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關(guān)于數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理論文
本文簡(jiǎn)要介紹了基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC的基本功能、特點(diǎn)，提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的工程實(shí)施方案，并指出它是數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC的一個(gè)發(fā)展方向。
一、概述
由于數(shù)控機(jī)床具有高柔性、高效率、穩(wěn)定的加工精度和復(fù)雜型面加工的能力，使其能對(duì)用戶各種需求作出快速反應(yīng)，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(jù)生產(chǎn)的需要和數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，形成多種生產(chǎn)組織管理模式的制造系統(tǒng)，主要有：
1）基于分布式數(shù)控（DNC）車間（工段）信息管理系統(tǒng)。
這是目前占有最大比例的制造系統(tǒng)，應(yīng)用單元控制裝置對(duì)制造過(guò)程的有關(guān)信息進(jìn)行綜合管理。
2）柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）。
FMS和FMC除了具有完全的DNC管理系統(tǒng)外，還有自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，物料搬運(yùn)和裝卸，刀具檢測(cè)、預(yù)調(diào)和傳送以及狀態(tài)監(jiān)控等硬件模塊和相應(yīng)的物流和刀具流控制軟件。
3）自動(dòng)化工廠（FA）
它是一種以自動(dòng)化中央立體倉(cāng)庫(kù)為中心的由多條FMS以及相應(yīng)的企業(yè)信息管理系統(tǒng)組成的高度綜合自動(dòng)化工廠（車間），由于它需要極高的投入，目前還不完全實(shí)用于我國(guó)絕大部分企業(yè)。
4）柔性機(jī)床組成的生產(chǎn)線
主要用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如汽車、摩托車和家電等行業(yè)。由于市場(chǎng)需求變化迅速，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短，因而由專用機(jī)床組成的剛性自動(dòng)生產(chǎn)線已日益被柔性生產(chǎn)線所取代。盡管目前已投產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線的比重雖然不大，但由于它適宜于對(duì)同族零件多品種混流批量生產(chǎn)，已成為當(dāng)前柔性加工的一個(gè)主要發(fā)展方向。
由上述4類數(shù)控機(jī)床組成的制造系統(tǒng)可見(jiàn)，DNC不僅需用面廣，而且是其它制造系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。事實(shí)上，即使企業(yè)所實(shí)施ERP、PDM、SRM、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)都已很完善了，仍然存在著上層管理和底層設(shè)備之間的信息斷層，還需要DNC等系統(tǒng)來(lái)將其與具體的加工過(guò)程連接起來(lái)，以進(jìn)行信息傳輸。DNC(DirectNumericalControl)即計(jì)算機(jī)直接數(shù)控或分布式數(shù)控，是指一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床實(shí)施分布式綜合數(shù)字控制。DNC集成系統(tǒng)屬于自動(dòng)化制造系統(tǒng)的一種模式，是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM和計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)(CAPMS)集成的紐帶，它強(qiáng)調(diào)信息的集成與信息流的自動(dòng)化，物料流的控制與執(zhí)行可大量介入人機(jī)交互。相對(duì)FMS來(lái)說(shuō)，DNC投資小、見(jiàn)效快，是具有較好柔性的多個(gè)數(shù)控加工設(shè)備的集成控制系統(tǒng)。
基于上述分析，大多數(shù)控機(jī)床用戶在實(shí)施DNC方面都已取得了共識(shí)，也有很多用戶已經(jīng)實(shí)施了數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)DNC，雖然這些DNC系統(tǒng)在NC程序的通訊等方面表現(xiàn)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(chǎn)效率，但在系統(tǒng)的使用過(guò)程中還是出現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：
目前市面上的DNC廠商所提供的DNC產(chǎn)品都是基于NC程序文件的管理模式，在數(shù)據(jù)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(guān)管理系統(tǒng)的接口不暢，雖然DNC廠商也承偌可以達(dá)到所謂的無(wú)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(jù)企業(yè)需求和企業(yè)文化，將所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息、資源、人員和過(guò)程都納入PDM技術(shù)和管理框架之中，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)作。它的實(shí)施解決了集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)隊(duì)伍之間的協(xié)同工作，保證把正確的信息、在正確的時(shí)間、用正確的方式、傳遞給正確的人，以最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、配置管理、工作流程管理和應(yīng)用系統(tǒng)的完全集成。
