劉繼東 羅錫萍

（東方汽輪機有限公司，四川 德陽，618000）

0 引言

DNC(Distributed Numerical Control)稱為分布式數(shù)控，意為直接數(shù)字控制或分布數(shù)字控制。是實現(xiàn)CAD/CAM和計算機輔助生產管理系統(tǒng)集成的紐帶，是機械加工自動化的又一種形式。DNC最早的含義是直接數(shù)字控制，其研究開始于上世紀六十年代。它指的是將若干臺數(shù)控設備直接連接在一臺中央計算機上，由中央計算機負責NC程序的管理和傳送。當時的研究目的主要是為了解決早期數(shù)控設備 (NC)因使用紙帶輸入數(shù)控加工程序而引起的一系列問題，以及早期數(shù)控設備的高計算成本等問題。

七十年代以后，隨著數(shù)控機床 (CNC)技術的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的存貯容量和計算速度都大為提高，DNC的含義由簡單的直接數(shù)字控制發(fā)展到分布式數(shù)字控制。它不但具有直接數(shù)字控制的所有功能，而且具有系統(tǒng)信息收集、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視以及系統(tǒng)控制等功能。

八十年代以后，隨著計算機技術、通訊技術和CIMS技術的發(fā)展，DNC的內涵和功能不斷擴大，與六、七十年代的DNC相比已有很大區(qū)別，它開始著眼于車間的信息集成，針對車間的生產計劃，技術準備，加工操作等基本作業(yè)進行集中監(jiān)控與分散控制，把生產任務通過局域網(wǎng)分配給各個加工單元，并使之信息相互交換。而對物流等系統(tǒng)可以在條件成熟時再擴充，既適用于現(xiàn)有的生產環(huán)境，提高了生產率，又節(jié)省了成本。

隨著以PLM （PDM）的應用為基礎，以ERP的實施為核心的信息化管理的不斷深化，公司信息化的單元應用逐漸加強，集成應用迅速拓展，企業(yè)向精細化管理邁進。近幾年來，公司生產任務量逐年加大，數(shù)字化設計成為提高研發(fā)能力的必要手段，設備數(shù)控化率急劇增加，生產計劃納入了信息化管理，使得引入數(shù)字化技術，打造數(shù)字化制造中心，解決企業(yè)面臨的生產瓶頸和管理瓶頸成為當務之急。為打造數(shù)字化制造中心，以信息為紐帶，建立覆蓋公司整個加工車間的數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng) （DNC）系統(tǒng)，建立數(shù)控技術文件管理和設備數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的網(wǎng)絡化管理系統(tǒng)，建立和應用面向計算機輔助裝配工藝規(guī)劃的CAPP過程管理系統(tǒng)，建立加工執(zhí)行過程和質量跟蹤的綜合管理平臺。通過先進的計算機網(wǎng)絡信息化手段，對數(shù)控機床運行的重要數(shù)據(jù)和參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和處理，并且協(xié)助使用人員通過計算機網(wǎng)絡技術對生產、維修、計劃進行管理。提高設備運行的透明性，減少設備不必要的停機時間，提高加工程序的管理方式和效率，科學地對設備進行計劃維護，實時監(jiān)視設備的運行狀況。以實現(xiàn) “四化”：即信息采集實時化、執(zhí)行過程可視化、生產管理無紙化、設備加工智能化為標志，達到制造管理層對生產工廠的全面控制，成為本項目研究和實施應用的重點。

