在軌道車輛制造中刀具管理系統(tǒng)和網絡DNC系統(tǒng)的實踐與應用

刀具管理系統(tǒng)和網絡DNC系統(tǒng)在軌道車輛制造中有著重要的作用。 中車唐山機車車輛有限公司是軌道交通高端裝備研制基地，主要產品有高速動車組、時速160km城際動車組、時速140km市域動車組、A型和B型地鐵列車、70%和100%低地板現(xiàn)代有軌電車、中低速磁浮列車、安全快捷的25型系列客車等。這些列車的關鍵部件——列車走行部(即轉向架)結構復雜、制造精度要求高。為此，唐山公司專門成立了轉向架廠，負責轉向架制造，該廠設備基本上全是數控設備，高精尖進口設備約占1/3，為了更好地利用設備、提升產品質量、增加生產效率，我們規(guī)劃實施了刀具管理系統(tǒng)和網絡DNC系統(tǒng)，刀具管理流程如圖1所示。

圖1.刀具管理流程

系統(tǒng)采用北京蘭光科技公司軟件，實現(xiàn)了刀具管理和網絡DNC兩個系統(tǒng)有機結合;實現(xiàn)了刀具預警管理、快速查詢和加工程序下載上傳、機床監(jiān)控等。下面對兩個系統(tǒng)的功能進行介紹。

1. 刀具管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)由基礎配置、工藝管理、庫房管理、后勤管理、審批管理、統(tǒng)計分析及系統(tǒng)維護等7部分組成(見圖2)。

圖2.刀具管理系統(tǒng)功能組成

通過刀具管理系統(tǒng)可以滿足下列需求：

(1) 庫房管理方面需求。①刀具出入庫：什么人借的什么刀、數量及借出歸還日期等。②刀具查找：根據刀具類別、規(guī)格及位置等快速查找所需要刀具。③刀具組裝：是否有需要重新組裝刀具，如果組裝，是否有相應的構件。

(2)工藝準備方面需求。①刀具并行準備：根據工藝人員提供的生產用刀具清單，工具員“按需”準時備刀。②真實刀具查詢：工藝人員編制加工工藝規(guī)程和加工程序時，能及時查詢庫存刀具，及時了解是否有合適的刀具，數量是多少。③切削專家?guī)欤好總€刀具建立優(yōu)化過的切削參數庫，能夠讓工藝人員借鑒刀具最優(yōu)參數。

(3)管理方面需求。①借出刀具管理：可隨時查看每個工人借刀種類及數量、每臺機床正在用刀種類及數量、逾期未還刀具提示等。②庫存刀具分析：包括刀具庫存、成本、預警、積壓及報損等各類分析，確保庫存最優(yōu)。③流程審批：包括采購、報損等各類流程審批管理。④權限管理：不同人員具有不同權限，實現(xiàn)精確管理，并且每次操作都有日志，便于追溯管理。

2. 網絡DNC系統(tǒng)

網絡DNC主要包括機床數據通信模塊、程序管理模塊、監(jiān)測采集模塊及數據統(tǒng)計分析模塊等，各個單元模塊通過統(tǒng)一的數據平臺，實現(xiàn)數控設備遠程代碼調用、生產文檔快速協(xié)同及機床狀態(tài)快速查看等功能。再向上層擴充到制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，實現(xiàn)作業(yè)計劃管理、任務下達及產品追蹤等功能，DNC網絡總體架構如圖3所示。

通過網絡DNC系統(tǒng)通信模塊和管理模塊的實施，解決數控加工程序集中管理; 通過網絡DNC系統(tǒng)采集模塊和統(tǒng)計分析模塊的實施，解決設備信息利用率統(tǒng)計;通過機床網絡監(jiān)測，根據DNC系統(tǒng)的自動采集功能，將生產任務信息的完成狀況自動匯總，最終產生相應的數據報表，與MES系統(tǒng)相連，在新訂單的簽訂和插單方面也將更加便捷;通過機床網絡通信，機床操作人員在機床數控端就可以自動調用服務器上的加工程序，同時可以將重要的程序保存到服務器中，不必因為程序傳輸問題在機床和計算機間來回奔波，可節(jié)省大量的操作時間。機床只是作為一個終端，用于加工作業(yè)，每臺數控設備均可以按要求調用所需的加工程序，即“按需分配”。

