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1、欲擬題目:基于MES的刀具管理系統(tǒng)研究及開發(fā)一、課題來源及研究目標(biāo)和意義1.1課題來源本課題來源于南通申菱電器“數(shù)字化工廠建設(shè)”之刀具管理模塊。1.2問題提出及研究目標(biāo)刀具是企業(yè)非常重要的制造資源,隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的高精度刀具應(yīng)用到生產(chǎn)加工中,刀具的數(shù)量和種類都在不斷增加,其特點(diǎn)是數(shù)量大、品種繁雜、規(guī)格多、精度高,并應(yīng)用了大量的高新技術(shù)。刀具的性能與質(zhì)量直接影響到能否順利加工出所要求的合格產(chǎn)品,影響到加工節(jié)拍和生產(chǎn)效率,工件的尺寸、形狀、位置精度、表面形貌都與刀具有關(guān),而能否按時(shí)和保證質(zhì)量地將調(diào)整或修磨好的刀具提供給生產(chǎn)線又將直接關(guān)系到生產(chǎn)能否正常持續(xù)地進(jìn)行下去,特別是
2、在實(shí)施精益生產(chǎn)的生產(chǎn)線上,中間在制品及緩沖區(qū)很少,因而一把關(guān)鍵的刀具特別是非標(biāo)刀具如不能按時(shí)供應(yīng),會(huì)造成整條機(jī)加工生產(chǎn)線停產(chǎn),而沒有應(yīng)急措施或不能對(duì)此快速反應(yīng),甚至可能造成總成裝配線的停產(chǎn)。據(jù)山特維克公司統(tǒng)計(jì),16%的計(jì)劃作業(yè)停止是由于缺乏刀具造成,機(jī)床操作人員20%的時(shí)間花費(fèi)在查找刀具上。隨著車間數(shù)控設(shè)備的數(shù)量以及新產(chǎn)品種類的不斷增加,傳統(tǒng)的僅僅憑技術(shù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)、到車間現(xiàn)場(chǎng)查找刀具的傳統(tǒng)管理方法已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的需要?,F(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝迫切需要采用先進(jìn)的刀具管理方法實(shí)現(xiàn)加工刀具的科學(xué)管理。近年來,國(guó)內(nèi)外開發(fā)了多種刀具管理系統(tǒng),但其中大多數(shù)主要只解決刀具的庫存、借入、借出等簡(jiǎn)單信息的計(jì)算
3、機(jī)管理,無法跟蹤管理每個(gè)刀具在整個(gè)使用過程中的實(shí)時(shí)狀態(tài)和信息,無法給出諸如生產(chǎn)線上哪些刀具正在運(yùn)行、刀具的在現(xiàn)場(chǎng)使用狀態(tài)、累計(jì)加工時(shí)間等信息,不能在工藝制定時(shí)優(yōu)化出最佳的加工刀具,不能針對(duì)加工要求自動(dòng)優(yōu)化出最佳的切削參數(shù),不能充分發(fā)揮數(shù)字化生產(chǎn)線的效益。理想的刀具管理模式應(yīng)該涵蓋刀具規(guī)劃、采購、物流、調(diào)整、刃磨、修理、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持、加工問題分析和解決、刀具優(yōu)化和刀具成本控制等多方面內(nèi)容,有一套完善的體系來運(yùn)作和控制,以期達(dá)到預(yù)定的目標(biāo),涉及到企業(yè)管理、質(zhì)量管理、物流管理、刀具技術(shù)、制造工程、信息與數(shù)據(jù)庫技術(shù)、財(cái)務(wù)與成本控制、人力資源管理等多個(gè)方面的工作,是一個(gè)系統(tǒng)性的問題。針對(duì)以上問題,我
4、們擬開發(fā)一套刀具管理系統(tǒng),以刀具準(zhǔn)備計(jì)劃,刀具優(yōu)選,切削參數(shù)優(yōu)化為核心,開發(fā)一套面向刀具全生命周期的刀具管理系統(tǒng)。欲實(shí)現(xiàn)的刀具管理系統(tǒng)功能模塊如下:二.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1、刀具管理系統(tǒng)方面從世界范圍看,奧地利的咨詢管理公司最早在1996年開展了系統(tǒng)性較強(qiáng)的刀具管理外包服務(wù),至今刀具管理服務(wù)已形成一定的規(guī)模。已經(jīng)有一些發(fā)展比較成熟的刀具管理系統(tǒng),比較典型的如TDMSystem(ToolDataManagementSystem)、KATMS(KennametalAutomatedToolManagementSolutions)、eTMS(EnterpriseToolManagementSoftw
5、are)等。在刀具管理系統(tǒng)應(yīng)用方面,國(guó)內(nèi)的李毅、楊曉等從加工費(fèi)用角度,分析了刀具對(duì)生產(chǎn)效率的影響達(dá)20%~30%;達(dá)世亮、張書橋等,從發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的角度,分析了刀具管理的模式、重要性以及復(fù)雜性等。在刀具管理系統(tǒng)平臺(tái)方面,國(guó)內(nèi)大部分研究也著眼于刀具管理系統(tǒng)的某一方面,如刀具參數(shù)數(shù)據(jù)庫、刀具調(diào)度、刀具壽命等相關(guān)課題。較為系統(tǒng)地研究刀具管理系統(tǒng)的有西北工業(yè)大學(xué),對(duì)刀具全壽命周期管理進(jìn)行了研究;河北科技大學(xué)也對(duì)基于Web網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的刀具管理系統(tǒng)的模型做了一定的研究;上海交通大學(xué)提出了基于B/S結(jié)構(gòu)的刀具管理,該系統(tǒng)以一家煙草企業(yè)現(xiàn)有刀具庫為基礎(chǔ),通過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)以及與ERP和PDM的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)了
6、與ERP/PDM的信息集成與整合,從軟件實(shí)現(xiàn)方面介紹了煙草刀具管理系統(tǒng)。2、刀具優(yōu)化選擇方面刀具選擇是切削加工中非常關(guān)鍵的一個(gè)組成部分,它不僅直接關(guān)系到零件加工的表面質(zhì)量,還會(huì)影響到整個(gè)零件加工的成本和效率.一般來說,刀具的智能選擇主要包括:刀具類型選擇、刀具材料選擇和刀具幾何參數(shù)確定.國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)刀具的優(yōu)化選擇作了很多研究, LimT,CorneyJ,RitchieJM等在考慮一系列3D體積或2D輪廓的基礎(chǔ)上提出了一種確定理論最優(yōu)刀具組合的方法,EdalewKO,AbdallaHS,NashRJ等在并行工程環(huán)境下提出了一種基于計(jì)算機(jī)的切削工藝及刀具自動(dòng)選擇的智能系統(tǒng). Maropoulo
7、sPG,AlaminB等將刀具壽命預(yù)測(cè)和管理整合到刀具自動(dòng)選擇系統(tǒng)中,并在此基礎(chǔ)上提出了刀具的選擇和換刀策略??v觀這些方法,他們都在不同程度上實(shí)現(xiàn)了刀具的智能化選擇,但是在刀具的選擇過程中要求設(shè)計(jì)者具有很豐富的經(jīng)驗(yàn)和很強(qiáng)的專業(yè)知識(shí),具有一定的局限性。3、切削參數(shù)優(yōu)化方面自從1907年TAYLOR提出切削參數(shù)的優(yōu)化問題以來,世界各地的學(xué)者對(duì)于該問題的研究從沒有間斷過,并且在理論上取得了一系列重要的進(jìn)展,建立了數(shù)以十計(jì)的優(yōu)化