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数控车间DNC与MES集成技术研究与系统开发

发布时间:2013-05-21 作者:高振清 周本华  来源:投稿
关键字:DNC MES 信息集成 
数控车间DNC系统是设备层信息化管理的一种典型网络结构,而生产管理层常用的MES系统需要完善的车间现场信息才能有效运行,所以有必要进行DNC系统和MES系统的集成,实现企业管理层与设备层之间的信息交换。提出了一种数控车间DNC与MES的集成模型,构建了系统的通信网络,在此基础上设计了系统软件,实施了INTEG—DNC与某重工集团MES系统集成项目,证明了该模型和网络结构的有效性。

0 引言

  计算机集成制造系统和企业信息化之所以没有发挥出理想的效用,问题在于工业企业基础自动化没有很好解决从底层设备到管理系统的有效信息集成。随着制造业信息化的大规模推广,如何保证底层控制设备与上层商务应用的信息畅通是企业普遍关注的焦点问题之一。制造执行系统(ManufacturingExecution System,MES)处于企业上层管理系统和底层控制系统之间,作为企业计划层和控制层之间的桥梁,是面向车间的综合信息管理系统。通过MES的实施,能够有效地提高制造企业的生产效率和市场响应能力。

  目前,我国大部分企业的数控设备信息化程度不高,导致在企业执行层的MES管理系统不能及时、准确的获取设备控制层的相关信息,造成管理鸿沟H-。其次,现有的MES设备管理系统虽然具备了数控设备台帐管理、基本信息记录等一些静态信息管理功能,但不能针对数控设备的实时状态进行动态管理"1。而分布式数字控制(Distributed Numerical Control,DNC)网络作为一种典型的车间信息集成和设备集成的有效途径,可以把数控设备接人车间网络,为车间的生产管理建立相互联系的通道。DNC可以把数控设备作

  为一个信息节点连接到企业网络中,实时、准确、自动地为整个信息系统提供及时、有效的数据。DNC与MES集成有助于消除底层设备的信息孤岛,通过获取数控设备的实时状态信息,对控制层设备进行动态管理,实现企业计划层与控制层之间的信息交换。本研究提出一种数控车间DNC与MES的集成模型,构建了系统的通信网络和系统软件,在此基础上实施了INTEG—DNC与某重工集团MES系统集成的项目,为实现制造系统的信息集成,优化管理控制提供了一条有效途径。

1 数控车间DNC与MES集成模型

  数控车间DNC与MES的集成主要解决底层数控设备和车间管理部门之间的信息交换问题,是一个双向的信息流动过程。数控设备需要得到来自这些部门的制造数据,包括NC程序、工艺规程、刀具信息、机床设置信息、图纸信息等。同时,数控设备为这些部门提供实时状况、设备工况、故障报告、生产统计等信息,使之更加合理地安排车间生产任务以及分析机床利用情况,从而提供提高机床利用率的建议。

  数控车间DNC与MES集成模型总体上包括DNC和MES两大部分,如图1所示。每一部分又包含具体的功能模块,模块之间完成信息交互。考虑到MES功能繁多,并且本研究重点在于集成方法,故在此不对MES的具体功能模块深入探讨。图l中包括车间服务器、MES系统、DNC管理模块、DNC通信模块和DNC采集模块,信息交互定义如下:
  ①生产计划指令信息(包括零件号、工序号、设备号、工艺规程编号等)和生产任务切换信息;
  ②车间设备信息和生产信息;
  ③根据信息①,DNC管理模块到车间服务器指定数据库中取NC文件;
  ④NC文件传输及版本变更信息;
  ⑤将③选取的NC文件发送到通信模块;
  ⑥NC文件向机床传输过程的状态信息(如传输失败时的信息);
  ⑦DNC向车间服务器反馈的设备状态及生产过程信息。

  以上信息中,第⑦项是DNC与MES集成的关键。这部分信息主要包括设备信息、生产信息、辅具和物料信息。通过DNC实时监控企业数控机床详细工作状态,并且通过对加工历史数据的采集,可以为企业进行分析提供基础数据;利用条码、RFID、IC卡等手段,通过人工辅助采集操作者或员工卡号、在加工的工单编号、在加工的工序编号、在制品数量、加工工件质量情况、问题或故障原因等数据;为MES提供物料追踪与库存管理所需的相关信息,实现工装、夹具的管理和物料传送、中转、存储的管理,比如单件和批次物料跟踪记录、物料库存记录、物料位置记录、根据物料批次或单件编号追溯车间文档记录等。

数控车间DNC与MES集成模型

  上述DNC与MES的集成模型实现了车间计划指令与机床的物理关联,同时机床的实时生产状态能及时反馈给MES,为MES的加工计划提供可靠依据。

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