首頁>智慧工業(yè)>管理軟件>生產(chǎn)執(zhí)行管理MES>制造執(zhí)行系統(tǒng) > 分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC在離散制造業(yè)的應(yīng)用
分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC在離散制造業(yè)的應(yīng)用
重慶鐵馬工業(yè)集團有限公司 白萍 周春 張良德
重慶鐵馬工業(yè)集團有限公司隸屬于中國兵器工業(yè)集團,始建于1941年,公 司占地面積121萬平方米,有員工4000余人,其中高、中級工程技術(shù)人員1000余人。公司主營特種車輛、專用汽車、汽車上裝系列以及以離合器、空氣懸 掛等為重點的汽車零部件制造,兼營房地產(chǎn)開發(fā)、監(jiān)理、商貿(mào)等。公司實力雄厚,擁有各類先進設(shè)備近3000臺。公司具有完善的質(zhì)量控制及檢測手段,通過了國 家ISO9001、2000和國軍標GJB9001A、2001質(zhì)量體系認證。
一、數(shù)控加工應(yīng)用簡介
作為一家老牌國營企業(yè),擁有數(shù)百臺數(shù)控設(shè)備、及多種數(shù)控系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)和公司的發(fā)展,隨著數(shù)控設(shè)備 的增加,加工任務(wù)也越來越繁重、編程也越來越復(fù)雜,為了提高加工效率,對數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)管理的要求應(yīng)運而生。于2004年公司采用了CIMCO DNC分布式數(shù)字控制系統(tǒng)來對數(shù)控設(shè)備和編程進行管理,實現(xiàn)了在線加工。
在未應(yīng)用DNC之前,我公司的數(shù)控編程主要采用工人手工編程和部分復(fù)雜程序采用CAM軟件編程相互配 合。編程生成的NC文件通過筆記本電腦使用Windows通訊軟件進行傳輸至機床存儲器,特殊機床控制系統(tǒng)則使用專用傳輸軟件進行傳輸。因此在NC文件傳 輸、管理、安全、機床使用效率方面均存在問題:
NC文件傳輸方面:
1、 控制系統(tǒng)眾多,接口及通信方式差異大,傳輸軟件不統(tǒng)一,編程員全部掌握有困難??刂葡到y(tǒng)有Fanuc、Siemens、廣州數(shù)控、蘇三光SKDA、辛辛那提、Heidenhain等。
2、 免費的傳輸軟件機床端口數(shù)量有限制。
3、 機床存儲器里的程序反復(fù)刪除和手工輸入,效率低,容易出錯,大大影響了機床的生產(chǎn)效率。
NC文件管理方面:
1、 數(shù)控程序保管混亂,可追溯性差,三維模型圖、刀具清單、夾具清單等關(guān)聯(lián)文件容易混淆,存在一定的安全風險。
2、 程序不同版本之間的比較需要人工完成,費事費力、容易出錯。
3、 在程序調(diào)試階段,數(shù)控機床和電腦不能實時通信,有許多在電腦上編制的程序到機床上調(diào)試更改后不能及時更新,電腦中保存的仍是老版本程序,下次調(diào)用還需要重新調(diào)試修改。
4、 數(shù)控程序沒有權(quán)限管理和流程管理,程序的修改和管理無法責任到人。
5、 修改后的程序不能自動模擬,容易出錯,存在首件報廢風險。
6、 在數(shù)控機床上編寫的程序使用過后通常刪掉騰出空間,下次使用時重新輸入、編制調(diào)試。
安全方面:
1、 頻繁的熱插拔串口電纜容易燒壞數(shù)控機床接口及計算機接口。
2、 機床操作者編程不符合質(zhì)保體系,不能受控于工藝編程人員及審核人員,可能導(dǎo)致加工時打壞工件、刀具或機床。
機床使用效率方面:
1、 操作工人在機床上重復(fù)錄入程序,占用大量有效生產(chǎn)時間。
2、 同類型機床不能均衡加工能力。
3、 許多數(shù)控機床不能實現(xiàn)在線加工。
面對以上生產(chǎn)活動中遇到的問題,公司經(jīng)過市場調(diào)研,對多家DNC數(shù)控聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)及技術(shù)實力進行了比 較,選擇了北京蘭光創(chuàng)新科技有限公司提供的CIMCO DNC解決方案,分兩期進行應(yīng)用。第一期包括40余臺設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)傳輸、模擬仿真和程序管理。第二期完成了其余設(shè)備的聯(lián)網(wǎng),程序管理模塊的升級,新增了模擬 仿真模塊節(jié)點,并實現(xiàn)與CAPP系統(tǒng)集成。
