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    一、概 述

    由于數(shù)控機(jī)床具有高柔性、高效率、穩(wěn)定的加工精度和復(fù)雜型面加工的能力，使其能對用戶各種需求作出快速反應(yīng)，為此深獲制造業(yè)的青睞。在一些大、中型制造企業(yè)中，根據(jù)生產(chǎn)的需要和數(shù)控機(jī)床的特點，形成多種生產(chǎn)組織管理模式的制造系統(tǒng)，主要有：

    1）基于分布式數(shù)控（DNC）車間（工段）信息管理系統(tǒng)。

    這是目前占有最大比例的制造系統(tǒng)，應(yīng)用單元控制裝置對制造過程的有關(guān)信息進(jìn)行綜合管理。

    2）柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）。

    FMS和FMC除了具有完全的DNC管理系統(tǒng)外，還有自動化倉庫，物料搬運(yùn)和裝卸，刀具檢測、預(yù)調(diào)和傳送以及狀態(tài)監(jiān)控等硬件模塊和相應(yīng)的物流和刀具流控制軟件。

    3）自動化工廠（FA）

    它是一種以自動化中央立體倉庫為中心的由多條FMS以及相應(yīng)的企業(yè)信息管理系統(tǒng)組成的高度綜合自動化工廠（車間），由于它需要極高的投入，目前還不完全實用于我國絕大部分企業(yè)。

    4）柔性機(jī)床組成的生產(chǎn)線

    主要用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如汽車、摩托車和家電等行業(yè)。由于市場需求變化迅速，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短，因而由專用機(jī)床組成的剛性自動生產(chǎn)線已日益被柔性生產(chǎn)線所取代。盡管目前已投產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線的比重雖然不大，但由于它適宜于對同族零件多品種混流批量生產(chǎn)，已成為當(dāng)前柔性加工的一個主要發(fā)展方向。

    由上述4類數(shù)控機(jī)床組成的制造系統(tǒng)可見，DNC不僅需用面廣，而且是其它制造系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。事實上，即使企業(yè)所實施ERP、PDM、SRM、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)都已很完善了，仍然存在著上層管理和底層設(shè)備之間的信息斷層，還需要DNC等系統(tǒng)來將其與具體的加工過程連接起來，以進(jìn)行信息傳輸。DNC(Direct Numerical Control)即計算機(jī)直接數(shù)控或分布式數(shù)控，是指一臺或多臺計算機(jī)對多臺數(shù)控機(jī)床實施分布式綜合數(shù)字控制。DNC集成系統(tǒng)屬于自動化制造系統(tǒng)的一種模式，是實現(xiàn)CAD/CAM和計算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)(CAPMS)集成的紐帶，它強(qiáng)調(diào)信息的集成與信息流的自動化，物料流的控制與執(zhí)行可大量介入人機(jī)交互。相對FMS來說，DNC投資小、見效快，是具有較好柔性的多個數(shù)控加工設(shè)備的集成控制系統(tǒng)。

    基于上述分析，大多數(shù)控機(jī)床用戶在實施DNC方面都已取得了共識，也有很多用戶已經(jīng)實施了數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)DNC，雖然這些DNC系統(tǒng)在NC程序的通訊等方面表現(xiàn)都比較良好，基本解決了NC程序的通訊瓶頸，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，但在系統(tǒng)的使用過程中還是出現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)在如下幾點：

     目前市面上的DNC廠商所提供的DNC產(chǎn)品都是基于NC程序文件的管理模式，在數(shù)據(jù)的快速查詢、存取、安全可靠性等方面存在著隱患。

     與企業(yè)中其它相關(guān)管理系統(tǒng)的接口不暢，雖然DNC廠商也承偌可以達(dá)到所謂的無縫連接，但真要連接則是隔靴搔癢。

     NC程序的管理缺乏合理的管理規(guī)章制度。

    我們知道，PDM主要是根據(jù)企業(yè)需求和企業(yè)文化，將所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息、資源、人員和過程都納入PDM技術(shù)和管理框架之中，實現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)作。它的實施解決了集成產(chǎn)品開發(fā)隊伍之間的協(xié)同工作，保證把正確的信息、在正確的時間、用正確的方式、傳遞給正確的人，以最終實現(xiàn)企業(yè)的文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、配置管理、工作流程管理和應(yīng)用系統(tǒng)的完全集成。

    NC程序作為產(chǎn)品信息的一個重要組成部分，其文檔管理在PDM中已得到了比較嚴(yán)格的流程管理，但是，NC程序又是一種非常特殊的信息體，它所包含的信息內(nèi)容，如程序的加工軌跡、用刀信息、加工范圍、加工參數(shù)等又是一般PDM所不愿關(guān)注的，而這些內(nèi)容往往又是DNC系統(tǒng)所關(guān)心的內(nèi)容，為此，本公司將PDM和DNC系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，充分利用此兩大系統(tǒng)的優(yōu)勢，開發(fā)了一種新型DNC―基于PDM的DNC，以對加工過程中核心信息NC程序進(jìn)行更加科學(xué)、有效的管理。

