基于RFID的加工中心刀具信息管理系统的研究

　　随着加工中心的广泛使用，作为核心制造资源之一的数控刀具在数量与种类上急剧增加。同时，刀具的整个生命周期涉及到企业多个部门，各部门之间通常缺乏统一、高效的刀具信息管理，造成了刀具信息在企业内流通环节上的滞后，导致资源的浪费与生产的延误。JIT、ERP、MES等管理思想均是以最大限度地合理利用资源、减少企业资源浪费、降低生产成本、提高产品服务质量，从而提高企业的市场竞争力为最终目标。它们的出现与应用，推进了企业管理信息化的进程，但在实际的工程应用中，尤其对于离散型制造企业，建立有效的基础数据管理机制，是成功实施上述管理方法的基础。无线射频技术(RFID)是20世纪90年代兴起的一种非接触式的自动识别技术，具有阅读速度快、无磨损、抗污染能力强等特点，因此在数据采集、生产监控、物流管理上具有广大的应用空间‘2 J。本文以RFID自动识别技术为基础，通过安装在刀柄处的RFID芯片跟踪管理刀具在整个使用过程中的实时信息与状态，并在加工中心上实现刀具信息的输入与更新。

1 需求分析与系统设计

　　1.1系统需求分析

　　对于车间生产加工人员，加工中心使用的刀具种类繁多、数据量大，每次装刀都需要手动输入大量的刀具参数，效率低且容易引入人工错误，增加刀具准备时间，降低了生产效率。同时，到达极限寿命的刀具在刃磨、报废的过程中，由于缺乏有效的标识，容易出现错拿错用的情况。采用RFID自动识别技术，将芯片安装在刀柄位置，这样刀具信息时刻跟随着刀具，在刀具整个使用周期的各个环节安装读写器，就可以实现刀具信息的快速显示与更新，极大地提高了刀具信息管理的效率与准确性，有利于缩短刀具准备时间、提高生产效率。

针对加工中心保证刀具正确使用、辅助工艺过程的需求，RFID芯片中存储的数据应包含以下3类(如表1所示)：

　　(1)身份信息：确定刀具的唯一标识，贯穿于整个刀具使用过程中，保证正确的刀具出现在正确的位置，避免刀具误用；
　　(2)工艺信息：记录刀具工艺参数，辅助加工人员完成数控编程；
　　(3)管理信息：包含刀具整个使用过程中的寿命信息与状态。

　　1.2系统结构设计

　　基于上述分析，面向加工中心的刀具信息管理系统的基本框架结构如图1所示，共有3个功能：

　　(1)信息采集：通过在加工中心的装刀位置布置RFID读写头，在刀具的刀柄或联接副上安装RFID芯片，来实现装载刀具时刀具信息的自动采集，并将相关信息传输至后台刀具信息管理系统，为后续的操作提供实时数据源。

　　(2)信息交换：将采集到的刀具信息显示到机床控制面板，并将必要的工艺参数写入840D数控机床系统变量；在加工换刀时将剩余寿命时间写人RFID芯片中，实时更新刀具的寿命信息。

　　(3)状态管理：用于管理刀具全生命周期过程的实时信息与状态，串联协调整个管理链条，实现物流与信息流的融合，提高整个管理的自动化程度。

　　1.3刀具管理流程

　　刀具的整个生命周期，通常包括计划、采购、标识入库、借出、装配、使用、归还、重磨、报废等过程。企业内多个部门参与其中，如采购部门、库存管理部门、工艺部门、加工部门、对刀及维修部门等。面向加工中心的刀具信息管理系统的刀具流通过程如图2所示。