中國(guó)南車集團(tuán)株洲車輛廠是我國(guó)鐵道行業(yè)的骨干企業(yè)，近幾年來信息系統(tǒng)支撐了工廠快速發(fā)展。但是，工廠的底層數(shù)控加工設(shè)備與信息系統(tǒng)直接連接環(huán)節(jié)還比較薄弱，對(duì)數(shù)控加工設(shè)備統(tǒng)一管理、增強(qiáng)柔性、提率方面都不利，為此，我們決定尋找一套系統(tǒng)解決數(shù)控加工設(shè)備與現(xiàn)有信息系統(tǒng)集成。經(jīng)多方調(diào)研，我們zui終選用了北京蘭光創(chuàng)新科技有限公司提供的基于數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)dnc系統(tǒng)——cimco dnc-max。
一、數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)目前存在的具體問題
對(duì)該分廠仔細(xì)調(diào)查后我們發(fā)現(xiàn)，由于沒有對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行統(tǒng)一管理，也沒有采用計(jì)算機(jī)與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行通訊，數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)存在如下問題：
1． 由于傳輸不便，加工程序全部采用人工輸入，耗費(fèi)時(shí)間，也容易出錯(cuò)。
2． 數(shù)控機(jī)床內(nèi)存較小，加工零件一更換，加工程序不得不進(jìn)行反復(fù)的刪除和鍵入，頻繁重復(fù)的零件準(zhǔn)備工作浪費(fèi)了大量工作時(shí)間，也影響了程序的穩(wěn)定性。
3． 由于程序輸入改動(dòng)不靈活，加工零件及工作量在機(jī)床之間不能平衡。
4． 由于加工程序的編輯輸入都需要在數(shù)控機(jī)床的數(shù)控單元上手工進(jìn)行，這在一定程度上耽誤了數(shù)控機(jī)床的加工時(shí)間，影響工作效率。
5． 由于數(shù)控機(jī)床都處于生產(chǎn)狀態(tài)之中，不同時(shí)段每臺(tái)機(jī)床都有不同的任務(wù)，導(dǎo)致這些*設(shè)備的工藝過程只能由工人實(shí)際控制，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)組、工藝制造部、裝備管理部的工程師對(duì)其缺乏有效的技術(shù)管理平臺(tái)。
6． 現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)繁雜，各系統(tǒng)之間所用的通訊協(xié)定（波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)、開始符、結(jié)束符等）和通訊電纜也不一樣，造成相互之間互不兼容的現(xiàn)狀。
7． 用筆記本電腦傳輸程序，頻繁的熱插熱拔極易燒壞機(jī)床接口。
8． 程序傳輸需編程員和操作員共同完成，常常僅為了傳程序，編程員還得親自到現(xiàn)場(chǎng)。
9． 有些零件經(jīng)常需要在線加工，但由于已有的傳輸不滿足在線加工的可靠性，或者沒有此功能，嚴(yán)重地影響了機(jī)床功能的發(fā)揮。
10． 有些程序通過傳輸，一般都只能用文件夾的方式保存在電腦上，程序一多，就得花費(fèi)大量時(shí)間去查找程序。
11． 電腦上的程序和工藝卡、模型圖、刀具清單等都是孤立保存，時(shí)間久了，就不知道它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還需要反復(fù)進(jìn)行對(duì)照，才能知道某個(gè)程序是做什么的。
12． 由于機(jī)床和電腦不能實(shí)時(shí)通訊，有很多在電腦上編的程序到機(jī)床上調(diào)試更改后不能及時(shí)更新，電腦中保存的仍是老版本的程序，下次調(diào)用還需要重新調(diào)試修改。
13． 由于對(duì)數(shù)控程序沒有權(quán)限管理，程序常常發(fā)生被誤改現(xiàn)象，而且無法追溯到修改前狀態(tài)。
14. 程序的編輯修改一般是在控制面板上或在電腦的記事本中完成，由于沒有的數(shù)控編程工具，修改的程序無法進(jìn)行比較、模擬、自動(dòng)備份，常常發(fā)生一些意想不到錯(cuò)誤。
二、 制定解決方案
針對(duì)以上問題，經(jīng)過與北京蘭光公司的技術(shù)人員進(jìn)行交流，我們zui終采用了如下的機(jī)床聯(lián)網(wǎng)方式。
⒈ 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和硬件
