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基于大數據的刀具綜合管控平臺

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一、項目背景
在汽車及相關設備制造中，機加工藝具有非常重要的地位。作為機加工藝系統(tǒng)中最活躍的要素，刀具的使用量及經濟成本巨大，對生產效率的影響也最大，已成為汽車制造企業(yè)降本增效的重點。
某知名汽車動力公司當前刀具管理依靠管理人員的技術成熟度進行，過程不透明、效率低，難以支撐企業(yè)持續(xù)改進。車間刀具壽命憑借經驗設定工件加工頻次來評估，實施強制換刀。這種粗獷的評價方式存在很多問題：有時刀具還可用時卻被強制更換，刀具壽命未得到充分利用；有時刀具尚未達到設計使用頻次（預期壽命）卻已經超出磨損極限，引發(fā)機床設備停機、工件報廢等危害，這些問題給企業(yè)帶來諸多困擾。

二、問題與挑戰(zhàn)
1.刀具在還未達到真正壽命時就被替換且刀具使用周期較長，如何獲取足夠多的同一型號刀具磨損全生命周期樣本帶來很大挑戰(zhàn)，需設計有效的樣本收集策略。
2.在對刀具相關參數采集過程中，受數控系統(tǒng)接口及開放程度、機床設備老舊及改造、加工工藝及加工環(huán)境影響，關鍵參數無法采集，需研發(fā)面向復雜環(huán)境下的數據采集技術。
3.刀具加工是離散加工過程，有加工工件、加工工藝及加工設備等多個影響因素，如何對同類型刀具相關數據進行關聯(lián)、通過數據清洗獲取高質量的數據是支撐刀具大數據應用的難點。

三、解決方案
通過整合行業(yè)軟硬件資源，開發(fā)出基于刀具狀態(tài)監(jiān)測與磨損狀態(tài)識別的刀具綜合管控平臺，有效解決刀具壽命無法準確預測、刀具管控不透明、不及時的痛點。解決方案包含刀具加工過程中工件、工藝、設備等數據的集成采集、存儲與統(tǒng)一管控、大數據分析挖掘、結果輸出與可視化綜合展示四個部分。

通過對加工過程所監(jiān)測到的機床、刀具、工件的信息進行處理及特征提取，構建刀具磨損狀態(tài)識別模型，實現(xiàn)對加工狀態(tài)的識別，實時掌握加工狀態(tài)，確保加工過程平穩(wěn)、安全進行，擺脫刀具壽命優(yōu)化和失效原因分析長久依賴于傳統(tǒng)經驗的方式。同時，將監(jiān)測與識別的加工狀態(tài)信號輸入到優(yōu)化決策與實時控制模塊中，自動辨識刀具磨損、破損狀態(tài)，指導換刀，實現(xiàn)高品質加工。
利用大數據技術，構建加工工藝與刀具切削數據中心，建立刀具壽命、加工工件成本、加工工藝間的影響關系模型，實現(xiàn)根據不同的加工工件智能推薦合適的刀具選型參數，加工工藝步驟等，全面優(yōu)化傳統(tǒng)工藝并提升生產效率。

四、應用價值
1.通過刀具大數據分析與綜合管控應用，幫助用戶企業(yè)實現(xiàn)機床加工過程刀具磨損監(jiān)測閉環(huán)管理與刀具全生命周期管理透明，使刀具采購成本降低10%，刀具庫存成本降低10%，刀具使用壽命延長5%，年節(jié)省成本500余萬元。
2.為企業(yè)其他分廠開展刀具大數據分析與綜合管控積累了豐富經驗，為行業(yè)內開展刀具大數據應用及智能制造轉型升級做出了示范。

五、適用行業(yè)
1.面向汽車制造、模具加工、航空航天等離散型機加企業(yè)推廣刀具綜合管控平臺，全面降低刀具成本、提升企業(yè)管理水平。
2.面向中小型機加企業(yè)，推廣刀具大數據解決方案，提升刀具利用率。

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