刀具管理系统研究现状及 其实施方案(开题报告)

目录
一、课题背景、来源及意义 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题来源 2
1.3 课题意义 2
二、刀具管理系统研究现状及其发展趋势 2
代写硕士论文2.1刀具管理系统的国内外现状 2
2.1.1 国外刀具管理系统现状 2
2.1.2国内刀具管理系统现状 3
2.2刀具管理的发展趋势 3
三、课题的研究内容和具体实施方案 4
3.1 课题的主要研究内容 4
3.2　具体的实施方案 4
3.2.1刀具管理系统的总体模型 4
3.2.2　系统的总体功能图 5
3.3重点解决的问题 6
3.3.1零件工艺特征建模 6
3.3.2刀具信息的建模 7
3.3.3智能推荐技术 8
四、技术可行性分析 10
五、课题可能遇到的困难及其解决方法 10
六、课题预期达到的目标、可能的创新点和应用对象 10
6.1 预期达到的目标 10
6.2 可能的技术创新点 11
6.3 应用对象 11
七、时间进度安排 11
基于特征的刀具管理及智能推荐技术研究
一、课题背景、来源及意义
1.1 课题背景
制造企业中，零件是在机床上通过 工件与刀具 进行相对切削运动而成的，刀具作为机械制造业的必备。工具，刀具信息始终贯穿从生产准备到完成的整个生产过程，在很大程度上直接或间接地影响企业的投资与生产效率。刀具的选用决定了加工工艺过程，它既“构成了成本”，又“对成本负有责任”。在制造系统的费用分析中，刀具投资占了相当大的比重，资料显示,20世纪80年代中期，全世界每年用于切削加工的费用超过2500亿美 https://www.360docs.net/doc/126634444.html, 元，其中切削刀具所占费用约为3%，加上刀具对切削加工能力的影响，直接或间接的造成制造成本中高达500亿美元的节约和浪费。进入90年代，由于切削加工对刀具的要求越来越高，刀具成本在制造成本中所占比重在逐步增大，超过了4%,刀具切削能力的高低对切削加工成本的影响也越来越大。所以，单从刀具构成的成本而言，就应象对待机床投资一样重视刀具的选用和维护。国外公司为了保证刀具处于良好的切削状态，不惜在刀具管理上投入大量资金，据国外大多数汽车制造商所做的统计显示，直接刀具成本大约占制造成本的4%，而刀具保管、准备、重磨及供应管理的费用却高达12%。然而，刀具管理在我国中小企业中没受到应有重视，存在诸多问题．中小企业刀具管理的现状表明刀具及工具的管理在制造业的信息化建设中较为缺乏，而刀具及工具的管理对制造成本以及现代制造系统的执行能力又有直接影响。事实上，刀具系统及其管理已成为整个加工系统的一个重要组成部分，可以毫不夸张地说，没有刀具管理，就没有真正的现代化制造系统．

