解讀關(guān)于機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目與MES系統(tǒng)集成

機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在于搭建一個(gè)設(shè)備層（數(shù)控機(jī)床）的車間級(jí)分布式控制網(wǎng)絡(luò)，并且實(shí)時(shí)采集機(jī)床數(shù)據(jù)和其它生產(chǎn)類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序及相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)要素（零件圖紙、加工工藝、刀夾量具列表等）的有效管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)床狀態(tài)等的可視化展示等，將為接下來MES平臺(tái)的有效搭建奠定下良好的基礎(chǔ)，因此先行實(shí)施。

機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)施，為設(shè)備層級(jí)的有效管控提供了技術(shù)支撐，作為底層設(shè)備的信息化，是實(shí)施數(shù)字化制造的基礎(chǔ)手段是公司推行數(shù)字化制造技術(shù)的基礎(chǔ)， 為公司推行的數(shù)字化工廠的建設(shè)起到舉足輕重的作用。

機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，一般包含四大系統(tǒng)：DNC（Distributed Numeric Control分布式控制網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)、MDC（Manufacturing Data CollecTIon 生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)、NC（Numerical Control數(shù)字控制，簡(jiǎn)稱數(shù)控）程序管理系統(tǒng)、可視化數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)。

（一）核心功能DNC（Distributed Numeric Control分布式控制網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)。DNC系統(tǒng)是用于生產(chǎn)設(shè)備及工位智能化聯(lián)網(wǎng)管理的系統(tǒng)。機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目所采用的DNC系統(tǒng)賦予了比以往工業(yè)傳統(tǒng)DNC （程序傳輸）更深更廣的意義：不僅能夠聯(lián)網(wǎng)所有的CNC數(shù)控加工設(shè)備，同時(shí)還能對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線PLC工作中心和其他所有的普通工位及測(cè)量工位進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理。

DNC系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡(luò)連接方案：在車間每臺(tái)數(shù)控設(shè)備內(nèi)部都配備一個(gè)“串口聯(lián)網(wǎng)設(shè)備”，通過每個(gè)數(shù)控設(shè)備內(nèi)部的串口聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，將數(shù)控設(shè)備的程序傳輸數(shù)據(jù)流、條碼傳輸數(shù)據(jù)流、以及MDC信號(hào)反饋數(shù)據(jù)流都匯總成一個(gè)TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸線，然后通過公司車間內(nèi)部光線機(jī)柜再匯總到公司的企業(yè)內(nèi)網(wǎng)中。方案優(yōu)點(diǎn)：無(wú)視數(shù)控設(shè)備相互之間的間隔距離，無(wú)論設(shè)備分隔有多遠(yuǎn)都能夠用最直接的網(wǎng)絡(luò)布線方式解決，并且傳輸穩(wěn)定，適用于車間設(shè)備比較離散的企業(yè)。DNC服務(wù)器也能夠遠(yuǎn)離車間現(xiàn)場(chǎng)。方案缺點(diǎn)：每個(gè)串口聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要配備一個(gè)IP地址，比較浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)IP資源。

DNC系統(tǒng)所采用的條碼使用方案：為每臺(tái)數(shù)控設(shè)備配備條碼槍，通過操作人員在機(jī)床端用條碼槍掃描條碼的方式來調(diào)用程序。做法是在已有的派工單上，在程序名稱（程序名稱與零件、工序等任務(wù)信息是相關(guān)聯(lián)的）旁增加對(duì)應(yīng)條形碼。在生產(chǎn)過程中由設(shè)備操作人員根據(jù)實(shí)際情況，用條形碼掃描槍掃描條形碼，掃描到的命令即可通過DNC網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，此時(shí)服務(wù)器會(huì)自動(dòng)將與其相關(guān)的程序及生產(chǎn)要素（零件圖紙、加工工藝、刀夾量具列表等）發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備端，現(xiàn)場(chǎng)操作員此時(shí)只需按設(shè)備控制系統(tǒng)上的“接收”按鈕即可。

