在軌道車輛制造中刀具管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的實踐與應(yīng)用

刀具管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)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(guān)鍵部件——列車走行部(即轉(zhuǎn)向架)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高。為此，唐山公司專門成立了轉(zhuǎn)向架廠，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向架制造，該廠設(shè)備基本上全是數(shù)控設(shè)備，高精尖進口設(shè)備約占1/3，為了更好地利用設(shè)備、提升產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效率，我們規(guī)劃實施了刀具管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)DNC兩個系統(tǒng)有機結(jié)合;實現(xiàn)了刀具預(yù)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(chǔ)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(shù)量及借出歸還日期等。②刀具查找：根據(jù)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(yīng)的構(gòu)件。

(2)工藝準(zhǔn)備方面需求。①刀具并行準(zhǔn)備：根據(jù)工藝人員提供的生產(chǎn)用刀具清單，工具員“按需”準(zhǔn)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(shù)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(shù)庫，能夠讓工藝人員借鑒刀具最優(yōu)參數(shù)。

(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(shù)量、每臺機床正在用刀種類及數(shù)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(yù)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(quán)限管理：不同人員具有不同權(quán)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(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)DNC主要包括機床數(shù)據(jù)通信模塊、程序管理模塊、監(jiān)測采集模塊及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊等，各個單元模塊通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備遠程代碼調(diào)用、生產(chǎn)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(wù)下達及產(chǎn)品追蹤等功能，DNC網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)如圖3所示。

通過網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)通信模塊和管理模塊的實施，解決數(shù)控加工程序集中管理; 通過網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)采集模塊和統(tǒng)計分析模塊的實施，解決設(shè)備信息利用率統(tǒng)計;通過機床網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，根據(jù)DNC系統(tǒng)的自動采集功能，將生產(chǎn)任務(wù)信息的完成狀況自動匯總，最終產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)通信，機床操作人員在機床數(shù)控端就可以自動調(diào)用服務(wù)器上的加工程序，同時可以將重要的程序保存到服務(wù)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(shù)控設(shè)備均可以按要求調(diào)用所需的加工程序，即“按需分配”。

所有設(shè)備聯(lián)網(wǎng)(包括網(wǎng)絡(luò)布線)、遠程通信、集中管理與控制，實現(xiàn)數(shù)控機床的完全網(wǎng)絡(luò)化管理;建立數(shù)控程序庫，實現(xiàn)對數(shù)控程序的統(tǒng)一管理，DNC系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)訂單選擇下載相應(yīng)的數(shù)控程序到數(shù)控設(shè)備上;DNC系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)進度數(shù)據(jù)、設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，將車間的運行狀態(tài)展示在系統(tǒng)中。

通過對數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控，實現(xiàn)NC程序的遠程通信與科學(xué)管理和數(shù)據(jù)采集，從根本上對車間的信息化管理水平帶來了質(zhì)的變化。實現(xiàn)工廠的網(wǎng)絡(luò)化管理，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(xué)、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(rèn)證及管理的需求。產(chǎn)品狀況實時性強、透明程度高，生產(chǎn)計劃更科學(xué)、準(zhǔn)確。

通過機床監(jiān)控系統(tǒng)，可實時獲知設(shè)備是開機中、空閑中還是故障中，以及正在生產(chǎn)產(chǎn)品的種類及數(shù)量，便于及時、準(zhǔn)確制定和調(diào)整生產(chǎn)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(zhǔn)確、直觀的程序模擬仿真功能，加工程序、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(shù)控設(shè)備通信模塊。操作者只需要在數(shù)控設(shè)備的控制面板上輸入調(diào)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?jǐn)帱c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?shù)綑C床的程序準(zhǔn)確無誤;可將不同的設(shè)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(wǎng)絡(luò)進行管理; 上傳程序時， 服務(wù)器能夠自動接收、自動保存數(shù)控程序，服務(wù)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(wù)器上對應(yīng)的文件列表，并可在列表中選擇程序進行調(diào)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(fù)合查詢檢索方便問題的查找?？刹榭磾?shù)據(jù)傳輸?shù)娜掌?、時間、文件名及上傳還是下載等內(nèi)容，用以記錄操作過程及出錯信息;可以自動備份通信參數(shù)，在移機或重裝系統(tǒng)時，機床參數(shù)可智能恢復(fù)，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(wù)器管理，解決加工程序的統(tǒng)一管理問題?？筛鶕?jù)不同的人員、不同的產(chǎn)品賦予角色權(quán)限，并做到數(shù)據(jù)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(shù)控機床加工程序版本問題;網(wǎng)絡(luò)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(yīng)的圖號、零件代號、對應(yīng)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(shè)備生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)上所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)，鑒別設(shè)備是處于運行還是停工狀態(tài);在機床具備相應(yīng)條件下，DNC系統(tǒng)可實現(xiàn)開關(guān)機、程序起始結(jié)束時間、主軸轉(zhuǎn)速、進給、當(dāng)前運行程序、主軸負(fù)載及報警等數(shù)據(jù)采集;能在設(shè)備布局圖界面上顯示設(shè)備的工作狀態(tài)(等待、加工及停機)，設(shè)備頁面顯示設(shè)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(zhuǎn)向架廠刀具管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)向架廠聯(lián)網(wǎng)的加工中心。

圖8.轉(zhuǎn)向架常和DNC聯(lián)網(wǎng)加工中心

下一步預(yù)計結(jié)合公司車體智能化項目，把網(wǎng)絡(luò)DNC項目推廣到鋁合金廠實施。