　1.2 课题来源
导师研究课题
1.3 课题意义
良好的刀具管理可以减少初期投

资、工作人员、库存资金以及采购管理成本。据TDM刀具管理系统的用户的反馈, 实施刀具管理系统后, 在刀具计划环节上节约费用约25%; 在制造环节因减少设置和停顿时间而节约费用约10%, 因减少刀具调整节约费用约15%．以刀具库存管理为例, 通过刀具管理系统, 用户可管理加工车间、调刀室、刀具库房、维修等刀具流通部门所放刀具的品种、规格、数量等详细信息。不但如此, 还可生成刀具成本评估清单和刀具利用情况统计表, 以优化刀具使用成本及使用频率。这些信息将有助于设备管理部门实现优化管理, 降低制造成本的目标。此外, 通过条码识别或无线射频识等别技术, 还可以方便快捷地监测刀具的入库和流出、精确地管理刀具及其参数, 大大提高刀具的管理效率。
二、刀具管理系统研究现状及其发展趋势
2.1刀具管理系统的国内外现状
2.1.1 国外刀具管理系统现状
国外企业信息化进程起步较早，在工具管理方面具有比较先进的管理系统和管理经验，在刀具供应商应用系统中重点介绍两家企业的应用系统。
德国的瓦尔特信息系统公司（WALTER Information system GmbH）公司开发的刀具数据管理软件（TDM）系统作为一种刀具管理软件，可以从零件、库存、切削参数、刀具寿命等方面对刀具进行全方位的管理。它由基本模块、系统管理模块、图形模块、与其他 CAM 软件接口模块、仓管模块、条形码输入模块、订货模块、车间控制模块、夹具及辅具模块等组成。
另一家著名公司是山特维克可乐满，它开发的 AutoTAS 是一个高度集成系统，它提供对切削刀具、量具、夹具整个寿命周期的控制。 AutoTAS 覆盖了从采购、统计与报告、刀具室计划支持和质量管理，集成了从设计到制造的全过程。它是由 11 个充分集成的、但又是独立的模块组成。这些模块分别是：一般设置；件库；组件库；刀具包库；工作计划库；计划模块；仓库管理模块；采购模块；校准模块；刀具室模块；统计和报告模块．
TDM 和 AutoTAS 都是由刀具提供商企业开发的，所以他们的强势在刀具的参数管理，这从他们的刀具库里是他们各自公司产品的数据库就可看出，但对于一个制造企业来说，刀具的类型是多样的，供应商也有很多。两个系统在刀具管理中对刀具成本的控制方面并没有很高的重视，与 ERP 也没有做到集成，数据的挖掘功能也不强。由于其采用的开发工具及软件体系结构的限制，软件在基于 WEB 上有所欠缺.
2.1.2国内刀具管理系统现状
我国的企业信息化进程与西方国家比较起步较晚，但发展很迅速。在计算机辅助刀具管理上许多科学院所学校和企业投入大量人力物力

去研究和开发。上海飞机制造厂数控中心CIMS工程中的MIS系统中的刀工夹量具子系统，通过基于ORACLE数据库，基本解决了车间在刀工夹量具管理方面存在的问题，并可以与数控车间CIMS工程的其他子系统进行集成，提高了数控车间的整体效益，成都飞机工业（集团）有限责任公司数控加工中心开发的工具管理系统都是比较成功的系统，它可以对刀具进行标准化、系列化管理，避免了刀具出现失控状态，同时它采用简易的方法进行刀具计划、调度、存放、发放、测量、刃磨等，最大限度地提高了生产效率．
和国外一样，他们也忽视了基于数据信息的数据挖掘和统计，这使得有些决策是带有盲目性的，不能基于这些数据给正确的决策提供有用和有效的信息。而且，由于当时的软件发展水平的限制，他们的系统的数据不能做到及时更新，使得数据库信息不是最新和有效的信息，这必将给企业的管理带来负面的影响．
总体而言，我国刀具管理系统的研究与国外相比还有较大差距，主要体现在:刀具管理一般只能实现刀具的日常管理功能，如刀具库管理、备刀计划生成、刀具预调管理、库存统计等，刀具管理系统和CAD/CAM/CAPP系统之间的信息集成不够，刀具管理系统不能为以CAM提供切削数据查询功能，也不能为CAPP系统提供刀具辅助选择功能。
2.2刀具管理的发展趋势
在制造型企业中,产品的设计开发、制造、营销服务是企业的三大核心业务。而刀具管理则是服务于核心业务的非核心业务,是不直接使企业产品增值的业务,它涉及到刀具的采购、重磨与维修、库存管理、刀具调整、工艺分析与刀具技术指标设定、加工质量与刀具消耗的技术经济分析等多方面内容。通常情况下,这些工作都是由制造企业自己负责,在投入大量的人力和专用设备的同时,还承担着加工能力、生产成本与质量的风险。但是,对刀具管理供应商而言,为用户提供刀具管理服务则是其核心业务,它拥有专门的技术、人力资源、采购渠道、较大的采购批量、专用加工修磨和检测设备以及先进的管理体系,并且在这一专门的技术领域时刻追踪发展方向,保持各方面技术水平不断改进提高,这些都是供应商藉以为用户提供刀具管理服务的专门资源,据此,管理供应商可以同时为多个用户提供服务。管理供应商这一资源的获得,经过了长期的积累,投入了大量的人力、财力和时间,成本很大,用户如果从头做起,掌握这一资源的代价,要比与其它用户一起分享供应商这一资源所需的成本大得多。因此,在制造型企业中,这种将与工具有关的采购供应、技术支持、管理运作、具体操作等业务集成为一体实

