一、刀具管理是企業(yè)信息化管理的需要和刀具行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物

    近年來，現(xiàn)代刀具管理技術(shù)獲得了快速發(fā)展，越來越多的刀具制造商、工程軟件和工程技術(shù)開發(fā)商推出了不同類型、各具特色的刀具管理模式和相應(yīng)的軟件。刀具管理在提高加工效率和數(shù)控機(jī)床利用率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本方面顯示出很大的潛力。從企業(yè)的實際情況出發(fā)，積極采用適當(dāng)?shù)牡毒吖芾砑夹g(shù)已成為推動制造業(yè)刀具用戶提高企業(yè)管理和制造技術(shù)水平的重要舉措，因此受到越來越多企業(yè)的關(guān)注。

現(xiàn)代刀具管理概念的提出可追溯到上世紀(jì)七八十年代CIMS系統(tǒng)的開發(fā)時期，刀具信息及實物的管理是CIMS系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。近年來，信息技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用正不斷深化，已逐步由數(shù)控制造技術(shù)層面向企業(yè)管理領(lǐng)域拓展。通過將企業(yè)內(nèi)部分散的開發(fā)、制造、營銷、管理等部門的信息管理子系統(tǒng)集成整合為統(tǒng)一的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各子系統(tǒng)信息的交流與共享，大大提高了企業(yè)的運營效率。在企業(yè)信息化管理的發(fā)展過程中，有關(guān)刀具和切削技術(shù)的信息與企業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計及制造有著密切聯(lián)系，決定著產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)水平和加工制造效率。因此，將刀具管理納入企業(yè)信息化管理系統(tǒng)的工作開始受到企業(yè)重視。隨著企業(yè)將非核心業(yè)務(wù)分離出來外包給專業(yè)化社會資源的進(jìn)程不斷加快，企業(yè)對刀具管理的需求也變得更加迫切，從而推動了刀具管理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

與此同時，刀具和切削技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，刀具新產(chǎn)品、新材料、新涂層、新工藝層出不窮、日新月異，一些大型刀具制造商每年推出的新產(chǎn)品成百上千，令人目不暇接。這些新產(chǎn)品能否為用戶了解和認(rèn)識？能否為用戶帶來直接的效益？怎樣才能為用戶帶來效益？是擺在刀具制造商和用戶面前的現(xiàn)實問題。要想使新產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為用戶的效益，刀具制造商必須變革經(jīng)營模式，由單純的刀具供貨商轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒弋a(chǎn)品與技術(shù)服務(wù)提供商，即不僅要為用戶提供刀具新產(chǎn)品，而且要幫助用戶用好新刀具，成為用戶產(chǎn)品創(chuàng)新、提高制造效率可依賴的專業(yè)化社會資源和合作伙伴。在這種背景下，為用戶提供刀具管理技術(shù)已成為刀具制造商競相采用的服務(wù)項目之一。這項工作同樣受到工程軟件開發(fā)公司的關(guān)注，紛紛推出各種面向用戶的刀具管理系統(tǒng)。

二、刀具管理的重要作用

    刀具管理最基本的功能是降低企業(yè)的刀具費用，從而降低企業(yè)的制造成本。企業(yè)的刀具費用可分為兩部分：①刀具的直接成本，即采購刀具的費用。這部分費用因企業(yè)的具體情況而各不相同，一般占零件制造成本的2%～5%。對于這部分刀具費用，目前比較一致的看法是：不要片面追求降低這部分刀具費用，因為它對降低制造成本的貢獻(xiàn)十分有限，而積極采用高性能刀具以提高加工效率，對于降低制造成本的效果更大。②企業(yè)為使用和管理刀具而發(fā)生的間接費用，包括刀具的采購、存儲、組裝、調(diào)試、重磨、重涂等環(huán)節(jié)發(fā)生的人員工資、房屋和設(shè)備折舊等費用，還包括多余采購占用的資金利息和不合理使用造成的浪費等。有資料稱，這部分費用占到生產(chǎn)成本的15%甚至30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過刀具的直接成本。

通過科學(xué)的刀具管理，可降低刀具的庫存，減少對人員、資金、廠房、設(shè)備的占用，減少備刀差錯，從而顯著降低刀具的間接費用，對降低生產(chǎn)成本有著很大潛力。已有的實例表明，刀具管理可減少刀具品種達(dá)20%，降低周轉(zhuǎn)的刀具數(shù)量達(dá)30%以上。

在上述刀具管理基本功能的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代刀具管理還具有優(yōu)化加工過程、提高加工效率的高級功能。在設(shè)計編制加工工藝時，刀具管理軟件可根據(jù)被加工工件材料、所使用的機(jī)床等加工條件選擇更好的刀具和更佳的切削參數(shù)，達(dá)到提高切削效率、保證加工質(zhì)量的效果。此外，及時、正確的供刀還可以減少數(shù)控機(jī)床停機(jī)待刀的時間，提高昂貴的數(shù)控機(jī)床的利用率（根據(jù)各企業(yè)的不同情況，可提高數(shù)控機(jī)床利用率5%～50%），同樣能為企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益。

