D N C系統在車間信息化改造中的應用

趙高波

(中國電子科技集團公司 第二十研究所，陜西 西安710068)

0 引言

為了提高新產品開發與生產能力，我所近幾年引進大量的數控加工設備。如何有效提高數控設備使用率，對生產流程進行有效管理，已經成為所內共同關注的問題。

同時由于我所的產品、零件精度較高，結構復雜，大量零件需要數控加工。數控加工時需用大量的軟件編制的程序，在管理使用這些程序時由于設備或人員的原因經常出現影響生產的情況。為了有效避免操作失誤，提高加工效率，決定建立DNC系統對車間進行信息化改造。通過DNC系統實現數控程序的雙向自動傳輸和網絡共享，實現了生產流程控制和數控程序相關文件的安全集中管理，實現了數控設備狀態信息采集和統計分析等一系列功能。

1 現狀分析

我所制造部機加車間由普通機加車間持續發展到數控加工車間，傳統的生產管理模式和管理手段已經不能滿足數控設備高效率加工的需要，主要存在以下問題：

1）數控程序編制及管理混亂?，F場程序中有工藝人員編制，也有現場操作人員編制。程序編制沒有統一要求，可讀性差，程序命名方式隨意，沒有一個統一的規范。

2）在程序通訊方面，大部分機床采用臺式電腦1對1進行程序傳輸，還有部分機床程序需采用人工錄入的方式。極大地限制了數控設備效率的發揮。

3）已有程序難以共享。機床上面已經編好的程序不能傳送到其他機床進行加工，一旦本機床已有零件在加工或因故停機，需要換機床加工，程序只能重新編制。

4）程序缺乏互換性。由于控制系統不一樣決定程序頭尾都不一樣，程序本身也不能互相通用。由于此問題引起的操作不便也直接導致在不同操作系統設備上加工同一個零件就必須多次編程。

5）在線加工問題。多臺設備的DNC加工需多臺計算機，如果需要在線加工，對計算機的穩定性會有一個很高的要求，如果出現計算機死機情況，需要重新進行加工，難以實現斷點續傳。

6）文件和代碼的新老版本問題。文件和程序修改后存在不同的版本，每次加工前必須對新老版本程序進行人工確認，防止錯誤版本的文件和代碼的使用，造成批量產品的報廢、生產周期的延誤。

7）系統沒有集成。不能與CAD/CAM/CAPP或ERP系統聯接，現在數控車間里，加工需要的NC代碼與零件圖紙和工藝文件之間難以實現關聯，相對獨立，NC代碼一般在每次加工時都重新進行人工校對，降低了操作人員、機器設備的工作效率。

2 DNC系統總體方案

DNC系統主要由硬件網絡結構和軟件功能模塊兩部分組成。通過硬件網絡設施將全所各種不同型號系統的數控設備連接到所內局域網上，將一個個“信息孤島”連接成一個信息網，形成統一協調的信息流。通過各個DNC軟件功能模塊實現數據管理，通信管理，程序編輯和仿真管理及DNC系統和其它生產用系統的接口管理功能。

2.1 DNC硬件網絡結構

在現有局域網架構下，在信息中心安裝DNC系統服務器，制造部車間的每個數控班組加工現場配備一臺通訊服務器，制造部計調組和工藝室計算機上安裝管理客戶端。DNC系統服務器、通訊服務器、管理客戶端和數控設備都連接到所內局域網上形成DNC網絡構架。系統結構圖如圖1所示。

圖1 DNC系統結構圖

對于有網卡的數控機床直接設置IP地址和網絡連接，對于RS232接口的數控設備通過數據線連接智能終端轉換為RJ45口，并設置IP地址和網絡連接。

在DNC系統中，DNC系統服務器為客戶端提供服務和數據庫支持；工藝室和計調組的客戶端負責實現流程控制、程序管理、統計分析等各種應用，通信服務器用來提供機床到服務器通信的服務；同時通信服務器配備觸摸顯示屏，為工人實現瀏覽模型文件、裝夾圖、刀具表等相關工藝文件、完成流程提交等操作。