施外包的模式,我们称之为“刀具一体化管理”。
刀具一体化管理作为一种反映了全新供应链、价值链关系的管理职能社会化分工形式,在发达国家中正方兴未艾。它体现了企业间新型的分工 https://www.360docs.net/doc/126634444.html, 关系,是基于专门业务领域———刀具管理知识资源的社会化分工,这样做的好处是:由于在管理职能上进行了专业分工,能够极大地减少企业在刀具管理业务方面的机构设置和人员投入,同时又能通过刀具供应商的专业管理使公司成为高效、敏捷的精益企业。同时,在企业与供应商之间建立了密切的团队合作关系和利益的一致性,在相当程度上减少了企业的风险。是制造型企业刀具管理专业化发展的必然趋势。
三、课题的研究内容和具体实施方案
3.1 课题的主要研究内容
? 研究如何通过对零件刀具特征化，建立零件的工艺特征模型和刀具特征模型，并以该模型为枢纽，利用企业共享数据库建立刀具管理系统．
? 研究如何进行零件工艺特征同刀具加工特征之间的映射，为实现通过零件工艺特征与刀具工艺特征之间的匹配，实现专家系统智能合理的选择刀具．
? 研究一套适合企业需要的混合式刀具编码系统，以适应刀具管理系统的需要．
3.2　具体的实施方案
3.2.1刀具管理系统的总体模型

由上图可以看出，系统内部各功能模块在数据库的支持下运行。不但各内部模块之间互相通信，而且还通过专用接口模块同其它系统进行相互通信。这样就避免了信息孤岛的产生，起到连接底层车间控制系统和上层系统，并与各相关系统进行数据交换的作用。

3.2.2　系统的总体功能图

1. 系统信息管理模块：负责刀具信息，机床信息，工件材料信息，工艺特征信息的添加删除，信息编辑工作；根据用户输入的关键词，对刀具信息，机床信息，工件材料信息的查询．智能选择刀具的规则都是在这个模块中建立起来的．
2. 刀具库存管理模块：由各车间管理员提出刀具需求，经统计后由企业采购部统一购入。刀具库存管理主要有以下几种方式固定量系统，固定间隔系统，ABC分类法。该模块通过将从上面选择一种方法并加以修正来进行刀具库存管理，实现刀具库存管理的自动化。
3. 刀具智能推荐模块：该模块可以分为特征定义模块，特征映射，和多因素智能选刀三大部分。综合多因素智能选刀是根据零件的加工工序，加工精度，热处理等工艺特征进行选择刀具。
4. 系统集成模块：该模块主要是提供与其他系统之间的接口，可利用相关的集成技术进行信息的集成。
3.3重点解决的问题
3.3.1零件工艺特征建模
　对不同的研究领域，人们根据研究对

像的不同，给出特征不同的定义．从设计角度看，特征被定义为具有一定功能的几何实体的组合．从加工的角度看，特征被定义为与加工和操作　有关的零部件形状以及技术特性的组合．特征建模面向整个设计，制造过程，不仅支持CAD系统， CAPP系统，CAM系统，还要支持绘制工程图，有限元分析，数控编程，防真模拟等多个环节．因些，必须能够全面的完整的，全面的描述零件的生产过程的各个环节以及这些信息之间的关系．

　零件的加工工艺特征建模包括形状特征模型，精度特征模型和材料特征模型．如下图所示：



3.3.2刀具信息的建模
刀具特征信息模型可以分为四大类：1.管理属性信息：如刀具牌号，刀片牌号，设备类型，生产厂家，所属车间等．2.加工范围信息：主要指与可加工零件有关的信息的集合，包括可加工零件类型，可加工材料，可加工工艺类型等；3.材料特征信息：主要包括刀具材料类型；4.形状特征：如几何角度．
刀具信息模型见下图所示：

3.3.3智能推荐技术
　要进行刀具的智能推荐技术，必须要建立一个能够帮住工艺人员根据工艺特征，合理选择刀具材料的专家系统．
　刀具应用技术领域包含很多的专家经验与专业知识，应该把这些知识总理，整结，并且形成专家系统，用来指导生产从而提高切削加工的效率和质量．按照任务的类型，常用的专家系统可以分为决策型，咨询型和诊断型等．本系统中智能选刀模块属于决策型．可以根据加工的材料，加工的精度，以及热处理等工艺特征进行专家推理，最后推荐出合理的刀具，用来满足当前切削加工的需求．
1. 专家系统的结构：专家系统一般由知识库，推理机，知识获取和用户接口组成．
其各模块功能如下：
2. 智能选刀程序流图：

