關于數控機床網絡管理論文

　　本文簡要介紹了基于PDM的數控機床網絡管理DNC的基本功能、特點，提出了一個簡單的工程實施方案，并指出它是數控機床網絡管理DNC的一個發(fā)展方向。

　　一、概述

　　由于數控機床具有高柔性、高效率、穩(wěn)定的加工精度和復雜型面加工的能力，使其能對用戶各種需求作出快速反應，為此深獲制造業(yè)的青睞。在一些大、中型制造企業(yè)中，根據生產的需要和數控機床的特點，形成多種生產組織管理模式的制造系統，主要有：

　　1）基于分布式數控（DNC）車間（工段）信息管理系統。

　　這是目前占有最大比例的制造系統，應用單元控制裝置對制造過程的有關信息進行綜合管理。

　　2）柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統（FMS）。

　　FMS和FMC除了具有完全的DNC管理系統外，還有自動化倉庫，物料搬運和裝卸，刀具檢測、預調和傳送以及狀態(tài)監(jiān)控等硬件模塊和相應的物流和刀具流控制軟件。

　　3）自動化工廠（FA）

　　它是一種以自動化中央立體倉庫為中心的由多條FMS以及相應的企業(yè)信息管理系統組成的高度綜合自動化工廠（車間），由于它需要極高的投入，目前還不完全實用于我國絕大部分企業(yè)。

　　4）柔性機床組成的生產線

　　主要用于大批量生產的行業(yè)，如汽車、摩托車和家電等行業(yè)。由于市場需求變化迅速，產品生產周期縮短，因而由專用機床組成的剛性自動生產線已日益被柔性生產線所取代。盡管目前已投產的柔性生產線的比重雖然不大，但由于它適宜于對同族零件多品種混流批量生產，已成為當前柔性加工的一個主要發(fā)展方向。

　　由上述4類數控機床組成的制造系統可見，DNC不僅需用面廣，而且是其它制造系統的技術基礎。事實上，即使企業(yè)所實施ERP、PDM、SRM、生產管理系統等系統都已很完善了，仍然存在著上層管理和底層設備之間的信息斷層，還需要DNC等系統來將其與具體的加工過程連接起來，以進行信息傳輸。DNC(DirectNumericalControl)即計算機直接數控或分布式數控，是指一臺或多臺計算機對多臺數控機床實施分布式綜合數字控制。DNC集成系統屬于自動化制造系統的一種模式，是實現CAD/CAM和計算機輔助生產管理系統(CAPMS)集成的紐帶，它強調信息的集成與信息流的自動化，物料流的控制與執(zhí)行可大量介入人機交互。相對FMS來說，DNC投資小、見效快，是具有較好柔性的多個數控加工設備的集成控制系統。

　　基于上述分析，大多數控機床用戶在實施DNC方面都已取得了共識，也有很多用戶已經實施了數控機床網絡DNC，雖然這些DNC系統在NC程序的通訊等方面表現都比較良好，基本解決了NC程序的通訊瓶頸，大大提高了企業(yè)的生產效率，但在系統的使用過程中還是出現了一些問題，主要表現在如下幾點：

　　目前市面上的DNC廠商所提供的DNC產品都是基于NC程序文件的管理模式，在數據的快速查詢、存取、安全可靠性等方面存在著隱患。

　　與企業(yè)中其它相關管理系統的接口不暢，雖然DNC廠商也承偌可以達到所謂的無縫連接，但真要連接則是隔靴搔癢。

　　NC程序的管理缺乏合理的管理規(guī)章制度。

　　我們知道，PDM主要是根據企業(yè)需求和企業(yè)文化，將所有與產品相關的信息、資源、人員和過程都納入PDM技術和管理框架之中，實現優(yōu)化運作。它的實施解決了集成產品開發(fā)隊伍之間的協同工作，保證把正確的信息、在正確的時間、用正確的方式、傳遞給正確的人，以最終實現企業(yè)的文檔管理、產品結構管理、配置管理、工作流程管理和應用系統的完全集成。

