离散数控车间刀具信息管理系统研究

路婷婷 周丽娟

【摘 要】分析离散数控车间传统刀具管理存在的问题，梳理刀具信息管理流程，基于C/S架构研究和开发了一套车间刀具信息管理系统，介绍了系统主要功能模块、业务流程、后台数据库结构及与其他系统集成集成接口。

【关键词】离散车间;刀具信息管理;C/S结构;数据库

中图分类号： TP315文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）02-0206-002

刀具是制造企业不可或缺的重要生产资源。随着数控加工设备在企业中的广泛应用，与之配套使用的刀具数量不断增加，种类也不断增多。库存数量的愈加庞大，逐渐反映出传统人工管理的效率低下，刀具查找，刀具选配以及借用、归还等都会消耗大量的时间。因刀具缺乏造成的停工成为现代数控车间的生产瓶颈，影响车间加工效率提升，造成生产成本增加。为了更好地对车间刀具进行管理，开发相应的刀具管理系统软件势在必行。

根据生产需要，大量刀具频繁地在刀具库房、机床及刃磨间之间流动和交换。刀具流程管理不够完善，在刀具借用和库房转移等环节上，不能够将责任落实给每个人，如出现刀具丢失等问题时，企业无法追回损失。刀具信息管理的目的就是对基于刀具流通使用流程进行有效管控，保证各流程刀具信息准确、交互顺畅，减少刀具准备时间，提升有限刀具资源的利用率。因此，本文提出一种基于流程控制的刀具信息管理系统设计方案。

基于流程控制的刀具信息管理可划分为刀具静态信息管理及刀具动态信息管理。刀具静态信息的管理主要是刀具参数的管理，在刀具入库之初就能确定，刀具参数是工艺人员制定选刀方案的参考，参数的不准确会导致刀具采购需求增加，不仅造成刀具库存的积压，采购周期延长还会直接影响生产进度。刀具动态信息的管理主要对刀具入出库、刃磨、报废等流通使用过程不断变化的信息进行管理。准确的刀具动态信息管理对于追溯刀具生命周期，统计分析刀具EVA等提供重要数据依据。

1 系统总体结构设计

C/S架構和B/S架构是两种常用的软件架构。C/S架构（Client/Server，客户机/服务器），与B/Sjia构（Browser/Server，浏览器/服务器）相比，通过在客户端和服务器端科学合理地分别分配任务，从而降低了系统通讯开销，且操作简便，开发难度小。考虑到刀具管理系统只面向企业内部用户，应用部署范围有限，从安全性和系统性能方面选择C/S架构。

2 刀具信息管理流程分析

数控车间的刀具由上级采购部门进行统一采购，下发到车间后由保管人员接收并存放在总库房。根据各部门的需求情况，保管人员将调拨部分刀具到各分库房。航空制造企业多为离散型生产模式，因此在刀具借用时采用配送方式进行。工人根据自己的实际生产，提出配刀申请，写明配送地点及需求时间。根据工艺规程勾选刀具列表。配送人员接收配送申请信息后，按照刀具列表信息到各分库房借用刀具。刀具领用齐全，配送人员将刀具送往调刀室进行调刀，在调刀过程中对刀具附件进行关联出库。调刀完成，进行刀具测量，填写测刀数据。测刀完成后由配送人员按时将刀具配送到指定工作地点，由工人接收确认。刀具入库工作流程同样，由工人发起归还申请，配送人员接收确认并送调刀室拆解后，送库房入库。配送申请信息至此关闭。需要刃磨及报废的刀具，由库房保管人员统一进行操作。

3 系统功能模块

根据刀具信息管理流程可将系统划分为如图所示功能模块。

系统管理模块主要进行系统用户的增删改查、用户数据权限及菜单权限的划分。对于有多个库房的车间，不同的保管人员赋予不同的库房权限，仅能对有权限的库房进行刀具信息的管理，互不干涉，互不影响。对于不同部门的用户赋予不同的菜单权限，仅可操作本职能下的业务流程。

