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          經(jīng)驗分享

          機床數據采集互聯(lián)項目在于搭建一個(gè)設備層(數控機床)的車(chē)間級分布式控制網(wǎng)絡(luò ),并且實(shí)時(shí)采集機床數據和其它生產(chǎn)類(lèi)數據,實(shí)現數控程序及相關(guān)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(shí)實(shí)現機床狀態(tài)等的可視化展示等,將為接下來(lái)MES平臺的有效搭建奠定下良好的基礎。

           

           

          01

          項目概述

           

          機床數據采集和互聯(lián)項目,一般包含四大系統:DNC(Distributed Numeric Control分布式控制網(wǎng)絡(luò ))系統、MDC(Manufacturing Data Collection 生產(chǎn)數據采集)系統、NC(Numerical Control數字控制,簡(jiǎn)稱(chēng)數控)程序管理系統、可視化數據展示系統。

           

          【1】DNC(分布式控制網(wǎng)絡(luò ))系統

          DNC系統是用于生產(chǎn)設備及工位智能化數據采集和互聯(lián)管理的系統。

          機床數據采集和互聯(lián)項目所采用的DNC系統賦予了比以往工業(yè)傳統DNC(程序傳輸)更深更廣的意義:不僅能夠數據采集和互聯(lián)所有的CNC數控加工設備,同時(shí)還能對自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)PLC工作中心和其他所有的普通工位及測量工位進(jìn)行數據采集和互聯(lián)管理。

           

          ▍DNC系統所采用的網(wǎng)絡(luò )連接方案

          在車(chē)間每臺數控設備內部都配備一個(gè)“串口數據采集和互聯(lián)設備”,通過(guò)每個(gè)數控設備內部的串口聯(lián)網(wǎng)設備,將數控設備的程序傳輸數據流、條碼傳輸數據流、以及MDC信號反饋數據流都匯總成一個(gè)TCP/IP協(xié)議數據傳輸線(xiàn),然后通過(guò)公司車(chē)間內部光線(xiàn)機柜再匯總到公司的企業(yè)內網(wǎng)中。

           

           方案優(yōu)點(diǎn):無(wú)視數控設備相互之間的間隔距離,無(wú)論設備分隔有多遠都能夠用直接的網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)方式解決,并且傳輸穩定,適用于車(chē)間設備比較離散的企業(yè)。DNC服務(wù)器也能夠遠離車(chē)間現場(chǎng)。

           

          ▍DNC系統所采用的條碼使用方案

          為每臺數控設備配備條碼槍,通過(guò)操作人員在機床端用條碼槍掃描條碼的方式來(lái)調用程序。

           

          做法是在已有的派工單上,在程序名稱(chēng)(程序名稱(chēng)與零件、工序等任務(wù)信息是相關(guān)聯(lián)的)旁增加對應條形碼。

           

          在生產(chǎn)過(guò)程中由設備操作人員根據實(shí)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(guò)DNC網(wǎng)絡(luò )傳送到服務(wù)器,此時(shí)服務(wù)器會(huì )自動(dòng)將與其相關(guān)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)送給現場(chǎng)設備端,現場(chǎng)操作員此時(shí)只需按設備控制系統上的“接收”按鈕即可。

           

          【2】MDC(生產(chǎn)數據采集)系統

          MDC系統是一套通過(guò)多種靈活方法采集生產(chǎn)現場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數據(包括設備、人員和生產(chǎn)任務(wù)等),將其存儲在數據庫中,并以先進(jìn)的精益制造管理理念為基礎,結合自帶的專(zhuān)用計算、分析和統計方法,以報表圖表直觀(guān)反映當前或過(guò)去某段時(shí)間車(chē)間的詳細制造數據和生產(chǎn)狀況的系統。

           

          MDC系統通過(guò)向決策者提供真實(shí)的車(chē)間數據報表和圖表,來(lái)幫助企業(yè)生產(chǎn)部門(mén)做出科學(xué)和有效的決策,幫助企業(yè)改善生產(chǎn)制造過(guò)程。

           

          MDC系統解決方案的整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )是基于機床數據采集和互聯(lián)項目的DNC和TCP/IP網(wǎng)絡(luò )的。系統采用了多種生產(chǎn)數據采集方式:有標準條碼采集、設備PLC自動(dòng)數據采集、國際標準OPC接口自動(dòng)采集。

           

          MDC系統通過(guò)實(shí)時(shí)采集到的生產(chǎn)數據,可以監控機床的實(shí)時(shí)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(shí)間、設備利用率、生產(chǎn)趨勢及生產(chǎn)計劃執行度等進(jìn)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場(chǎng)制造方面的疑難問(wèn)題,從而幫助改善和優(yōu)化生產(chǎn)工藝過(guò)程。

           

          【3】NC(數控)程序管理系統

          NC程序管理系統能夠實(shí)現對于數控程序編制、上傳、審查、校對、批準、版本升級、覆蓋和重命名、備份、加工現場(chǎng)調用等流程的管理。

           

