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机床联网如何通过MES实现

2017/8/15 13:53:01 点击：

机床联网项目在于搭建一个设备层(数控机床)的车间级分布式控制网络，并且实时采集机床数据和其它生产类数据，实现数控程序及相关联的生产要素(零件图纸、加工工艺、刀夹量具列表等)的有效管理，同时实现机床状态等的可视化展示等，将为接下来MES平台的有效搭建奠定下良好的基础，因此先行实施。

机床联网项目概述

机床联网项目的实施，为设备层级的有效管控提供了技术支撑，作为底层设备的信息化，是实施数字化制造的基础手段是公司推行数字化制造技术的基础，为公司推行的数字化工厂的建设起到举足轻重的作用。

机床联网项目，一般包含四大系统：DNC(Distributed Numeric Control分布式控制网络)系统、MDC(Manufacturing Data Collection 生产数据采集)系统、NC(Numerical Control数字控制，简称数控)程序管理系统、可视化数据展示系统。

（一）核心功能DNC(Distributed Numeric Control分布式控制网络)系统。DNC系统是用于生产设备及工位智能化联网管理的系统。机床联网项目所采用的DNC系统赋予了比以往工业传统DNC (程序传输)更深更广的意义：不仅能够联网所有的CNC数控加工设备，同时还能对自动化生产线PLC工作中心和其他所有的普通工位及测量工位进行联网管理。

DNC系统所采用的网络连接方案：在车间每台数控设备内部都配备一个“串口联网设备”，通过每个数控设备内部的串口联网设备，将数控设备的程序传输数据流、条码传输数据流、以及MDC信号反馈数据流都汇总成一个TCP/IP协议数据传输线，然后通过公司车间内部光线机柜再汇总到公司的企业内网中。方案优点：无视数控设备相互之间的间隔距离，无论设备分隔有多远都能够用最直接的网络布线方式解决，并且传输稳定，适用于车间设备比较离散的企业。DNC服务器也能够远离车间现场。方案缺点：每个串口联网设备都需要配备一个IP地址，比较浪费网络IP资源。

DNC系统所采用的条码使用方案：为每台数控设备配备条码枪，通过操作人员在机床端用条码枪扫描条码的方式来调用程序。做法是在已有的派工单上，在程序名称(程序名称与零件、工序等任务信息是相关联的)旁增加对应条形码。在生产过程中由设备操作人员根据实际情况，用条形码扫描枪扫描条形码，扫描到的命令即可通过DNC网络传送到服务器，此时服务器会自动将与其相关的程序及生产要素(零件图纸、加工工艺、刀夹量具列表等)发送给现场设备端，现场操作员此时只需按设备控制系统上的“接收”按钮即可。

（二）MDC系统是一套通过多种灵活方法采集生产现场的实时状态数据(包括设备、人员和生产任务等)，将其存储在Access、SQL或Oracle等数据库中，并以先进的精益制造管理理念为基础，结合自带的专用计算、分析和统计方法，以报表和图表直观反映当前或过去某段时间车间的详细制造数据和生产状况的系统。

MDC系统通过向决策者提供真实的车间数据报表和图表，来帮助企业生产部门做出科学和有效的决策，帮助企业改善生产制造过程。

MDC系统解决方案的整个系统网络是基于机床联网项目的DNC和TCP/IP网络的。系统采用了多种生产数据采集方式：有标准条码采集、设备PLC自动数据采集、国际标准OPC接口自动采集。

MDC系统通过实时采集到的生产数据，可以监控机床的实时工作状态(包括装夹调试、加工、停机、空闲等)，并生成图报表，便于计划调度人员安排生产计划；对生产率、工作时间、设备利用率、生产趋势及生产计划执行度等进行分析并生成报表，帮助负责生产和设备管理的决策者回答很多现场制造方面的疑难问题，从而帮助改善和优化生产工艺过程。

