趙高波

(中國電子科技集團(tuán)公司 第二十研究所，陜西 西安710068)

0 引言

為了提高新產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)能力，我所近幾年引進(jìn)大量的數(shù)控加工設(shè)備。如何有效提高數(shù)控設(shè)備使用率，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行有效管理，已經(jīng)成為所內(nèi)共同關(guān)注的問題。

同時(shí)由于我所的產(chǎn)品、零件精度較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大量零件需要數(shù)控加工。數(shù)控加工時(shí)需用大量的軟件編制的程序，在管理使用這些程序時(shí)由于設(shè)備或人員的原因經(jīng)常出現(xiàn)影響生產(chǎn)的情況。為了有效避免操作失誤，提高加工效率，決定建立DNC系統(tǒng)對(duì)車間進(jìn)行信息化改造。通過DNC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序的雙向自動(dòng)傳輸和網(wǎng)絡(luò)共享，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流程控制和數(shù)控程序相關(guān)文件的安全集中管理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控設(shè)備狀態(tài)信息采集和統(tǒng)計(jì)分析等一系列功能。

1 現(xiàn)狀分析

我所制造部機(jī)加車間由普通機(jī)加車間持續(xù)發(fā)展到數(shù)控加工車間，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式和管理手段已經(jīng)不能滿足數(shù)控設(shè)備高效率加工的需要，主要存在以下問題：

1）數(shù)控程序編制及管理混亂?，F(xiàn)場(chǎng)程序中有工藝人員編制，也有現(xiàn)場(chǎng)操作人員編制。程序編制沒有統(tǒng)一要求，可讀性差，程序命名方式隨意，沒有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范。

2）在程序通訊方面，大部分機(jī)床采用臺(tái)式電腦1對(duì)1進(jìn)行程序傳輸，還有部分機(jī)床程序需采用人工錄入的方式。極大地限制了數(shù)控設(shè)備效率的發(fā)揮。

3）已有程序難以共享。機(jī)床上面已經(jīng)編好的程序不能傳送到其他機(jī)床進(jìn)行加工，一旦本機(jī)床已有零件在加工或因故停機(jī)，需要換機(jī)床加工，程序只能重新編制。

4）程序缺乏互換性。由于控制系統(tǒng)不一樣決定程序頭尾都不一樣，程序本身也不能互相通用。由于此問題引起的操作不便也直接導(dǎo)致在不同操作系統(tǒng)設(shè)備上加工同一個(gè)零件就必須多次編程。

5）在線加工問題。多臺(tái)設(shè)備的DNC加工需多臺(tái)計(jì)算機(jī)，如果需要在線加工，對(duì)計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性會(huì)有一個(gè)很高的要求，如果出現(xiàn)計(jì)算機(jī)死機(jī)情況，需要重新進(jìn)行加工，難以實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)傳。

6）文件和代碼的新老版本問題。文件和程序修改后存在不同的版本，每次加工前必須對(duì)新老版本程序進(jìn)行人工確認(rèn)，防止錯(cuò)誤版本的文件和代碼的使用，造成批量產(chǎn)品的報(bào)廢、生產(chǎn)周期的延誤。

7）系統(tǒng)沒有集成。不能與CAD/CAM/CAPP或ERP系統(tǒng)聯(lián)接，現(xiàn)在數(shù)控車間里，加工需要的NC代碼與零件圖紙和工藝文件之間難以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，相對(duì)獨(dú)立，NC代碼一般在每次加工時(shí)都重新進(jìn)行人工校對(duì)，降低了操作人員、機(jī)器設(shè)備的工作效率。

2 DNC系統(tǒng)總體方案

DNC系統(tǒng)主要由硬件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟件功能模塊兩部分組成。通過硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)施將全所各種不同型號(hào)系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備連接到所內(nèi)局域網(wǎng)上，將一個(gè)個(gè)“信息孤島”連接成一個(gè)信息網(wǎng)，形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的信息流。通過各個(gè)DNC軟件功能模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理，通信管理，程序編輯和仿真管理及DNC系統(tǒng)和其它生產(chǎn)用系統(tǒng)的接口管理功能。

2.1 DNC硬件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)有局域網(wǎng)架構(gòu)下，在信息中心安裝DNC系統(tǒng)服務(wù)器，制造部車間的每個(gè)數(shù)控班組加工現(xiàn)場(chǎng)配備一臺(tái)通訊服務(wù)器，制造部計(jì)調(diào)組和工藝室計(jì)算機(jī)上安裝管理客戶端。DNC系統(tǒng)服務(wù)器、通訊服務(wù)器、管理客戶端和數(shù)控設(shè)備都連接到所內(nèi)局域網(wǎng)上形成DNC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 DNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于有網(wǎng)卡的數(shù)控機(jī)床直接設(shè)置IP地址和網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)于RS232接口的數(shù)控設(shè)備通過數(shù)據(jù)線連接智能終端轉(zhuǎn)換為RJ45口，并設(shè)置IP地址和網(wǎng)絡(luò)連接。

在DNC系統(tǒng)中，DNC系統(tǒng)服務(wù)器為客戶端提供服務(wù)和數(shù)據(jù)庫支持；工藝室和計(jì)調(diào)組的客戶端負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)流程控制、程序管理、統(tǒng)計(jì)分析等各種應(yīng)用，通信服務(wù)器用來提供機(jī)床到服務(wù)器通信的服務(wù)；同時(shí)通信服務(wù)器配備觸摸顯示屏，為工人實(shí)現(xiàn)瀏覽模型文件、裝夾圖、刀具表等相關(guān)工藝文件、完成流程提交等操作。

