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如何通過MES實現(xiàn)機床聯(lián)網(wǎng)？

2018/6/27 14:18:03 點擊：

為了滿足企業(yè)對于各生產(chǎn)制造部門對生產(chǎn)過程進行實時管理的要求，通過MES平臺的建設，將公司對于生產(chǎn)過程的核心流程及管理方法進行優(yōu)化和固化，實現(xiàn)對核心生產(chǎn)制造過程的管理和傳承。機床聯(lián)網(wǎng)項目在于搭建一個設備層(數(shù)控機床)的車間級分布式控制網(wǎng)絡，并且實時采集機床數(shù)據(jù)和其它生產(chǎn)類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)控程序及相關聯(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，同時實現(xiàn)機床狀態(tài)等的可視化展示等，將為接下來MES平臺的有效搭建奠定下良好的基礎。

機床聯(lián)網(wǎng)項目概述

    機床聯(lián)網(wǎng)項目，一般包含四大系統(tǒng)：DNC(Distributed Numeric Control分布式控制網(wǎng)絡)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，簡稱數(shù)控)程序管理系統(tǒng)、可視化數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)。

    （一）DNC(Distributed Numeric Control分布式控制網(wǎng)絡)系統(tǒng)。DNC系統(tǒng)是用于生產(chǎn)設備及工位智能化聯(lián)網(wǎng)管理的系統(tǒng)。機床聯(lián)網(wǎng)項目所采用的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)控加工設備，同時還能對自動化生產(chǎn)線PLC工作中心和其他所有的普通工位及測量工位進行聯(lián)網(wǎng)管理。

    DNC系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡連接方案：在車間每臺數(shù)控設備內部都配備一個“串口聯(lián)網(wǎng)設備”，通過每個數(shù)控設備內部的串口聯(lián)網(wǎng)設備，將數(shù)控設備的程序傳輸數(shù)據(jù)流、條碼傳輸數(shù)據(jù)流、以及MDC信號反饋數(shù)據(jù)流都匯總成一個TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸線，然后通過公司車間內部光線機柜再匯總到公司的企業(yè)內網(wǎng)中。方案優(yōu)點：無視數(shù)控設備相互之間的間隔距離，無論設備分隔有多遠都能夠用最直接的網(wǎng)絡布線方式解決，并且傳輸穩(wěn)定，適用于車間設備比較離散的企業(yè)。DNC服務器也能夠遠離車間現(xiàn)場。

    DNC系統(tǒng)所采用的條碼使用方案：為每臺數(shù)控設備配備條碼槍，通過操作人員在機床端用條碼槍掃描條碼的方式來調用程序。做法是在已有的派工單上，在程序名稱(程序名稱與零件、工序等任務信息是相關聯(lián)的)旁增加對應條形碼。在生產(chǎn)過程中由設備操作人員根據(jù)實際情況，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)絡傳送到服務器，此時服務器會自動將與其相關的程序及生產(chǎn)要素(零件圖紙、加工工藝、刀夾量具列表等)發(fā)送給現(xiàn)場設備端，現(xiàn)場操作員此時只需按設備控制系統(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)場的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)(包括設備、人員和生產(chǎn)任務等)，將其存儲在數(shù)據(jù)庫中，并以先進的精益制造管理理念為基礎，結合自帶的專用計算、分析和統(tǒng)計方法，以報表和圖表直觀反映當前或過去某段時間車間的詳細制造數(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的車間數(shù)據(jù)報表和圖表，來幫助企業(yè)生產(chǎn)部門做出科學和有效的決策，幫助企業(yè)改善生產(chǎn)制造過程。MDC系統(tǒng)解決方案的整個系統(tǒng)網(wǎng)絡是基于機床聯(lián)網(wǎng)項目的DNC和TCP/IP網(wǎng)絡的。系統(tǒng)采用了多種生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方式：有標準條碼采集、設備PLC自動數(shù)據(jù)采集、國際標準OPC接口自動采集。