三、刀具管理系統(tǒng)的基本要求和不同模式

    有專家把對刀具管理系統(tǒng)的要求表述為：將正確的刀具以正確的數(shù)量在正確的時間送到正確的地方。為了實現(xiàn)這里提出的四個“正確”，刀具管理系統(tǒng)必須能產(chǎn)生正確的刀具信息以及對信息進(jìn)行正確的管理。為此，可將刀具管理系統(tǒng)分為前后兩大部分。

系統(tǒng)的前一部分應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、工藝編制和NC編程階段。這是產(chǎn)品的工程開發(fā)階段，是通過信息技術(shù)在CAD、CAM、CAPP和刀具工藝數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上產(chǎn)生正確的刀具清單和調(diào)刀圖，并可提供刀具的2D圖紙和3D造型，對于需要制造的刀具還可提供制造工藝，3D造型可供模擬切削的干涉檢驗，所產(chǎn)生的刀具清單和調(diào)刀圖信息將作為刀具管理必需的物流信息。

系統(tǒng)的后一部分應(yīng)用于產(chǎn)品制造階段，主要是物流管理，即對刀具的采購、倉儲、調(diào)刀、使用、維護(hù)的物流過程進(jìn)行信息化管理。

對刀具管理系統(tǒng)的基本要求包括：

（1）在產(chǎn)品的工程開發(fā)階段應(yīng)有足夠的刀具記錄，每件刀具包含2D/3D信息，并有一個很好的輸入功能，能方便、快捷地補(bǔ)充刀具的新產(chǎn)品。更重要的是系統(tǒng)應(yīng)能支持工藝創(chuàng)新，選用正確的刀具，合理設(shè)置切削參數(shù)，并提供刀具的應(yīng)用技術(shù)（如走刀策略、高速旋轉(zhuǎn)刀具的動平衡和裝夾技術(shù)、刀具使用的安全技術(shù)等）。

（2）在刀具的物流管理階段應(yīng)能跟蹤刀具的物流過程，提供刀具的正確位置，動態(tài)反映刀具的庫存及使用狀況，并能對刀具管理的效果進(jìn)行評估和監(jiān)督，設(shè)置刀具的最低庫存量。

根據(jù)用戶對刀具管理系統(tǒng)在兩個不同階段的不同需求，目前市場上出現(xiàn)了多種刀具管理模式。這些模式主要可以分為兩大類：一類是以車間為使用對象、以物流管理為主的刀具管理系統(tǒng)。這種模式又可按服務(wù)內(nèi)容多少和程度深淺分為不同的級別：低級別管理系統(tǒng)只負(fù)責(zé)刀具的采購和庫存管理；較高級別的管理系統(tǒng)還負(fù)責(zé)生產(chǎn)現(xiàn)場的故障處理和刀具改進(jìn)；目前最高級別的管理系統(tǒng)則采用全包形式，由刀具管理公司在企業(yè)內(nèi)部設(shè)置常駐機(jī)構(gòu)，全面管理生產(chǎn)現(xiàn)場的刀具，并對刀具進(jìn)行優(yōu)化。對于前兩種管理級別，通常由刀具供應(yīng)商以在車間設(shè)置刀具自動倉儲柜的方式或?qū)�車間的刀具庫進(jìn)行管理。這種刀具管理系統(tǒng)除了管理機(jī)床操作者對刀具的領(lǐng)用、歸還以外，供應(yīng)商還可通過網(wǎng)絡(luò)管理倉儲柜中的庫存，及時補(bǔ)充刀具，并提供分析工人使用刀具情況的信息，可收到提高刀具使用率、降低刀具庫存和行政管理成本的效果。目前此類系統(tǒng)主要由刀具制造商、大型刀具代理商或工程軟件開發(fā)公司提供，分別具有不同的優(yōu)缺點，刀具制造商和代理商推出的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的專業(yè)優(yōu)勢，但對刀具的覆蓋面有一定局限性；工程軟件公司開發(fā)的系統(tǒng)則更多地引入了分析、推理、專家知識等功能，在功能的完整性與兼容性上具有一定優(yōu)勢。

另一類模式是一體化的刀具管理系統(tǒng)。此類系統(tǒng)集成了工程開發(fā)和物流管理兩個階段的功能，將這兩個階段產(chǎn)生的信息通過數(shù)據(jù)庫和信息數(shù)據(jù)的交換實現(xiàn)共享，工程開發(fā)階段的信息為后面的制造及物流提供附加增值，而制造與物流管理過程的使用效果和切削參數(shù)調(diào)整可反饋到工程開發(fā)部分，供技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析使用，二者相互促進(jìn)，實現(xiàn)刀具的最優(yōu)化配置，系統(tǒng)也不斷自我完善。

