現(xiàn)這里提出的四個(gè)“正確”,刀具管理系統(tǒng)必須能產(chǎn)生正確的刀具信息以及對(duì)信息進(jìn)行正確的管理扯殴。為此,可將刀具管理系統(tǒng)分為前后兩大部分。

系統(tǒng)的前一部分應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝編制和NC編程階段鬓惶。這是產(chǎn)品的工程開發(fā)階段,是通過信息技術(shù)在CAD榄路、CAM、CAPP和刀具工藝數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上產(chǎn)生正確的刀具清單和調(diào)刀圖,并可提供刀具的2D圖紙和3D造型,對(duì)于需要制造的刀具還可提供制造工藝,3D造型可供模擬切削的干涉檢驗(yàn),所產(chǎn)生的刀具清單和調(diào)刀圖信息將作為刀具管理必需的物流信息庞炕。

系統(tǒng)的后一部分應(yīng)用于產(chǎn)品制造階段,主要是物流管理,即對(duì)刀具的采購心篡、倉儲(chǔ)、調(diào)刀泥出、使用柴怒、維護(hù)的物流過程進(jìn)行信息化管理。

對(duì)刀具管理系統(tǒng)的基本要求包括:

(1)在產(chǎn)品的工程開發(fā)階段應(yīng)有足夠的刀具記錄,每件刀具包含2D/3D信息,并有一個(gè)很好的輸入功能,能方便辟焚、快捷地補(bǔ)充刀具的新產(chǎn)品。更重要的是系統(tǒng)應(yīng)能支持工藝創(chuàng)新,選用正確的刀具,合理設(shè)置切削參數(shù),并提供刀具的應(yīng)用技術(shù)(如走刀策略垫弱、高速旋轉(zhuǎn)刀具的動(dòng)平衡和裝夾技術(shù)究滞、刀具使用的安全技術(shù)等)。

(2)在刀具的物流管理階段應(yīng)能跟蹤刀具的物流過程,提供刀具的正確位置,動(dòng)態(tài)反映刀具的庫存及使用狀況,并能對(duì)刀具管理的效果進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)督,設(shè)置刀具的最低庫存量装获。

根據(jù)用戶對(duì)刀具管理系統(tǒng)在兩個(gè)不同階段的不同需求,目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種刀具管理模式瑞信。這些模式主要可以分為兩大類:一類是以車間為使用對(duì)象、以物流管理為主的刀具管理系統(tǒng)穴豫。這種模式又可按服務(wù)內(nèi)容多少和程度深淺分為不同的級(jí)別:低級(jí)別管理系統(tǒng)只負(fù)責(zé)刀具的采購和庫存管理凡简；較高級(jí)別的管理系統(tǒng)還負(fù)責(zé)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的故障處理和刀具改進(jìn)；目前最高級(jí)別的管理系統(tǒng)則采用全包形式,由刀具管理公司在企業(yè)內(nèi)部設(shè)置常駐機(jī)構(gòu),全面管理生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的刀具,并對(duì)刀具進(jìn)行優(yōu)化精肃。對(duì)于前兩種管理級(jí)別,通常由刀具供應(yīng)商以在車間設(shè)置刀具自動(dòng)倉儲(chǔ)柜的方式或?qū)囬g的刀具庫進(jìn)行管理秤涩。這種刀具管理系統(tǒng)除了管理機(jī)床操作者對(duì)刀具的領(lǐng)用、歸還以外,供應(yīng)商還可通過網(wǎng)絡(luò)管理倉儲(chǔ)柜中的庫存,及時(shí)補(bǔ)充刀具,并提供分析工人使用刀具情況的信息,可收到提高刀具使用率司抱、降低刀具庫存和行政管理成本的效果筐眷。目前此類系統(tǒng)主要由刀具制造商、大型刀具代理商或工程軟件開發(fā)公司提供,分別具有不同的優(yōu)缺點(diǎn),刀具制造商和代理商推出的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的專業(yè)優(yōu)勢(shì),但對(duì)刀具的覆蓋面有一定局限性习柠；工程軟件公司開發(fā)的系統(tǒng)則更多地引入了分析匀谣、推理、專家知識(shí)等功能,在功能的完整性與兼容性上具有一定優(yōu)勢(shì)资溃。

另一類模式是一體化的刀具管理系統(tǒng)武翎。此類系統(tǒng)集成了工程開發(fā)和物流管理兩個(gè)階段的功能,將這兩個(gè)階段產(chǎn)生的信息通過數(shù)據(jù)庫和信息數(shù)據(jù)的交換實(shí)現(xiàn)共享,工程開發(fā)階段的信息為后面的制造及物流提供附加增值,而制造與物流管理過程的使用效果和切削參數(shù)調(diào)整可反饋到工程開發(fā)部分,供技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析使用,二者相互促進(jìn),實(shí)現(xiàn)刀具的最優(yōu)化配置,系統(tǒng)也不斷自我完善。

