王 勇

（江蘇省高郵中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 高郵 225600）

數(shù)控車間管理系統(tǒng)是CIMS的關(guān)鍵部分之一，其設(shè)計(jì)的是否合理直接關(guān)系到機(jī)床生產(chǎn)的能力和產(chǎn)品的品質(zhì)，所以數(shù)控車間管理系統(tǒng)是機(jī)電自動(dòng)化、信息化的發(fā)展方向和關(guān)鍵所在。在這樣的背景下，筆者以某大型船用柴油機(jī)廠的數(shù)控車間為研究對(duì)象，以期建立一個(gè)具有一定先進(jìn)性的實(shí)用的車間管理控制系統(tǒng)。

1 數(shù)控車間管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

數(shù)控車間管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析如圖1所示。

圖1 車間管理體統(tǒng)總體圖

數(shù)控車間管理系統(tǒng)應(yīng)具有三層的運(yùn)行模式，其中包括：車間層、D N C主機(jī)和設(shè)備層。車間層能夠與工廠級(jí)的E R P系統(tǒng)和C A D/C A M/C A P P系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，共享信息數(shù)據(jù)，并且能夠通過(guò)D N C主機(jī)完成對(duì)數(shù)控設(shè)備的控制。工作站層和設(shè)備層是應(yīng)用D N C技術(shù)構(gòu)建數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)控程序的控制操作和對(duì)數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)信息進(jìn)行采集和記錄。

2 數(shù)控車間管理系統(tǒng)的模型分析

（1）數(shù)控車間管理系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)。數(shù)控車間管理系統(tǒng)的組成應(yīng)包括生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、車間控制系統(tǒng)和系統(tǒng)維護(hù)。生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)是集成了對(duì)加工物料的管理、加工設(shè)備和輔助工具的管理；生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成了加工作業(yè)的計(jì)劃和調(diào)度、工件質(zhì)量的控制和管理、工作流程的全程跟蹤和監(jiān)控、操控人員的權(quán)限管理；車間控制系統(tǒng)集成了N C程序傳輸、N C程序管理和數(shù)控機(jī)床的加工信息采集。

（2）數(shù)控車間管理系統(tǒng)應(yīng)備功能，作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度功能：系統(tǒng)具有機(jī)床作業(yè)流程的計(jì)劃和調(diào)度功能，分配機(jī)床加工工件的次序，對(duì)加工環(huán)節(jié)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行規(guī)劃，調(diào)度各個(gè)加工單元的開(kāi)工與停止時(shí)間。①質(zhì)量管理功能：質(zhì)量管理系統(tǒng)是記錄車床加工的質(zhì)量檢驗(yàn)記錄，合格的工件數(shù)目和不合格的工件數(shù)目，從而能夠針對(duì)工件質(zhì)量問(wèn)題提出修整方案。②生產(chǎn)監(jiān)控功能：按照數(shù)控機(jī)床加工任務(wù)的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控，并做出登記記錄。③人員權(quán)限管理功能：根據(jù)數(shù)控機(jī)床的工作流程合理配置人員，每個(gè)人員都分管個(gè)自的職能部分，每個(gè)部分都具有管理權(quán)限，車間管理系統(tǒng)可以根據(jù)人員的崗位狀態(tài)信息做出人員的工作業(yè)績(jī)考核。④物料管理功能：數(shù)控車間管理系統(tǒng)要對(duì)數(shù)控機(jī)床所需要的物料進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括物料的領(lǐng)取、接收、使用等都有詳細(xì)的記錄。⑤設(shè)備及輔具管理功能：數(shù)控車間管理系統(tǒng)需要建立對(duì)數(shù)控設(shè)備、機(jī)床設(shè)備、輔助工具，如：刀具、量具等設(shè)備的檔案，對(duì)設(shè)備的性能、維修記錄、物料的儲(chǔ)備等有詳細(xì)的記錄。⑥N C程序傳輸功能：數(shù)控車間管理系統(tǒng)的N C程序傳輸采用的是雙向的傳輸方式，即把N C程序與數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成程序與控制的結(jié)合。⑦機(jī)床加工信息采集功能：管理系統(tǒng)可以將數(shù)控機(jī)床加工工件的信息通過(guò)宏變量輸出功能進(jìn)行實(shí)時(shí)信息采集，從而通過(guò)采集的信息對(duì)機(jī)床加工的工作時(shí)間、使用效率、加工工具信息進(jìn)行綜合。不但可以通過(guò)這些信息及時(shí)調(diào)解機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，還可以對(duì)機(jī)床加工程序進(jìn)行備份和還原，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工全面的監(jiān)控和追蹤。⑧N C程序管理功能：N C程序管理是對(duì)N C程序進(jìn)行編輯、備份、查詢、導(dǎo)入、導(dǎo)出、比較，將N C程序與數(shù)控機(jī)床操作動(dòng)作有效結(jié)合。⑨系統(tǒng)維護(hù)功能：數(shù)控車間管理系統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)功能是對(duì)自身系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、備份和恢復(fù)，并且將系統(tǒng)操作日志進(jìn)行自動(dòng)記錄。

