现代集成制造中的工具管理系统

1 现代集成制造系统及工具管理系统

1.1 现代集成制造系统

现代集成制造的技术体系包括总体技术、支撑平台技术、设计自动化技术、加工生产技术、经营管理与决策系统技术和流程企业生产过程控制技术，实现了企业产品的整体优化。现代集成制造技术的发展趋势是可伸缩的、柔性的、可承受的综合制造系统模式，设计自动化技术发展，注重加工生产自动化技术发展趋势，实现经营管理与决策系统技术，并伴随着支撑技术的发展，实现先进制造中的建模/仿真技术发展，拓展了系统集成优化的内容。现代集成制造技术能够提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，集成是智能的基础，智能又推动更高水平集成，使企业在激烈市场竞争中不败。敏捷制造是现代集成制造系统集成概念的延伸，车间管理层位于中间层，它是制造企业的基础环节，车间管理的目标就是合理安排生产计划，它将车间上层指令和信息传送到底层去执行，在此过程中充分利用现有的各种资源，实现优化储备、有效利用。

1.2 工具管理系统

工具管理系统隶属于制造自动化分系统，它负责现代集成制造系统中的全部加工刀具、工装和量检具。强调信息集成，在零件设计一开始就充分地考虑与工艺设计和制造相关的一系列问题，达到其各种功能的完整集成，从而能够保证零件实现其优良的加工性。从现代集成制造系统相关子系统的角度考虑，CAD 是现代集成制造系统的设计源头，应认真安排工艺路线，制造环节要具备品种齐全、方便检索工具库，信息管理系统要制定生产计划，实现对工具的合理查询、使用、管理和维护。从企业生产需求的角度看，产品的种类随科技的发展在不断地增多，使工具管理成为实现工厂自动化的重要部分，工艺设备的费用在整个产品生产成本中占10%。

2 支持并行工程的工具管理

并行过程是对产品和产品的整个实现过程实施并行和一体化设计，其特点是使生产过程能够协同工作，由于是并行活动，因而生产启动快，并充分进行系统考虑，做到对系统的连续改进，同时重视客户的需求以及产品的质量。具体地说，它将设计、制造的大循环分解为若干小循环，组建基于产品的开发团队，强调“群体参与”，使产品开发过程更合理、高效。支持并行工程的工具管理确保工具管理与工艺、计划的并行性，并根据产品的特征使工具保持低的库存水平，从而在保证质量的情况下降低生产成本。要高效实现工艺设计和车间生产调度，采用并行一体化集成是最好的方案选择，新的并行化的流程首先从接收生产任务开始，然后对生产任务进行分解，接下来实现资源优化匹配和调度，以及详细工艺设计和生产控制，最后系统在运行中信息交互由集成数据库完成。这样并行的工作模式，其备选工艺计划参照零件加工特征和生产车间资源设计，根据工艺和资源分析结果进行综合平衡，确定详细的工艺参数，编制NC 程序等，各模块随时查看公共信息，让企业计划安排更合理，资源配置更有效。根据车间生产实际情况，进行工具管理的并行性步骤：在企业的生产经营活动中进行需求预测，它包括明确预测目的、确定一个预测跨度、选择预测方法，以及收集并分析相关的数据、实现预测、对预测过程进行监控。其中预测方法分为定性和定量，根据历年工具的使用情况，估计预测出工具资源；数据的预统计分析。根据工具的历史记录数据，要求相关的库存管理员非常明确地掌握库存工具情况；资源的选择约束。要预先反馈一份工具的清单，使相关工作人员能够在工艺准备时，可以事先解决生产资源的相关约束；工具系统可以对工艺部门进行库存现状预发布。实现并行工程的关键主要包括产品数据、过程有效管理以及生产工作团队的协同作业。其中数据与过程的组织与管理是实现信息共享的基础，而并行工程的出现改变了企业的结构，要想保证产品整个集成过程的顺利实现，必须组建多学科的开发团队。