NC程序作為產(chǎn)品信息的一個(gè)重要組成部分，其文檔管理在PDM中已得到了比較嚴(yán)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(nèi)容，如程序的加工軌跡、用刀信息、加工范圍、加工參數(shù)等又是一般PDM所不愿關(guān)注的，而這些內(nèi)容往往又是DNC系統(tǒng)所關(guān)心的內(nèi)容，為此，本公司將PDM和DNC系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分利用此兩大系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)了一種新型DNC—基于PDM的DNC，以對(duì)加工過(guò)程中核心信息NC程序進(jìn)行更加科學(xué)、有效的管理。
二、基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC的基本功能
顧名思義，基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC應(yīng)該兼具DNC和PDM兩方面的功能，具體來(lái)說(shuō)，其功能如下：
1．DNC功能：以DNC通訊系統(tǒng)為核心，建立DNC通訊平臺(tái)，主要完成：
全功能的NC程序的雙向傳輸：
面向數(shù)控操作工的設(shè)計(jì)理念，所有數(shù)控設(shè)備實(shí)施聯(lián)網(wǎng)集中管理，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行NC程序的雙向傳輸，從而實(shí)現(xiàn)NC程序的海量存儲(chǔ)、集成化管理，多達(dá)20余項(xiàng)的重要功能模塊，使DNC網(wǎng)絡(luò)的安全、兼容、易用等性能達(dá)到了一個(gè)前所未有的程度。
DNC網(wǎng)絡(luò)在線加工：
全客戶端模式的DNC在線加工，使DNC加工的進(jìn)入、退出、斷點(diǎn)續(xù)傳等功能全部在數(shù)控機(jī)床端實(shí)現(xiàn)，而外部子程序調(diào)用、行號(hào)重置、斷點(diǎn)智能連接等全部融入到系統(tǒng)當(dāng)中，無(wú)需人工干預(yù)，從而取代一臺(tái)機(jī)床配一臺(tái)計(jì)算機(jī)的模式。
設(shè)備加工信息采集：通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)宏變量輸出功能（對(duì)沒(méi)有宏變量輸出功能的數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)報(bào)表輸出方式）實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工信息的實(shí)時(shí)采集，通過(guò)采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：
�。�1）采集程序加工開(kāi)始與結(jié)束的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)機(jī)床使用效率、零件加工工時(shí)、刀具使用壽命等信息的匯總分析，為ERP、MRPII提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
�。�2）通過(guò)采集宏變量輸出的數(shù)據(jù)，完成機(jī)床加工程序的實(shí)時(shí)還原，為質(zhì)量管理的分析提供原始依據(jù)。
�。�3）通過(guò)采集數(shù)據(jù)的軌跡模擬，實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工狀態(tài)的遠(yuǎn)程檢測(cè)，為生產(chǎn)管理提供現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)施追蹤。
2．基于PDM型式的NC程序的管理：以NC程序?yàn)轵?qū)動(dòng)的管理系統(tǒng)，主要是對(duì)NC程序進(jìn)行刀具軌跡的仿真，NC程序內(nèi)部信息的提取，NC程序的流程管理，特別是采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式對(duì)NC程序進(jìn)行嚴(yán)格地管理。
�。�1）程序庫(kù)管理
在功能上主要包括：
程序庫(kù)編輯
程序添加
程序刪除
程序內(nèi)容比較
程序行號(hào)管理
程序內(nèi)容導(dǎo)入
程序字符轉(zhuǎn)換
程序坐標(biāo)轉(zhuǎn)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(gè)指定的庫(kù)表中，有時(shí)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(xiàn)程序調(diào)用錯(cuò)誤的情況。如何既要準(zhǔn)確快速地調(diào)用相應(yīng)的程序，又要保證程序的版本正確，本系統(tǒng)較完善地解決了此問(wèn)題。
在本系統(tǒng)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(gè)歷史記錄庫(kù)表中，此記錄程序的名稱按照一定的規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)，比如：原NC程序名稱為ABC.NC，此程序在某日某時(shí)刻被某人編輯，那么此時(shí)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(shí)刻，RRRRRR代表被編輯的人員名稱，這樣一來(lái)，我們除了可以查看NC程序當(dāng)前狀態(tài)之外，還可以追溯此NC程序的所有被編輯過(guò)程。在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)NC程序編輯歷史記錄查詢器，以方便用戶進(jìn)行編輯追蹤。
�。�3）程序生命周期管理：
在本系統(tǒng)中將對(duì)NC程序的整個(gè)生命周期進(jìn)行嚴(yán)格的管理，從NC程序的生成開(kāi)始到NC程序的最終消亡都提供一套嚴(yán)格的管理手段。
目前對(duì)NC程序的狀態(tài)可設(shè)置為編輯、審核、鎖定、定型四種，過(guò)程如下：
在NC程序初始生成時(shí)是可以編輯的，編輯完成后，編程主管進(jìn)行審核，審核通過(guò)后可以開(kāi)始進(jìn)行試加工，在此過(guò)程中可能還需要對(duì)NC程序進(jìn)行編輯修改，修改完成后再審核，直到加工合格后經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)討論，以決定當(dāng)前NC程序是否鎖定，在鎖定期間，NC程序不可再進(jìn)行編輯修改，除非確實(shí)有例外情況，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，將程序鎖定狀態(tài)修改為編輯狀態(tài)，程序再經(jīng)過(guò)修改、審核、加工、再鎖定循環(huán)，當(dāng)前NC程序經(jīng)過(guò)幾輪循環(huán)下來(lái)，領(lǐng)導(dǎo)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(shè)為定型狀態(tài)，一直到NC程序消亡此NC程序都不能再進(jìn)行編輯修改，NC程序消亡后就將其移出到一個(gè)NC程序消亡處（可以指定到一個(gè)固定庫(kù)表），不再放置在本系統(tǒng)程序庫(kù)中，有關(guān)此NC程序的所有記錄也一并消除。