1 DNC的原理

DNC最早是指分布式數(shù)控系統(tǒng) （Distributed Numerical Control），其含義是用一臺大型計算機同時控制幾臺數(shù)控機床。后來隨著科學技術的進步，數(shù)控系統(tǒng)由NC（Numerical Control）發(fā)展為CNC（Computer Numerical Control計算機數(shù)控系統(tǒng)），每一臺數(shù)控機床由一臺計算機 （CNC系統(tǒng)）來控制，所以過去的DNC概念已失去意義。現(xiàn)在的CNC系統(tǒng)功能已非常完善，一般都支持RS-232C通信功能，即通過RS-232口接收或發(fā)送加工程序，有很多CNC系統(tǒng)可實現(xiàn)一邊接收N/C程序一邊進行切削加工，這就是所謂的DNC(Direct Numerical Control)，但不是所有的CNC系統(tǒng)都支持這一功能，有一些系統(tǒng)只是先將接收的加工程序存儲在系統(tǒng)內存 (Memory)里，而不能同時進行切削加工，這種傳輸形式一般叫塊 (BLOCK)傳輸。

從DNC概念的出現(xiàn)到今天的DNC技術，不論從功能上還是內涵上都發(fā)生了很大的變化。也正因為不斷的變化，人們對DNC的概念有著各種各樣的理解，從而導致對DNC的分類標準也各不相同，不同角度有著不同的分類方法。

1.1 按DNC的功能來分

按照DNC的功能的強弱，可將其分為初始DNC、基本DNC、狹義DNC和廣義DNC（見表1）。

表1 按功能強弱劃分的DNC

1.2 按DNC系統(tǒng)的內涵劃分

按DNC系統(tǒng)內涵的不同，可將其分為直接DNC、分布式DNC、柔性DNC，網(wǎng)絡DNC、集成DNC和智能DNC等。

（1）直接DNC系統(tǒng)，也就是直接數(shù)字控制DNC(Direct Numerical Control)，是早期的DNC概念，其主要功能是將計算機與數(shù)控機床的直接連接，只是實現(xiàn)NC程序的下傳到數(shù)控機床以完成零件的加工而已。

（2）分布式數(shù)控系統(tǒng) (Distributed Numerical Control)是隨著網(wǎng)絡和計算機技術的發(fā)展而賦予了DNC新的內涵。不但能夠實現(xiàn)NC程序的雙向傳輸，而且具有系統(tǒng)信息采集、狀態(tài)監(jiān)視和系統(tǒng)控制等功能。

（3）柔性DNC系統(tǒng)是隨著DNC的發(fā)展，DNC和FMS的界限越來越模糊，此時的DNC已成為FMS中必不可少的一部分。

（4）網(wǎng)絡DNC系統(tǒng)，是為了適應敏捷制造、全球制造、分布式制造和遠程制造而發(fā)展起來的一種DNC系統(tǒng)。這種DNC系統(tǒng)的特點是更強調網(wǎng)絡與分布式數(shù)據(jù)庫方面的功能與虛擬集成。

（5）集成DNC系統(tǒng)，是以數(shù)控技術、計算機技術、控制技術、通信技術和網(wǎng)絡技術等先進技術為基礎，把與制造過程有關的設備與上層控制計算機集成起來，從而實現(xiàn)制造車間制造設備的集成控制管理以及制造設備之間、制造設備與上層計算機之間的信息交換。

（6）智能DNC系統(tǒng)是隨著人工智能技術的發(fā)展及其在制造領域的應用而出現(xiàn)的，目的是為了克服基于知識的人工智能的缺點，人工智能最新研究已經(jīng)向計算智能方向發(fā)展。計算智能主要包括：模糊技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法等。這些智能技術的運用，必將促進智能制造技術的發(fā)展以及新的智能DNC的出現(xiàn)。

1.3 按DNC系統(tǒng)的設備層劃分

DNC系統(tǒng)設備層的不同，可以實現(xiàn)的DNC的功能也是不同的，所以分類工作也可以按設備層來劃分。根據(jù)具體的設備層不同，可將其分成四種 （見表2）：

表2 按具體設備層劃分的DNC

1.4 DNC系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)模型

DNC系統(tǒng)軟件中涉及到數(shù)據(jù)實體包含四類：（1）與制造設備硬件相關的數(shù)據(jù)實體 (如機床等)；（2）與人機通訊相關的數(shù)據(jù)實體 (如通訊協(xié)議實體和串口通訊實體)；（3）數(shù)控數(shù)據(jù)實體 (如NC程序號、刀具號、工序號)；（4）輸入操作指令或派工單實體。采用面向對象方法將上述實體抽象成為類，可分為能力單元類、NC機床類、NC控制器類、通訊協(xié)議類、終端服務器類、串口通訊類、NC程序類等。