    二、基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC的基本功能

    顧名思義，基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC應(yīng)該兼具DNC和PDM兩方面的功能，具體來說，其功能如下：

    1．DNC功能：以DNC通訊系統(tǒng)為核心，建立DNC通訊平臺，主要完成：
    
     全功能的NC程序的雙向傳輸：

     面向數(shù)控操作工的設(shè)計理念，所有數(shù)控設(shè)備實施聯(lián)網(wǎng)集中管理，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行NC程序的雙向傳輸，從而實現(xiàn)NC程序的海量存儲、集成化管理，多達(dá)20余項的重要功能模塊，使DNC網(wǎng)絡(luò)的安全、兼容、易用等性能達(dá)到了一個前所未有的程度。
   
     DNC網(wǎng)絡(luò)在線加工：

     全客戶端模式的DNC在線加工，使DNC加工的進(jìn)入、退出、斷點續(xù)傳等功能全部在數(shù)控機(jī)床端實現(xiàn)，而外部子程序調(diào)用、行號重置、斷點智能連接等全部融入到系統(tǒng)當(dāng)中，無需人工干預(yù)，從而取代一臺機(jī)床配一臺計算機(jī)的模式。

     設(shè)備加工信息采集：通過數(shù)控系統(tǒng)宏變量輸出功能（對沒有宏變量輸出功能的數(shù)控系統(tǒng)，通過報表輸出方式）實現(xiàn)機(jī)床加工信息的實時采集，通過采集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)以下目標(biāo)：

    （1）采集程序加工開始與結(jié)束的時間，實現(xiàn)機(jī)床使用效率、零件加工工時、刀具使用壽命等信息的匯總分析，為ERP、MRPII提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    （2）通過采集宏變量輸出的數(shù)據(jù)，完成機(jī)床加工程序的實時還原，為質(zhì)量管理的分析提供原始依據(jù)。

    （3）通過采集數(shù)據(jù)的軌跡模擬，實現(xiàn)機(jī)床加工狀態(tài)的遠(yuǎn)程檢測，為生產(chǎn)管理提供現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境的實施追蹤。

    2．基于PDM型式的NC程序的管理：以NC程序為驅(qū)動的管理系統(tǒng)，主要是對NC程序進(jìn)行刀具軌跡的仿真，NC程序內(nèi)部信息的提取，NC程序的流程管理，特別是采用SQL數(shù)據(jù)庫的管理方式對NC程序進(jìn)行嚴(yán)格地管理。

    （1）程序庫管理

      在功能上主要包括：

       程序庫編輯

       程序添加

       程序刪除

       程序內(nèi)容比較

       程序行號管理

       程序內(nèi)容導(dǎo)入

       程序字符轉(zhuǎn)換

       程序坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

       程序打印

       程序查詢

       程序加工仿真

    （2）程序版本管理：

    在正常情況，NC程序是按照程序名放在一個指定的庫表中，有時同一程序又往往存在不同的版本，這樣查找所需的程序就較為困難，容易出現(xiàn)程序調(diào)用錯誤的情況。如何既要準(zhǔn)確快速地調(diào)用相應(yīng)的程序，又要保證程序的版本正確，本系統(tǒng)較完善地解決了此問題。

    在本系統(tǒng)中，每編輯一次NC程序，將程序被編輯前的狀態(tài)保存在一個歷史記錄庫表中，此記錄程序的名稱按照一定的規(guī)范來設(shè)計，比如：原NC程序名稱為ABC.NC，此程序在某日某時刻被某人編輯，那么此時生成的記錄程序名稱為ABC-DDDDDD-SSSSSS-RRRRRR.TMP，其中DDDDDD代表被編輯的日期，SSSSSS代表被編輯的時刻，RRRRRR代表被編輯的人員名稱，這樣一來，我們除了可以查看NC程序當(dāng)前狀態(tài)之外，還可以追溯此NC程序的所有被編輯過程。在本系統(tǒng)中設(shè)計一個NC程序編輯歷史記錄查詢器，以方便用戶進(jìn)行編輯追蹤。

