數(shù)控加工中心是一個流程化的生產(chǎn)車間，只有對各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)（工件、刀具、工裝、加工機(jī)床、工序內(nèi)容）、人員信息、質(zhì)量信息進(jìn)行實(shí)時采集，管理信息系統(tǒng)才能根據(jù)采集的數(shù)據(jù)對人員、設(shè)備、物料等進(jìn)行動態(tài)管理和生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時跟蹤，及時生成各種統(tǒng)計(jì)、核算信息，為管理者決策提供有效的依據(jù)。但數(shù)控加工中心在信息的采集方面大多沿用傳統(tǒng)的人工輸入方式，存在費(fèi)時、費(fèi)工、不準(zhǔn)確、實(shí)時性差等問題。影響了數(shù)控中心的人員、設(shè)備、物料等資源使用情況的動態(tài)跟蹤，成為制約各信息系統(tǒng)發(fā)揮作用的重要因素。

條碼技術(shù)是一種自動識別技術(shù)，具有輸入速度快、準(zhǔn)確率高等特點(diǎn)，條型碼技術(shù)作為信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入手段已成為必然趨勢。條型碼技術(shù)應(yīng)用較為復(fù)雜，不僅涉及到硬件設(shè)備，更涉及到相應(yīng)的軟件系統(tǒng)是否開發(fā)成功、管理模式的更新和應(yīng)用環(huán)境的好壞。該項(xiàng)目的目的旨在通過條碼技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)控加工中心各計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集更為準(zhǔn)確、快速、及時，為提高企業(yè)信息化水平發(fā)揮重要的作用。

2、系統(tǒng)目標(biāo)和要求

數(shù)控加工中心條碼技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的目標(biāo)是主要通過對工件、工裝、刀具等單一對象的唯一條碼標(biāo)識，提高人工對象識別及生產(chǎn)管理信息和工藝信息采集的準(zhǔn)確性和快速性，提高工作效率，同時通過條碼技術(shù)在生產(chǎn)管理過程中的應(yīng)用，使生產(chǎn)管理流程規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化。

具體目標(biāo)是建立一個數(shù)控加工中心條型碼應(yīng)用原型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本工藝信息條碼的標(biāo)識，打印及錄入功能，實(shí)現(xiàn)對工裝、刀具、零件等實(shí)物的條碼標(biāo)識，為以后逐步實(shí)現(xiàn)制造業(yè)信息化信息物流的管理和控制提供有效的基礎(chǔ)保障。并在部分條件成熟的部門或應(yīng)用系統(tǒng)中得到應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)對零件加工過程的動態(tài)跟蹤和對制造資源進(jìn)行有效配置，達(dá)到提高提高生產(chǎn)效率的目的。

數(shù)控加工中心條碼技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目要求所開發(fā)的物流信息管理系統(tǒng)，對產(chǎn)品物料、生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)條碼信息實(shí)時管理，使物流管理信息系統(tǒng)信息資源與企業(yè)已經(jīng)具備的信息管理系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息交換的無縫連接。

3、實(shí)施方案和途徑

3.1   系統(tǒng)框架

數(shù)控加工中心條碼應(yīng)用系統(tǒng)在功能上采用層次與模塊相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的總體框架模型為三層模塊化結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)層、系統(tǒng)應(yīng)用層三個層次，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構(gòu)成基本運(yùn)行環(huán)境，在條碼翻譯模塊基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)用要求配置各應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 技術(shù)方案和技術(shù)途徑

3.2.1 條碼技術(shù)應(yīng)用流程設(shè)計(jì)

3.2.1.1工裝出入庫管理中的條碼技術(shù)應(yīng)用流程設(shè)計(jì)

由于數(shù)控加工中心不是工裝的制造源頭單位，只是工裝的使用單位。因此數(shù)控加工中心采用條碼技術(shù)對工裝的管理有一定的局限性，主要對工裝整體（不具體到工裝的配件）的出入庫及現(xiàn)場流通過程進(jìn)行跟蹤。同時考慮現(xiàn)場條碼技術(shù)的應(yīng)用的滯后性及現(xiàn)行工裝管理流程，主要考慮通過工裝實(shí)物上粘貼條碼的方式實(shí)現(xiàn)對工裝的唯一標(biāo)識，同時在工裝履歷表上粘貼對應(yīng)條碼來實(shí)現(xiàn)對工裝出入庫的符合性驗(yàn)證及跟蹤。

