[指南]瑞兹连招

[指南]瑞兹连招 欲拟目:基于MES的刀具管理系统研究及开发 一、 课题来源及研究目标和意义 1.1 课题来源 本课题来源于南通申菱电器“数字化工厂建设”之刀具管理模块。 1.2 问题提出及研究目标 刀具是企业非常重要的制造资源，随着现代制造技术的不断发展，越来越多的高精度刀具应用到生产加工中，刀具的数量和种类都在不断增加，其特点是数量大、品种繁杂、规格多、精度高,并应用了大量的高新技术。刀具的性能与质量直接影响到能否顺利加工出所要求的合格产品,影响到加工节拍和生产效率,工件的尺寸、形状、位置精度、表面形貌都与刀具有关,而能否按时和保证质量地将调整或修磨好的刀具提供给生产线又将直接关系到生产能否正常持续地进行下去,特别是在实施精益生产的生产线上,中间在制品及缓冲区很少,因而一把关键的刀具特别是非标刀具如不能按时供应,会造成整条机加工生产线停产,而没有应急措施或不能对此快速反应,甚至可能造成总成装配线的停产。据山特维克公司统计, 16%的作业停止是由于缺乏刀具造成,机床操作人员20%的时间花费在查找刀具上。 随着车间数控设备的数量以及新产品种类的不断增加,传统的仅仅凭技术人员的工作经验、到车间现场查找刀具的传统管理已经无法满足生产的需要。现代化的生产工艺迫切需要采用先进的刀具管理方法实现加工刀具的科学管理。 近年来，国内外开发了多种刀具管理系统，但其中大多数主要只解决刀具的库存、借入、借出等简单信息的计算机管理,无法跟踪管理每个刀具在整个使用过程中的实时状态和信息,无法给出诸如生产线上哪些刀具正在运行、刀具的在现场使用状态、累计加工时间等信息,不能在工艺制定时优化出最佳的加工刀具，不能针对加工要求自动优化出最佳的切削参数，不能充分发挥数字化生产线的效益。 理想的刀具管理模式应该涵盖刀具规划、采购、物流、调整、刃磨、修理、现场技术支持、加工问题分析和解决、刀具优化和刀具成本控制等多方面内容, 有一套完善的体系来运作和控制, 以期达到预定的目标, 涉及到企业管理、质量管理、物流管理、刀具技术、制造、信息与数据库技术、财务与成本控制、人力资源管理等多个方面的工作, 是一个系统性的问题。 针对以上问题，我们拟开发一套刀具管理系统，以刀具准备计划，刀具优选，切削参数优化为核心，开发一套面向刀具全生命周期的刀具管理系统。 欲实现的刀具管理系统功能模块如下: 刀具管理信息系统 基刀刀刀刀刀刀 本具具具具具具 信计工库现修报 息划艺存场磨废 管管管管管管管 理理理理理理理往仓刀刀刀刀切刀刀刀 来库具具具具削具具具刀备换修修报报单信类信准选参出入库具刀刀磨磨废废位息别息备择数库库存组管管申记申记管管管管清优优管管管装理理请录请录理理理理单化化理理理 二(国内外研究现状 1、刀具管理系统方面 从世界范围看，奥地利的咨询管理公司最早在 1996 年开展了系统性较强的刀具管理外包服务, 至今刀具管理服务已形成一定的规模。已经有一些发展比较成熟的刀具管理系统, 比较典型的如 TDM System (Tool Data Management System)、KATMS(Kennametal Automated Tool Management Solutions)、eTMS(Enterprise Tool Management Software)等。 在刀具管理系统应用方面，国内的李毅、杨晓等从加工费用角度，分析了刀具对生产效率的影响达20%~30%; 达世亮、张书桥等, 从发动机制造业的角度, 分析了刀具管理的模式、重要性以及复杂性等。 在刀具管理系统平台方面, 国内大部分研究也着眼于刀具管理系统的某一方面, 如刀具参数数据库、刀具调度、刀具寿命等相关课题。