數控加工中心是一個流程化的生產車間，只有對各種生產數據（工件、刀具、工裝、加工機床、工序內容）、人員信息、質量信息進行實時采集，管理信息系統才能根據采集的數據對人員、設備、物料等進行動態管理和生產過程進行實時跟蹤，及時生成各種統計、核算信息，為管理者決策提供有效的依據。但數控加工中心在信息的采集方面大多沿用傳統的人工輸入方式，存在費時、費工、不準確、實時性差等問題。影響了數控中心的人員、設備、物料等資源使用情況的動態跟蹤，成為制約各信息系統發揮作用的重要因素。

條碼技術是一種自動識別技術，具有輸入速度快、準確率高等特點，條型碼技術作為信息管理系統的數據錄入手段已成為必然趨勢。條型碼技術應用較為復雜，不僅涉及到硬件設備，更涉及到相應的軟件系統是否開發成功、管理模式的更新和應用環境的好壞。該項目的目的旨在通過條碼技術的應用，使數控加工中心各計算機應用系統的數據采集更為準確、快速、及時，為提高企業信息化水平發揮重要的作用。

2、系統目標和要求

數控加工中心條碼技術應用項目的目標是主要通過對工件、工裝、刀具等單一對象的唯一條碼標識，提高人工對象識別及生產管理信息和工藝信息采集的準確性和快速性，提高工作效率，同時通過條碼技術在生產管理過程中的應用，使生產管理流程規范化、標準化、自動化。

具體目標是建立一個數控加工中心條型碼應用原型系統，實現基本工藝信息條碼的標識，打印及錄入功能，實現對工裝、刀具、零件等實物的條碼標識，為以后逐步實現制造業信息化信息物流的管理和控制提供有效的基礎保障。并在部分條件成熟的部門或應用系統中得到應用，逐步實現對零件加工過程的動態跟蹤和對制造資源進行有效配置，達到提高提高生產效率的目的。

數控加工中心條碼技術應用項目要求所開發的物流信息管理系統，對產品物料、生產過程實現條碼信息實時管理，使物流管理信息系統信息資源與企業已經具備的信息管理系統之間實現信息交換的無縫連接。

3、實施方案和途徑

3.1   系統框架

數控加工中心條碼應用系統在功能上采用層次與模塊相結合的結構。系統的總體框架模型為三層模塊化結構，包括網絡層、網絡數據庫管理系統層、系統應用層三個層次，網絡系統和網絡數據庫管理系統構成基本運行環境，在條碼翻譯模塊基礎上，根據應用要求配置各應用系統。系統總體結構如圖1所示。

3.2 技術方案和技術途徑

3.2.1 條碼技術應用流程設計

3.2.1.1工裝出入庫管理中的條碼技術應用流程設計

由于數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。因此數控加工中心采用條碼技術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）的出入庫及現場流通過程進行跟蹤。同時考慮現場條碼技術的應用的滯后性及現行工裝管理流程，主要考慮通過工裝實物上粘貼條碼的方式實現對工裝的唯一標識，同時在工裝履歷表上粘貼對應條碼來實現對工裝出入庫的符合性驗證及跟蹤。

工裝入庫：新工裝入庫時，根據合格證將工裝各項參數錄入數據庫；然后，物料管理系統產生標識每一個工裝的唯一二維條碼標簽，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；系統自動查詢工裝存放位置取下工裝，經核實無誤后，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應用流程設計

刀具的品種規格眾多、使用壽命短、出入庫頻繁，對刀具進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。根據目前數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，通過在刀具盒或刀套上粘貼條碼標識刀具的方法，實現對刀具的使用跟蹤。

刀具入庫流程：新刀具入庫時，根據合格證將刀具各項參數錄入數據庫；然后，刀具管理系統產生標識每一把刀具的唯一二維條碼標簽貼在刀具盒上，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；系統自動查詢刀具存放位置取下刀具，掃描刀具盒上的條碼，經核實無誤后，生成一個二維碼標簽掛在刀套上，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簽，刀具入庫，系統自動處理使用信息。

3.2.1.3現場管理中條碼技術應用流程設計

現場管理過程需要對工人、機床、工裝、刀具、工藝規程、NC程序等制造資源進行調度、驗證，對其使用過程進行規范、跟蹤、監控，通過工藝信息卡上通過條碼標識各種加工資源，記載這些加工資源的使用順序。現場管理中條碼技術應用流程設計利用條碼識讀快速準確的特點進行設計的，具體流程如圖2。