基础信息维护模块，即刀具静态信息管理模块，包括工具类别管理、刀具参数信息管理、借用数量限定、安全库存设定及预警及出入库类型维护四大功能。工具类别维护不仅是对种类的简单划分，还包含每个种类刀具规格参数的定义，不同供应商提供的规格信息不统一，导致参数管理混乱，规范化的规格定义将有效提高刀具查找效率。借用数量及安全库存的设定，使得库存和在用的刀具得到有效控制，降低刀具成本。出入库类型管理功能将流程涉及的刀具出入库类型统一管理，根据实际要求，可设定每种出库流程类型下刀具限定的使用时间。对即将达到限定使用期限的刀具进行特殊标注并提醒借用人;一旦超过限定时间，管理者将根据管理规定进行处罚。这一功能有效促进刀具流通使用，提高利用率。

库房库位管理模块，可根据实际需要进行库房库位的增删。刀具库存管理模块和配送信息管理模块，即刀具动态信息管理模块。出库管理和入库管理功能包括刀具的配送出入库、刃磨出入库、报废出库等操作。配送卡片查询及处理功能下，不同角色的人员查询和处理不同状态的配送卡片，流程变化配送卡片状态随之发生变化。工人查询功能下，工人可查看自己当前借用的配送卡片及刀具信息列表，可进行归还申请，也可进行换刀申请，即在加工同一零件时因刀具无法满足加工要求时，直接进行刀具更换，无需再重新提交配送申请，简化流程，提高效率。配送关系维护是将配送工与不同设备进行绑定，每台设备的刀具由专人负责配送，保证配送的时效性。

统计信息查询模块给用户提供刀具信息流水记录及库房定期清点盘点功能，对刀具历史数据进行统计分析对比。

4 后台数据库设计

系统后台数据采用关系型数据库进行存储。以刀具静态信息和刀具动态信息为分类原则建立数据表，每个数据表设定唯一主键，通过主键各数据表相互关联。系统业务流程在操作后台数据库时尽可能减少静态信息数据改动，而动态信息数据记录完整。

在系统完成刀具信息管理业务流程将数据写入输入数据库的过程中，有时会因为网络故障等原因产生无效数据或对关联数据表的修改不一致的现象，从而导致数据库发生紊乱，破坏数据的完整性。保证数据存储的正确和完整，确保数据质量是数据库设计过程中必须考虑的重要因素之一。在完成数据库需求分析、概念结构设计和逻辑结构设计之后，通过定义索引、约束、标识、规则、默认值、允许空、触发器等数据属性来实现数据存储的完整。以刀具出库流程为例，当刀具出库时，刀具库存数量减少，记录一条刀具出库流水账等，此时需要操作刀具库存总表，刀具详细库存表，刀具出库流水记录表以及在外刀具列表等多个数据表。为保证每一个表中数据记录准确和完整，可通过定义存储过程，利用数据库系统自带的事务回滚机制，多表联动，提高数据库操作的安全性和执行效率。

5 与其他系统集成

刀具信息管理系统是数控车间信息化系统的重要组成部分。基于企业局域网，将刀具管理系统与工艺管理系统（CAPP）、制造执行系统（MES）、分布式数控系统（DNC）系统以及企业资源计划系统（ERP）建立数据接口及业务接口，在刀具选择、参数传递、物流配送、成本统计等业务上，实现刀具管理与上下游生产环节以及车间内部业务的集成。建立覆盖刀具应用信息和工艺信息、计划信息、加工信息、经营信息等相互融合的综合信息化系统集成环境，

6 结束语

本文根据离散数控车间生产特点，梳理刀具信息管理流程，设计并开发了一套基于流程控制的刀具信息管理系统，系统功能涵盖刀具基础信息管理、刀具库存管理、刀具配送管理、刀具成本统计等，帮助车间实现刀具管理流程再造和标准化，实现了刀具管理信息化、无纸化。提出将该系统与其他企业信息管理系统集成，使得计划生产管理信息更流畅，更有利于制造资源的集成和共享，从而降低因缺少刀具而造成的生产停滞，进一步提高生产效率，提升企业信息化水平。

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[6]李隆昌（导师：宋豫川;雷琦）.数字化车间刀具管理系统研究与开发.重庆大学硕士论文.