二、DNC的應(yīng)用
分布式數(shù)字控制系統(tǒng)DNC從04年開始建成后,經(jīng)過5年多的應(yīng)用,對提高車間的生產(chǎn)效率發(fā)揮了積極的作用,增強了數(shù)控設(shè)備的利用率、均衡設(shè)備的生產(chǎn)能力,減少工藝技術(shù)人員和機床操作者的重復(fù)勞動,進一步提高加工能力和生產(chǎn)能力。
實現(xiàn)數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)后,其生產(chǎn)模式得以改變,程序傳輸高效、快捷、準確。工藝技術(shù)人員在自己的計算機上編 制好NC程序后,通過以太網(wǎng)發(fā)送到DNC服務(wù)器,通過DNC客戶端對NC程序進行管理、驗證和審核,再傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備;機床操作人員可隨時通過觸摸屏調(diào)用 查看加工程序、工藝要求、工件刀軌情況及刀具情況,縮短了加工準備時間及待機時間,為生產(chǎn)贏得了效益。
圖1 CIMCO DNC網(wǎng)絡(luò)示意圖
我公司實施的DNC包括三大模塊:程序管理(CIMCO NCBase V5),程序傳輸(CIMCO DNC-Max V5)和編輯仿真(CIMCO EDIT V5)。
1、 程序管理(CIMCO NCBase V5)
程序管理模塊是DNC系統(tǒng)的核心模塊之一,它提供了如下功能。
1) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹管理
用戶可以將NC程序掛在其加工的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹對應(yīng)節(jié)點上,便于查找。系統(tǒng)還允許用戶將相關(guān)的文檔關(guān)聯(lián)到NC程序上作為NC程序文件的注釋。系統(tǒng)并集成了文件瀏覽器,讓用戶方便的查看各種類型文檔而無需安裝專用軟件。
圖2 NCBase的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹與關(guān)聯(lián)的三維實體模型
2) 流程和版本管理
流程和版本管理是軍工企業(yè)最關(guān)心的功能之一,在DNC系統(tǒng)選型階段我公司就要求流程必須可以自定義,而且可以自定義多個流程來滿足不同階段的產(chǎn)品;DNC系統(tǒng)提供了該功能。
圖3 DNC程序管理流程
DNC支持編制、校對、審核、批準等流程,用戶并可以根據(jù)企業(yè)實際情況進行流程的自定義。DNC提供角色管理功能,如編程員、編程主管、檢驗員、技 術(shù)主任等,對加工程序進行可靠的權(quán)限管理,不同的人員設(shè)置不同的權(quán)限,確保程序安全可靠。DNC具有完善的版本管理功能,可自動跟蹤、記錄程序文件的所有 變更,允許用戶比較/恢復(fù)老版本。
3) 多車間、部門管理
各車間或部門登陸時所看到的內(nèi)容不同。比如設(shè)備部門登陸時看到的是機床及其備份到數(shù)據(jù)庫的參數(shù),而不是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和NC程序。
4) 任務(wù)管理
具有完善的任務(wù)管理、提醒、更改、委托、追回與任務(wù)作廢等功能。
5) 日志管理
自動產(chǎn)生程序管理記錄,包括創(chuàng)建、修改、檢驗、批準、刪除等事件的時間及人員,使程序具有可追溯性,完全符合ISO9001管理標準。
6) 程序信息自動提取
系統(tǒng)允許用戶自定義刀具清單提取規(guī)則和生成的刀具清單的格式。如果按照數(shù)控機床可以接受的格式進行定義,生成的刀具清單還可以傳輸?shù)綑C床,給機床操作工人參考。
自動產(chǎn)生刀具清單文件,包括刀具名稱、幾何參數(shù)等,并自動關(guān)聯(lián)到該程序上。
程序信息自動提取功能,比如系統(tǒng)對程序的圖號、編程員、機床等信息自動進行提取。
7) 強大的出入庫管理
程序下發(fā)受程序狀態(tài)控制,完全避免未審核程序被誤調(diào)到機床。