2.2 DNC軟件結(jié)構(gòu)

DNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)主要有DNC數(shù)據(jù)管理模塊、DNC通信模塊、編輯/仿真功能模塊、數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫，如圖2所示。

DNC數(shù)據(jù)管理模塊用于用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)設(shè)置管理、任務(wù)流程管理、統(tǒng)計(jì)匯總管理、文檔版本管理、NC系統(tǒng)參數(shù)庫、檢索工具、查詢交互、機(jī)床名映射；

DNC通信模塊用于數(shù)控程序數(shù)據(jù)的上傳/下載、加工信息數(shù)據(jù)采集；

程序編輯/仿真功能模塊用于NC代碼生成、NC代碼編輯、軌跡編輯、程序仿真、程序后置處理；

數(shù)據(jù)集成模塊用于DNC系統(tǒng)與PDM/CAPP/ERP等生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接口管理和協(xié)同工作管理。

圖2 DNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

3 DNC的工作流程

DNC系統(tǒng)的使用，帶動(dòng)生產(chǎn)安排工作流程發(fā)生很大的變化。由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式。

以前，如果進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的下發(fā)安排以及協(xié)調(diào)相應(yīng)的生產(chǎn)準(zhǔn)備資料，均是由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行預(yù)估式下發(fā)，即使依據(jù)一些數(shù)據(jù)也是相對(duì)的評(píng)估數(shù)據(jù)，而非實(shí)際數(shù)據(jù)。采用DNC系統(tǒng)后可以直接在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)進(jìn)度，在線調(diào)整生產(chǎn)安排。既合理快捷又準(zhǔn)確高效。

在DNC系統(tǒng)中，生產(chǎn)安排流程由任務(wù)創(chuàng)建、任務(wù)準(zhǔn)備、數(shù)控加工、程序復(fù)核四個(gè)過程組成。流程圖圖下圖3所示。

流程中人員角色說明如下：

生產(chǎn)準(zhǔn)備：由制造部生產(chǎn)管理人員在ERP系統(tǒng)中發(fā)起產(chǎn)品生產(chǎn)的總?cè)蝿?wù)。由其將原材料準(zhǔn)備任務(wù)和工藝資料準(zhǔn)備任務(wù)流轉(zhuǎn)到工藝室和物質(zhì)處進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，同時(shí)由其將生產(chǎn)任務(wù)流轉(zhuǎn)到車間計(jì)調(diào)處。

工藝設(shè)計(jì)：工藝人員登錄后會(huì)看到當(dāng)前需要處理的任務(wù)，根據(jù)任務(wù)的內(nèi)容在數(shù)據(jù)庫里查找相關(guān)工藝文件和程序文件，如果已經(jīng)存在程序文件和工藝文件和，則將機(jī)床需要取的文件（如NC程序等）校對(duì)后放至機(jī)床對(duì)應(yīng)SEND文件夾下，同時(shí)提交工藝文件；如果發(fā)現(xiàn)是首次加工此零件，則需要在數(shù)據(jù)庫里建立零件對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后再進(jìn)行上面的操作。所有文件添加完成后提交任務(wù)，將流程轉(zhuǎn)到下一責(zé)任人。

物資：根據(jù)工藝文件備料，將原材料和工藝、圖紙資料流轉(zhuǎn)至下一責(zé)任人。

車間計(jì)調(diào)：車間計(jì)調(diào)根據(jù)ERP中任務(wù)將生產(chǎn)任務(wù)通過DNC系統(tǒng)下達(dá)到機(jī)床，開始DNC任務(wù)流程，將流程轉(zhuǎn)到流程中下一責(zé)任人。

工人（數(shù)控設(shè)備）：加工人員在通信服務(wù)器配備的觸摸顯示屏上以自己的身份登錄系統(tǒng)后可以看到當(dāng)前需要處理的加工任務(wù)及對(duì)應(yīng)的文件，可以打開如NC程序、工藝文件等進(jìn)行瀏覽確認(rèn)，確認(rèn)后就可以在機(jī)床端直接取NC程序進(jìn)行加工了。加工完成后需要將程序上傳到機(jī)床所屬的REC文件夾下以便工藝人員進(jìn)行審核和校對(duì)，此時(shí)流程中加工環(huán)節(jié)完成，提交任務(wù)后，轉(zhuǎn)到下一責(zé)任人。

程序復(fù)核：加工完成后，負(fù)責(zé)程序校對(duì)的人員（如工藝員）登錄后將看到需要處理的程序復(fù)核任務(wù)，程序校對(duì)人員將負(fù)責(zé)加工任務(wù)的機(jī)床SEND文件夾下的代碼程序與機(jī)床回傳回REC文件夾下的代碼程序進(jìn)行比對(duì)，將比對(duì)后有效的程序文件及加工相關(guān)文件回送到數(shù)據(jù)庫。最后提交任務(wù)，結(jié)束整個(gè)流程。

4 結(jié)束語

圖3 生產(chǎn)安排流程圖

DNC系統(tǒng)的建成為后續(xù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化車間提供了良好的平臺(tái)。通過DNC系統(tǒng)的運(yùn)行，結(jié)合MASTERCAM和UG等軟件的應(yīng)用，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)加工中積累的大量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行了規(guī)范化、流程化、集中化的管理。主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)控程序文件的統(tǒng)一管理；做到了數(shù)控設(shè)備與DNC程序的無障礙傳輸；方便了程序文件的在不同系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)了程序文件的共享。提升了CAD/CAM軟件的技術(shù)應(yīng)用能力，提高了數(shù)控機(jī)床的利用率，縮短了生產(chǎn)周期。