采用參數調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的管理系統中，達到與其它系統無縫連接的目的。

采用條碼翻譯控件和關聯程序方式與各應用系統進行數據通信，實現數據的條碼輸出和錄入。

條碼信息系統主要功能模塊

n 系統管理模塊：擔負著基礎信息管理以及系統內部集成與外界相關系統集成的重要職責。包含條碼信息的數據環境設置、條碼格式指定、權限管理、用戶登錄、模板設置、以及數據瀏覽、條碼打印模板設置等，并對條碼輸入進行端口設置、輸入有效狀態等進行控制。

n 工藝信息管理：對工藝信息數據（如零件圖號、毛坯等）實行電子化管理，擺脫傳統的單一的FO管理模式。能對零件的工藝規程進行電子化閱讀和輸出，方便現場及生產控制部門的信息發放、收集和處理。信息的處理涉及對CAPP信息的處理、通信和解碼，工藝信息內容的檢索、條碼模板編制、條碼預覽、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容的數據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充，除了工藝信息模塊的特征內容外，還涉及到該工序所使用到的設備名稱、設備型號、工裝型號、檢驗標識、檢驗記錄以及該工序的工序號及數據識別編碼。

n 工步信息管理：工步信息模塊是工序信息的進一步細化，對每一工序的內容進行單一工步的分隔。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及運用。

n 條碼生成軟件模塊： 條碼生成軟件模塊需要系統底層的支持，還需要進行模板的定制。條碼的系統支持模塊是調用Bartender軟件來實現的。而模板的定制需要根據需求來進行。如工藝模板、工裝模板、刀具模板等都必須制定相應的格式。每一種格式都必須符合一定的編碼規則。以實現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現多個打印方式的功能，如工藝條碼的生成等。

熱轉印條碼打印機的驅動程序模塊

n 掃描器數據接收及處理軟件模塊：掃描器數據接收及處理主要是對串口進行操作，包括數據信息的偵測、數據接收、解碼、發送、清除等功能。在數據接收方面具有中英文及字符等的識別和處理功能，防止出現亂碼。在發送方面不僅要求對指定窗口進行輸入外，還要求對基于WINDOWS系統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等字處理軟件進行輸入。數據的解析過程相對較為復雜。程序形式可以兩種形式出現：集成和關聯

n 與成飛信息管理系統的接口軟件模塊：為了有效實現各信息管理系統的數據通信，必須統一設置各系統與條碼系統的編碼規則。根據這一編碼規則，制定各系統所有需用的信息條碼模板。編制相關腳本，控制輸入輸出的信息流，達到數據通信的目的，在此基礎上才能實現對條碼信息進行打印、掃描等工作。然后通過掃描器數據接收及處理關聯模塊，實現對串口數據的自動偵測和發送，保證有數據輸入時，能快速、準確地發送給各信息系統對應接口。該關聯除了完成這些功能外，還應具備條碼內容的校驗、串口設置等功能。

4、突破的關鍵技術和技術創新點

4.1條碼工藝模板定制

條碼工藝模板是條碼系統正常運行的基礎。其制定原型是基于生產實際的。如刀具條碼、工裝條碼等。傳統的條碼應用一般為一維條碼，這種條碼與二維條碼相比，其內容形式較為單一，儲存的內容有限，不能進行加密傳輸，糾錯性差，一旦設計定型后，其信息內容擴展也容易受到條碼大小的限制。正是如此，二維條碼的優越性就發揮出來了。

模板的定制首先要對條碼標簽進行選型，以確定標簽的大小、介質。這就需要考慮條碼張貼的位置、工作環境和實際工作中需要傳輸的信息量，由工作環境可以確定條碼標簽的介質類型，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簽的大小、碳帶的大小和打印機類型；由信息量可以對標簽的大小進行一定的調整。

條碼標簽的大小確定以后，就需要考慮條碼信息的表現形式。標簽上的信息有兩種：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行檢索和恢復。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據接收及處理軟件模塊來進行處理。

當條碼選型完成以后，就需要進行條碼模板的定制。這是整個模板定制的重要環節。對于刀具、工裝來說，其編碼規則和打印頁面較為簡單，而對于工藝信息來說，就顯得復雜得多。因為工藝信息是用A4頁面進行打印的，其排列打印不同于標簽條碼。需要程序控制其換行、換頁、控制局部的信息的可見性，實現工藝信息中多工序、多工步的連續打印。打印內容覆蓋了刀具、工裝、機床、操作者、零件路線、工序信息、工步信息等多個子系統中所需的條碼信息。

這對于傳統的條碼模板來說，可以說是從未遇到過的。連軟件提供方和專業條碼服務提供商都不能提供解決方案。經過我們的大量實驗，運用腳本控制語言和在打印數據中進行特殊處理，最終實現了工藝條碼的模板定制。達到了預期的目的。

5、結束語

條碼技術作為一個成熟技術，在國外的工業企業中已經得到廣泛應用，國內部分企業在庫存管理、備件管理、物流管理中也得到初步應用，但條碼技術在數控機加工行業中的應用還處于起步階段。本項目根據條碼技術及成飛數控加工中心各管理信息系統的特點，建立了條碼技術在工裝、刀具、現場管理過程中的應用流程，解決了條碼解釋系統與各應用系統之間的集成技術問題。目前條碼技術在成飛數控加工中心工裝、刀具的庫存管理中已得到了實際應用。其應用情況及效益具體體現為：

（1）提高了工裝、刀具編號輸入的速度及準確性；

（2）降低了勞動強度，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確性；

（4）操作簡便、快捷，使生產管理流程規范化、標準化、自動化。