程序入庫具有嚴格的版本比較等入庫處理,從根本上保證了入庫程序的正確性。
2、 程序傳輸(CIMCO DNC-Max V5)
程序傳輸模塊是DNC的核心模塊之一,它內(nèi)置了目前市面上幾乎所有的數(shù)控系統(tǒng)的通訊協(xié)議,因此使我公司所有的數(shù)控機床均能通過該模塊與DNC服務(wù)器進行對話,從而遠程上傳和下載數(shù)控程序。其主要特點有:
1) 傳輸穩(wěn)定可靠
無論單臺機床還是多臺機床,無論是法拉科、西門子系統(tǒng)還是大森、廣州數(shù)控、蘇三光SKDA、辛辛那提、Heidenhain等系統(tǒng),無論是在線加工還是普通下載程序,DNC均提供穩(wěn)定可靠的通訊服務(wù),使DNC服務(wù)器可以24小時無間斷運行。
圖4 DNC-Max Client
2) 強制上傳
DNC-Max提供了強制上傳功能來要求數(shù)控機床操作工必須將調(diào)試修改后的數(shù)控程序發(fā)回到服務(wù)器存檔,保證了服務(wù)器程序與機床程序一致。
3) 可以傳輸?shù)毒邊?shù)、備份機床參數(shù)
可以將對刀儀連接到DNC網(wǎng)絡(luò),使其生成的刀具參數(shù)直接傳輸?shù)綑C床刀表中,省去抄寫環(huán)節(jié)。
配合NCBase管理系統(tǒng)的使用,使機動部門方便管理、傳輸機床參數(shù)。便于機床出現(xiàn)故障時恢復(fù)使用。
4) 其他功能
DNC-Max具有強大的前處理和后處理能力。針對不同的機床控制系統(tǒng),在傳輸過程中就可以對程序的特殊字符進行替換、增加、刪除等數(shù)據(jù)處理。
大程序智能分段功能,一些老系統(tǒng)內(nèi)存空間有限,大程序放不下,通過自動智能分段傳輸功能,可省去人為的刪截程序所造成的失誤和不便。
支持長文件名,完全支持256位文件名,能實現(xiàn)程序名與文件名的自動轉(zhuǎn)換。
3、 編輯仿真(CIMCO EDIT V5)
CIMCO Edit V5是CIMCO軟件公司專為數(shù)控編程而設(shè)計的專業(yè)軟件,它具有強大而實用的數(shù)控編輯功能、文件的智能比較、刀位軌跡的三維模擬等功能。其主要功能簡述如下:
1) 程序編輯
行號的重排、空格插入、字符大小寫的轉(zhuǎn)換等數(shù)控編程專用工具,可以極大地提高工程師的編程效率。
數(shù)據(jù)處理功能可以方便地實現(xiàn)對各軸數(shù)據(jù)的運算,迅速完成程序縮放、旋轉(zhuǎn)、鏡像以及主軸轉(zhuǎn)速、切削進給的動態(tài)調(diào)整等數(shù)控程序?qū)S霉δ堋?
強大的固定循環(huán)/宏定義功能,用戶可以更快速地增加/編輯復(fù)雜循環(huán)。
可自動對程序進行海德漢格式與ISO格式之間的相互轉(zhuǎn)換。
2) 文件比較
智能文件比較功能,很輕松地標示出兩個文件的數(shù)據(jù)差異、錯行、漏行,并可以馬上修改。
3) 程序仿真
強大的三維刀位軌跡和實體的動態(tài)模擬功能,可對數(shù)控車、數(shù)控銑程序進行方便、高效的軌跡仿真,令錯誤暴露無遺,有效避免程序錯誤。
圖5 程序?qū)嶓w仿真
刀位軌跡和實體的正反運行,自由的縮放、旋轉(zhuǎn)和移動。
程序與刀位軌跡的動態(tài)交互分析,可方便查看任意程序行對應(yīng)的刀位以及任意刀位對應(yīng)的程序行;并可以進行圖形測量。
圖6 文件智能比較
4) 程序統(tǒng)計
快速統(tǒng)計加工時間和每把刀具使用時間,便于制定科學(xué)的生產(chǎn)計劃和刀具更換或刃磨計劃。 方便實用的加工范圍統(tǒng)計功能,可以快速判定程序是否有超程問題。
三、實施效果
通過在多個車間成功實施CIMCO DNC系統(tǒng)后,有效地達到了如下目標:
1、 實現(xiàn)車間的完全網(wǎng)絡(luò)化管理,消除機床信息孤島。構(gòu)建基于以太網(wǎng)的DNC網(wǎng)絡(luò),徹底改變以前數(shù)控機床的單機通訊方式,全面實現(xiàn)機床的集中管理與控制,機床由以前的信息孤島轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€工廠的信息節(jié)點,實現(xiàn)數(shù)控機床的完全網(wǎng)絡(luò)化管理。