工裝入庫：新工裝入庫時，根據(jù)合格證將工裝各項(xiàng)參數(shù)錄入數(shù)據(jù)庫；然后，物料管理系統(tǒng)產(chǎn)生標(biāo)識每一個工裝的唯一二維條碼標(biāo)簽，貼到工裝履歷表上，入立體庫存放。

工裝出庫：工人手持工藝信息卡到工裝庫，管理員掃描工藝信息卡上的條碼，便將工裝信息自動錄入物料管理系統(tǒng)；系統(tǒng)自動查詢工裝存放位置取下工裝，經(jīng)核實(shí)無誤后，隨工裝出庫。

工裝返還：工人將工裝送到工裝庫，管理員掃描工裝條碼，管理員檢查工裝狀況，將工裝入庫，物料管理系統(tǒng)自動處理使用信息。

3.2.1.2刀具出入庫管理中的條碼技術(shù)應(yīng)用流程設(shè)計(jì)

刀具的品種規(guī)格眾多、使用壽命短、出入庫頻繁，對刀具進(jìn)行條碼管理不僅能提高刀具出入庫的快捷性，而且是對刀具的使用跟蹤及刀具壽命管理的有效輔助手段。但由于刀具的規(guī)格大小各異，條碼粘貼困難，同時由于刀具的圓柱粘貼表面，給條碼的識別造成一定的困難。根據(jù)目前數(shù)控加工中心刀具配送管理過程中采用刀套、刀具整體配送、整體回收的特點(diǎn)，通過在刀具盒或刀套上粘貼條碼標(biāo)識刀具的方法，實(shí)現(xiàn)對刀具的使用跟蹤。

刀具入庫流程：新刀具入庫時，根據(jù)合格證將刀具各項(xiàng)參數(shù)錄入數(shù)據(jù)庫；然后，刀具管理系統(tǒng)產(chǎn)生標(biāo)識每一把刀具的唯一二維條碼標(biāo)簽貼在刀具盒上，最后入立體庫存放。

刀具出庫流程 ：工人手持工藝信息卡到刀具庫，管理員掃描工藝信息卡上條碼，便將刀具信息自動錄入；系統(tǒng)自動查詢刀具存放位置取下刀具，掃描刀具盒上的條碼，經(jīng)核實(shí)無誤后，生成一個二維碼標(biāo)簽掛在刀套上，隨刀具出庫。 

刀具返還流程：工人手持刀具到刀具庫，管理員掃描刀套上條碼標(biāo)簽，刀具入庫，系統(tǒng)自動處理使用信息。

3.2.1.3現(xiàn)場管理中條碼技術(shù)應(yīng)用流程設(shè)計(jì)

現(xiàn)場管理過程需要對工人、機(jī)床、工裝、刀具、工藝規(guī)程、NC程序等制造資源進(jìn)行調(diào)度、驗(yàn)證，對其使用過程進(jìn)行規(guī)范、跟蹤、監(jiān)控，通過工藝信息卡上通過條碼標(biāo)識各種加工資源，記載這些加工資源的使用順序。現(xiàn)場管理中條碼技術(shù)應(yīng)用流程設(shè)計(jì)利用條碼識讀快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，具體流程如圖2。

采用參數(shù)調(diào)用方式采集串口中的條碼信息，然后將信息傳入到各個相關(guān)的管理系統(tǒng)中，達(dá)到與其它系統(tǒng)無縫連接的目的。

采用條碼翻譯控件和關(guān)聯(lián)程序方式與各應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的條碼輸出和錄入。

