為了實(shí)現對工件的高效生產(chǎn)，需要進(jìn)行跨工藝流程的信息交流。而刀具管理可在其中發(fā)揮重要作用，這是因為一旦缺少了刀具，生產(chǎn)只能停止。

　　工業(yè)4.0的基本前提條件是互用性和通信。沒(méi)有廣泛而通暢的信息交流的話(huà)，就無(wú)法得出第四次工業(yè)革命的技術(shù)方案。為了能夠實(shí)現對工件的高效生產(chǎn)，就需要進(jìn)行跨工藝流程的信息交流：必須對數據進(jìn)行匯總、交換和評估?！按髷祿治觥北闶瞧渲械囊痪淞餍姓Z(yǔ)。

　　在加工行業(yè)里，最大的優(yōu)化潛力一直都是隱藏在工藝流程之中——能源方面、經(jīng)濟方面和時(shí)間方面。為了提高生產(chǎn)效率，可以考慮各種不同的著(zhù)力點(diǎn)。在設計階段，可以通過(guò)改善工具和材料等進(jìn)廠(chǎng)數據，來(lái)提高設計階段的生產(chǎn)效率。在作業(yè)準備階段，可以通過(guò)流程管理軟件來(lái)降低生產(chǎn)設備的停機時(shí)間。一旦生產(chǎn)流程得到優(yōu)化，能源需求也會(huì )相應降低。這是因為設備在空運行階段會(huì )被關(guān)斷，或進(jìn)入睡眠模式。企業(yè)所收集的數據同樣蘊藏著(zhù)未被利用的潛力。企業(yè)雖然把各類(lèi)數據保存了下來(lái)，但并未在提高效益的潛力方面對數據進(jìn)行分析。

　　通過(guò)采用正確的刀具管理系統，可以實(shí)現高效的生產(chǎn)流程

　　通過(guò)軟件提供協(xié)助

　　從理論上看，生產(chǎn)中的優(yōu)化潛力可以被快速識別。更為困難的是如何在實(shí)際工作中對貫穿產(chǎn)品使用壽命始終的潛力加以利用。尤其是中小型企業(yè)會(huì )面臨諸多困難，這是因為在他們看來(lái)，唯有具體的技術(shù)解決方案和可測量的增值才是最重要的。此外，現有的公共設施應該得到利用，并逐步得到改善;同時(shí)，生產(chǎn)流程實(shí)現自動(dòng)化，生產(chǎn)能力得到提高，從而達到節能和降低成本的目的。在這方面，各種不同的軟件程序便可提供協(xié)助。

　　在切削加工中，軟件可以發(fā)揮出重要的作用。它可以被集成到整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節之中，從下達生產(chǎn)任務(wù)、工件設計、模擬，到產(chǎn)品生產(chǎn)和發(fā)貨。唯有考慮到所有流程和數據，方可實(shí)現價(jià)值創(chuàng )造。屬于此類(lèi)的還有生產(chǎn)過(guò)程中的作業(yè)器械數據，如切削刀具、檢驗裝置和器具等。

　　刀具的內連

　　為了實(shí)現對工件的高效生產(chǎn)，需要從一開(kāi)始就落實(shí)跨流程的信息交換。這項工作從客戶(hù)接受訂單時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始：在那時(shí)就對產(chǎn)品的種類(lèi)和數量以及供貨期限和目的作了規定?，F在則通常需要把訂單要求傳輸給PLM/CAD系統，以便設計人員開(kāi)始其設計工作。為了能夠高效計劃加工規模，在這個(gè)工作步驟上就需要開(kāi)始選擇生產(chǎn)刀具。許多著(zhù)名的刀具制造廠(chǎng)商(如Walter公司等)均可提供其刀具產(chǎn)品的3D模型和重要的技術(shù)參數，以便設計人員能夠很好地對工件的后續加工作出設計。在此時(shí)間節點(diǎn)上，也需要審核所需刀具的存量，例如在機床設備上的存量或庫存存量。在NC編程過(guò)程中，需要針對各種材料納入相應刀具并對加工過(guò)程進(jìn)行模擬。然后開(kāi)始生產(chǎn)。

　　機床所需的軟件來(lái)自多家不同的廠(chǎng)商。其中有Sandvik-Group集團公司所屬的TDMSystems公司，是針對切削領(lǐng)域的Tool Data Management(TDM/刀具數據管理)的供應商。該系統收集生產(chǎn)數據和刀具數據并把數據傳送到生產(chǎn)系統里。此外，連接各種不同在線(xiàn)平臺的接口也都是開(kāi)放的。

　　Mapal公司的Uniset C

　　借助于不同的刀具管理技術(shù)方案，刀具數據也可以被提供給調節裝置來(lái)使用，圖中所示為Mapal公司的Uniset C

　　對刀具使用壽命的管理

　　通過(guò)采用TLM(Tool Lifecycle Management/刀具使用壽命管理)，TDM系統可以專(zhuān)注于生產(chǎn)流程和配備的優(yōu)化。軟件可以涵蓋設計與生產(chǎn)等所有階段的刀具組織工作。作為ERP、PLM和MES系統之間的連接環(huán)節，軟件可以收集刀具數據和圖形并在CAM和模擬過(guò)程中提供此類(lèi)數據。同時(shí)，軟件還承擔起對刀具循環(huán)使用的組織工作，即：它提供有關(guān)設備上和倉庫里的刀具存量與狀態(tài)等信息。由此，可以降低刀具的循環(huán)和庫存數量，使訂貨量與生產(chǎn)狀況相匹配。