（二）MDC系統(tǒng)是一套通過多種靈活方法采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)（包括設(shè)備、人員和生產(chǎn)任務(wù)等），將其存儲(chǔ)在Access、SQL或Oracle等數(shù)據(jù)庫(kù)中，并以先進(jìn)的精益制造管理理念為基礎(chǔ)，結(jié)合自帶的專用計(jì)算、分析和統(tǒng)計(jì)方法， 以報(bào)表和圖表直觀反映當(dāng)前或過去某段時(shí)間車間的詳細(xì)制造數(shù)據(jù)和生產(chǎn)狀況的系統(tǒng)。

MDC系統(tǒng)通過向決策者提供真實(shí)的車間數(shù)據(jù)報(bào)表和圖表，來幫助企業(yè)生產(chǎn)部門做出科學(xué)和有效的決策，幫助企業(yè)改善生產(chǎn)制造過程。

MDC系統(tǒng)解決方案的整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是基于機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的DNC和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的。系統(tǒng)采用了多種生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方式：有標(biāo)準(zhǔn)條碼采集、設(shè)備PLC自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OPC接口自動(dòng)采集。

MDC系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可以監(jiān)控機(jī)床的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)（包括裝夾調(diào)試、加工、停機(jī)、空閑等），并生成圖報(bào)表，便于計(jì)劃調(diào)度人員安排生產(chǎn)計(jì)劃；對(duì)生產(chǎn)率、工作時(shí)間、設(shè)備利用率、生產(chǎn)趨勢(shì)及生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行度等進(jìn)行分析并生成報(bào)表，幫助負(fù)責(zé)生產(chǎn)和設(shè)備管理的決策者回答很多現(xiàn)場(chǎng)制造方面的疑難問題，從而幫助改善和優(yōu)化生產(chǎn)工藝過程。

（三）NC（Numerical Control數(shù)字控制，簡(jiǎn)稱數(shù)控）程序管理系統(tǒng)。

NC程序管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于數(shù)控程序編制、上傳、審查、校對(duì)、批準(zhǔn)、版本升級(jí)、覆蓋和重命名、備份、加工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)用等流程的管理。另外，系統(tǒng)還可以把數(shù)控程序及其說明文檔進(jìn)行集中管理，更好的保證了兩者的同步性。可以把生產(chǎn)要素（零件圖紙、加工工藝、刀夾量具列表等）集中管理、安全存儲(chǔ)、部門共享、方便查閱。為車間流程無(wú)紙化管理奠定基礎(chǔ)，消除或減少部分紙制文檔管理，提高效率。

（四）可視化數(shù)據(jù)展示

在實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的基礎(chǔ)上，對(duì)車間機(jī)床進(jìn)行三維建模，實(shí)時(shí)三維展示機(jī)床狀態(tài)。通過動(dòng)態(tài)瀏覽該界面，用戶還可以輕而易舉地了解整個(gè)車間的生產(chǎn)狀況，還能定位到指定的一臺(tái)設(shè)備，查詢有關(guān)這臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)細(xì)節(jié)。

車間還配置了大屏幕和觸摸屏等展示設(shè)備，實(shí)時(shí)展示設(shè)備狀態(tài)、機(jī)床開機(jī)率、零件完工率等。每臺(tái)數(shù)控設(shè)備旁配置的觸摸屏工控機(jī)，還可以作為MDC系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的補(bǔ)充備用手段，設(shè)備操作人員還可以利用其查詢現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)反饋的正確與否，以及用其在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)紙化查詢?yōu)g覽加工作業(yè)指導(dǎo)書（程序、圖紙、刀具清單、裝夾圖示等。

MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）作為一種業(yè)務(wù)性很強(qiáng)的管理系統(tǒng)，需要無(wú)數(shù)來自底層的數(shù)據(jù)支撐。工單、零件、工序、設(shè)備、人員等所有和現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)的數(shù)據(jù)首先通過DNC-MDC系統(tǒng)的整合，采集得到真正和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)，通過多種集成手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行客戶化的分類匯總，最終反饋到MES中。

