面向全寿命周期管理的刀具直接标识与信息追踪技术研究

【摘要】： 工装、物料的标识与信息追踪是库存管理以及生产过程管理的关键技术。由于生产过程以及自身的一些特点，造成对其标识和追踪具有相当大的难度，尤其对于工装中的刀具，至今没有有效的标识技术手段。制造执行系统的作业计划与调度很大程度上取决于工装、物料状态的反馈，由于标识与信息追踪困难，无法提供实时、准确的信息反馈，导致计划调度等决策信息的可执行性差，严重影响MES系统的执行效率。 针对刀具标识领域存在的技术瓶颈，本文采用激光标刻与条码技术相结合的方法，用于刀具的直接标识。首先以试验为基础，确定了不同材料、尺寸、形状、表面颜色、表面粗糙度刀具的直接标刻工艺方法，之后从条码磨损、划伤、油污、储存等对识别可靠性的影响，条码标刻深度、表面粗糙度和热影响区等对表面质量的影响，条码尺寸、标刻位置、标刻深度、表面颜色等对识别速度的影响等不同方面进行了分析，最后从条码的微观组织、疲劳寿命试验、拉伸试验、动平衡试验等方面系统研究了该方法对刀具强度、疲劳寿命以及动平衡的影响。试验和分析结果表面，刀具直接标识方法使刀具和条码成为一个整体，对刀具的表面质量、刀具的疲劳强度和刀具的动平衡没有影响，识别可靠性高。该方法为刀具的全寿命周期管理和信息追踪提供了有效的技术手段。 针对刀具加工过程信息采集和追踪方面存在的技术问题，本文对影响刀具信息追踪的三类实体包括刀具预调仪、条码识别设备以及数控机床的数据采集方法进行了研究。开发了串口读取模块，实现了刀具预调仪及条码识别设备刀具数据自动采集。以通用DNC软件平台DNC-MAX为依托，提出了不同数控系统加工过程数据的采集方法，包括宏指令、触发程序、定时上传记录等方式。 在刀具全寿命周期管理信息集成方面，提出了基于XML中间文件和视图的异构数据集成机理，通过定义刀具管理平台与CAPP系统刀具资源模型、DNC系统刀具资源模型的映射关系，给出了刀具工艺信息和状态信息的集成实例，解决了不同应用系统间刀具异构信息集成问题。 在突破上述关键技术的基础上，本文提出了刀具全寿命周期管理的概念，运用面向对象思想和IDEF0、UML等建模工具建立了刀具的资源分类模型，全寿命周期管理过程模型，加工过程信息追踪模型，全寿命周期管理功能模型，基于组件技术和J2EE标准体系结构完成了主要功能模块的开发。 本文以刀具全寿命周期追踪管理为主线，突破了刀具资源分类及建模、刀具直接标识、加工过程信息采集和异构信息集成等关键技术，开发了刀具全寿命周期管理平台。上述研究在XX航空公司数控加工车间获得了部分应用与验证，证明了基于条码直接标识技术刀具全寿命周期管理实现方式的有效性和实用性。 本文的研究能够实现生产过程中刀具信息的实时采集、跟踪与管理，缩短刀具准备时间，提高刀具库存管理效率和生产效率，为企业的计划层、制造执行层，特别是MES系统提供准确、及时的反馈信息，使企业制定的生产计划和车间的作业调度更加准确与灵活，从而提高企业信息系统的执行效率。本文的研究对现阶段国有军工企业数字化生产线、生产车间建设具有重要的应用价值。