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隨著社會的發展進步，企業的信息化在經營管理中發揮著越來越重要的作用。傳統的設備，多為本地機床獨立操作，生產效率偏低，運維難度較高，無法將生產資料與生產信息接入到企業信息系統中。為了滿足企業對于各生產制造部門對生產過程進行實時管理的要求，機床聯網項目的實施勢在必行。機床聯網項目在于搭建一個設備層（數控機床）的車間級分布式控制網絡，并且實時采集機床數據和其他生產類數據，同時實現機床狀態等的可視化展示等，在提高機床的使用效率的同時，為企業相關的生產制造執行系統奠定良好基礎。

一、項目概況

某智能裝備股份有限公司成立于2003年初，專注于研發、生產制造注射量25g～300000g的智能注塑機，是二板智能注塑機專家。產品廣泛應用于航空航天、國防、交通、電子、建筑、生物醫藥等領域。

根據現場調研的結果，擬對全廠車間內現有的四十多臺數控機床，搭建DNC專用傳輸網絡，實現DNC系統全面應用與管理。對于機床的聯網改造，大部分機床使用自身出廠配置的網卡實現聯網功能，對于小部分機床，由于沒有網卡，則需加裝專門的采集卡進行采集和轉發。對于DNC網路分布，網絡中心機房設置于信息中心，車間設置機柜管理現場的IT類信息點。DNC系統的網絡布線需按照標準規定，在敷設時保持規定的距離，采用獨立的主干、垂直、水平布線子系統。

二、需求分析

該智能裝備股份有限公司需搭建一個基于設備層的車間級分布式控制網絡，旨在實現對廣州工廠36臺設備和浙江工廠7臺設備的機床聯網與數據采集，便于對機床的集中管理，提高現場管理的規范性，并通過對設備實時運行狀態及生產數據進行監控和采集，實現對設備OEE效率、停機原因的統計分析，并實現生產過程數據的可視化展示功能，讓生產管理人員及時了解設備的生產效率、報警/故障、生產異常等情況，為生產管理決策提供數據支撐。

三、力控解決方案

3.1 系統架構圖：

3.2 設計目標：

與車間機床局域網絡連接的任意計算機，不需要安裝任何軟件，通過瀏覽器即可遠程查看機床的工作狀態；

對所有機床可自動地采集到其實時狀態，工作狀態，報警狀態等豐富信息；

具有至關的機床狀態電子看板，可隨時查看所有機床的運行/空閑、開機/關機、報警/故障狀態，并以不同顏色來表示不同狀態，還可以查看機床實時信息，如：主軸倍率、進給倍率、主軸負荷、機床操作模式以及當前加工的產品信息等；

具備車間電子布局圖看板，可按照車間實際布局和機床實際位置進行機床擺放，用機床醒目的顏色標識機床的不同狀態；

支持液晶電視顯示，可以將儀表盤、機床效率拆線圖、機床狀態分布圖、機床報警/異常停機信息、停機原因并注那圖、產量拆線圖組合在1~2個頁面中，進行可視化看板展示，并可以滾動顯示出采集到的機床實時狀態、效率、加工數量等豐富的信息；

具有B/S架構的MCD報表統計分析，MDC報表可以支持自由選擇機床、機床組和時間段，進行技術數據的查詢和統計；可以統計機床的開機率、機床運行效率、機床利用率，并支持對算法公式進行自定義設置；具備綜合效率對比分析功能，每臺機床均可通過對開機率、運行效率、利用率的柱狀圖進行分析對比；具備機床報警的記錄和統計功能，可以查詢所有機床的加工數量、加工的程序名以及加工時間；MDC報表的統計圖可以支持按機床名稱和實際數值高低進行排序，方便用戶使用及查找定位所需要關注的機床；

支持機床操作者通過現場的PC終端，選擇機床停機原因，如：機床故障、機床維修、等待物料、等待刀具等，停機原因可以有系統管理員進行自定義配置；提供機床停機原因分析報表，便于管理人員通過餅狀圖或柱狀圖，直觀明了地查看并分析機床的停機原因占比。