條碼信息系統(tǒng)主要功能模塊

n 系統(tǒng)管理模塊：擔(dān)負(fù)著基礎(chǔ)信息管理以及系統(tǒng)內(nèi)部集成與外界相關(guān)系統(tǒng)集成的重要職責(zé)。包含條碼信息的數(shù)據(jù)環(huán)境設(shè)置、條碼格式指定、權(quán)限管理、用戶登錄、模板設(shè)置、以及數(shù)據(jù)瀏覽、條碼打印模板設(shè)置等，并對條碼輸入進(jìn)行端口設(shè)置、輸入有效狀態(tài)等進(jìn)行控制。

n 工藝信息管理：對工藝信息數(shù)據(jù)（如零件圖號、毛坯等）實(shí)行電子化管理，擺脫傳統(tǒng)的單一的FO管理模式。能對零件的工藝規(guī)程進(jìn)行電子化閱讀和輸出，方便現(xiàn)場及生產(chǎn)控制部門的信息發(fā)放、收集和處理。信息的處理涉及對CAPP信息的處理、通信和解碼，工藝信息內(nèi)容的檢索、條碼模板編制、條碼預(yù)覽、條碼輸出、條碼輸入以及信息的反向檢索。其中也包括對輸入輸出內(nèi)容的數(shù)據(jù)完整性約束和容錯處理。

n 工序信息管理：工序信息模塊是對零件工藝信息的工序級的補(bǔ)充，除了工藝信息模塊的特征內(nèi)容外，還涉及到該工序所使用到的設(shè)備名稱、設(shè)備型號、工裝型號、檢驗(yàn)標(biāo)識、檢驗(yàn)記錄以及該工序的工序號及數(shù)據(jù)識別編碼。

n 工步信息管理：工步信息模塊是工序信息的進(jìn)一步細(xì)化，對每一工序的內(nèi)容進(jìn)行單一工步的分隔。以明確操作步驟、順序以及每一工步所使用的刀具名稱、刀具圖號、刀具規(guī)格、NC程序文件名等。工步信息模塊的處理過程是工藝路線、工藝信息、工序信息等模塊的綜合體現(xiàn)及運(yùn)用。

n 條碼生成軟件模塊： 條碼生成軟件模塊需要系統(tǒng)底層的支持，還需要進(jìn)行模板的定制。條碼的系統(tǒng)支持模塊是調(diào)用Bartender軟件來實(shí)現(xiàn)的。而模板的定制需要根據(jù)需求來進(jìn)行。如工藝模板、工裝模板、刀具模板等都必須制定相應(yīng)的格式。每一種格式都必須符合一定的編碼規(guī)則。以實(shí)現(xiàn)我們所需要的打印信息。這可以借用軟件腳本控制語言來實(shí)現(xiàn)多個打印方式的功能，如工藝條碼的生成等。

熱轉(zhuǎn)印條碼打印機(jī)的驅(qū)動程序模塊

n 掃描器數(shù)據(jù)接收及處理軟件模塊：掃描器數(shù)據(jù)接收及處理主要是對串口進(jìn)行操作，包括數(shù)據(jù)信息的偵測、數(shù)據(jù)接收、解碼、發(fā)送、清除等功能。在數(shù)據(jù)接收方面具有中英文及字符等的識別和處理功能，防止出現(xiàn)亂碼。在發(fā)送方面不僅要求對指定窗口進(jìn)行輸入外，還要求對基于WINDOWS系統(tǒng)的可輸入窗口都能不加限制的輸入。如除了本程序能接受掃描器輸入外，還能對記事本、Word等字處理軟件進(jìn)行輸入。數(shù)據(jù)的解析過程相對較為復(fù)雜。程序形式可以兩種形式出現(xiàn)：集成和關(guān)聯(lián)

n 與成飛信息管理系統(tǒng)的接口軟件模塊：為了有效實(shí)現(xiàn)各信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，必須統(tǒng)一設(shè)置各系統(tǒng)與條碼系統(tǒng)的編碼規(guī)則。根據(jù)這一編碼規(guī)則，制定各系統(tǒng)所有需用的信息條碼模板。編制相關(guān)腳本，控制輸入輸出的信息流，達(dá)到數(shù)據(jù)通信的目的，在此基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)對條碼信息進(jìn)行打印、掃描等工作。然后通過掃描器數(shù)據(jù)接收及處理關(guān)聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)對串口數(shù)據(jù)的自動偵測和發(fā)送，保證有數(shù)據(jù)輸入時，能快速、準(zhǔn)確地發(fā)送給各信息系統(tǒng)對應(yīng)接口。該關(guān)聯(lián)除了完成這些功能外，還應(yīng)具備條碼內(nèi)容的校驗(yàn)、串口設(shè)置等功能。