整個(gè)網(wǎng)絡(luò)以公司現(xiàn)有局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，在生產(chǎn)車間放一hub，在各機(jī)床電氣柜內(nèi)安裝moxa或digi 單串口服務(wù)器（安裝何種單串口服務(wù)器根據(jù)機(jī)床采用哪種數(shù)控系統(tǒng)來定），串口服務(wù)器網(wǎng)口端通過屏蔽雙絞線與hub相連，串口端通過串行線與各機(jī)床相連。技術(shù)中心一臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器作為cimco-dnc服務(wù)器，在工藝組和車間現(xiàn)場(chǎng)各擴(kuò)展一臺(tái)客戶機(jī)。
⒉ 軟件構(gòu)成
cimco dnc-max v5——功能強(qiáng)大的dnc通訊系統(tǒng)；
cimco edit v5——、靈活的數(shù)控程序編輯器；
cimco ncbase v5——數(shù)控程序管理系統(tǒng)；
metacut 2.1——可靠的數(shù)控程序仿真軟件。
這四個(gè)部分無縫集成為一個(gè)整體，分別負(fù)責(zé)機(jī)床的通訊、程序編輯和程序管理。
⒊ 實(shí)現(xiàn)功能
1）實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化、長(zhǎng)距離通訊，*擺脫了手工或單機(jī)錄入程序的局面。
2）遠(yuǎn)程調(diào)用功能使操作者直接在機(jī)床控制面板上就可得到服務(wù)器上的程序清單，并可直接調(diào)用。
3）程序需要從機(jī)床向服務(wù)器上傳時(shí)，服務(wù)器能夠自動(dòng)接收，并完成程序的命名、保存和備份工作，無須專人值守。
4）多機(jī)可同時(shí)上傳下載，互不影響。
5）每次傳輸可產(chǎn)生成功/失敗報(bào)告，及時(shí)向操作者反饋傳輸狀況。
6）傳輸日志，記錄每天的傳輸情況，便于管理者了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)信息。
7）在網(wǎng)絡(luò)上的任何pc都可以通過ie瀏覽服務(wù)器了解到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床的開關(guān)、通訊情況，通過特殊宏指令還可以了解程序運(yùn)行情況。
8）提供了一個(gè)的程序編輯、修改和仿真的平臺(tái)，程序在使用前，利用其軌跡和實(shí)體仿真進(jìn)行預(yù)演，大大減少了零件的批量報(bào)廢。
9） 實(shí)現(xiàn)了數(shù)控程序的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，克服了文件夾管理方式的弊端。
10） 可對(duì)數(shù)控程序的各種信息，如程序號(hào)、圖號(hào)、零件號(hào)、機(jī)床、用戶信息等進(jìn)行管理，并可自定義關(guān)鍵字段。
11） 可對(duì)程序的程序號(hào)、圖號(hào)、機(jī)床、操作者、編制時(shí)間等關(guān)鍵字段進(jìn)行組合查找，并支持通配符，很方便地找到想要的程序。
12） 以程序作為主線，把與程序相關(guān)的程序備注、刀具清單、模型文件、工藝卡片、毛坯圖、工序圖、裝夾圖片等信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)管理，所有信息都在數(shù)據(jù)庫(kù)的同一個(gè)界面內(nèi)，一目了然，為車間無紙化作業(yè)提供了一個(gè)平臺(tái)。
13） 嚴(yán)格的權(quán)限管理，不同的人員有不同的管理權(quán)限。
14） 將程序分為編輯、調(diào)試、定型三個(gè)狀態(tài)，嚴(yán)格按照編制、審核、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證、批準(zhǔn)這一系列流程操作，保證程序的準(zhǔn)確性。
15） 非常方便的比較功能，不同版本程序的差別一目了然。
16） 管理符合iso9000標(biāo)準(zhǔn)，任何人對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理都留有記錄，具有可追溯性。
17） 為操作者、編程者、管理者提供了一個(gè)暢通的信息交流平臺(tái)，使他們不需離開自己的辦公環(huán)境，就能完成程序的編制、修改、審核、驗(yàn)證、批準(zhǔn)、調(diào)用、備份等工作。
三、網(wǎng)絡(luò)的建立