1.5 DNC系統(tǒng)組成

盡管DNC有多種多樣的分類方式，但各種分類方式都有構成DNC系統(tǒng)必不可少的基本組成部分。其中主要有：

(1)DNC控制計算機，包括大容量存儲器和1/0接口；

(2)通訊介質 (雙絞線，同軸電纜等)；

(3)通訊接口；

(4)NC或CNC數(shù)控設備；

(5)軟件系統(tǒng) (包括實時多任務操作系統(tǒng)、DNC通信軟件、DNC管理和監(jiān)控軟件、NC程序編輯軟件、還可能有數(shù)控系統(tǒng)軟件)。

由于DNC系統(tǒng)的多種構成形式，系統(tǒng)的大小和復雜程度也各不相同。DNC系統(tǒng)可以小到只有一臺DNC主機控制多臺數(shù)控機床也可以大到包括單元層、車間層和工廠層。所以具體的DNC系統(tǒng)組成要根據(jù)其要求達到的目標和具體條件來決定。

2 公司DNC系統(tǒng)的應用

2.1 項目實施目標

（1）將公司的數(shù)控設備納入專用網(wǎng)絡化管理，并與公司局域進行通信，從而在網(wǎng)絡上實現(xiàn)設備加工的代碼的傳輸和管理，實現(xiàn)DNC聯(lián)網(wǎng)；

（2）應用面向裝配的設計 (Design for Assembly，DFA)和計算機輔助裝配工藝規(guī)劃 (Computer-aided Assembly Planning，CAAP)技術，建立數(shù)字化制造的關鍵數(shù)據(jù)源；

（3）研究基于?？赜布能浖芾砑夹g，實現(xiàn)包括生產信息、設備信息、刀具信息等數(shù)控設備信息的采集，進行數(shù)控設備的參數(shù)管理、通信管理、負荷統(tǒng)計、維護管理等數(shù)字化管理，優(yōu)化車間作業(yè)調度，進行質量過程的跟蹤管理，逐步實現(xiàn)生產過程的無紙化；

（4）研究基于區(qū)域化應用突破向整體應用拓展的信息化推進策略，務求實效，創(chuàng)新打造生產過程的精細化管理手段；

（5）研究建立與PLM、CAPP的集成應用平臺，解決生產信息集成的問題，快速響應變化條件，提高資源的使用效率，提高制造單元的自主管理能力和企業(yè)的應變能力。

2.2 項目實施內容

作為汽輪機心臟核心部件的生產單位——葉片分廠，在新廠區(qū)的規(guī)劃中，大部分正在使用的普通設備即將被高精度數(shù)控機床取代，整個分廠的數(shù)控設備將達到200臺，數(shù)控設備的大量投入和使用，使葉片分廠率先實現(xiàn)了裝備的數(shù)字化，數(shù)控設備的數(shù)字化管理成為了必然需求。同時汽輪機葉片品種繁多，各項加工工藝復雜，工序繁多，再加上葉片的多品種多批次生產模式，使得葉片的加工難度增大，生產過程不易控制。另一方面，由于葉片加工的特殊性，葉片分廠擁有專門的技術部門，負責葉片加工工藝的編制和數(shù)控程序的編制。從葉片毛坯到生產在制，直到葉片成品發(fā)運，不同的葉片根據(jù)不同的加工工藝流程，同時根據(jù)設備的狀態(tài)形成不同的加工方案。它可以提供葉片生命周期中的設計、制造、裝配、質量控制和檢測等各個階段全面管理的功能，解決公司、車間和機臺 （生產線）快速流轉的控制問題，加速葉片的設計到制造的轉化過程，使設計到生產制造之間的不確定性降低，在數(shù)字空間中將生產制造過程壓縮和提前，從而實現(xiàn)葉片制造過程有效控制和管理及提高制造效率的目標。

