黃 睿，涂海寧，陸 遠

(南昌大學機電工程學院，南昌 330031)

基于Silverlight的NC工藝集成管理方案研究

黃 睿，涂海寧，陸 遠

(南昌大學機電工程學院，南昌 330031)

針對工藝數字化，基于WCF的服務構架，結合Silverlight富客戶端技術，研究與實現了NC工藝集成管理方案。解決以往NC管理系統中無程序版本管理，文件存儲混亂，權責不明確等問題，集成各種工藝資源，提供可視化智能工藝編制平臺，實現現代化生產過程中工藝信息的有效管理，增強工藝資源的有效利用率，促進工藝編制過程向柔性化、規范化、集成化、智能化方向發展，以提高車間生產組織的靈活性、自動化程度以及企業生產效率。

NC管理;Silverlight;WCF

0 引言

隨著工藝設計與管理水平的不斷提升，以及計算機通訊技術及數控技術自身的發展，采用單機運行的CNC設備逐步被將設備有機集成的DNC系統替代，同時以相對“孤立”的文件存儲形式為主的NC工藝管理模式已不適應當前這種集成環境下的管理機制。基于上述原因，不少學者做出了相關研究，例如基于Jbuilder9.0集成開發環境的數控機床組網平臺的構建［1］，網絡制造實驗室DNC系統通信技術研究［2］，VC++6.0開發環境下基于以太網的DNC系統的研究與實現［3］等。但研究過程中多將關注焦點放在放在接口技術、數據通信技術等方面，或者實現的技術手段上與用戶的交互不夠靈活智能。本文針對數控加工工藝特點，結合Sliverlight技術，重點針對工藝數字化的實現，將底層生產設備和上層生產管理系統的信息結合起來構建NC工藝集成管理方案。不僅提供程序雙向傳輸和數據存儲功能，同時擴展工藝管理、智能化工藝資源環境搭建、工作平臺可視化及數據追溯和分析等功能，以滿足現代化車間對生產集成化、智能化、規范化及高效化的需求。

1 關鍵技術

1.1 Silverlight富客戶端技術

互聯網技術的快速發展，使得應用程序的Web化趨勢不斷增強。用戶已經不能滿足于僅僅提供簡單信息發布形式的客戶端，而支持多種媒體豐富表達的RIA(rich internet application，富互聯網應用程序)技術的出現很大程度上滿足了用戶對客戶端要提供更豐富的展示、更靈活的操作與更智能化的用戶交互體驗等功能的需求。而Silverlight以其編程語言的統一性、UI模型的豐富性、以及與.NET平臺的良好集成性等諸多優勢成為多種富客戶端技術中較好的選擇之一。同時，其支持跨平臺運行、能夠實現與數據庫動態數據綁定、面向對象的編程思想等特性也為提高Web應用開發效率提供了很大幫助。

1.2 基于WCF的服務架構

WCF(Windows Communication Foundation)是Microsoft為構建面向服務的應用提供的分布式通信編程框架，是微軟對一系列產業標準定義的實現，其中包括服務交互、類型轉換、封送(Marshaling)以及對各種協議的管理等。它的應用有助于開發人員構建跨平臺、更安全可靠和支持事務處理的企業級互聯應用解決方案。基于上述優點，方案采用SOA(Service-Oriented Architecture面向服務的體系結構)的思想，基于WCF服務框架，將各類具體的業務轉換為一組相互鏈接的服務或可重復業務任務，從而構建一個完全開放透明的工藝準備平臺(如圖1所示)，把各種業務封裝在服務中，通過服務代理發布出去，無論用戶是何種客戶端都能方便的進行調用(在安全認證的基礎上)，實現了真正的跨平臺，為系統間集成提供了良好的基礎。