cimco dnc-max基于以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)dnc系統(tǒng)，它直接利用工廠現(xiàn)有的局域網(wǎng)，將網(wǎng)絡(luò)延伸到各設(shè)備節(jié)點(diǎn)，從而使數(shù)控設(shè)備與各個(gè)服務(wù)器及工作站形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。圖一是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)布局圖。
圖一 網(wǎng)絡(luò)布局圖
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，dnc系統(tǒng)采用了全工廠統(tǒng)一管理模式,將dnc服務(wù)器放在工廠信息中心，所有分廠的數(shù)控程序及其相關(guān)的文件集中放在dnc服務(wù)器上,在各分廠、工藝制造部、裝備管理部分別擴(kuò)展dnc客戶機(jī)。首先，它的傳輸距離不受限制。網(wǎng)絡(luò)dnc的一個(gè)特點(diǎn)就是工廠網(wǎng)絡(luò)通到哪里機(jī)床就能接到哪里，*遵循以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)床與以太網(wǎng)之間增加串口轉(zhuǎn)換器，cimco dnc-max利用品牌moxa和digi的單串口服務(wù)器，所以串行能做得很短，這樣就解除了串行通訊15米的距離限制。該分廠距離信息中心服務(wù)器布線距離超過一千米，借助工廠原有的網(wǎng)絡(luò)和新加的廠房?jī)?nèi)雙絞線布線，十一臺(tái)數(shù)控設(shè)備同樣接入了cimco dnc系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程通訊。其次，cimco dnc-max的程序管理基于sql數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)，從而使得技術(shù)中心、工藝制造部、現(xiàn)場(chǎng)工藝人員間使用的各種與數(shù)控程序有關(guān)的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一集中管理。再次，cimco dnc-max的程序管理系統(tǒng)采用流程化管理，人員權(quán)限嚴(yán)密，程序狀態(tài)分明，簽審流程順暢，這樣才保障了各個(gè)角色的人員在dnc平臺(tái)上完成整個(gè)程序的編制、校對(duì)、調(diào)試、檢驗(yàn)、審核、批準(zhǔn)、歸檔等所有工作。
四、dnc系統(tǒng)實(shí)施后程序管理的工作流程
根據(jù)不同的難易程度，各個(gè)分廠的數(shù)控程序分別由不同角色的人員進(jìn)行編制，所以管理的工作流程也略有不同。
1． 簡(jiǎn)單的數(shù)控程序由機(jī)床操作員編制
這種情況工作流程較為簡(jiǎn)單，一般是機(jī)床操作員在數(shù)控機(jī)床控制面板上編寫，然后直接進(jìn)行調(diào)試加工，*合格后經(jīng)檢查員確認(rèn)，機(jī)床操作員將此程序發(fā)送至dnc服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，技術(shù)主管在客戶機(jī)上對(duì)此程序進(jìn)行批準(zhǔn)，批準(zhǔn)的程序?qū)傩宰兂芍蛔x，完成了歸檔管理，沒有一定的更改手續(xù)此程序不能被修改。機(jī)床操作員正式加工此零件時(shí)，利用cimco dnc-max的遠(yuǎn)程調(diào)用功能直接在機(jī)床控制面板上從服務(wù)器內(nèi)下載。
2． 較復(fù)雜的程序由工藝員編制
工藝員首先從工藝制造技術(shù)部的pdm系統(tǒng)中獲得capp生成的工藝卡，根據(jù)工藝卡上的工藝路線和工藝規(guī)程利用cam系統(tǒng)生成數(shù)控程序，工藝員在客戶機(jī)上將程序加載到dnc的數(shù)控程序數(shù)據(jù)庫(kù)，編程組長(zhǎng)首先對(duì)程序進(jìn)行校對(duì)，由工藝員直接將此程序發(fā)送至機(jī)床，然后工藝員到車間現(xiàn)場(chǎng)與操作員一起對(duì)此程序進(jìn)行調(diào)試，*合格后經(jīng)檢查員確認(rèn)，機(jī)床操作員將此程序發(fā)送至dnc服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，技術(shù)主管對(duì)此程序進(jìn)行批準(zhǔn)，程序?qū)傩宰兂芍蛔x，進(jìn)行歸檔管理。同樣，機(jī)床操作員正式加工此零件時(shí)，可以直接在機(jī)床控制面板上從服務(wù)器內(nèi)下載。
圖二 程序管理流程圖
五、實(shí)施的效果