本項目將首先以葉片分廠的數(shù)字化制造作為突破點，按照項目目標要求，完成葉片分廠區(qū)域化數(shù)字化制造場景的建設，通過在葉片分廠的數(shù)字化制造技術研究和應用，從而規(guī)劃和實施公司整個數(shù)字化制造集成應用平臺。

2.2.1 DNC機床聯(lián)網(wǎng)與程序傳輸

（1）數(shù)控設備聯(lián)網(wǎng)通訊，其接口方式支持RS232/422/485和網(wǎng)卡等主要標準接口，接入方式采用有線，可支持無線傳輸。有網(wǎng)卡機床優(yōu)先考慮網(wǎng)卡傳輸。

（2）支持多種數(shù)控系統(tǒng)，主要包括：FANUC、Professional、 SIEMENS、 MAZAK、 Ferrari、 HELITRONIC POWER、OKUMA，且兼容性能良好。

（3）數(shù)據(jù)傳輸支持多臺多流量數(shù)控設備在線加工、遠程調用等多種方式。

（4）帶網(wǎng)卡機床終端可瀏覽與機床對應的文件列表，能在文件列表中選擇程序，支持不輸入文件名進行程序直接調用。支持多級文件目錄。

（5）單臺服務器可支持超過256臺數(shù)控機床之間的通訊。

（6）對于在線加工串口服務器 （或智能終端）的內存大于64M，最好具備256M以上存儲器。

（7）網(wǎng)絡串口服務器、智能終端等信號轉號、通訊硬件必須達到工業(yè)級，性能穩(wěn)定可靠，擴展性良好、可開放，在網(wǎng)絡中斷后能自動恢復，并提供電磁隔離、過流過壓保護、浪涌保護。

（8）機床通信用關鍵硬件針對使用者完全開放，安全性有保障，針對企業(yè)的特殊需求，可在其內部程序中進行特殊定制，可塑性好。

（9）實現(xiàn)程序傳輸?shù)淖詣痈咝?，支持遠程請求與文件遠程傳輸，服務器端無人值守，操作者可利用機床控制面板進行程序的查詢、接收、發(fā)送。

（10）對于串口機床，要求采用先進的通訊方式，以增強在線加工的有效性及可靠性，要求支持同時在線加工機床數(shù)量不少于20臺。

（11）支持機床本地程序與服務器程序進行比較，并將比較結果反饋給機床終端。

（12）DNC網(wǎng)絡與辦公網(wǎng)絡采用硬件防火墻或者VLAN的方式或其他先進方式進行通信，確保網(wǎng)絡安全和網(wǎng)絡穩(wěn)定。

（13）支持數(shù)據(jù)在DNC網(wǎng)絡傳輸過程中的字符自動校驗，在數(shù)據(jù)丟包和缺損時自動修正、補齊，支持斷點續(xù)傳功能。

（14）車間內部數(shù)控設備網(wǎng)絡節(jié)點約120個。

2.2.2 數(shù)控程序管理

（1）實現(xiàn)NC數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，規(guī)劃兩級應用服務器架構，將DNC程序管理服務器放置在公司統(tǒng)一管理，所有分廠的數(shù)控程序及其相關的文檔集中放在分廠DNC傳輸服務器上，確保網(wǎng)絡終端在出現(xiàn)與網(wǎng)絡故障的情況下依然不影響程序運行。做到NC程序的規(guī)范化、流程化管理，程序狀態(tài)管理，人員權限管理，能夠根據(jù)加工任務對數(shù)控程序進行動態(tài)分配。