所有設備聯(lián)網(包括網絡布線)、遠程通信、集中管理與控制，實現(xiàn)數控機床的完全網絡化管理;建立數控程序庫，實現(xiàn)對數控程序的統(tǒng)一管理，DNC系統(tǒng)根據生產訂單選擇下載相應的數控程序到數控設備上;DNC系統(tǒng)實時采集生產現(xiàn)場的生產進度數據、設備運行狀態(tài)數據等，將車間的運行狀態(tài)展示在系統(tǒng)中。

通過對數控機床聯(lián)網、監(jiān)控，實現(xiàn)NC程序的遠程通信與科學管理和數據采集，從根本上對車間的信息化管理水平帶來了質的變化。實現(xiàn)工廠的網絡化管理，構建基于以太網的DNC網絡，徹底改變以前數控機床的單機通信方式，全面實現(xiàn)機床的集中管理與控制。

程序管理更科學、規(guī)范、高效。提高NC程序的規(guī)范化管理水平，讓編程員、操作員輕松地處理工作，完全符合企業(yè)ISO9000認證及管理的需求。產品狀況實時性強、透明程度高，生產計劃更科學、準確。

通過機床監(jiān)控系統(tǒng)，可實時獲知設備是開機中、空閑中還是故障中，以及正在生產產品的種類及數量，便于及時、準確制定和調整生產計劃。提高機床利用率，減少機床輔助時間。DNC系統(tǒng)方便、可靠、全自動的程序傳輸功能，快速、高效的程序編輯功能，準確、直觀的程序模擬仿真功能，加工程序、工藝文件的關聯(lián)管理與快速查找功能，都可以將程序編輯、仿真、管理等生產輔助任務在計算機端快速高效地完成，可最大程度地提高機床的有效利用率。

(1)數控設備通信模塊。操作者只需要在數控設備的控制面板上輸入調用指令，即可完成程序的發(fā)送、接收和列表查詢;可以實現(xiàn)多臺機床的并行在線加工，支持斷點續(xù)傳，并可實現(xiàn)自動、手工、斷電斷點續(xù)傳，有自動補包，缺損自動補齊，字符自動效驗機制，確保傳輸到機床的程序準確無誤;可將不同的設備類型、不同的控制系統(tǒng)以不同的接入方式同時接入統(tǒng)一的網絡進行管理; 上傳程序時， 服務器能夠自動接收、自動保存數控程序，服務器端無需專人職守;實現(xiàn)加工程序遠程列表瀏覽，操作者在機床端就可以瀏覽服務器上對應的文件列表，并可在列表中選擇程序進行調用;具有強大的日志管理功能，可以記錄整個系統(tǒng)的所有事件，提供復合查詢檢索方便問題的查找?？刹榭磾祿鬏數娜掌凇r間、文件名及上傳還是下載等內容，用以記錄操作過程及出錯信息;可以自動備份通信參數，在移機或重裝系統(tǒng)時，機床參數可智能恢復，機床加工程序界面如圖4所示。

圖5.機床程序管理界面

(2)程序管理模塊。將所有加工程序交給服務器管理，解決加工程序的統(tǒng)一管理問題?？筛鶕煌娜藛T、不同的產品賦予角色權限，并做到數據的安全管理;所有操作都被DNC系統(tǒng)記錄在案，提供日志管理和最新版信息，解決數控機床加工程序版本問題;網絡DNC管理模塊提供了加工程序的目錄式管理功能，可以對零件相應的圖號、零件代號、對應的機床、用戶名稱及更改日期等信息進行管理;程序管理的進一步的發(fā)展是將本系統(tǒng)與上層信息化系統(tǒng)進行集成。程序管理界面如圖5所示。

(3)設備生產信息采集及統(tǒng)計分析模塊?？梢砸灾庇^的電子看板形式在車間布局圖上顯示監(jiān)控DNC網絡上所有聯(lián)網設備的運行狀態(tài)，鑒別設備是處于運行還是停工狀態(tài);在機床具備相應條件下，DNC系統(tǒng)可實現(xiàn)開關機、程序起始結束時間、主軸轉速、進給、當前運行程序、主軸負載及報警等數據采集;能在設備布局圖界面上顯示設備的工作狀態(tài)(等待、加工及停機)，設備頁面顯示設備的運行日志、開機率及利用率。機床監(jiān)控界面如圖6所示，機床信息界面如圖7所示。

圖7.機床信息界面

通過轉向架廠刀具管理系統(tǒng)和網絡DNC項目實施，取得了明顯效果，減少了加工程序出錯率，提高了機床利用率。圖8所示是轉向架廠聯(lián)網的加工中心。

圖8.轉向架常和DNC聯(lián)網加工中心

下一步預計結合公司車體智能化項目，把網絡DNC項目推廣到鋁合金廠實施。