　　NC程序作為產品信息的一個重要組成部分，其文檔管理在PDM中已得到了比較嚴格的流程管理，但是，NC程序又是一種非常特殊的信息體，它所包含的信息內容，如程序的加工軌跡、用刀信息、加工范圍、加工參數等又是一般PDM所不愿關注的，而這些內容往往又是DNC系統所關心的內容，為此，本公司將PDM和DNC系統有機地結合起來，充分利用此兩大系統的優(yōu)勢，開發(fā)了一種新型DNC—基于PDM的DNC，以對加工過程中核心信息NC程序進行更加科學、有效的管理。

　　二、基于PDM的數控機床網絡管理DNC的基本功能

　　顧名思義，基于PDM的數控機床網絡管理DNC應該兼具DNC和PDM兩方面的功能，具體來說，其功能如下：

　　1．DNC功能：以DNC通訊系統為核心，建立DNC通訊平臺，主要完成：

　　全功能的NC程序的雙向傳輸：

　　面向數控操作工的設計理念，所有數控設備實施聯網集中管理，利用網絡進行NC程序的雙向傳輸，從而實現NC程序的海量存儲、集成化管理，多達20余項的重要功能模塊，使DNC網絡的安全、兼容、易用等性能達到了一個前所未有的程度。

　　DNC網絡在線加工：

　　全客戶端模式的DNC在線加工，使DNC加工的進入、退出、斷點續(xù)傳等功能全部在數控機床端實現，而外部子程序調用、行號重置、斷點智能連接等全部融入到系統當中，無需人工干預，從而取代一臺機床配一臺計算機的模式。

　　設備加工信息采集：通過數控系統宏變量輸出功能（對沒有宏變量輸出功能的數控系統，通過報表輸出方式）實現機床加工信息的實時采集，通過采集的數據實現以下目標：

　　（1）采集程序加工開始與結束的時間，實現機床使用效率、零件加工工時、刀具使用壽命等信息的匯總分析，為ERP、MRPII提供基礎數據。

　　（2）通過采集宏變量輸出的數據，完成機床加工程序的實時還原，為質量管理的分析提供原始依據。

　　（3）通過采集數據的軌跡模擬，實現機床加工狀態(tài)的遠程檢測，為生產管理提供現場生產環(huán)境的實施追蹤。

　　2．基于PDM型式的NC程序的管理：以NC程序為驅動的管理系統，主要是對NC程序進行刀具軌跡的仿真，NC程序內部信息的提取，NC程序的流程管理，特別是采用SQL數據庫的管理方式對NC程序進行嚴格地管理。

　　（1）程序庫管理

　　在功能上主要包括：

　　程序庫編輯

　　程序添加

　　程序刪除

　　程序內容比較

　　程序行號管理

　　程序內容導入

　　程序字符轉換

　　程序坐標轉換

　　程序打印

　　程序查詢

　　程序加工仿真

　　（2）程序版本管理：

　　在正常情況，NC程序是按照程序名放在一個指定的庫表中，有時同一程序又往往存在不同的版本，這樣查找所需的程序就較為困難，容易出現程序調用錯誤的情況。如何既要準確快速地調用相應的程序，又要保證程序的版本正確，本系統較完善地解決了此問題。

　　在本系統中，每編輯一次NC程序，將程序被編輯前的狀態(tài)保存在一個歷史記錄庫表中，此記錄程序的名稱按照一定的規(guī)范來設計，比如：原NC程序名稱為ABC.NC，此程序在某日某時刻被某人編輯，那么此時生成的記錄程序名稱為ABC-DDDDDD-SSSSSS-RRRRRR.TMP，其中DDDDDD代表被編輯的日期，SSSSSS代表被編輯的時刻，RRRRRR代表被編輯的人員名稱，這樣一來，我們除了可以查看NC程序當前狀態(tài)之外，還可以追溯此NC程序的所有被編輯過程。在本系統中設計一個NC程序編輯歷史記錄查詢器，以方便用戶進行編輯追蹤。