    MDC系統(tǒng)通過實時采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可以監(jiān)控機床的實時工作狀態(tài)(包括裝夾調試、加工、停機、空閑等)，并生成圖報表，便于計劃調度人員安排生產(chǎn)計劃；對生產(chǎn)率、工作時間、設備利用率、生產(chǎn)趨勢及生產(chǎn)計劃執(zhí)行度等進行分析并生成報表，幫助負責生產(chǎn)和設備管理的決策者回答很多現(xiàn)場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，簡稱數(shù)控)程序管理系統(tǒng)。NC程序管理系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對于數(shù)控程序編制、上傳、審查、校對、批準、版本升級、覆蓋和重命名、備份、加工現(xiàn)場調用等流程的管理。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、部門共享、方便查閱。為車間流程無紙化管理奠定基礎，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。在實現(xiàn)機床數(shù)據(jù)實時采集的基礎上，對車間機床進行三維建模，實時三維展示機床狀態(tài)。通過動態(tài)瀏覽該界面，用戶還可以輕而易舉地了解整個車間的生產(chǎn)狀況，還能定位到指定的一臺設備，查詢有關這臺設備的生產(chǎn)細節(jié)。車間配置大屏幕和觸摸屏等展示設備，實時展示設備狀態(tài)、機床開機率、零件完工率等。每臺數(shù)控設備旁配置的觸摸屏工控機，還可以作為MDC系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的補充備用手段，設備操作人員還可以利用其查詢現(xiàn)場數(shù)據(jù)反饋的正確與否，以及用其在現(xiàn)場無紙化查詢?yōu)g覽加工作業(yè)指導書(程序、圖紙、刀具清單、裝夾圖示等。

應用系統(tǒng)集成

    MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))作為一種業(yè)務性很強的管理系統(tǒng)，需要無數(shù)來自底層的數(shù)據(jù)支撐。工單、零件、工序、設備、人員等所有和現(xiàn)場有關的數(shù)據(jù)首先通過DNC-MDC系統(tǒng)的整合，采集得到真正和現(xiàn)場生產(chǎn)有關的數(shù)據(jù)，通過多種集成手段對數(shù)據(jù)進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。新的生產(chǎn)任務被識別時，首先在DNC-MDC系統(tǒng)內建立新的生產(chǎn)任務以及對應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，最后通過設備操作人員掃描工票上的條碼來實現(xiàn)數(shù)控程序調用、對任務的跟蹤，并實時把任務的進度反饋回MES(例如：工單實際開始、結束時間等數(shù)據(jù))。

實施難點

    NC程序錯綜多樣：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。這就導致了在機床內部存貯有大量的NC程序。機床聯(lián)網(wǎng)項目所采用的管理方案是將現(xiàn)場設備內所有的NC程序通過DNC網(wǎng)絡統(tǒng)一歸檔至NC程序管理系統(tǒng)服務器進行有效管理。為此提出了三項管理措施：

    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程序的標準命名，添加到程序內部的備注中，這樣當程序完成加工回傳到DNC服務器進行備份、統(tǒng)一管理時，DNC系統(tǒng)將自動以該備注的標準名進行保存。

    3.在完成前兩項措施的基礎上，逐步將現(xiàn)場數(shù)控設備內固化的NC程序進行備份、導出。統(tǒng)一由NC程序管理系統(tǒng)進行管理、調配。

    機床項目的實施完成了以下目標：

    1.DNC系統(tǒng)：建立覆蓋加工車間的分布式控制網(wǎng)絡，實現(xiàn)NC程序的有效調用、穩(wěn)定有效傳輸和在線加工等，實現(xiàn)刀補參數(shù)文件從對刀儀到機床端的有效傳輸。

    2.MDC系統(tǒng)：實現(xiàn)對數(shù)控機床的實時數(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)以報表或統(tǒng)計圖表的形式供決策者參考分析。同時采集的數(shù)據(jù)對以后MES平臺的生產(chǎn)調度和管理起到有效地指導作用。

    3.NC程序管理系統(tǒng)：實現(xiàn)對NC程序的統(tǒng)一流程管理，并且在系統(tǒng)內實現(xiàn)NC程序與其關聯(lián)生產(chǎn)要素文件統(tǒng)一管理。

    4.可視化數(shù)據(jù)展示：在實現(xiàn)機床數(shù)據(jù)采集的基礎上，對車間機床進行三維建模，通過現(xiàn)場的展示大屏幕、數(shù)控設備旁的觸摸屏以及相關管理人員的PC終端對設備狀態(tài)、設備開機率、零件完工率等進行有效展示。

    綜上所述，機床聯(lián)網(wǎng)項目的建設，是推行數(shù)字化制造技術的基礎，對數(shù)字化工廠的建設起到舉足輕重的作用。

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