現(xiàn)以我國西安易博軟件公司開發(fā)的一體化刀具管理系統(tǒng)為例，進(jìn)一步了解此類系統(tǒng)的構(gòu)成。該系統(tǒng)集成了工藝設(shè)計、刀具設(shè)計制造和加工制造幾個環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，實現(xiàn)了工藝設(shè)計階段的刀具選用與制造階段的刀具使用信息的交換與共享。在工藝設(shè)計階段，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的正確選刀能力，可通過刀具查詢與知識庫推理相結(jié)合的方法，按刀具材料、被加工工件材料和刀具切削性能等因素進(jìn)行刀具選擇，體現(xiàn)出較強(qiáng)的專業(yè)性。在刀具使用及物流階段，系統(tǒng)集成了車間管理系統(tǒng)與工具總庫管理系統(tǒng)，除對刀具進(jìn)行物流管理外，還可對工裝、量具等工具進(jìn)行管理，因此更符合我國工具管理的現(xiàn)狀，具有較好的實用性。目前該系統(tǒng)已在我國航空航天工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并收到了較好效果，有望進(jìn)一步推廣。

四、刀具管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

（1）增強(qiáng)刀具管理系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)含量，提升正確選刀能力，滿足刀具應(yīng)用條件。正確選刀是保證加工質(zhì)量和效率的前提，而提供必要的應(yīng)用技術(shù)（如高速旋轉(zhuǎn)刀具的動平衡和裝夾技術(shù)、刀具安全技術(shù)等）可以充分發(fā)揮刀具的加工性能。此外，刀具管理系統(tǒng)應(yīng)能反映行業(yè)特點。機(jī)械工業(yè)中刀具應(yīng)用的各重點行業(yè)（如汽車、模具、航空航天、發(fā)電設(shè)備制造等）在加工工藝、生產(chǎn)批量、被加工工件材料等方面各具特點，對刀具也有不同的要求，一個好的刀具管理系統(tǒng)應(yīng)能在技術(shù)上反映出不同行業(yè)的特色與差異。

（2）發(fā)展外包管理模式，最大限度地發(fā)揮刀具管理系統(tǒng)的潛力。從總體上講，刀具管理外包的模式符合服務(wù)型制造業(yè)的發(fā)展方向，也符合當(dāng)前刀具行業(yè)改變經(jīng)營模式、提高服務(wù)能力的轉(zhuǎn)型方向，因此具有廣闊的發(fā)展前景。刀具管理的外包可分為單項、局部外包和全面外包。前者較為靈活，易于引入，適應(yīng)面廣，尤其是結(jié)合刀具自動倉儲柜的模式，在美、德等國發(fā)展較快、應(yīng)用較多。后者如上海通用汽車公司采用的刀具管理全面外包項目，由刀具管理專業(yè)公司代替了通用公司內(nèi)部刀具管理部門的全部運作，據(jù)報道其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益十分顯著。從目前的整體狀況分析，這種外包模式較適合大批量流水線生產(chǎn)的工廠，其產(chǎn)品、工藝及刀具均相對比較穩(wěn)定，運行中產(chǎn)生的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)有助于進(jìn)行科學(xué)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。目前對全面外包也存在一種擔(dān)憂，認(rèn)為這樣做不利于企業(yè)技術(shù)訣竅的保密和刀具專業(yè)技術(shù)的積累。

（3）適時將刀具編碼與ISO13399標(biāo)準(zhǔn)接軌。ISO13399是適應(yīng)制造業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展的需要而制訂的關(guān)于刀具產(chǎn)品描述和交換的國際標(biāo)準(zhǔn)。編制該標(biāo)準(zhǔn)的目的是提供一個統(tǒng)一的格式來描述有關(guān)刀具的信息，實現(xiàn)刀具信息在各應(yīng)用領(lǐng)域之間的無障礙交換和利用，極大地方便了信息的交換，提高了信息交換速度，為用戶選刀、用刀提供了更廣闊的視野。

（4）關(guān)注ISO14649（STEP-NC）標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和實施進(jìn)程。STEP-NC是一個面向?qū)ο蟮男滦蚇C編程數(shù)據(jù)接口國際標(biāo)準(zhǔn)，將取代目前廣泛使用的ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，并能實現(xiàn)CAD、CAM與CNC的雙向數(shù)據(jù)流動，將對數(shù)控制造技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響，也將對刀具管理系統(tǒng)提出新的要求并帶來新的功能。

刀具管理系統(tǒng)的應(yīng)用在我國還剛剛起步，隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，刀具管理有著很大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景，它的應(yīng)用將加快企業(yè)信息化步伐和實現(xiàn)精益生產(chǎn)的進(jìn)度，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場競爭實力，也符合企業(yè)落實科學(xué)發(fā)展觀的要求。