（三）NC(Numerical Control数字控制，简称数控)程序管理系统。

NC程序管理系统能够实现对于数控程序编制、上传、审查、校对、批准、版本升级、覆盖和重命名、备份、加工现场调用等流程的管理。另外，系统还可以把数控程序及其说明文档进行集中管理，更好的保证了两者的同步性。可以把生产要素(零件图纸、加工工艺、刀夹量具列表等)集中管理、安全存储、部门共享、方便查阅。为车间流程无纸化管理奠定基础，消除或减少部分纸制文档管理，提高效率。

（四）可视化数据展示

在实现机床数据实时采集的基础上，对车间机床进行三维建模，实时三维展示机床状态。通过动态浏览该界面，用户还可以轻而易举地了解整个车间的生产状况，还能定位到指定的一台设备，查询有关这台设备的生产细节。

车间还配置了大屏幕和触摸屏等展示设备，实时展示设备状态、机床开机率、零件完工率等。每台数控设备旁配置的触摸屏工控机，还可以作为MDC系统数据采集的补充备用手段，设备操作人员还可以利用其查询现场数据反馈的正确与否，以及用其在现场无纸化查询浏览加工作业指导书(程序、图纸、刀具清单、装夹图示等。

应用系统集成

MES(制造执行系统)作为一种业务性很强的管理系统，需要无数来自底层的数据支撑。工单、零件、工序、设备、人员等所有和现场有关的数据首先通过DNC-MDC系统的整合，采集得到真正和现场生产有关的数据，通过多种集成手段对数据进行客户化的分类汇总，最终反馈到MES中。

在集成过程中，DNC-MDC系统将接收来自MES系统的生产任务。新的生产任务被识别时，首先在DNC-MDC系统内建立新的生产任务以及对应的零件信息和工序信息，然后以工单(工票)的形式被派发到现场，最后通过设备操作人员扫描工票上的条码来实现数控程序调用、对任务的跟踪，并实时把任务的进度反馈回MES(例如：工单实际开始、结束时间等数据)。

实施难点

NC程序错综多样：主体生产模式是以车间加工人员为生产中心，技术开发部为辅，几乎所有的NC程序的管理都是发生在车间现场。这就导致了在机床内部存贮有大量的NC程序。我公司的新老产品交替重叠，也致使机床内的NC程序错综多样，只有加工人员自己了解每个程序的加工内容。

综上所述，机床联网项目所采用的管理方案是将现场设备内所有的NC程序通过DNC网络统一归档至NC程序管理系统服务器进行有效管理。为此提出了三项管理措施：

1．NC程序命名必须遵守公司统一制定的NC程序命名规则。

2．将NC程序的标准命名，添加到程序内部的备注中，这样当程序完成加工回传到DNC服务器进行备份、统一管理时，DNC系统将自动以该备注的标准名进行保存。

3．在完成前两项措施的基础上，逐步将现场数控设备内固化的NC程序进行备份、导出。统一由NC程序管理系统进行管理、调配。

机床项目的实施完成了以下目标：

1．DNC系统：建立覆盖加工车间的分布式控制网络，实现NC程序的有效调用、稳定有效传输和在线加工等，实现刀补参数文件从对刀仪到机床端的有效传输。

2．MDC系统：实现对数控机床的实时数据和其它生产类数据的有效采集，并将采集的数据以报表或统计图表的形式供决策者参考分析。同时采集的数据对以后MES平台的生产调度和管理起到有效地指导作用。

3．NC程序管理系统：实现对NC程序的统一流程管理，并且在系统内实现NC程序与其关联生产要素文件统一管理。

4．可视化数据展示：在实现机床数据采集的基础上，对车间机床进行三维建模，通过现场的展示大屏幕、数控设备旁的触摸屏以及相关管理人员的PC终端对设备状态、设备开机率、零件完工率等进行有效展示。

综上所述，机床联网项目的建设，是推行数字化制造技术的基础，对数字化工厂的建设起到举足轻重的作用。

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