（2）基于數(shù)據(jù)庫的文件管理，所有程序文件及相關的信息存入數(shù)據(jù)庫。

（3）按產品樹進行數(shù)控文件、工藝文件及其他文檔的組織和管理。

（4）具有程序生命周期管理功能。

（5）具有自定義和模板化的流程控制。提供流程監(jiān)控功能，能對流程進行查詢和檢索，并能針對流程的編制、試切、定型、存檔等狀態(tài)進行暫停、終止、刪除、繼續(xù)等操作。

（6）具有完善的、靈活的權限管理功能，能自定義各種角色，并針對不同的角色定義不同的權限。

（7）數(shù)控程序版本管理。能自動跟蹤、記錄文件的變更記錄，允許進行比較、恢復其他版本。

（8）支持批量導入功能，支持復制、編輯、轉移等功能，支持批量下發(fā)功能。

（9）支持擴展名為：TXT、MPF、NCL、NC、PDF、 DWG、 DWF、 DOC、 DOCX、 XLS、 XLSX、PRT、EXB等的文件，支持在線查看功能、對于2D和3D圖形文件支持平移、旋轉、放大、縮小等操作。

（10）具有任務管理、任務提醒、更改、委托功能。

（11）自動生成刀具清單文件，包括刀具名稱、幾何參數(shù)、對刀數(shù)據(jù)等，并與對應的程序進行關聯(lián)。

（12）機床程序返回時能自動進入相關結構樹的節(jié)點下，可選擇回傳程序的審查功能。

（13）確保數(shù)據(jù)文件的安全，支持數(shù)據(jù)加密功能。

（14）管理模塊與通信模塊無縫集成。

2.2.3 數(shù)控機床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集MDC管理

（1）監(jiān)控參數(shù)主要有機床運行狀態(tài) （運行、待機、故障）、主軸負載、主軸功率、進給速度、報警信息等參數(shù)。對于切削和非切削時間的統(tǒng)計等信息能自動實時進行記錄，并存入數(shù)據(jù)庫。采集方式不能依賴人工操作和人工干預，對于待機原因應提供不同的故障代碼。

（2）支特PC終端查看機床實時狀態(tài)和遠程查看機床實時狀態(tài)。

（3）以電子看板形式在車間機床布局圖上能夠顯示監(jiān)控DNC網(wǎng)絡上所有數(shù)控機床的運行狀態(tài)。

（4）所有數(shù)據(jù)必須存儲在數(shù)據(jù)庫里可供隨時查詢。

（5）對監(jiān)控結果以餅狀圖、折線圖、柱狀圖及其他報表形式對監(jiān)控結果進行分析，能自定義分析時間間隔。

2.3 項目實施預期

（1）建立面向產品生命周期的精益生產管理模式。通過并行工程縮短產品開發(fā)時間，提高產品的可制造性和可裝配性，減少變更；縮短生產線布局設計和調試時間；優(yōu)化制造工藝，提高制造效率；縮短產品試制時間和達到量產規(guī)模的時間；提高產品質量，實現(xiàn) “零缺陷”生產。

（2）解決日趨復雜的制造工藝管理和應用，提高制造加工技術含量。公司產品的設計復雜度在不斷提高，設備的多樣性和隨著新基地建設過程中工藝布局的不斷優(yōu)化，使得制造工藝呈現(xiàn)出更加嚴謹和復雜，這就需要建立適合公司產品和加工特點的數(shù)字化工藝管理系統(tǒng)。

（3）提高生產線的柔性和標準化程度，解決混流生產對生產線的布局設計和產品設計帶來的約束，采用新的數(shù)字化制造工具和手段來增加制造柔性。

（4）對設備的布局和配置進行分析優(yōu)化，提高設備的柔性、運行可靠性和利用率，實現(xiàn)現(xiàn)有資本設備的價值最大化，解決產品個性化生產的需求。

（5）采用最新網(wǎng)絡化加工技術，提高公司制造過程的網(wǎng)絡化，通過仿真識別制造瓶頸以及設備利用率低下等問題，能夠更好地利用制造設備，減少機器加工和待工時間。

