图1  刀具贴着纸质的标签，记录信息极其有限

大众汽车变速器（上海）有限公司采用巴鲁夫识别系统BIS，通过无纸识别技术和完美追踪功能，优化使用各种刀具，在降低刀具成本的同时保证了变速器的质量。

如今，许多加工齿轮的刀具仍然贴着纸质的标签（见图1），这包括如刀具号码、duplo号码以及X轴、Y轴和Z轴的数据等重要信息。额外数据诸如供货商和刀具使用寿命等信息由于空间的限制而无法标明。更糟糕的是这些标签易于丢失、被混淆甚至贴错，人们很难保证正确的信息位于正确的刀具上。刀具使用寿命的检验是另外一个问题，由于标签没有包括何时可以使用刀具以及可以使用多长时间等信息，因此它们经常被过早或过晚地更换或者重新刻印，结果就会产生不必要的成本，或者导致工件质量出现瑕疵。

作为大众在中国的第一家装配厂，大众汽车变速器（上海）有限公司（以下简称为“VWTS”）自2001年成立以来已经为Polo、晶锐、途安、宝来、明锐和高尔夫等多款车型生产变速器，如今该工厂具有50万台变速器的年产能。这样巨大的产能要求该公司进一步推进生产的自动化，从而确保品质的一致性并提高生产率。该公司采用巴鲁夫识别系统BIS，通过无纸识别技术和完美追踪功能，优化使用各种刀具，确保在降低刀具成本的同时保证了变速器的质量。VWTS的加工中心如图2所示，门左边下部为BIS系统中带读写头的调试站，右边为灰色的处理器。

图2  VWTS的加工中心

系统的多样性创建了工业标准

巴鲁夫识别系统BIS主要由3种形式的部件组成：被动编码块（标签）、主动读写头以及通过常用总线接口与外围设备通信的处理器。附件中还包括连接电缆和便携式编程器，使产品系列更加完善。便携式单元、维修和测试设备可以采用USB或WLAN来检查并修改标签上的数据。读写头有不同的形状，从而可以很方便地应用于各种场合。如今，巴鲁夫识别系统已经成为工业标准，该系统型号的多样性使编码块可以在真空、带切削液和润滑剂的机器工具甚至在高温消毒器中使用。带读写头调试站的细节如图3所示。

最优化的工具使用、无纸化的工具信息、电子化数据传输以及有保证的品质是VWTS选择BIS系统的重要原因。在中国使用的每个编码块的存储容量为511Byte，编码块可以存储许多信息，包括刀具号码、序列号、供货商代码和机器号、刀具使用寿命、生产阶段或检测结果等，编码块粘贴在生产商的刀柄上，因为低估存储器的要求而事后更换它们会导致极高的成本浪费。

巴鲁夫可以提供不同材料的外壳和安装配置的处理器，认可的接口（包括常用的总线接头）为标准配备。采用Profibus接口，巴鲁夫可以很容易地将处理器整合到VWTS的现有控制器上。VWTS甚至可以将多个读写头连接到处理器上，从而使系统适应随后的要求变化，总共有超过10台的加工中心和对刀仪配置了处理器。读写头位于对刀仪、刀具商店、加工刀具以及使用寿命检查站上，这就确保了加工过程中各个环节的信息清晰交换。

图3  带读写头调试站的细节

刀具和数据组成单元

VWTS认为使用BIS系统显著地改善了公司的工作流程并且使之更加可靠。BIS系统还可以保证刀具数据永远清晰地与刀具相连。通常，刀具供货商会在运输之前，将编码块整合到刀柄上，从而使标签得到可靠的保护，防止其丢失或弄错。无论是新的刀具，还是使用过的刀具，每个刀具都会通过对刀仪进行调刀。在这里，对刀具进行精确地测量并且相应的数值会直接传到编码块上，不会出现接触。由于有了电子识别方法，即使公差也可以分配到各个刀具上，这就进一步提高了生产的准确性。

将刀具运回到仓库后，里面包含的数据可以在任何时间完整、无误且清晰地读取。这就是说各种刀具时刻处于备用状态并且可以得到最佳的利用。作业流程的下一个步骤是机加设备，在这10台加工中心上，每台都带有读写头的处理器（见图4，左边是电源和Profibus连接至控制器的接线端，上部为读写头的接线端），它会读取刀具数据并通过Profibus总线将数据发到控制器。加工中心的刀具可以自动对中，从而使刀库的缺口直接处在标记位置。刀具库可靠且准确地分配刀具并将刀具数据自动复制到主存储器上，这意味着机器的使用率大大提高，绝不会出现错误输入或者数据缺失的情况。

图4  带有读写头的处理器

延长刀具寿命，减少设置时间

刀具使用寿命的检测使VWTS可以有巨大的空间来提升效率，在工作流程中可以追踪每一个刀具，刀具的利用效率明显提高，公司需要做的仅仅是在真正需要刀具时进行更换或进行返修。在一些情况下，通过这样的连接，存储在刀柄上的数据甚至可以用来延长刀具的使用寿命。反而言之，可以减少库存量。如果在达到统计假设和机器报告的使用寿命之前，刀具仍然适合下一个加工环节，则完成作业后刀具将不再像以前一样被送往磨刀室，而是打破通常的环节，被送往仓库或送回加工中心。这不仅使刀具的利用率得到了最大化，而且最大程度地确保了刀具的安全。通过使用BIS系统优化相关流程后，该公司每年可节省3万欧元，而且系统不需要维护。

对于需要使用不同刀具的系统，BIS系统是将生产模型多样性与刀具利用经济性统一的最佳解决方案。在进行批量生产期间可以为更换刀具做准备工作并创造最佳的运行状态，从而使刀具更换时间缩短到最小成为可能。与手工装载刀具不同，刀具更换可以整合为一个工序，这就极大地提高了OEE（整体设备的有效性）。此外，同步刀具的更换会减少后续工序的停工时间，并且优化更换产品系列时的流程同样可以提高刀具的利用率。

VWTS除了已经采用的BIS系统之外，还将配备带电子数据传输系统的辅助系统，最大程度地减少刀具的设置时间，同时延长刀具的使用寿命。