从DNC走向MES--CAXA模块化MES解决方案介绍

CAXA开发部副总经理 张自强

    张自强，北京数码大方科技有限公司开发部副总经理，15年制造业CAD/CAM/ERP/MES产品设计和企业咨询工作经历，高级工程师，工学硕士。

    张自强：各位来宾大家好，非常感谢主办方给我这个机会给大家做交流，今天我讲一些比较具体的东西，就是从DNC走向MES发展的轨迹。

    一、北京数码大方科技有限公司简介
   
    CAXA在CAD/PLM市场已经18年了，公司已经有600、700名员工，拥有自主知识产权的CAD、CAPP、CAM、DNC、PDM、MES等PLM软件产品和解决方案；在全国建立了35个营销和服务中心，300多家代理经销商、600多个教育培训中心，和多层次合作伙伴足球的技术服务体系；截至2009年已累计销售正版软件超过30万套，拥有超过2.5万家企业用户，感谢大家的支持。   

    CAXA品牌的认知度也比较高，用户遍布军工、装备制造、汽车制造等行业。

    二、DNC 产品的发展历程

    现在我们回顾一下CAXA—DNC产品的发展历程，从数控机床的通讯到网络化的分布式数控系统。早期的时候数控机床还不具备联网的条件，主要的方法就是通过这种多串口卡实现通讯。到了2000年以后，有些数控机床具备了直接联网能力，可以通过建立车间局域网连接到服务器。另外，无线技术也得到了很多应用。目前，许多企业在车间使用大量数控机床，并且车间网络已经非常成熟，特别是随着网络数控机床技术的提高，可以把很多的机床实时数据，加工现场的工艺参数，刀具参数等通过网络传递，实现数控机床数据采集技术，这是一个大概的发展过程。

    三、DNC 向 MES 功能的过渡和发展

    1）从简单的工具产品到精细化生产的辅助手段
    --数控程序的下载与上传
    --数控程序的存储与管理
    --数控程序的流程定义与规范
    --刀具参数的存储与下载
    --数控机床采集、监控和分析报告
    --生产数据采集和分析报告
    --工装、夹具的管理
    --物料的传送、中转、存储的管理

    前四点是传统DNC具备的功能，后四个是延伸的DNC产品功能，这也是MES需要的基础。

    2）DNC为MES提供实时收集生产过程数据的能力

    比如，可以通过DNC实时监控企业数控机床加工状况，对机床状态以不同颜色区分，并且可以查看详细的状态，检测到每个机床目前加工情况，做到实时监控，并且可以通过对加工历史数据的采集，为企业提供分析数据。

    这是一个机床在一周内开机、关机、等待、故障的历史记录，为企业进行详细分析提供基础数据。

    3）DNC为MES提供实时分析生产过程数据的能力

    有了数据采集能力后，企业需要对生产过程，生产数据进行分析，举例来说，在设备行业比较常见的OAE指标，是要考核一个设备在生产过程中的利用效果，包括三个指标，从这三个指标得到一个总的结果，就是OAE。如图示，通过前面的机床采集数据以后，可以详细计算每一台设备不同的班次或天数内，开机率和利用率是多少？将结果通过不同的图表方式展示出来，能方便企业的领导关注某设备真正利用和创造的价值是多少，以及分析这个设备使用率比较低的原因是什么。

    4）DNC为MES提供生产数据采集的能力

    除了对自动加工设备的数据采集以外，还可以利用条码、RFID、IC卡等手段，人工辅助采集如下数据：
    --操作者或员工卡号
    --在加工的工单编号
    --在加工的工序编号
    --加工的工件数量
    --加工的合格数量
    --问题或故障原因

    5）DNC为MES提供全方位的数据采集能力

    图示为DNC扩展的数据采集能力，除了数控机床以及通过和数控系统之间的接口进行通讯以外，企业还有一些辅助的信号来源，比如信号灯或者传统的开关信号等等，这些技术可以通过一种远程的设备，或者说通过PLC设备，通过OPC技术，获取数据，再传到数据采集终端，这样就比较方便企业实现数据采集的操作。