（6）逐步進行生產過程及管理的無紙化應用水平，引入企業(yè)現(xiàn)代化的管理理念，解決生產中的重點和難點問題。

2.4 實施步驟及方法

本次公司數(shù)字化制造項目內容包含網(wǎng)絡DNC系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)應用 （信息化系統(tǒng)的項目實施大致分為2類，一類是純軟件項目，如ERP/PDM等。一類是包含硬件、網(wǎng)絡等系統(tǒng)集成內容的軟硬結合項目）。本次項目則屬于軟硬結合的方式，按照通常的原則是先搭建系統(tǒng)所需硬件環(huán)境，搭建完畢后再進行軟件的相關實施。產品部分實施過程中可以同步進行相關的二次開發(fā)工作的探討和調研，在產品部分的實施結束后則直接開始二次開發(fā)工作的相關工作。

按照產品包含的內容本次的實施步驟和方法大致如下：

·Step1：進行車間基礎網(wǎng)絡建設

本次項目的葉片分廠車間基礎網(wǎng)絡建設部分由公司來進行相關的實施安排，這一步可以與機床內硬件設備的安裝進行同步實施?；ゲ挥绊?。

·Step2：通訊及采集硬件的安裝

本次項目涉及葉片分廠機床通訊和機床信息采集工作。因此針對只擁有串口的設備，則需要對其安裝相應的硬件進行通訊和采集工作?？梢許tep1同步進行。

·Step3：網(wǎng)絡及硬件系統(tǒng)測試

主要工作是針對葉片分廠每一臺設備軟硬件進行安裝后的功能測試及網(wǎng)絡信息點的測試，然后再進行網(wǎng)絡化的整體鏈路測試。

·Step4：網(wǎng)絡DNC通訊軟件的實施

主要工作是在葉片分廠機床及工作站安裝CAXA網(wǎng)絡DNC通訊軟件，進行相關參數(shù)的設置和調整。

·Step5：網(wǎng)絡DNC管理軟件的實施

主要工作是在葉片分廠安裝CAXA網(wǎng)絡DNC管理軟件，進行基礎數(shù)據(jù)的導入，產品結構樹的創(chuàng)建，設備結構樹的創(chuàng)建，以及各種文檔管理模板和流程模板的創(chuàng)建。

·Step6：網(wǎng)絡DNC采集及統(tǒng)計分析軟件的實施

工作是建立在通訊軟件及網(wǎng)絡環(huán)境穩(wěn)定運行一段時間后來考慮的，主要工作是調整采集及統(tǒng)計分析軟件，進行相關的參數(shù)配置和測試。

2.5 DNC系統(tǒng)總體架構

葉片分廠DNC系統(tǒng)平臺分3級架構，如圖1所示。在3級架構下信息中心部門設立有程序數(shù)據(jù)服務器，該服務器擔任的是整個平臺數(shù)據(jù)的管理及備份的任務。在其下一級的車間中擁有一臺通訊服務器及多臺應用客戶端，采集服務器考慮到數(shù)據(jù)量大及業(yè)務的歸屬性，也放在車間一級。車間業(yè)務部門同服務器的數(shù)據(jù)交換由防火墻做隔離和安全防范。

圖1 東汽數(shù)字化制造技術應用三級架構示意圖

葉片分廠車間的通訊服務器在程序管理的內容上保持和信息中心程序數(shù)據(jù)服務器從上至下的同步。通過設定一定的協(xié)同機制，程序數(shù)據(jù)服務器可以將調度人員派發(fā)的程序派發(fā)至各車間的通訊服務器，通訊服務器在接收到程序后可向機床派發(fā)相關的程序。一旦程序數(shù)據(jù)服務器發(fā)生故障或斷電情況，通訊服務器可以正常使用而不會因此影響生產。數(shù)據(jù)采集也是通過車間的通訊服務器進行實時采集，然后通過主干網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)記錄進數(shù)據(jù)庫，供統(tǒng)計分析模塊調用。