四、顯示面板功能詳解

4.1 概覽

通過看板登錄界面登陸成功后，首先進入概覽，在這個界面上，可以直接查看設備的運行效率，點擊下方柱形圖的任意一個機床名稱，可以查看對應機床的開關機時間，報警時間，空閑時間等等。

4.2 效率分析

1)、機床總開機率

機床總開機率 = 開機時間 / 自然時間。

本畫面主要展示每個機床的開機率。從下圖可以看到有最高開機率，平均開機率，最低開機率等供企業進行查看。

2)、機床運行效率

機床運行效率 = 運行時間 / 開機時間。

從下圖的柱形圖中可以看到每個機床的運行效率，下方的環形圖還能看到最高運行效率的設備，最低運行率的設備以及平均運行效率。

3)、機床總利用率

機床總利用率 = 運行時間 / 自然時間。

從下圖的柱形圖中可以看到每個機床的利用率，下方的環形圖還能看到最高利用率的設備，最低利用率的設備以及平均利用率。

4.3 綜合分析

1)、效率對比分析

效率對比分析是把效率分析頁面中的每一臺機床的機床總開機率、機床運行效率、機床總利用率3個參數為一組，放到一個柱狀圖中，讓所有機床的參數進行對比，直觀并且一目了然。點擊柱狀圖下方任意一個參數，可以讓該參數在柱狀圖中處于顯示/影藏的狀態切換，方便用戶在使用時自定義查看參數柱狀圖。

柱狀圖下方準備了相應的報表，提供給用戶詳細數據。點擊表頭中某列的名稱，則報表以該列為基準列進行排序顯示。

2)、運行狀態對比

運行狀態對比是把設備的運行比率、空閑比率、報警比率、關機比率等4個參數放到一個柱形圖中進行比對，直觀并且一目了然。點擊柱狀圖下方任意一個參數，可以讓該參數在柱狀圖中處于顯示/影藏的狀態切換，方便用戶在使用時自定義查看參數柱狀圖。

柱狀圖下方準備了相應的報表，提供給用戶詳細數據。點擊表頭中某列的名稱，則報表以該列為基準列進行排序顯示。

4.4 報警分析

1)、報警統計

報警統計用于展示每個機床一段時間內的報警次數，隨便點擊任意一個機床，可以查看該機床的每個報警的詳細產生時間。

2)、倍率異常統計

倍率異常統計可以用于查看每個機床的倍率異常時間，由此可以分析該設備是否長期處于非正常操作狀態，員工是否經常為了提高加工速度，提高機床的運行速率，導致設備的壽命減少等等。

4.5 加工統計

1)、加工信息

加工信息頁面用于查看機床某個時間段中的加工次數，很容易能了解到設備的使用強度。

2)、輔助狀態

輔助狀態畫面用于查看機床每個步驟持續時間占用整個加工周期的比率。

3)、OEE看板

機臺稼動率，本畫面用于查看每個機臺設備的稼動率，以圖表，曲線，柱形圖的方式進行展示。

4.6 設備信息

1)、布局圖

布局圖用于查看車間的設備的當前狀態（運行狀態，空閑狀態，故障狀態，離線狀態等），點擊運行中的設備能夠查看當前設備所處在的加工步驟，點擊故障狀態的設備可以查看設備產生的故障信息。

2)、電子看板

電子看板和布局圖類似，不同的是電子看板會整合全部設備在一個畫面中，可以直觀的查看機臺的狀態（運行、空閑、故障、離線），選中設備可以查看當前設備的其他狀況。

五、結論

機床聯網項目的實施，為設備層級的有效管控提供了技術支撐，作為底層設備的信息化，是實施數字化制造的基礎手段是公司推行數字化制造技術的基礎，為公司推行的數字化工廠的建設起到舉足輕重的作用。利用DNC的通信網絡可以把車間內的數控機床通過中央監控室對機床狀態進行集中監控，由中控室管理人員根據機床的待機、工作、故障、停機等狀態，實現對現場工作人員和機床的充分合理調度，從而掌握整個車間的加工情況，便于實現加工物件的傳送和自動化檢測設備的連接,同時為生產制造執行系統的實施奠定良好的基礎。