刀具管理是現(xiàn)代管理科學(xué)與*應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，面對(duì)航天制造企業(yè)柔性化、率、高速加工、多變量控制的發(fā)展和挑戰(zhàn)，刀具管理對(duì)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(lái)越多的企業(yè)高層管理者的重視和思考?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的航天制造企業(yè)正試圖改進(jìn)對(duì)刀具的管理，探索新的刀具管理模式或管理方法，試圖通過(guò)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(kāi)始利用信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刀具的計(jì)劃、采購(gòu)、跟蹤、監(jiān)控、調(diào)度等全生命周期的管理。在刀具管理的過(guò)程中，刀具的識(shí)別是一個(gè)不可回避的問(wèn)題。尤其在庫(kù)存管理中，刀具的種類(lèi)繁多，數(shù)量巨大，出入庫(kù)操作頻繁，如果沒(méi)有有效、可靠的識(shí)別技術(shù)，庫(kù)存管理很容易陷入混亂。同時(shí)，刀具的標(biāo)識(shí)對(duì)于刀具的跟蹤、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(biāo)識(shí)技術(shù)，是刀具管理系統(tǒng)能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。
刀具標(biāo)識(shí)技術(shù)概述
傳統(tǒng)刀具管理的識(shí)別主要靠條碼、刻字或刀座上的碼盤(pán)等來(lái)識(shí)別，人工錄入信息，對(duì)刀具進(jìn)行跟蹤、測(cè)量、記錄。隨著加工效率和自動(dòng)化程度的提高、換刀更加頻繁，這種傳統(tǒng)的人工跟蹤刀具信息的方式已難以滿(mǎn)足目前的加工對(duì)刀具信息的需求。因此刀具本身或者刀具用戶(hù)，需要一個(gè)自動(dòng)化的刀具識(shí)別系統(tǒng)，刀具電子標(biāo)簽應(yīng)運(yùn)而生。其意義在于識(shí)別和監(jiān)控刀具，確保加工過(guò)程中都有合適的刀具。根據(jù)對(duì)刀具數(shù)據(jù)的讀取方式，刀具識(shí)別電子標(biāo)簽可分為接觸式和非接觸式。當(dāng)前刀具識(shí)別的主要非接觸式識(shí)別技術(shù)有：
（1）刀具管理系統(tǒng)中的條碼識(shí)別技術(shù)。條形碼（barcode），是用一組黑白相間、粗細(xì)不同的條狀符號(hào)來(lái)表示刀具的名稱(chēng)、產(chǎn)地、價(jià)格、種類(lèi)等信息的工具。條形碼是迄今為止、實(shí)用的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。在刀具管理系統(tǒng)中主要優(yōu)點(diǎn)是成本低、應(yīng)用靈活；缺點(diǎn)是易撕裂、污損或脫落、信息存儲(chǔ)量有限、每次只能識(shí)別一個(gè)條碼。
（2）刀具管理系統(tǒng)中的rfid技術(shù)。rfid（radiofrequencyidentification，即射頻識(shí)別技術(shù)），俗稱(chēng)電子標(biāo)簽，是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起并逐漸走向成熟的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。目前rfid技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、物體跟蹤、交通運(yùn)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(diǎn)是耐污染、可讀取距離大、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、可擦寫(xiě)信息、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)容量大、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽等；其缺點(diǎn)是價(jià)格較高，當(dāng)前單個(gè)rfid標(biāo)簽zui低成本達(dá)7美分，遠(yuǎn)高于條碼的成本——zui低3分。omron公司則采用了無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)（rfid）。
（3）刀具管理系統(tǒng)識(shí)別技術(shù)。從傳感器的應(yīng)用角度來(lái)看，傳感器可分為傳感器和通用傳感器。針對(duì)刀具管理系統(tǒng)，一些公司專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了刀具識(shí)別傳感器。如pepperl+fuchs公司采用自己開(kāi)發(fā)的識(shí)別傳感器；bilz公司也專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)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。這種刀具識(shí)別技術(shù)在刀具管理系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)在于針對(duì)性強(qiáng)；缺點(diǎn)在于缺乏通用性、成本較高。
刀具標(biāo)識(shí)技術(shù)在航天制造企業(yè)中的實(shí)現(xiàn)
刀具管理部門(mén)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(kù)的方式進(jìn)行管理：由總庫(kù)負(fù)責(zé)刀具的采購(gòu)入庫(kù)；面向個(gè)人和部門(mén)的工具發(fā)放由總庫(kù)負(fù)責(zé)；車(chē)間工人向各分庫(kù)借用和歸還刀具。
若總庫(kù)沒(méi)有所需刀具，則由總庫(kù)提出購(gòu)置申請(qǐng)，按相關(guān)程序?qū)徟螅晌镔Y處進(jìn)行采購(gòu)，到貨后入總庫(kù)，各分庫(kù)再填寫(xiě)領(lǐng)料單領(lǐng)取。
刀具管理系統(tǒng)概述
針對(duì)航天制造企業(yè)刀具管理的特點(diǎn)，企業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)車(chē)間建立的迫切需求，按照企業(yè)刀具管理部門(mén)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(guò)c/s模式進(jìn)行管理，其他人員通過(guò)b/s結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)和共享。同時(shí)配備了自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，滿(mǎn)足刀具庫(kù)存自動(dòng)化管理的要求。
條形碼技術(shù)和編碼實(shí)現(xiàn)刀具標(biāo)識(shí)