2.6 DNC系統(tǒng)硬件架構

在企業(yè)局域網(wǎng)的架構下，每個車間內的多臺交換機、裝有通信客戶端/管理客戶端的計算機以及數(shù)控工藝組裝有管理客戶端的計算機通過已建好的企業(yè)局域網(wǎng)和信息中心的總服務器相聯(lián)，如圖2所示。

車間內的各類數(shù)控設備則通過智能終端和屏蔽網(wǎng)線聯(lián)接到就近位置的交換機。觸摸屏終端查詢系統(tǒng)則通過車間內局域網(wǎng)連接到DNC系統(tǒng)中，完成相關的查詢功能。

針對目前公司的分級保護式的安全隔離措施，這將涉及到機床網(wǎng)絡、車間辦公網(wǎng)絡、工藝人員網(wǎng)絡、信息中心主干網(wǎng)之間的相互隔離問題，目前比較簡單可行且安全有效的措施是針對DNC網(wǎng)絡所屬的設備、計算機、防火墻等劃入同一個VLAN網(wǎng)絡，實現(xiàn)物理上隔離，邏輯上接通。CAXA網(wǎng)絡DNC的服務器和數(shù)據(jù)庫服務器可以放置在企業(yè)的信息中心， 工藝人員的計算機通過VLAN1訪問服務器，將數(shù)據(jù)寫入。機床設備通過VLAN2從服務器獲取相應的數(shù)據(jù)。這要求服務器同時處于2個不同的VLAN上。VLAN的劃分在車間級可以通過端口劃分方式進行劃分，在信息中心可以通過路由劃分方式來確定。

圖2 東汽數(shù)字化制造技術應用網(wǎng)絡拓撲結構圖

2.7 DNC系統(tǒng)軟件架構

CAXA網(wǎng)絡DNC是新一代的集成化并可擴展的數(shù)控車間管理解決方案。它結合了CAXA十多年來對中國用戶和市場的深入了解和研發(fā)應用經(jīng)驗，由CAXA坐落在北京的研發(fā)中心開發(fā)，并主要針對中國市場量身定制。

CAXA網(wǎng)絡DNC軟件部分由生產文檔管理模塊、數(shù)控設備通訊模塊、設備信息采集模塊、程序編輯仿真模塊等組成，如圖3所示。分別完成NC代碼及生產文檔管理、NC加工代碼通訊和數(shù)控設備狀態(tài)監(jiān)控、生產信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)控加工代碼快速編輯及實時仿真等功能。

在生產文檔管理模塊中，有用戶管理、統(tǒng)計、檢索等不同模塊。分別完成用戶權限設置，項目進度、機床負荷統(tǒng)計，按照零部件號、NC代碼、工序、生產指令等進行查詢工作。

在設備信息采集模塊中，有設備狀態(tài)查看、生產信息采集、生產信息匯總統(tǒng)計等不同模塊。分別完成生產信息的及時反饋、設備狀況的及時查看、產能及時匯總分析等功能。在采集方式上也具備串口采集、網(wǎng)卡采集、硬件采集、條碼及視頻采集等多種方式。

圖3 CAXA網(wǎng)絡DNC系統(tǒng)模塊劃分圖

2.8 模塊關系

DNC系統(tǒng)包含機床通訊控制、程序及文檔管理、機床監(jiān)測采集、統(tǒng)計分析及編程仿真軟件。各個模塊功能相互銜接，獨立分工的同時又互為牽制。最終形成一個整體化的信息平臺，完成數(shù)字化制造的最底層工作。各模塊關系及信息流向圖如圖4所示。

圖4 DNC系統(tǒng)模塊間信息流向圖

3 項目效果

（1）所有數(shù)控設備完成統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)及加工代碼傳輸?？梢杂行岣咴O備及工藝人員的效率。以前傳輸一個加工代碼的時間從平均15分鐘縮短到現(xiàn)在5分鐘以內，花費時間是以前的三分之一。

