刀具識別技術(shù)在航天制造企業(yè)中的應(yīng)用

刀具管理是現(xiàn)代管理科學(xué)與高新技術(shù)應(yīng)用的有機結(jié)合，面對航天制造企業(yè)柔性化、高效率、高速加工、多變量控制的發(fā)展和挑戰(zhàn)，刀具管理對航天制造業(yè)的生產(chǎn)效率和制造成本所產(chǎn)生的重大影響正引起越來越多的企業(yè)高層管理者的重視和思考。

　　現(xiàn)在，越來越多的航天制造企業(yè)正試圖改進對刀具的管理，探索新的刀具管理模式或管理方法，試圖通過有效的刀具管理，大幅度提高刀具的性能和壽命，降低制造成本，提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，航天制造企業(yè)開始利用信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)刀具的計劃、采購、、監(jiān)控、調(diào)度等全生命周期的管理。在刀具管理的過程中，刀具的識別是一個不可回避的問題。尤其在庫存管理中，刀具的種類繁多，數(shù)量巨大，出入庫操作頻繁，如果沒有有效、可靠的識別技術(shù)，庫存管理很容易陷入混亂。同時，刀具的標識對于刀具的、追溯與監(jiān)控都起著至關(guān)重要的作用。因此，如何有效地使用標識技術(shù)，是刀具管理系統(tǒng)能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

　　刀具標識技術(shù)概述

　　傳統(tǒng)刀具管理的識別主要靠條碼、刻字或刀座上的碼盤等來識別，人工錄入信息，對刀具進行、測量、記錄。隨著加工效率和自動化程度的提高、換刀更加頻繁，這種傳統(tǒng)的人工刀具信息的方式已難以滿足目前的加工對刀具信息的需求。因此刀具本身或者刀具用戶，需要一個自動化的刀具識別系統(tǒng)，刀具電子標簽應(yīng)運而生。其意義在于識別和監(jiān)控刀具，確保加工過程中都有合適的刀具。根據(jù)對刀具數(shù)據(jù)的讀取方式，刀具識別電子標簽可分為接觸式和非接觸式。當(dāng)前刀具識別的主要非接觸式識別技術(shù)有：

　?。?）刀具管理系統(tǒng)中的條碼識別技術(shù)。條形碼（BarCode），是用一組黑白相間、粗細不同的條狀符號來表示刀具的名稱、產(chǎn)地、價格、種類等信息的工具。條形碼是迄今為止最經(jīng)濟、實用的一種自動識別技術(shù)。在刀具管理系統(tǒng)中主要優(yōu)點是成本低、應(yīng)用靈活；缺點是易撕裂、污損或脫落、信息存儲量有限、每次只能識別一個條碼。

　　（2）刀具管理系統(tǒng)中的RFID技術(shù)。RFID（RadioFrequencyIdentification，即射頻識別技術(shù)），俗稱電子標簽，是20世紀90年代開始興起并逐漸走向成熟的一種自動識別技術(shù)，利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。目前RFID技術(shù)在工業(yè)自動化、物體、交通運輸控制管理、防偽和軍事用途方面已經(jīng)有著廣泛的應(yīng)用。RFID技術(shù)在刀具管理系統(tǒng)應(yīng)用中主要優(yōu)點是耐污染、可讀取距離大、可識別高速運動物體、可擦寫信息、儲存數(shù)據(jù)容量大、可同時識別多個標簽等；其缺點是價格較高，當(dāng)前單個RFID標簽最低成本達7美分，遠高于條碼的成本――最低3分。Omron公司則采用了無線射頻技術(shù)（RFID）。

　　（3）刀具管理系統(tǒng)專用識別技術(shù)。從傳感器的應(yīng)用角度來看，傳感器可分為專用傳感器和通用傳感器。針對刀具管理系統(tǒng)，一些公司專門了刀具識別傳感器。如Pepperl+Fuchs公司采用自己的識別傳感器；Bilz公司也專門了“刀具診斷系統(tǒng)”的產(chǎn)品，提供接觸式和非接觸式傳感器。這種刀具專用識別技術(shù)在刀具管理系統(tǒng)中的優(yōu)點在于針對性強；缺點在于缺乏通用性、成本較高。

　　刀具標識技術(shù)在航天制造企業(yè)中的實現(xiàn)

　　刀具管理門業(yè)務(wù)分析

　　在航天制造企業(yè)中，刀具管理的模式主要是采用總/分庫的方式進行管理：由總庫負責(zé)刀具的采購入庫；面向個人和門的工具發(fā)放由總庫負責(zé)；車間工人向各分庫借用和歸還刀具。

　　若總庫沒有所需刀具，則由總庫提出購置申請，按相關(guān)程序?qū)徟螅晌镔Y處進行采購，到貨后入總庫，各分庫再填寫領(lǐng)料單領(lǐng)取。

　　刀具管理系統(tǒng)概述

　　針對航天制造企業(yè)刀具管理的特點，企業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)車間建立的迫切需求，按照企業(yè)刀具管理門的需要，建立了一套C/S和B/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的刀具管理系統(tǒng)。其中刀具管理人員通過C/S模式進行管理，其他人員通過B/S結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)查詢和共享。同時配備了自動化立體倉儲設(shè)備，滿足刀具庫存自動化管理的要求。