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(hào)任務(wù)的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)刀具使用的特殊要求成為了刀具標(biāo)識(shí)技術(shù)選擇的關(guān)鍵。原有的刀具倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，每類(lèi)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(xiě)名稱(chēng)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(jiǎn)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(duì)于刀具借用的追溯查詢(xún)也相當(dāng)不便。因此，作為國(guó)防科技工業(yè)的航天制造企業(yè)對(duì)這種落后的管理方式急需改進(jìn)，必須采用*刀具標(biāo)識(shí)技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足航天制造的技術(shù)需要。航天型號(hào)研制屬于國(guó)防科技工業(yè)，具有嚴(yán)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(biāo)識(shí)體系。從經(jīng)費(fèi)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(shí)施過(guò)程中，航天制造企業(yè)從經(jīng)費(fèi)成本、技術(shù)成熟度以及實(shí)現(xiàn)難度等方面考慮，將條形碼識(shí)別技術(shù)作為刀具識(shí)別的技術(shù)手段是一個(gè)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(jì)實(shí)惠、易于制作等優(yōu)點(diǎn)。條形碼的種類(lèi)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(shí)用性考慮，企業(yè)zui終選擇一維的128碼作為條形碼的輸出格式。同時(shí)，考慮到涉及型號(hào)任務(wù)生產(chǎn)的刀具種類(lèi)繁多、形狀各異，為實(shí)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(lèi)、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(shí)現(xiàn)在管理上有效地對(duì)刀具進(jìn)行檢索、調(diào)度和分發(fā)，同時(shí)合理安排生產(chǎn)計(jì)劃和購(gòu)進(jìn)計(jì)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(shí)際情況的編碼規(guī)則。為確保編碼的可擴(kuò)展性，在輔碼部分提供富余的編碼字段。刀具編碼規(guī)則設(shè)定如下：刀具編碼由四部分組成：*至三部分為刀具編碼的主碼，第四部分為輔碼。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(biāo)識(shí)特征，如刀具生產(chǎn)廠家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、刀具參數(shù)等，反映數(shù)控刀具和加工中心刀具自動(dòng)識(shí)別問(wèn)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(lèi)的刀具定義了編碼。通過(guò)刀具管理系統(tǒng)批量生成刀具條碼標(biāo)簽，刀具條碼標(biāo)簽是由刀具名稱(chēng)、刀具規(guī)格、一維128碼、刀具編號(hào)以及用途等五個(gè)部分組成。
條形碼技術(shù)的實(shí)際
應(yīng)用企業(yè)的全部刀具在實(shí)現(xiàn)信息化管理的同時(shí)，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(lèi)別和存放位置制作出符合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要的刀具條碼本。由于刀具種類(lèi)繁多，按照用途和規(guī)格劃分，每個(gè)庫(kù)房的種類(lèi)都在5000以上，總數(shù)量多達(dá)上萬(wàn)件，如何實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地獲取刀具信息，成為整個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)難點(diǎn)。
為了解決刀具條碼的識(shí)別問(wèn)題，項(xiàng)目組先后提出了多種解決方案，zui后根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，一致認(rèn)可采用條碼本的方式記錄刀具條碼。條碼本按照a4頁(yè)的尺寸設(shè)計(jì)成30頁(yè)的活頁(yè)冊(cè)，每頁(yè)可插入20張條碼標(biāo)簽，標(biāo)簽上標(biāo)有通過(guò)條碼打印機(jī)打印出的刀具名稱(chēng)、規(guī)格以及條形碼。按照實(shí)際生產(chǎn)的需要，根據(jù)刀具種類(lèi)給每個(gè)庫(kù)房制作條碼本，將各類(lèi)刀具條碼分類(lèi)入冊(cè)，實(shí)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(shí)施和應(yīng)用，能夠與條形碼識(shí)別系統(tǒng)相匹配，條形碼掃描器掃描刀具標(biāo)識(shí)后，刀具管理系統(tǒng)能對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，并自動(dòng)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?？偨Y(jié)由于航天制造企業(yè)的特殊性，一些*成熟的識(shí)別技術(shù)還暫時(shí)無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)之中。例如，基于射頻技術(shù)的無(wú)線(xiàn)識(shí)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(duì)于以單件小批量生產(chǎn)為主的航天制造企業(yè)是一個(gè)較好的選擇，能滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)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(dòng)化的水平，為航天型號(hào)數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)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(biāo)識(shí)的方式必將會(huì)有日新月異的變化和進(jìn)步，也必將為航天工程領(lǐng)域的科技進(jìn)步發(fā)揮積極的作用。