圖1 基于WCF的服務架構

1.3 基于Windows服務的文件監管機制

傳統的NC工藝管理方式是基于一種跨域的訪問機制，即在服務器上部署一個ASP.NET應用程序，在系統應用中嵌入這個應用程序的一個頁面，通過運行該頁面的程序，讀取和寫入NC代碼文件。這種方式存在以下幾個問題:①當網絡環境發生變更時，例如服務器更換了IP地址或者更換了帳號密碼，系統應用程序需要重新進行訪問連接配置;②由于是跨域訪問，權限驗證問題難度較大，難以處理。NC工藝集成管理方案以數據庫作為集成基礎，所有權限的驗證可根據數據庫中的“人員——角色——權限”表來完成，當系統用戶上傳文件后，系統將文件以二進制數據形式寫入數據庫中，而安裝在服務器端的Windows應用服務以輪詢的方式獲取當前最新數據更新情況，將最新的文件寫入到指定的物理路徑上，再清除數據庫中的臨時二進制文件數據。這種數據庫集成的形式，可以有效的提升文件傳輸及管理過程的問題。

2 方案總體架構

2.1 系統功能結構

系統功能結構如圖2所示。

圖2 系統功能結構圖

基礎設置模塊:通過對“用戶——角色——權限”信息的設置來完成系統權限驗證的功能;對加工中心及其他系統參數的設置為之后系統各項功能的運行提供準備條件。

NC文件管理模塊:對NC文件進行不同操作后產生的程序進行校驗并由系統自動記錄版本變更信息，并更具設定規則動態生成新的版本號，同時也為后續NC文件日志化管理提供一定的查詢依據;同時為用戶提供加工中心可視化選取、工作流可視化配置等功能。

數控工藝管理模塊:包括數控工藝任務分配、過程管理及資源集成，實現工藝編制的智能化;并支持多人在線工藝審核。

工藝資源查詢:集成現有的刀具資源清單、工裝資源清單、加工中心資源清單及工藝資源綜合清單，并提供數據穿透式查詢功能。

2.2 系統網絡結構

方案擬在每個數控設備配置電腦終端，操作員可在終端上掃描刀具、工裝資源信息，獲取零件工藝路線信息，播放仿真視頻，獲取及編輯NC代碼等操作。系統網絡結構如圖3所示。

圖3 系統網絡結構圖

3 方案的具體實現

3.1 NC代碼日志化管理

每次上傳/下載NC代碼文件時，系統自動記錄當前操作人、操作時間、被操作文件名等信息;當NC代碼文件發生借出/歸還時，系統記錄相應借出歸還信息，用戶可根據實際加工情況，將符合加工要求的NC文件借用到其他加工中心上，系統則自動記錄由此產生的版本變動信息，并根據版本號產生設定規則自動生成新的版本號，并將以上記錄以及相關工藝按照工藝路線號、工序號、版本號分別存儲到數據庫的各明細表中，可作為數據回溯查詢的重要依據，為不同版本程序比較校驗提供了條件。

另一方面，系統通過動態查詢數據庫讀取最新版本信息，將相關工藝文件從數據庫中通過BLOB文件處理技術將以二進制形式存儲的工藝文件轉換成實體文件寫入指定物理路徑，并將舊版本文件信息完全覆蓋，避免數控程序保管混亂以及相關工藝文件(如刀具、夾具清單、三維模型圖等)容易混淆的問題。同時提供嚴格的數控文件訪問權限機制，實現對NC代碼文件的讀寫權限管理;只有當登錄用戶具有訪問某一個文件的權限時，才能訪問該文件;根據訪問級別不同，可分為:只讀、可修改、可刪除、可創建這四種權限。通過“傳輸”—— “存儲”—— “應用”三個層面上的嚴格管理，實現NC代碼文件的規范化管理。

3.2 提供集成化、智能化、工藝編制界面

方案以工藝任務為主線，充分利用各類工藝資源，將數控工藝編制過程產生的信息有效的管理起來，并反饋給CAPP用戶。用戶可通過平臺查看由CAPP系統產生的數控編程工藝任務，接收任務后，在系統的中完成數控編程任務，并提交任務信息。系統提供豐富的工藝任務查詢功能，管理者可以掌握當前數控工藝編制的情況、任務工作量以及任務完成進度等信息。在集成刀具管理系統、CAPP系統和ERP系統的基礎上，提供數控工序的編制界面，提供智能化刀具、工裝選取功能(如圖4)。用戶可在一個統一的界面上將數控文件、所需刀具、工裝信息錄入系統中。