1． 建立了管理與底層數(shù)控制造信息直接連接。有了dnc系統(tǒng)后，工藝制造技術(shù)部、工藝室和車間數(shù)控機(jī)床間形成了一個(gè)統(tǒng)一的信息鏈，工藝室利用制造技術(shù)部下發(fā)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，并把相關(guān)信息文檔關(guān)聯(lián)在對(duì)應(yīng)程序下，工藝制造技術(shù)部對(duì)這些程序和關(guān)聯(lián)文件進(jìn)行簽審。車間數(shù)控機(jī)床操作員可通過瀏覽這些程序和關(guān)聯(lián)文件用于指導(dǎo)生產(chǎn)，并可直接把服務(wù)器上的數(shù)控程序下載到機(jī)床上。
2． 數(shù)控聯(lián)網(wǎng)軟件提供加工程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能：可以對(duì)程序號(hào)、圖號(hào)、零件代號(hào)、對(duì)應(yīng)加工機(jī)床、用戶名稱、更改日期等信息進(jìn)行管理，此外，數(shù)據(jù)庫(kù)中的程序可以關(guān)聯(lián)注釋、工藝要求、刀具清單、相關(guān)圖片、相關(guān)視頻等，給推行標(biāo)準(zhǔn)、可視化工藝提供了條件。
3． 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中管理。dnc系統(tǒng)把原來分散在工藝制造技術(shù)部和各分廠的數(shù)控程序及相關(guān)信息文檔都集中在網(wǎng)絡(luò)中心的dnc服務(wù)器上，這樣管理起來安全方便。
4． 實(shí)現(xiàn)了數(shù)控程序的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，程序查找起來非常方便。不同人員設(shè)定不同的權(quán)限，程序設(shè)為不同的狀態(tài)，自動(dòng)備份功能增加了程序的安全性。
5． 程序修改、軌跡模擬、文件比較等功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單實(shí)用，大大縮短了程序修改的時(shí)間，而且提高了準(zhǔn)確性。
6． 實(shí)現(xiàn)了所有數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程通訊控制，大大縮短了程序的錄入時(shí)間，提高了機(jī)床利用率。
7． 在加工刀具標(biāo)準(zhǔn)化后，加工零件程序可以在相同型號(hào)數(shù)控設(shè)備上交互應(yīng)用，平衡設(shè)備加工數(shù)量，解決一些生產(chǎn)瓶頸。
8． 通過網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器在數(shù)控機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)傳輸加工程序，提高車間應(yīng)付特殊情況（如機(jī)床故障等）的能力。
9． 數(shù)控聯(lián)網(wǎng)后，工藝組工程師可以通過遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理，在任一時(shí)間（無需停機(jī)）快速地對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工程序進(jìn)行監(jiān)控、編輯、模擬加工檢查、維護(hù)、歸檔等工作。（而這些工作在聯(lián)網(wǎng)前，需停機(jī)作業(yè)，且效率低下，影響生產(chǎn)的連續(xù)性和數(shù)控設(shè)備的柔性效率。）這一優(yōu)點(diǎn)在零件設(shè)計(jì)優(yōu)化改進(jìn)時(shí)尤為重要。
10． 數(shù)控聯(lián)網(wǎng)后，使數(shù)控加工人員分工明確、細(xì)化，有利于提高生產(chǎn)效率，即工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程編寫程序并模擬加工檢查，操作人員則只接受程序，維持持續(xù)生產(chǎn)，這有利于產(chǎn)品質(zhì)量的保證。
11． 需要數(shù)控設(shè)備加工的零件可預(yù)先編制程序并進(jìn)行加工仿真、先期刀具準(zhǔn)備，在加工時(shí)只需幾秒鐘程序傳送就能進(jìn)行，為加快新產(chǎn)品試制提供了便利條件。
工作流程的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化使各類人員得到合理配置，提高了員工的工作積極性。程序傳輸?shù)男?、?zhǔn)確性大大減少了數(shù)控機(jī)床的待機(jī)時(shí)間，降低了零件的廢品率，發(fā)揮了較大的經(jīng)濟(jì)效益。