　　條形碼技術(shù)和編碼實現(xiàn)刀具標識

　　航天制造企業(yè)的生產(chǎn)制造任務(wù)屬于單件小批量生產(chǎn)，在型號任務(wù)的生產(chǎn)過程中，對刀具使用的特殊要求成為了刀具標識技術(shù)選擇的關(guān)鍵。原有的刀具倉庫內(nèi)，每類刀具都存放在特制的金屬盒中，管理人員在盒上用墨筆手工填寫名稱和規(guī)格，擺放在工具柜中，刀具的借用采用工具牌作為憑證，并手工記錄到工具帳本上。這種管理方式較為簡單，刀具的擺放不靈活，常年的工具帳本堆積數(shù)量較大，而且對于刀具借用的追溯查詢也相當(dāng)不便。因此，作為國防科技工業(yè)的航天制造企業(yè)對這種落后的管理方式急需改進，必須采用先進刀具標識技術(shù)來滿足航天制造的技術(shù)需要。航天型號研制屬于國防科技工業(yè)，具有嚴格的保密要求，因此RFID技術(shù)暫不能用于目前航天制造企業(yè)的刀具標識體系。從經(jīng)費成本的角度考慮，傳感器方式也不太適用，其技術(shù)也不太成熟。因此，在刀具管理系統(tǒng)的實施過程中，航天制造企業(yè)從經(jīng)費成本、技術(shù)成熟度以及實現(xiàn)難度等方面考慮，將條形碼識別技術(shù)作為刀具識別的技術(shù)手段是一個較為科學(xué)合理的選擇。條形碼技術(shù)具有輸入速度快、可靠性高、經(jīng)濟實惠、易于制作等優(yōu)點。條形碼的種類繁多，有一維的、二維的，一維碼包括128碼、UPC碼、EAN-13碼等，從設(shè)備成本和實用性考慮，企業(yè)最終選擇一維的128碼作為條形碼的輸出格式。同時，考慮到涉及型號任務(wù)生產(chǎn)的刀具種類繁多、形狀各異，為實現(xiàn)有效管理、合理使用，必須建立合理的編碼規(guī)則，將每一類、每一種、每一把刀具的編碼體系與條碼技術(shù)相結(jié)合，從而實現(xiàn)在管理上有效地對刀具進行檢索、調(diào)度和分發(fā)，同時合理安排生產(chǎn)計劃和購進計劃。根據(jù)航天制造企業(yè)的生產(chǎn)需要，結(jié)合刀具自身的基本參數(shù)，組成符合企業(yè)實際情況的編碼規(guī)則。為確保編碼的可擴展性，在輔碼分提供富余的編碼字段。刀具編碼規(guī)則設(shè)定如下：刀具編碼由四分組成：第一至三分為刀具編碼的主碼，第四分為輔碼。主碼采用剛性編碼系統(tǒng)，即位數(shù)一定，輔碼采用柔性編碼方式。輔碼主要描述標識特征，如刀具生產(chǎn)廠家、行業(yè)標準、刀具參數(shù)等，反映數(shù)控刀具和加工中心刀具自動識別問題。根據(jù)生產(chǎn)加工的要求，航天制造企業(yè)選擇刀具規(guī)格作為刀具的輔碼。在定義刀具編碼規(guī)則之后，操作人員為每一種類的刀具定義了編碼。通過刀具管理系統(tǒng)批量生成刀具條碼標簽，刀具條碼標簽是由刀具名稱、刀具規(guī)格、一維128碼、刀具編號以及用途等五個分組成。

　　條形碼技術(shù)的實際

　　應(yīng)用企業(yè)的全刀具在實現(xiàn)信息化管理的同時，為了減少刀具管理人員的工作復(fù)雜度，提高其工作效率，按照所定義的刀具編碼規(guī)則，根據(jù)不同刀具的類別和存放位置制作出符合企業(yè)實際生產(chǎn)需要的刀具條碼本。由于刀具種類繁多，按照用途和規(guī)格劃分，每個庫房的種類都在5000以上，總數(shù)量多達上萬件，如何實現(xiàn)快速準確地獲取刀具信息，成為整個項目的一個難點。

　　為了解決刀具條碼的識別問題，項目組先后提出了多種解決方案，最后根據(jù)企業(yè)的實際情況，一致認可采用條碼本的方式記錄刀具條碼。條碼本按照A4頁的尺寸設(shè)計成30頁的活頁冊，每頁可插入20張條碼標簽，標簽上標有通過條碼打印機打印出的刀具名稱、規(guī)格以及條形碼。按照實際生產(chǎn)的需要，根據(jù)刀具種類給每個庫房制作條碼本，將各類刀具條碼分類入冊，實現(xiàn)條碼掃描的要求。刀具編碼規(guī)則結(jié)合條碼掃描的實施和應(yīng)用，能夠與條形碼識別系統(tǒng)相匹配，條形碼掃描器掃描刀具標識后，刀具管理系統(tǒng)能對其進行識別，并自動定位刀具，顯示刀具的相關(guān)信息等。條形碼掃描替代了原有的手工記錄借/歸管理方式。總結(jié)由于航天制造企業(yè)的特殊性，一些先進成熟的識別技術(shù)還暫時無法應(yīng)用到實際生產(chǎn)之中。例如，基于射頻技術(shù)的無線識別RFID已經(jīng)在很多行業(yè)得到推廣和應(yīng)用。目前，采用條形碼技術(shù)對于以單件小批量生產(chǎn)為主的航天制造企業(yè)是一個較好的選擇，能滿足企業(yè)對刀具規(guī)范化、系統(tǒng)化、信息化的管理需求，提升了企業(yè)生產(chǎn)保障自動化的水平，為航天型號數(shù)字化生產(chǎn)線的建立奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，刀具標識的方式必將會有日新月異的變化和進步，也必將為航天工程領(lǐng)域的科技進步發(fā)揮積極的作用。

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