�。�4）程序內(nèi)部信息管理：
這里主要是指對(duì)NC程序的內(nèi)部屬性進(jìn)行管理，如程序號(hào)、程序注釋、軌跡圖號(hào)、零件圖號(hào)、所加工的零件號(hào)、加工工序號(hào)、機(jī)床、用戶信息等進(jìn)行管理。在本系統(tǒng)中可對(duì)程序根據(jù)圖號(hào)、零件名稱、工序、軌跡圖、機(jī)床等進(jìn)行多種條件的復(fù)合查尋，同時(shí)對(duì)加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進(jìn)行管理。
在本系統(tǒng)中存儲(chǔ)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(diào)用程序時(shí)，借助于這些加工軌跡圖或零件圖對(duì)程序有更直觀的認(rèn)識(shí)。這些圖片在整個(gè)加工過(guò)程中，起到一個(gè)指導(dǎo)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(shí)一目了然，可以更迅速地進(jìn)行相應(yīng)的工作。利用刀具清單、程序內(nèi)部屬性和程序注釋等一系列重要信息，用戶可以降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，以最短的時(shí)間、最高的效率和最高的準(zhǔn)確度作好各種生產(chǎn)準(zhǔn)備。
�。�5）程序權(quán)限管理：
主要是給每個(gè)用戶設(shè)計(jì)不同的NC程序管理權(quán)限，以避免自己或別人對(duì)NC的程序進(jìn)行誤編輯，體現(xiàn)責(zé)任分清。
三、基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC的特點(diǎn)
�。�1）由文件管理方式過(guò)渡到數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式：基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC區(qū)別于傳統(tǒng)DNC的一個(gè)最明顯的變化是采用了SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)際內(nèi)容保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，由機(jī)床上傳到PC機(jī)中是保存在一個(gè)固定的數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)表中，機(jī)床請(qǐng)求的NC程序也是從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取的。
（2）真正實(shí)現(xiàn)與ERP、PDM、CRM等系統(tǒng)的無(wú)縫連接：在本系統(tǒng)中，考慮到用戶使用PDM時(shí)可能使用的數(shù)據(jù)庫(kù)是千差萬(wàn)別的，故采用了ODBC的方式，ODBC勝過(guò)其它數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一就是允許一個(gè)單代碼基同各種數(shù)據(jù)庫(kù)接口的能力。針對(duì)不同廠家的數(shù)據(jù)庫(kù)，我們只要建立合理的ODBC聯(lián)接即可。
�。�2）合理的程序管理流程：在本系統(tǒng)中，大量借用PDM對(duì)文檔資料的管理流程，同時(shí)針對(duì)NC程序管理的特殊化，對(duì)NC程序進(jìn)行管理。
四、基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC實(shí)施方案
以下是本公司給某數(shù)控機(jī)床廠家所做的基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC實(shí)施方案，敬請(qǐng)參考。
此數(shù)控機(jī)床廠家屬于某軍工單位，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建設(shè)非常完善，配置有ERP和PDM，都采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。用戶要求我們的DNC也能與PDM連接，以便采用PDM對(duì)NC程序進(jìn)行流程管理。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示：
為此，我們提供了一套基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC，它負(fù)責(zé)在機(jī)床上傳程序時(shí)將其保存到數(shù)據(jù)庫(kù)表中，此數(shù)據(jù)庫(kù)表是通過(guò)ODBC連接到PDM中的相關(guān)庫(kù)表，機(jī)床所請(qǐng)求的NC程序內(nèi)容也是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存取的。針對(duì)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(tǒng)，具體功能詳見(jiàn)上面說(shuō)明。
五、總結(jié)
總之，隨著用戶對(duì)DNC使用的不斷深入，通過(guò)多年來(lái)與用戶之間的不斷探討，我們感覺(jué)基于PDM的機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC是數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)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(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，為我國(guó)的制造業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)！
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