在集成過程中，DNC-MDC系統(tǒng)將接收來自MES系統(tǒng)的生產(chǎn)任務(wù)。新的生產(chǎn)任務(wù)被識(shí)別時(shí)，首先在DNC-MDC系統(tǒng)內(nèi)建立新的生產(chǎn)任務(wù)以及對(duì)應(yīng)的零件信息和工序信息，然后以工單（工票）的形式被派發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)，最后通過設(shè)備操作人員掃描工票上的條碼來實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序調(diào)用、對(duì)任務(wù)的跟蹤，并實(shí)時(shí)把任務(wù)的進(jìn)度反饋回MES（例如：工單實(shí)際開始、結(jié)束時(shí)間等數(shù)據(jù)）。

NC程序錯(cuò)綜多樣：主體生產(chǎn)模式是以車間加工人員為生產(chǎn)中心，技術(shù)開發(fā)部為輔，幾乎所有的NC程序的管理都是發(fā)生在車間現(xiàn)場(chǎng)。這就導(dǎo)致了在機(jī)床內(nèi)部存貯有大量的NC程序。我公司的新老產(chǎn)品交替重疊，也致使機(jī)床內(nèi)的NC程序錯(cuò)綜多樣，只有加工人員自己了解每個(gè)程序的加工內(nèi)容。

綜上所述，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目所采用的管理方案是將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)所有的NC程序通過DNC網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一歸檔至NC程序管理系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行有效管理。為此提出了三項(xiàng)管理措施：

1．NC程序命名必須遵守公司統(tǒng)一制定的NC程序命名規(guī)則。

2．將NC程序的標(biāo)準(zhǔn)命名，添加到程序內(nèi)部的備注中，這樣當(dāng)程序完成加工回傳到DNC服務(wù)器進(jìn)行備份、統(tǒng)一管理時(shí)，DNC系統(tǒng)將自動(dòng)以該備注的標(biāo)準(zhǔn)名進(jìn)行保存。

3．在完成前兩項(xiàng)措施的基礎(chǔ)上，逐步將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)控設(shè)備內(nèi)固化的NC程序進(jìn)行備份、導(dǎo)出。統(tǒng)一由NC程序管理系統(tǒng)進(jìn)行管理、調(diào)配。

機(jī)床項(xiàng)目的實(shí)施完成了以下目標(biāo)：

1．DNC系統(tǒng)：建立覆蓋加工車間的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)NC程序的有效調(diào)用、穩(wěn)定有效傳輸和在線加工等，實(shí)現(xiàn)刀補(bǔ)參數(shù)文件從對(duì)刀儀到機(jī)床端的有效傳輸。

2．MDC系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和其它生產(chǎn)類數(shù)據(jù)的有效采集，并將采集的數(shù)據(jù)以報(bào)表或統(tǒng)計(jì)圖表的形式供決策者參考分析。同時(shí)采集的數(shù)據(jù)對(duì)以后MES平臺(tái)的生產(chǎn)調(diào)度和管理起到有效地指導(dǎo)作用。

3．NC程序管理系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)NC程序的統(tǒng)一流程管理，并且在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)NC程序與其關(guān)聯(lián)生產(chǎn)要素文件統(tǒng)一管理。

4．可視化數(shù)據(jù)展示：在實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，對(duì)車間機(jī)床進(jìn)行三維建模，通過現(xiàn)場(chǎng)的展示大屏幕、數(shù)控設(shè)備旁的觸摸屏以及相關(guān)管理人員的PC終端對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備開機(jī)率、零件完工率等進(jìn)行有效展示。

綜上所述，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的建設(shè)，是推行數(shù)字化制造技術(shù)的基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)字化工廠的建設(shè)起到舉足輕重的作用。