2.2 DNC軟件結構

DNC系統軟件結構主要有DNC數據管理模塊、DNC通信模塊、編輯/仿真功能模塊、數據接口和數據庫，如圖2所示。

DNC數據管理模塊用于用戶權限管理、系統設置管理、任務流程管理、統計匯總管理、文檔版本管理、NC系統參數庫、檢索工具、查詢交互、機床名映射；

DNC通信模塊用于數控程序數據的上傳/下載、加工信息數據采集；

程序編輯/仿真功能模塊用于NC代碼生成、NC代碼編輯、軌跡編輯、程序仿真、程序后置處理；

數據集成模塊用于DNC系統與PDM/CAPP/ERP等生產管理系統數據的接口管理和協同工作管理。

圖2 DNC系統軟件結構圖

3 DNC的工作流程

DNC系統的使用，帶動生產安排工作流程發生很大的變化。由傳統的經驗驅動方式轉變為數據驅動模式。

以前，如果進行生產計劃的下發安排以及協調相應的生產準備資料，均是由經驗豐富的人員進行預估式下發，即使依據一些數據也是相對的評估數據，而非實際數據。采用DNC系統后可以直接在系統中實時查看生產進度，在線調整生產安排。既合理快捷又準確高效。

在DNC系統中，生產安排流程由任務創建、任務準備、數控加工、程序復核四個過程組成。流程圖圖下圖3所示。

流程中人員角色說明如下：

生產準備：由制造部生產管理人員在ERP系統中發起產品生產的總任務。由其將原材料準備任務和工藝資料準備任務流轉到工藝室和物質處進行生產準備，同時由其將生產任務流轉到車間計調處。

工藝設計：工藝人員登錄后會看到當前需要處理的任務，根據任務的內容在數據庫里查找相關工藝文件和程序文件，如果已經存在程序文件和工藝文件和，則將機床需要取的文件（如NC程序等）校對后放至機床對應SEND文件夾下，同時提交工藝文件；如果發現是首次加工此零件，則需要在數據庫里建立零件對應的數據，然后進行設計，設計完成后再進行上面的操作。所有文件添加完成后提交任務，將流程轉到下一責任人。

物資：根據工藝文件備料，將原材料和工藝、圖紙資料流轉至下一責任人。

車間計調：車間計調根據ERP中任務將生產任務通過DNC系統下達到機床，開始DNC任務流程，將流程轉到流程中下一責任人。

工人（數控設備）：加工人員在通信服務器配備的觸摸顯示屏上以自己的身份登錄系統后可以看到當前需要處理的加工任務及對應的文件，可以打開如NC程序、工藝文件等進行瀏覽確認，確認后就可以在機床端直接取NC程序進行加工了。加工完成后需要將程序上傳到機床所屬的REC文件夾下以便工藝人員進行審核和校對，此時流程中加工環節完成，提交任務后，轉到下一責任人。

程序復核：加工完成后，負責程序校對的人員（如工藝員）登錄后將看到需要處理的程序復核任務，程序校對人員將負責加工任務的機床SEND文件夾下的代碼程序與機床回傳回REC文件夾下的代碼程序進行比對，將比對后有效的程序文件及加工相關文件回送到數據庫。最后提交任務，結束整個流程。

4 結束語

圖3 生產安排流程圖

DNC系統的建成為后續實現數字化車間提供了良好的平臺。通過DNC系統的運行，結合MASTERCAM和UG等軟件的應用，對實際生產加工中積累的大量的數據和信息進行了規范化、流程化、集中化的管理。主要實現了數控程序文件的統一管理；做到了數控設備與DNC程序的無障礙傳輸；方便了程序文件的在不同系統上的轉換；實現了程序文件的共享。提升了CAD/CAM軟件的技術應用能力，提高了數控機床的利用率，縮短了生產周期。