    6）为MES提供面向车间的管理功能：车间计划与排产

    企业不仅关注数据的采集和获取，实时数据的分析，车间的管理功能，车间计划、排产等，对企业来说也非常重要。有些企业想上计划排产软件，根据我们实施的经验建议企业找一些专业的厂家来实现，因为这是一个很专业的领域，企业如果想实现自动排产，需要考虑很多因素，但是通过MES数据采集模块提供了很多基础数据后，再由专业厂家的分析算法来做，能方便企业实现目标。

   7）为MES提供面向车间的管理功能：物料追踪与库存
    --单件和批次物料跟踪记录
    --物料库存的管理
    --物料位置的纪录
    --根据物料批次或单件编号的追溯
    --车间文档的记录和查询、打印
    --条码编码和打印

    8）为MES提供面向车间的管理功能：设备维护

    机械行业还比较关注设备维护的需求。在有了一些数据采集的基础以后，设备维护可以做的比较实时和准确，可以用不同的状态显示现在设备的维护状态，比如红色表示设备不具备加工能力，需要维修，绿色表示设备运转正常，黄色是按照维修保养周期计划设备到了保养期，提醒维护人员按计划对设备进行及时的保养，这是比较常用的一些功能。

    9）平台化可配置的下一代MES产品

    CAXA根据企业的需要和发展，和美国一家MES厂商WonderWare联合做了面向机械行业的MES平台，提供一个系统平台。

    平台化的MES是位于上层计划管理和底层工艺设备控制之间的、面向车间层的管理信息系统：
    --系统平台提供工厂模型和生产模型的建模功能
    --系统平台提供广泛的设备接口、工艺数据库和安全模型
    --系统平台为应用模块提供数据存储和共享
    --系统平台提供对象模板和远程部署，方便扩展和复用

    四、面向机械行业的MES解决方案案例

    1）面向装备制造业的案例

    CAXA目前实施的比较多的是军工和装备制造企业，主要是这些企业对数控机床的需求越来越大，有的企业甚至达到三百台，企业投资非常大，达到几百万甚至上千万，企业非常关心这些机床使用的效率如何，利用的情况到底是怎样的，到底发挥了怎样的效果。图示是每一个厂区实施监控的界面，这样可以看到现在设备目前的状况，生产状况每天打开一目了然。

    另外，还有对历史数据进行记录，设备昨天，前天的加工情况，加工过程，每个时间段在干什么，每天几点、几分，几秒开始加工，程序什么时候结束，如果出现报警，报警原因是什么，等等情况都有一个详细的历史记录以便于企业对设备使用效果进行追溯。另外，对每台设备的参数可以进行分析，便于领导对车间现场绩效进行考核。除此之外，数据采集方式也有很多种。

    2）面向通用机械制造业的案例

    通用机械制造行业特点是标准化生产程度比较高，以单元形式组织生产的，机加工一个单元可能有10台、8台的设备，完成几类零件的加工，另外还有装配单元进行机械零件的装配形成最终产品。在这种企业，数据获取情况有：每个机加工单元有一个终端，来接收生产作业的指令，另外在这个终端上去做一些条码或者IC卡进行生产数据的采集，通过机床本身控制系统可以采集到机床的信息，对装配单元采用PLC技术，结合传感器，来采集，反馈。另外还有一个大屏幕显示每一个作业单位完成的情况，如果与计划偏差比较大，屏幕上会有颜色显示出来提醒现场查找问题。大屏幕还可以显示零件目前在车间所处的位置，批次号数量等。

    另外还可以对绩效进行分析，可以统计出来设备当时已经完成的比率，已经完成了计划的多少等，总之，提供了数据后，可以从中挖掘出很多的信息。

    以上是对CAXA产品做的简单的介绍，谢谢！

    本文根据CAXA开发部副总经理 张自强先生在e-works第五届中国制造业MES应用年会上的发言录音整理，未经本人确认！