（2）工藝文件的高效編制、發(fā)放。通過專門的工藝軟件完成工藝文件的快速編制。實現(xiàn)工藝資源的兩個有效 “重用”。一個是工藝資源庫 （設備、刀具等），另一個就是典型工藝資源的重用。

（3）工藝文件及加工代碼管理的規(guī)范、有序化。通過統(tǒng)一的管理平臺，實現(xiàn)了產品、版本、流程等的統(tǒng)一管理。并且管理平臺可以直接指派加工代碼給相關設備。管理同設備代碼的傳輸關聯(lián)起來，實現(xiàn)管理、通訊的一體化。

（4）數(shù)據(jù)接口的集成。通過數(shù)據(jù)接口的集成，打通PDM—CAPP—ERP的數(shù)據(jù)通道，保證關鍵數(shù)據(jù)的正確傳遞。提高整個系統(tǒng)的運行完善度。

（5）管理平臺的權限控制。通過權限管理，不同的人員擁有各自的權限范圍有效提高了企業(yè)數(shù)據(jù)的安全。

（6）實現(xiàn)數(shù)控設備的信息采集與統(tǒng)計分析。通過對數(shù)控設備的信息采集及統(tǒng)計分析，得到設備的第一手有效資料。對這些數(shù)據(jù)的處理與分析，給車間的生產組織、安排提供有效的決策依據(jù)。

4 結束語

數(shù)字化的產品研發(fā)設計和網(wǎng)絡化制造已成為制造企業(yè)在21世紀的重要發(fā)展方向，DNC分布式數(shù)字控制，是以計算機技術、通訊技術、數(shù)控技術等為基礎，把數(shù)控機床與上層控制計算機集成起來，從而實現(xiàn)數(shù)控機床的集中控制、管理以及數(shù)控機床與上層控制計算機間的信息交換。它是現(xiàn)代化機械加工企業(yè)實現(xiàn)設備集成、信息集成、功能集成的一種新方法，是制造業(yè)自動化的重要模式，也是實現(xiàn)MES等系統(tǒng)的重要組成部分[1]。數(shù)字化的產品研發(fā)設計和網(wǎng)絡化制造技術的應用使得企業(yè)的生產方式發(fā)生了根本性的變化，尤其是網(wǎng)絡技術的應用使得企業(yè)內部局域網(wǎng)的功能由管理決策層延伸到制造加工層，整體信息化的集成使企業(yè)的CAD/CAM/CAPP等數(shù)字設計模塊和數(shù)控加工設備的聯(lián)系變得更為緊密。

公司通過實施應用DNC系統(tǒng)，提高了企業(yè)加工數(shù)據(jù)的傳輸和利用更為有效性，從而為實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)控的信息集成和設備有效管理奠定了基礎。通過項目的實施，初步建立公司新廠區(qū)數(shù)控設備網(wǎng)絡化管理的硬件平臺，嘗試和深化企業(yè)數(shù)字化管理的軟件平臺，可以實時了解設備利用狀況，實現(xiàn)所有設備運行狀況在企業(yè)電子地圖內網(wǎng)絡化呈現(xiàn)，可以通過虛擬三色燈迅速了解設備是否處于開機狀態(tài)和加工狀態(tài)。詳盡的統(tǒng)計分析功能可以將設備的利用狀況，如開機率、加工率、故障率等信息實時呈現(xiàn)給企業(yè)的生產管理者。從工作效率上看，該方案不僅提高了生產制造部門在各種操作上的工作效率，而且大大提高了各部門之間協(xié)同工作效率，減少了出錯可能。為公司裝備技術一流提供了數(shù)字化和網(wǎng)絡化手段，促進了公司管理的現(xiàn)代化。

[1]范文學,胡志勇,李宗學.基于CAXA的車間級網(wǎng)絡數(shù)控技術研究.機械工程師

[2]CAD/CAM與制造業(yè)信息化

[3]CAXA-DNC實施設計報告 東汽-CAXA項目組