現(xiàn)以我國西安易博軟件公司開發(fā)的一體化刀具管理系統(tǒng)為例,進(jìn)一步了解此類系統(tǒng)的構(gòu)成走柠。該系統(tǒng)集成了工藝設(shè)計(jì)督巍、刀具設(shè)計(jì)制造和加工制造幾個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)信息,實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)階段的刀具選用與制造階段的刀具使用信息的交換與共享。在工藝設(shè)計(jì)階段,系統(tǒng)具有較強(qiáng)的正確選刀能力,可通過刀具查詢與知識(shí)庫推理相結(jié)合的方法,按刀具材料窗耘、被加工工件材料和刀具切削性能等因素進(jìn)行刀具選擇,體現(xiàn)出較強(qiáng)的專業(yè)性拄下。在刀具使用及物流階段,系統(tǒng)集成了車間管理系統(tǒng)與工具總庫管理系統(tǒng),除對(duì)刀具進(jìn)行物流管理外,還可對(duì)工裝、量具等工具進(jìn)行管理,因此更符合我國工具管理的現(xiàn)狀,具有較好的實(shí)用性卖檬。目前該系統(tǒng)已在我國航空航天工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用,并收到了較好效果,有望進(jìn)一步推廣鸳咐。

四嘁拖、刀具管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

(1)增強(qiáng)刀具管理系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)含量,提升正確選刀能力,滿足刀具應(yīng)用條件。正確選刀是保證加工質(zhì)量和效率的前提,而提供必要的應(yīng)用技術(shù)(如高速旋轉(zhuǎn)刀具的動(dòng)平衡和裝夾技術(shù)泥觉、刀具安全技術(shù)等)可以充分發(fā)揮刀具的加工性能瘸利。此外,刀具管理系統(tǒng)應(yīng)能反映行業(yè)特點(diǎn)。機(jī)械工業(yè)中刀具應(yīng)用的各重點(diǎn)行業(yè)(如汽車紊捉、模具怯路、航空航天、發(fā)電設(shè)備制造等)在加工工藝溯剑、生產(chǎn)批量蛉加、被加工工件材料等方面各具特點(diǎn),對(duì)刀具也有不同的要求,一個(gè)好的刀具管理系統(tǒng)應(yīng)能在技術(shù)上反映出不同行業(yè)的特色與差異。

(2)發(fā)展外包管理模式,最大限度地發(fā)揮刀具管理系統(tǒng)的潛力缸逃。從總體上講,刀具管理外包的模式符合服務(wù)型制造業(yè)的發(fā)展方向,也符合當(dāng)前刀具行業(yè)改變經(jīng)營模式针饥、提高服務(wù)能力的轉(zhuǎn)型方向,因此具有廣闊的發(fā)展前景。刀具管理的外包可分為單項(xiàng)需频、局部外包和全面外包丁眼。前者較為靈活,易于引入,適應(yīng)面廣,尤其是結(jié)合刀具自動(dòng)倉儲(chǔ)柜的模式,在美、德等國發(fā)展較快昭殉、應(yīng)用較多苞七。后者如上海通用汽車公司采用的刀具管理全面外包項(xiàng)目,由刀具管理專業(yè)公司代替了通用公司內(nèi)部刀具管理部門的全部運(yùn)作,據(jù)報(bào)道其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益十分顯著。從目前的整體狀況分析,這種外包模式較適合大批量流水線生產(chǎn)的工廠,其產(chǎn)品挪丢、工藝及刀具均相對(duì)比較穩(wěn)定,運(yùn)行中產(chǎn)生的大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有助于進(jìn)行科學(xué)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析蹂风。目前對(duì)全面外包也存在一種擔(dān)憂,認(rèn)為這樣做不利于企業(yè)技術(shù)訣竅的保密和刀具專業(yè)技術(shù)的積累。

(3)適時(shí)將刀具編碼與ISO13399標(biāo)準(zhǔn)接軌吃靠。ISO13399是適應(yīng)制造業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展的需要而制訂的關(guān)于刀具產(chǎn)品描述和交換的國際標(biāo)準(zhǔn)硫眨。編制該標(biāo)準(zhǔn)的目的是提供一個(gè)統(tǒng)一的格式來描述有關(guān)刀具的信息,實(shí)現(xiàn)刀具信息在各應(yīng)用領(lǐng)域之間的無障礙交換和利用,極大地方便了信息的交換,提高了信息交換速度,為用戶選刀、用刀提供了更廣闊的視野巢块。

(4)關(guān)注ISO14649(STEP-NC)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和實(shí)施進(jìn)程织岁。STEP-NC是一個(gè)面向?qū)ο蟮男滦蚇C編程數(shù)據(jù)接口國際標(biāo)準(zhǔn),將取代目前廣泛使用的ISO6983標(biāo)準(zhǔn),并能實(shí)現(xiàn)CAD、CAM與CNC的雙向數(shù)據(jù)流動(dòng),將對(duì)數(shù)控制造技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響,也將對(duì)刀具管理系統(tǒng)提出新的要求并帶來新的功能炒垫。

刀具管理系統(tǒng)的應(yīng)用在我國還剛剛起步,隨著我國制造業(yè)的發(fā)展,刀具管理有著很大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景,它的應(yīng)用將加快企業(yè)信息化步伐和實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)的進(jìn)度,提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,也符合企業(yè)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的要求着脐。

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