圖4 刀具選取彈出界面

用戶可將仿真結果(加工過程仿真視頻)通過上傳到服務器上(或者將已有信息從服務器下載到本地)，通過與CAPP系統的集成，工藝部設計人員可以方便地查詢到任何一道數控工序的NC代碼和加工仿真結果，為制定更為合理的工藝路線提供了依據。

圖5 NC代碼/仿真視頻上傳、下載及修改彈出界面

另外，在數控工藝編制過程中，系統還提供刀具、夾具、設備等工藝資源信息的可視化查詢選取。當用戶發出查詢請求時，系統將提供車間平面布局圖，用戶可直接點選機床設備，系統將顯示該設備的明細信息以及該設備內目前存儲的刀具信息;用戶也可通過圖號、名稱、規格等信息快速查詢到目前車間內是否存有符合查詢條件的刀具，系統將自動定位該刀具的位置(例如存放在某個加工中心內或者存放在某個立體庫的單元格內)。

在數控工藝編制結束后，系統可根據用戶設定的驗證規則，自動校驗當前工藝是否符合標準，有無缺項或遺漏的信息，例如有無加工仿真視頻、NC代碼文件、刀具清單等相關工藝信息。根據校驗結果反饋給用戶。

3.3 數據統計分析及工藝信息可溯化

系統提供多層級、多角度的數據統計分析功能，針對工藝任務完成進度、質量、數量等情況進行統計分析。并且，針對項目信息、BOM信息、工藝路線信息、工序信息等重要工藝信息，系統提供修改痕跡可追溯功能。即系統管理者可以方便地查詢到某條數據時由何人何時更改，這便于明確責任，保證工藝編制質量。對于重要工藝信息的刪除操作，系統提供相應的日志記錄功能，從而形成工藝信息的可溯化。

4 結束語

NC工藝信息作為工藝系統中十分活躍的生產要素，與生產中的各部分緊密相關，貫穿整個生產過程，并直接影響到生產進程。實現NC工藝信息的有效管理，可提高工藝資源的利用率，增強生產中各項指標之間的協同能力，有效縮短生產中的非加工時間。本文提出的基于WCF服務架構，結合Silverlight富客戶端技術的NC工藝集成管理方案對實現工藝數字化，提高生產效率具有重要的現實意義并在企業中得到運用。

［1］于桂君，馬曉娜.數控機床組網平臺及工作站控制器軟件設計［J］.邵陽學院學報(自然科學版)，2010，7(1):44-47.

［2］楊延清，任祖平.無線Intranet的網絡制造實驗室DNC系統通信技術研究［J］.現代制造工程，2008(8):34-37.

［3］吳飛，吳春華，江征風.基于以太網的DNC系統的應用研究［J］.機械工程與自動化，2005(2):4-6.

［4］祝朋，田錫天，黃利江，等.基于單一數據源的廣義DNC系統的實現［J］.組合機床與自動化加工技術，2008(6):45-48.

［5］任銳，白潔.DNC系統的實施與集成應用［J］.制造業信息化，2009(5):127-129.

［6］洪永強，陳永波，蔣紅霞.異構數控設備DNC系統的通信網絡設計［J］.儀器儀表學報，2003，24(z2):326-328.

［7］王時龍，孫命，陶桂寶.DNC系統設備組動態重構技術的研究［J］. 機械工程學報，2000，36(12):81-84.

NC Process Integrated Management Based on Silverlight

HUANG Rui，TU Hai-ning，LU Yuan
(School of Mechatronic Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031，China)

Oriented to process digitized and based on Windows Communication Foundation，NC process intergrated management have been studied and implemented with Silverlight rich client technique.Solve several problems of previous systems including:no management of NC program version，disordered file storage，uncertainty of authority and responsibility.Intergrate a variety of process resource and offer a visual platform for intelligent process planning aiming at realizing the effective management of process information in the modernization process of production，enhancing the effective utilization of process resource.Promoting the process planning to the direction of flexible，standardized，integrated and intellectualized is one of its effects too.And it can also increase the flexibility，the degree of automation of plant and enterprise production efficiency.

NC management;silverlight;WCF

TP273

A

1001-2265(2012)02-0105-04

2011-06-09

黃睿(1988—)，女，江西撫州人，南昌大學碩士，研究方向為CAD/CAM制造業信息化，(E-mail)realbaby@live.cn。

(編輯 李秀敏)