4、突破的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

4.1條碼工藝模板定制

條碼工藝模板是條碼系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。其制定原型是基于生產(chǎn)實(shí)際的。如刀具條碼、工裝條碼等。傳統(tǒng)的條碼應(yīng)用一般為一維條碼，這種條碼與二維條碼相比，其內(nèi)容形式較為單一，儲存的內(nèi)容有限，不能進(jìn)行加密傳輸，糾錯性差，一旦設(shè)計(jì)定型后，其信息內(nèi)容擴(kuò)展也容易受到條碼大小的限制。正是如此，二維條碼的優(yōu)越性就發(fā)揮出來了。

模板的定制首先要對條碼標(biāo)簽進(jìn)行選型，以確定標(biāo)簽的大小、介質(zhì)。這就需要考慮條碼張貼的位置、工作環(huán)境和實(shí)際工作中需要傳輸?shù)男畔⒘浚晒ぷ鳝h(huán)境可以確定條碼標(biāo)簽的介質(zhì)類型，如是否抗潮、抗腐蝕、抗沖擊、抗沖蝕等；由張貼位置可以確定標(biāo)簽的大小、碳帶的大小和打印機(jī)類型；由信息量可以對標(biāo)簽的大小進(jìn)行一定的調(diào)整。

條碼標(biāo)簽的大小確定以后，就需要考慮條碼信息的表現(xiàn)形式。標(biāo)簽上的信息有兩種：明碼和條碼。明碼是給人看的，除了一般的信息以外，還具有一定的糾錯信息。保證條碼在外力破壞以后能對該信息進(jìn)行檢索和恢復(fù)。條碼就是指打印在條碼中的符號信息，其中的信息只能由掃描器數(shù)據(jù)接收及處理軟件模塊來進(jìn)行處理。

當(dāng)條碼選型完成以后，就需要進(jìn)行條碼模板的定制。這是整個模板定制的重要環(huán)節(jié)。對于刀具、工裝來說，其編碼規(guī)則和打印頁面較為簡單，而對于工藝信息來說，就顯得復(fù)雜得多。因?yàn)楣に囆畔⑹怯?span>A4頁面進(jìn)行打印的，其排列打印不同于標(biāo)簽條碼。需要程序控制其換行、換頁、控制局部的信息的可見性，實(shí)現(xiàn)工藝信息中多工序、多工步的連續(xù)打印。打印內(nèi)容覆蓋了刀具、工裝、機(jī)床、操作者、零件路線、工序信息、工步信息等多個子系統(tǒng)中所需的條碼信息。

這對于傳統(tǒng)的條碼模板來說，可以說是從未遇到過的。連軟件提供方和專業(yè)條碼服務(wù)提供商都不能提供解決方案。經(jīng)過我們的大量實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用腳本控制語言和在打印數(shù)據(jù)中進(jìn)行特殊處理，最終實(shí)現(xiàn)了工藝條碼的模板定制。達(dá)到了預(yù)期的目的。

5、結(jié)束語

條碼技術(shù)作為一個成熟技術(shù)，在國外的工業(yè)企業(yè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)部分企業(yè)在庫存管理、備件管理、物流管理中也得到初步應(yīng)用，但條碼技術(shù)在數(shù)控機(jī)加工行業(yè)中的應(yīng)用還處于起步階段。本項(xiàng)目根據(jù)條碼技術(shù)及成飛數(shù)控加工中心各管理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了條碼技術(shù)在工裝、刀具、現(xiàn)場管理過程中的應(yīng)用流程，解決了條碼解釋系統(tǒng)與各應(yīng)用系統(tǒng)之間的集成技術(shù)問題。目前條碼技術(shù)在成飛數(shù)控加工中心工裝、刀具的庫存管理中已得到了實(shí)際應(yīng)用。其應(yīng)用情況及效益具體體現(xiàn)為：

（1）提高了工裝、刀具編號輸入的速度及準(zhǔn)確性；

（2）降低了勞動強(qiáng)度，大大減少了操作人員的工作量；

（3）提高了工裝、刀具的出入庫效率及信息采集的準(zhǔn)確性；

（4）操作簡便、快捷，使生產(chǎn)管理流程規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化。