　　（3）程序生命周期管理：

　　在本系統中將對NC程序的整個生命周期進行嚴格的管理，從NC程序的生成開始到NC程序的最終消亡都提供一套嚴格的管理手段。

　　目前對NC程序的狀態(tài)可設置為編輯、審核、鎖定、定型四種，過程如下：

　　在NC程序初始生成時是可以編輯的，編輯完成后，編程主管進行審核，審核通過后可以開始進行試加工，在此過程中可能還需要對NC程序進行編輯修改，修改完成后再審核，直到加工合格后經領導討論，以決定當前NC程序是否鎖定，在鎖定期間，NC程序不可再進行編輯修改，除非確實有例外情況，經領導批準，將程序鎖定狀態(tài)修改為編輯狀態(tài)，程序再經過修改、審核、加工、再鎖定循環(huán)，當前NC程序經過幾輪循環(huán)下來，領導決定此NC程序可以定型了，終身不再被修改，那么此NC程序就設為定型狀態(tài)，一直到NC程序消亡此NC程序都不能再進行編輯修改，NC程序消亡后就將其移出到一個NC程序消亡處（可以指定到一個固定庫表），不再放置在本系統程序庫中，有關此NC程序的所有記錄也一并消除。

　　（4）程序內部信息管理：

　　這里主要是指對NC程序的內部屬性進行管理，如程序號、程序注釋、軌跡圖號、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、機床、用戶信息等進行管理。在本系統中可對程序根據圖號、零件名稱、工序、軌跡圖、機床等進行多種條件的復合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。

　　在本系統中存儲的圖片主要是NC程序加工軌跡圖或零件圖，主要是方便用戶在調用程序時，借助于這些加工軌跡圖或零件圖對程序有更直觀的認識。這些圖片在整個加工過程中，起到一個指導性的作用，例如，零件的裝夾、刀具情況、零件各工序的加工狀態(tài)等，使用戶加工時一目了然，可以更迅速地進行相應的工作。利用刀具清單、程序內部屬性和程序注釋等一系列重要信息，用戶可以降低生產準備時間，以最短的時間、最高的效率和最高的準確度作好各種生產準備。

　　（5）程序權限管理：

　　主要是給每個用戶設計不同的NC程序管理權限，以避免自己或別人對NC的程序進行誤編輯，體現責任分清。

　　三、基于PDM的數控機床網絡管理DNC的特點

　　（1）由文件管理方式過渡到數據庫管理方式：基于PDM的數控機床網絡管理DNC區(qū)別于傳統DNC的一個最明顯的變化是采用了SQL關系型數據庫的管理方式，消除了采用文件的管理方式所固有的存取、查詢、安全等方面的隱患。它將NC程序的實際內容保存在數據庫中，由機床上傳到PC機中是保存在一個固定的數據庫庫表中，機床請求的NC程序也是從數據庫中提取的。

　　（2）真正實現與ERP、PDM、CRM等系統的無縫連接：在本系統中，考慮到用戶使用PDM時可能使用的數據庫是千差萬別的，故采用了ODBC的方式，ODBC勝過其它數據庫技術的優(yōu)點之一就是允許一個單代碼基同各種數據庫接口的能力。針對不同廠家的數據庫，我們只要建立合理的ODBC聯接即可。

　　（2）合理的程序管理流程：在本系統中，大量借用PDM對文檔資料的管理流程，同時針對NC程序管理的特殊化，對NC程序進行管理。

　　四、基于PDM的數控機床網絡管理DNC實施方案

　　以下是本公司給某數控機床廠家所做的基于PDM的數控機床網絡管理DNC實施方案，敬請參考。

　　此數控機床廠家屬于某軍工單位，內部網絡建設非常完善，配置有ERP和PDM，都采用SQL數據庫存儲數據。用戶要求我們的DNC也能與PDM連接，以便采用PDM對NC程序進行流程管理。系統網絡拓撲結構如圖所示：

　　為此，我們提供了一套基于PDM的數控機床網絡管理DNC，它負責在機床上傳程序時將其保存到數據庫表中，此數據庫表是通過ODBC連接到PDM中的相關庫表，機床所請求的NC程序內容也是通過數據庫來存取的。針對NC程序管理的特殊要求，我們也給用戶提供了一套基于PDM的NC程序管理系統，具體功能詳見上面說明。

　　五、總結

　　總之，隨著用戶對DNC使用的不斷深入，通過多年來與用戶之間的不斷探討，我們感覺基于PDM的機床網絡管理DNC是數控機床網絡DNC管理的發(fā)展方向。在此，我們只是拋磚引玉，望廣大同道者能不吝賜教，與我們共同探討，互相學習，共同進步，為我國的制造業(yè)做出更大的貢獻！

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