3 數(shù)控車間管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探究

（1）系統(tǒng)與E R P系統(tǒng)的集成技術(shù)。E R P系統(tǒng)制定和管理整個(gè)工廠生產(chǎn)和銷售，數(shù)控車間管理系統(tǒng)從E R P系統(tǒng)中獲得分配來(lái)的生產(chǎn)加工計(jì)劃和質(zhì)量要求，再將加工計(jì)劃進(jìn)行細(xì)分，對(duì)物料的選擇與需要的數(shù)量進(jìn)行規(guī)劃。對(duì)車間的車床設(shè)備所需更換的零部件進(jìn)行計(jì)劃，并確定生產(chǎn)加工的工期，進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)劃后，反饋給E R P系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定從而實(shí)現(xiàn)工作流的集成。

（2）作業(yè)調(diào)度技術(shù)。數(shù)控車間的作業(yè)調(diào)度管理不斷的進(jìn)步和完善，對(duì)于車間調(diào)度的算法有遺傳法、模擬退火法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、分支交界法、相鄰插入法等。隨著數(shù)控系統(tǒng)的不斷壯大，各種算法單獨(dú)計(jì)算都需要較長(zhǎng)的時(shí)間，所以本文采用的是一種與相鄰插入法相結(jié)合的啟發(fā)式算法。具體計(jì)算的思路是通過(guò)各個(gè)加工部件在規(guī)劃圖紙中的節(jié)點(diǎn)時(shí)間參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)，按照加工的零件路徑，采用最快完工和設(shè)備等待最短時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)律進(jìn)行。數(shù)控車間管理系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度原則是：①對(duì)于加工部件級(jí)別從高到低進(jìn)行安排加工；②如果加工部件的加工級(jí)別相同，可以通過(guò)加工部件加工所需時(shí)間最短的先加工；③如果加工部件的加工級(jí)別和加工所需時(shí)間也相同的情況下可以根據(jù)加工設(shè)備零部件的緊缺程度進(jìn)行安排，加工設(shè)備資源緊張的可以先進(jìn)行加工。通過(guò)這種調(diào)度方式可以加快加工件的加工完成速度，保質(zhì)保量的完成加工任務(wù)。

4 N C程序管理技術(shù)

（1）N C程序的版本管理。N C程序具有系統(tǒng)操作記錄的功能，其中包括程序的運(yùn)行、修改和程序的開(kāi)發(fā)信息，程序運(yùn)行的記錄詳細(xì)的記錄了數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)程序修改后也會(huì)有相應(yīng)的信息記錄，N C程序的版本被編輯后，會(huì)記錄編輯者是誰(shuí)，修改的說(shuō)明等。

（2）N C程序的生命周期管理。數(shù)控車間管理系統(tǒng)中每個(gè)N C程序都有他的生命周期，N C程序的生命狀態(tài)可以分為N C程序的編輯狀態(tài)、N C程序的鎖定狀態(tài)、N C程序的定性狀態(tài)。N C程序的編輯狀態(tài)時(shí)N C程序的生成，經(jīng)過(guò)審核、調(diào)試確定N C程序可以處理機(jī)床工件加工，經(jīng)過(guò)確定后對(duì)N C程序進(jìn)行鎖定，鎖定了的N C程序就不可以再被編輯（特殊情況例外），經(jīng)過(guò)鎖定了的N C程序被定性，要完成其執(zhí)行數(shù)控機(jī)床控制的命令，直到機(jī)床加工工件結(jié)束后不再使用此N C程序后，N C程序可以從數(shù)控車間管理系統(tǒng)中，被清除。

數(shù)控車間管理系統(tǒng)能夠有效的對(duì)數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)進(jìn)行控制盒管理，對(duì)于車間的正常運(yùn)行提供了有效的保障，數(shù)控車間管理系統(tǒng)將微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床管理方面，不但提高了工件加工的效率和質(zhì)量，而且對(duì)企業(yè)的壯大與發(fā)展具有不可磨滅的貢獻(xiàn)。

[1]王俊民.數(shù)控車間刀具管理系統(tǒng)研究[J].商業(yè)文化（下半月），2011，（8）.

[2]王黎輝等.數(shù)控車間管理控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2006，（2）.

[3]陳益平等.面向CIMS的焊接車間計(jì)劃管理系統(tǒng)[J].電焊機(jī)，2008，（6）.

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[5]張揚(yáng).基于網(wǎng)絡(luò)的車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].東南大學(xué)，2009.