          另外,系統還可以把數控程序及其說(shuō)明文檔進(jìn)行集中管理,更好的保證了兩者的同步性??梢园焉a(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(mén)共享、方便查閱。為車(chē)間流程無(wú)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。

           

          【4】可視化數據展示

          在實(shí)現機床數據實(shí)時(shí)采集的基礎上,對車(chē)間機床進(jìn)行三維建模,實(shí)時(shí)三維展示機床狀態(tài)。

           

          通過(guò)動(dòng)態(tài)瀏覽該界面,用戶(hù)還可以輕而易舉地了解整個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)狀況,還能定位到指定的一臺設備,查詢(xún)有關(guān)這臺設備的生產(chǎn)細節。車(chē)間配置大屏幕和觸摸屏等展示設備,實(shí)時(shí)展示設備狀態(tài)、機床開(kāi)機率、零件完工率等。

           

          每臺數控設備旁配置的觸摸屏工控機,還可以作為MDC系統數據采集的補充備用手段,設備操作人員還可以利用其查詢(xún)現場(chǎng)數據反饋的正確與否,以及用其在現場(chǎng)無(wú)紙化查詢(xún)?yōu)g覽加工作業(yè)指導書(shū)(程序、圖紙、刀具清單、裝夾圖示)等。

           

          02

          系統集成

           

          MES(制造執行系統)作為一種業(yè)務(wù)性很強的管理系統,需要無(wú)數來(lái)自底層的數據支撐。工單、零件、工序、設備、人員等所有和現場(chǎng)有關(guān)的數據首先通過(guò)DNC-MDC系統的整合,采集得到真正和現場(chǎng)生產(chǎn)有關(guān)的數據,通過(guò)多種集成手段對數據進(jìn)行客戶(hù)化的分類(lèi)匯總并反饋到MES中。

           

          在集成過(guò)程中,DNC-MDC系統將接收來(lái)自MES系統的生產(chǎn)任務(wù)。

           

          新的生產(chǎn)任務(wù)被識別時(shí),首先在DNC-MDC系統內建立新的生產(chǎn)任務(wù)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)到現場(chǎng),然后通過(guò)設備操作人員掃描工票上的條碼來(lái)實(shí)現數控程序調用、對任務(wù)的跟蹤,并實(shí)時(shí)把任務(wù)的進(jìn)度反饋回MES(例如:工單實(shí)際開(kāi)始、結束時(shí)間等數據)。

           

          03

          實(shí)施難點(diǎn)

           

          NC程序錯綜多樣:主體生產(chǎn)模式是以車(chē)間加工人員為生產(chǎn)中心,技術(shù)開(kāi)發(fā)部為輔,幾乎所有的NC程序的管理都是發(fā)生在車(chē)間現場(chǎng)。這就導致了在機床內部存貯有大量的NC程序。

           

          機床數據采集和互聯(lián)項目所采用的管理方案是將現場(chǎng)設備內所有的NC程序通過(guò)DNC網(wǎng)絡(luò )統一歸檔至NC程序管理系統服務(wù)器進(jìn)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一制定的NC程序命名規則。

           

          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(wù)器進(jìn)行備份、統一管理時(shí),DNC系統將自動(dòng)以該備注的標準名進(jìn)行保存。

           

          3、在完成前兩項措施的基礎上,逐步將現場(chǎng)數控設備內固化的NC程序進(jìn)行備份、導出。統一由NC程序管理系統進(jìn)行管理、調配。

           

          機床數據采集和互聯(lián)項目的實(shí)施完成了以下目標:

          1. DNC系統

          建立覆蓋加工車(chē)間的分布式控制網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現NC程序的有效調用、穩定有效傳輸和在線(xiàn)加工等,實(shí)現刀補參數文件從對刀儀到機床端的有效傳輸。

           

          2. MDC系統

          實(shí)現對數控機床的實(shí)時(shí)數據和其它生產(chǎn)類(lèi)數據的有效采集,并將采集的數據以報表或統計圖表的形式供決策者參考分析。同時(shí)采集的數據對以后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

          實(shí)現對NC程序的統一流程管理,并且在系統內實(shí)現NC程序與其關(guān)聯(lián)生產(chǎn)要素文件統一管理。

           

          4. 可視化數據展示

          在實(shí)現機床數據采集的基礎上,對車(chē)間機床進(jìn)行三維建模,通過(guò)現場(chǎng)的展示大屏幕、數控設備旁的觸摸屏以及相關(guān)管理人員的PC終端對設備狀態(tài)、設備開(kāi)機率、零件完工率等進(jìn)行有效展示。

           

          綜上所述,機床數據采集和互聯(lián)項目的建設,是推行數字化制造技術(shù)的基礎,對數字化工廠(chǎng)的建設起到舉足輕重的作用。


          蓋勒普二十年專(zhuān)注為中國離散制造業(yè)提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)運營(yíng)全流程數字化平臺化精益管理能力評估、規劃咨詢(xún)和系統落地整體解決方案

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