    （3）程序生命周期管理：

    在本系統(tǒng)中將對NC程序的整個生命周期進(jìn)行嚴(yán)格的管理，從NC程序的生成開始到NC程序的最終消亡都提供一套嚴(yán)格的管理手段。

    目前對NC程序的狀態(tài)可設(shè)置為編輯、審核、鎖定、定型四種，過程如下：

    在NC程序初始生成時是可以編輯的，編輯完成后，編程主管進(jìn)行審核，審核通過后可以開始進(jìn)行試加工，在此過程中可能還需要對NC程序進(jìn)行編輯修改，修改完成后再審核，直到加工合格后經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)討論，以決定當(dāng)前NC程序是否鎖定，在鎖定期間，NC程序不可再進(jìn)行編輯修改，除非確實有例外情況，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，將程序鎖定狀態(tài)修改為編輯狀態(tài)，程序再經(jīng)過修改、審核、加工、再鎖定循環(huán)，當(dāng)前NC程序經(jīng)過幾輪循環(huán)下來，領(lǐng)導(dǎo)決定此NC程序可以定型了，終身不再被修改，那么此NC程序就設(shè)為定型狀態(tài)，一直到NC程序消亡此NC程序都不能再進(jìn)行編輯修改，NC程序消亡后就將其移出到一個NC程序消亡處（可以指定到一個固定庫表），不再放置在本系統(tǒng)程序庫中，有關(guān)此NC程序的所有記錄也一并消除。

    （4）程序內(nèi)部信息管理：

    這里主要是指對NC程序的內(nèi)部屬性進(jìn)行管理，如程序號、程序注釋、軌跡圖號、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、機(jī)床、用戶信息等進(jìn)行管理。 在本系統(tǒng)中可對程序根據(jù)圖號、零件名稱、工序、軌跡圖、機(jī)床等進(jìn)行多種條件的復(fù)合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進(jìn)行管理。

    在本系統(tǒng)中存儲的圖片主要是NC程序加工軌跡圖或零件圖，主要是方便用戶在調(diào)用程序時，借助于這些加工軌跡圖或零件圖對程序有更直觀的認(rèn)識。 這些圖片在整個加工過程中，起到一個指導(dǎo)性的作用，例如，零件的裝夾、刀具情況、零件各工序的加工狀態(tài)等，使用戶加工時一目了然，可以更迅速地進(jìn)行相應(yīng)的工作。利用刀具清單、程序內(nèi)部屬性和程序注釋等一系列重要信息，用戶可以降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，以最短的時間、最高的效率和最高的準(zhǔn)確度作好各種生產(chǎn)準(zhǔn)備。

    （5）程序權(quán)限管理：

    主要是給每個用戶設(shè)計不同的NC程序管理權(quán)限，以避免自己或別人對NC的程序進(jìn)行誤編輯，體現(xiàn)責(zé)任分清。

    三、基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC的特點

    （1）由文件管理方式過渡到數(shù)據(jù)庫管理方式：基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC區(qū)別于傳統(tǒng)DNC的一個最明顯的變化是采用了SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的管理方式，消除了采用文件的管理方式所固有的存取、查詢、安全等方面的隱患。它將NC程序的實際內(nèi)容保存在數(shù)據(jù)庫中，由機(jī)床上傳到PC機(jī)中是保存在一個固定的數(shù)據(jù)庫庫表中，機(jī)床請求的NC程序也是從數(shù)據(jù)庫中提取的。

    （2）真正實現(xiàn)與ERP、PDM、CRM等系統(tǒng)的無縫連接：在本系統(tǒng)中，考慮到用戶使用PDM時可能使用的數(shù)據(jù)庫是千差萬別的，故采用了ODBC的方式，ODBC勝過其它數(shù)據(jù)庫技術(shù)的優(yōu)點之一就是允許一個單代碼基同各種數(shù)據(jù)庫接口的能力。針對不同廠家的數(shù)據(jù)庫，我們只要建立合理的ODBC聯(lián)接即可。

    （3）合理的程序管理流程：在本系統(tǒng)中，大量借用PDM對文檔資料的管理流程，同時針對NC程序管理的特殊化，對NC程序進(jìn)行管理。
 
    四、基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC實施方案

    以下是本公司給某數(shù)控機(jī)床廠家所做的基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC實施方案，敬請參考。

    此數(shù)控機(jī)床廠家屬于某軍工單位，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建設(shè)非常完善，配置有ERP和PDM，都采用SQL數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)。用戶要求我們的DNC也能與PDM連接，以便采用PDM對NC程序進(jìn)行流程管理。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示：

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

    為此，我們提供了一套基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC，它負(fù)責(zé)在機(jī)床上傳程序時將其保存到數(shù)據(jù)庫表中，此數(shù)據(jù)庫表是通過ODBC連接到PDM中的相關(guān)庫表，機(jī)床所請求的NC程序內(nèi)容也是通過數(shù)據(jù)庫來存取的。針對NC程序管理的特殊要求，我們也給用戶提供了一套基于PDM的NC程序管理系統(tǒng)，具體功能詳見上面說明。

    五、總結(jié)
   
    總之，隨著用戶對DNC使用的不斷深入，通過多年來與用戶之間的不斷探討，我們感覺基于PDM的機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC是數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)DNC管理的發(fā)展方向。在此，我們只是拋磚引玉，望廣大同道者能不吝賜教，與我們共同探討，互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，為我國的制造業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)！