　　軟件對工件設計與模擬過(guò)程中用到的所有刀具進(jìn)行匯總并制成表格。根據此類(lèi)表格便可在顧及刀具使用年限和實(shí)際庫存量的基礎上計算出每項生產(chǎn)任務(wù)所需的刀具數量。

　　接下來(lái)便是對已經(jīng)具備所有或大部分刀具的加工機床進(jìn)行選擇。對所缺少的刀具，可以向倉庫領(lǐng)取或向供應商進(jìn)行訂購，并計入到相應的成本中心里。

　　刀具測量也被納入到TLM系統里。對此，TDM Systems公司可以與預調系統的廠(chǎng)商合作。在測量過(guò)程中，此類(lèi)系統可以獲取保存在TDM上的刀具額定參數，并把實(shí)際測量數值寫(xiě)回到系統里去。因此，從實(shí)際生產(chǎn)中所獲得的經(jīng)驗數值便可供設計人員在設計階段使用。所測得的數據也可被傳送給機床。

　　通過(guò)對刀具存量的透明化處理，可以把換裝時(shí)間和設備停機時(shí)間縮短到最小程度。

　　在Coscom公司的Tooldirector VM系統與作為機械-數字測量單元的預調節裝置之間的網(wǎng)絡(luò )連接和數據通信

　　與刀具制造廠(chǎng)商的合作

　　此類(lèi)管理軟件的優(yōu)點(diǎn)很明顯：它可以為持續處于使用之中且需要定期更換和訂購的刀具的管理提供支持。為了給用戶(hù)提供支持，刀具制造商往往會(huì )與軟件專(zhuān)業(yè)公司合作。TDM Systems公司也與Mapal公司開(kāi)展了此類(lèi)合作。在合作過(guò)程中，軟件公司可以把精密刀具制造商的輸出和調節系統與其刀具使用壽命管理系統相對接。

　　Mapal公司借助于TDM系統的能力，通過(guò)其新的物流和服務(wù)項目向用戶(hù)提供支持。兩家企業(yè)共同為用戶(hù)提供一種實(shí)現專(zhuān)業(yè)化刀具管理的途徑。通過(guò)合作，Mapal公司的調節和傳送系統可以與新的或現有的TDM應用系統相對接。通過(guò)接口可以實(shí)現刀具額定數值的交換和刀具測量數值的復寫(xiě)。

　　除了與軟件廠(chǎng)商的合作之外，Mapal公司還與SAP及其他伙伴公司共同研發(fā)出了自己的C類(lèi)部件的使用周期管理軟件。該精密刀具制造廠(chǎng)商借助于SAP-Hana云平臺，開(kāi)發(fā)出了自己的高效操作刀具及其數據的c-Com技術(shù)方案。此外，Mapal公司在2016年的AMB展會(huì )上推出了c-Com的Beta版本。

　　基于明確規則和訪(fǎng)問(wèn)權限，用戶(hù)和供應商可以在此公開(kāi)透明的平臺上對相關(guān)刀具數據進(jìn)行維護和分享。用于合作的數據總是處于最新的狀態(tài)。無(wú)論使用者數量有多少，數據的所有者在平臺上對數據進(jìn)行了一次維護之后，所有被授權的參與者均可從各自的駐地隨時(shí)查閱所需的信息。

　　此外，企業(yè)還可以在該平臺上在自己的環(huán)境里對所采用的技術(shù)方案進(jìn)行比對，例如不同工廠(chǎng)加工的相同工件所需的刀具和加工參數。由此，可以對企業(yè)標準化和測評策略提供支撐，對庫存數量和采購策略進(jìn)行優(yōu)化，并可對采購與生產(chǎn)、采購與供應商之間的互動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)化。通過(guò)c-Com平臺，供應商可以更有針對性地提供新的服務(wù)項目。

　　工業(yè)4.0中的工具

　　針對刀具管理的另一個(gè)軟件生產(chǎn)商是Coscom公司。隨著(zhù)制造的數字化發(fā)展，該企業(yè)也把刀具調節裝置集成到其作為上一級中央數據庫的Tooldirector VM刀具管理系統里。NC編程過(guò)程會(huì )產(chǎn)生整個(gè)刀具圖形和相應的刀具應用參數(如額定數據和切削參照點(diǎn))。切削參照點(diǎn)常常為用戶(hù)所獨有，并在CAD/CAM編程過(guò)程中被更改。

　　為了使刀具在CNC機床上正確工作，有必要把所希望的切削參照點(diǎn)位置傳送給預調節機構。針對預調節裝置的本身測量過(guò)程，中央刀具數據庫還可提供歸屬于相應整體刀具的測量程序信息和相應的刻度和聚焦數值。所有數據作為具體的整體刀具信息被傳送給預調節裝置，以實(shí)現對工件的正確機械加工。唯有如此，方可確保所驗證的虛擬設備上的模擬結果可被用于現實(shí)的加工作業(yè)中。

　　在Coscom技術(shù)方案里，Tooldirector VM作為中央數據源被用于預調節裝置上。借助于一個(gè)LAN連接，所有所需的調節和測量信息被傳送給測量裝置。

　　所有系統都追求一個(gè)目標，那就是在數字化的制造過(guò)程中，由采購過(guò)程直至產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，使信息流呈現透明和高效的狀態(tài)。數據由中央系統提供并得到集中維護，數據流亦是如此。這便是工業(yè)4.0在現實(shí)制造中的一種體現。