3 工具管理的库存控制

库存是企业用在将来销售、使用的储备物资。根据统计数字，库存不但占用了大量资金，而且能够有效地缓解供需矛盾，工具库存量大小直接影响企业经济效益。确定库存量要明确库存目的和库存费用。库存目的一般包含以下几种：安全库存也叫最小库存余量，主要用于供需数量不确定的物品；季节性储备或预期储备，它通常是能够预计出来的；批量库存受供应、加工、运输、包装等相关因素影响，在途库存主要是在运输过程中，为避免不能连续为生产过程供货而保有的一定数量物料；囤积库存是为了避免通货膨胀而进行储备的一些必须生产物料。在确定库存费用时，要考虑物料本身的价值、为获取物料要支付的费用、为保存物料而支付的费用、由于储备的物料短缺造成停工待料的损失，控制库存就是要权衡这些费用，以达到降低工具管理成本的目的。库存管理总目标应以生产为主，在库存成本合理情况下实现满意的顾客服务。所有库存管理系统的适宜程度都要充分考虑发放定单和定货量，其适宜程度取决于具体某种情况供需特性，并建立定货系统，通过定货点来发放定单，并需要进行周期性审查，采用双箱系统确立何时再定货，使用物料需求计划应该进行管理相关需求的项目。然后把物料需求计划的逻辑应用于独立需求项目，这个过程的处理首先要求按展望期分周期提供预测需求和计划入库量，确定库存水平低于零，确定定单发放日期，较准确地了解未来的物料需求情况。对每种情况都采用正确的定货批量技术，并静态或动态地执行。其中静态方法主要有固定定货量法与经济定货量法。而它的动态方法主要有按需定货、固定周期需求及周期定货量方法。使用固定批量法对于低成本项目应用快而简单，经济定货批量用于中等偏低成本水平的项目。直接批量法是最简单的动态批量方法，对那些昂贵的部件是最好的方法，对通用组装部件不适用。固定周期批量法在计划覆盖未来需求时能够正确控制未来需求计划定单数。周期定货批量法要考虑单件成本和数量，其计划定货量根据净需求的改变而产生变化，会有较短的固定定货周期。工具的库存管理。从定货时间和定货量对工具的库存管理进行分析，可以看到工具的定货时间能够采用物料需求计划，它包括相应的生产计划、生产产品结构表和工具库存情况；在订货量方面，采用经济定购批量法。定购费包括物资从定货到入库过程所有费用。当然，库存管理还要具备充分掌握生产提前期和生产提前期变化幅度，库存记录要做到尽可能地准确，可靠的需求预测，对库存物资进行合理分类，以最小的库存量保证生产质量，以实现产品的有效性和经济性。

4 工具管理系统的详细设计

（1）系统实现目标：实现车间生产管理的集成，实现信息共享，大幅度提高技术水平和生产效率，掌握设备的布置情况、状态信息，查询工装、刀具、量检具相关信息，提高企业制造能力和制造水平。（2）车间管理系统总体方案：面向整个制造车间网络及信息管理系统，单元层与车间层在逻辑上分成二部分，单元控制器根据实际需要动态配置与重构，系统具有可扩充性，快速及时地反馈车间生产现场的数据，实现相关生产信息集成与共享。（3）系统体系结构。根据调查分析，并经过详细设计，车间管理系统由车间控制器和单元控制器组成。通过它实现对用户数据的相关管理，对车间/单元的基础数据进行管理，对车间的有关人员的基本信息进行管理，对车间的设备信息进行维护，对零部件质量情况进行统计和分析等。在单元控制器中，接收车间下达的生产作业计划，对设备的状态与运行情况进行记录与显示，实现投料管理、在制品的管理。

5 结语

总之，随着企业信息化工程的不断深化，进一步实现面向现代集成制造的工具管理系统，实现生产、信息等相关数据的共享，能够有效地提高产品的生产管理水平，提高企业的生产效率和经济效益。

文 / 苏艳 赵新蕖