较为系统地研究刀具管理系统的有西北工业大学, 对刀具全寿命周期管理进行了研究; 河北科技大学也对基于Web网络平台的刀具管理系统的模型做了一定的研究; 上海交通大学提出了基于B/S结构的刀具管理, 该系统以一家烟草企业现有刀具库为基础, 通过企业内部局域网以及与ERP和PDM的数据接口实现了与ERP/PDM的信息集成与整合, 从软件实现方面介绍了烟草刀具管理系统。 2、刀具优化选择方面 刀具选择是切削加工中非常关键的一个组成部分,它不仅直接关系到零件加工的表面质量,还会影响到整个零件加工的成本和效率.一般来说,刀具的智能选 择主要包括:刀具类型选择、刀具材料选择和刀具几何参数确定.国内外学者对刀具的优化选择作了很多研究, Lim T, Corney J, Ritchie J M等在考虑一系列3D体积或2D轮廓的基础上提出了一种确定理论最优刀具组合的方法, Edalew K O, Abdalla H S, Nash R J等在并行工程环境下提出了一种基于计算机的切削工艺及刀具自动选择的智能系统. Maropoulos P G, Alamin B等将刀具寿命预测和管理整合到刀具自动选择系统中,并在此基础上提出了刀具的选择和换刀策略。纵观这些方法,他们都在不同程度上实现了刀具的智能化选择,但是在刀具的选择过程中要求设计者具有很丰富的经验和很强的专业知识，具有一定的局限性。 3、切削参数优化方面 自从 1907 年 TAYLOR提出切削参数的优化问题以来，世界各地的学者对于该问题的研究从没有间断过，并且在理论上取得了一系列重要的进展，建立了数以十计的优化模型和求解方法。但是切削参数优化技术在实际生产过程的应用依然屈指可数，其主要原因有二:一是关于目标函数的理论还不够完善，单纯考虑效率的方法在难加工材料加工过程明显不合理，但精确进行成本和利润等计算又没有可循;二是优化模型中构成约束条件的各种经验公式需要通过大量的试验才能建立。多元回归方法的应用为各种经验公式的建立提供了有效的解决途径，但在目标函数或优化策略方面还存在不少问题。目前针对目标函数的研究，比较典型的有TANDON 等采用的最高生产率目标函数、王军等采用的最低生产成本目标函数、BASKAR 等和倪其民等采用的最高利润率目标函数，这些模型存在如下问题:?对于这三者之间的关系很少有人去研究，在什么特定情况下应该选择哪种目标函数并不清楚。在这种情形下，AGAPIOU提出采用对上述三种目标函数进行加权方法构造出多目标优化的目标函数，但是权重的确定又成为新的难题。?几乎所有模型只是把加工质量作为模型的约束条件，并未考虑到加工质量因素对目标函数的贡献。我们知道加工质量的高低对于产品的价格有重要影响，但是其如何影响的规律需要研究清楚。?现有文献定义的利润率是零件利润与时间的比值关系，没有包含生产过程中用到的资本总量。 而针对寻优算法的研究大多采用搜索寻优算法，如模拟退火算法、网格直接寻优算法、神经网络算法、遗传算法等等。 三、 研究的主要内容及创新点 针对国内外对刀具管理的研究现状，我着重分析了现阶段我们制定刀具管理系统时需要注意的问题和发展的方向，结合申菱电器对刀具管理的要求，对于我要开发的系统内容做了如下总结: (1) 将刀具管理和生产管理结合起来，使刀具管理的制定思想与生产管理思想 相一致;便于生产时实时调用刀具及进行刀具管理。 (2) 开发面向全生命周期的刀具管理系统，从刀具的采购到报损废弃能进行全 程的跟踪监控管理。 (3) 建立刀具优化模型及规则，在系统中设立刀具优选模块，能实现根据零件 加工特征由系统自动选择符合加工要求且切削效率最高的最佳刀具(或刀 具组合)。 (4) 在系统中建立切削参数模块，在机床、刀具等指定的条件下，以最小加工 成本及最小加工时间为优化目标进行多目标优化，优化出符合优化目标的 最佳切削参数组合。 四、 还需学习的内容 (1) 继续阅读刀具管理方面的文章，学习他人现有的研究成果及思想，以完善 即将开发的刀具管理系统。 (2) 继续查看有关刀具优选及切削参数优化方面的文章及资料，了解现有的优 化思想并进行总结分析。