2、 程序管理更科學(xué)規(guī)范。DNC系統(tǒng)完善的程序簽署流程、準確的權(quán)限管理、方便的版本管理以及良好的可追溯性,實現(xiàn)對NC程序全生命周期的跟蹤管理,提高NC 程序的規(guī)范化管理水平,讓工藝編程員、機床操作員在正確的時間輕松地處理正確的工作,生產(chǎn)出正確的產(chǎn)品,完全符合企業(yè)ISO9000認證及管理的需求。
3、 明顯提高機床利用率,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,程序工 藝文件的關(guān)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(chǎn)輔助任務(wù)在計算機端完成快速高效地完成,可最大程度地提高機床的有效利用率。
4、 產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高,明顯降低產(chǎn)品廢品率。專業(yè)的程序模擬仿真可把程序錯誤最大程度地消除在虛擬環(huán)境中,確保程序的正確性;規(guī)范嚴謹?shù)某绦蚬芾?,可從根? 上避免程序誤調(diào)用的可能,從而完全避免因程序錯誤而出現(xiàn)批次報廢的情況;傳輸過程中的多重檢驗機制,確保程序的傳輸更加安全可靠。DNC可從最大程度上避 免程序錯誤,從管理手段與措施上使產(chǎn)品質(zhì)量有了根本的保障。
5、 明顯降低相關(guān)人員勞動強度。強大的版本比較、程序仿真、數(shù)據(jù)處理、程序管理、全自動傳輸?shù)裙δ?,可將編程員從枯燥的程序編輯、檢查、調(diào)試、傳輸中解脫出 來,可更輕松、高效地從事更多有創(chuàng)造性的工作。服務(wù)器端無人職守、機床端全自動遠程傳輸,操作者不用離開機床就能完成程序的遠程列表、遠程調(diào)用、遠程比 較、遠程上傳等全部工作,明顯降低了操作者因程序傳輸跑來跑去的辛苦。
6、 車間現(xiàn)場更加整潔,符合6S車間現(xiàn)場管理要求。因DNC系統(tǒng)實現(xiàn)了程序的集中管理與集中傳輸,車間現(xiàn)場不再需要大量的臺式計算機及桌椅板凳,取而代之的是少量美觀大方的現(xiàn)場觸摸屏,整個車間顯得更整潔、簡練、美觀,更符合車間6S管理的要求。
7、 以DNC系統(tǒng)為主線,車間人員分工明確,職責清晰,初步實現(xiàn)車間的無紙化生產(chǎn):
1) 機床操作者,通過簡便的方式實現(xiàn)數(shù)控程序的遠程調(diào)用,并通過現(xiàn)場觸摸屏實現(xiàn)數(shù) 控程序、刀具清單、三維模型、加工工藝等相關(guān)文檔的調(diào)閱,以及程序的三維動態(tài)模擬仿真,操作者也可利用DNC的快速統(tǒng)計功能,準確地預(yù)測程序加工時間和刀具更換時間。
2) 工程師,在自己的計算機上以客戶端的方式,完成數(shù)控程序的編輯仿真,流程簽署、程序及關(guān)聯(lián)文件管理、程序版本管理、程序入庫、程序下發(fā)等功能。
3) 系統(tǒng)管理員,實現(xiàn)對系統(tǒng)的流程定義、角色定義、權(quán)限劃分、數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)等管理工作。
4) 管理人員,通過DNC系統(tǒng)可查看并自動統(tǒng)計機床、程序員、操作者的程序負荷、程序的流程狀態(tài)。
5) 數(shù)控機床的利用率和加工效率得到明顯的提高和改善。
四、結(jié)束語
實施DNC工程后實現(xiàn)了數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)控制,改變了原有數(shù)控機床的管理模式、生產(chǎn)模式、 工作模式和加工模式,達到了機床增效的作用;并且通過DNC實現(xiàn)機床狀態(tài)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集,為3C(ACD/CAPP/CAM)系統(tǒng)、PDM、ERP等系 統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持,是制造業(yè)全面實現(xiàn)信息化的基礎(chǔ),也為鐵馬集團的信息化建設(shè)鋪設(shè)了基石。
聯(lián)系人:于德水
聯(lián)系電話:13679237598
聯(lián)系地址:浙江省湖州市市轄區(qū) 練市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)市南大道2號