运用专家的知识和经验，选择适合加工条件的刀具，其程序流图如下所示：


四、技术可行性分析
? 硬件环境：有多台较高硬件配置计算机（CPU ＰⅣ 667，512M内存，80G硬盘）各计算机之间可通过局域网进行资源共享；
? 软件环境：操作系统 Microsoft Windows NT+IIS5.0
数据库 Microsoft SQL Server 7.0,Oracle9i；
? 开发工具：https://www.360docs.net/doc/126634444.html,、Microsoft Visual Studio .NET 2003 、JavaScript、HTML、VRML、3D MAX、Pro/ENGINEER、AutoCAD等；
? 资料方面：国内和国内一些机构对这方面的研究，可以为此刀具管理系统提供很好的参考依据。
五、课题可能遇到的困难及其解决方法
　在整个刀具管理系统的开发过程中，难免会遇到一些困难，从目前情况来看，主要有以下难题：
? 基于特征的零件加工工艺的建模，如何全面的详细的描述零件的相关属

性，需查阅大量技术文件或到工厂进行调研．
? 基于特征的刀具信息的建模，刀具种类繁多，要全面地细致地把所有属性都抽象出来，需要查阅大量资料或去企业进行调研．
? 基于规则的刀具推荐技荐技术，需要较硬的编程功底．这方面的不足可以请教实验室的几位博士指导．
? 如何实验与其它系统之间的接口，需导师指导．
六、课题预期达到的目标、可能的创新点和应用对象
6.1 预期达到的目标
本课题的目标是开发一套适合制造企业的刀具管理系统，具体要达到以下几个目标：
? 开发一套适合制造企业的刀具编码系统，是进行刀具管理和刀具智能推荐的基础。
? 建立基于特征的零件加工工艺信息模型和刀具信息模型，并建立起相关的数据库，是开发刀具管理系统的基础性工作。
? 开发出基于零件加工工艺特征的智能刀具推荐模块，这是本课题要解决的主要问题。
? 尽量做到界面美观，实用，易于用户使用。
6.2 可能的技术创新点
? 基于特征的零件加工艺信息建模和刀具信息建模。
? 面向刀具智能推荐技术所开发的刀具编码系统。
? 支持多因素综合分析的刀具智能推荐技术。
6.3 应用对象
导师研究课题
七、时间进度安排
? 2007.9--2007.12 搜集资料、整理文献、完成文献综述和开题报告；
? 2008.01--2008.04 课题调研，进行需求分析；
? 2008.05--2008.08 撰写需求分析报告，掌握数据库和相关开发工具的使用；
? 2008.09--2008.10 了解企业中刀具管理情况，设计出零件和刀具的相关数代写硕士论文据库；
? 2008.10--2008.12 设计用户界面，完成软件的编制、撰写软件使用说明书；
? 2009.01--2009.04 撰写学位论文；
? 2009.05--2009.06 论文答辩。



? 用户接口：提供人与计算机之间的信息交互接口，一般包括输入输出两大部分．它一方面把输入信息进行识别理解，表示成内部形式传给系统；另一方面它能够把专家产生的内部形式转换成人类能够接受的方式，传递给用户．
? 知识获取机构：根据系统运行的经验自动地不断修正和补充知识库的内容，或者根据专家或书本提供的知识，经过理解并编辑成所需的内部形式，作为新知识加入知识库．
? 知识库：知识库是用于存储系统知识元的一个仓库，在知识库中存储的知识分为两类：一类为＂事实＂，即指一些公共定义等，这类知识容易获取．另一类是：＂启发性知识＂，它是专家从实践中获得的经验．这类知识条理性差，适用范围窄，但效果很明显．其构
成如下所示：


? 推理机：推理机是一组计算机程序具有进行推理的能力，用来控制和谐调整个系统．它根据用户输入

的原始数据，利用知识库中的专家知识，按一定的