多制式數控機牀集羣控制與管理系統

面向中小企業由多種控制系統數控機牀集羣構成的混合加工環境的車間，建立基於《數控機牀可重構DNC通訊網絡》軟件的車間現場數據綜合交換平台，並採用具有一定自主規劃和管理功能的《車間生產管理系統》軟件，可對目前國內多種生產方式和管理方式並存的數控機牀集羣進行優化管理。

數控機牀應用的主要模式

隨着數控機牀日漸廣泛的應用，企業中數控設備的類型和品種多、年代跨度大。為了能對用户的需求做出快速反應，就迫切地需要對車間的數控機牀進行全面信息管理，加強生產組織，提高機牀的利用率和柔性生產能力。

多制式數控機牀集羣控制與管理系統全面解決了混合加工環境中，實時跟蹤設備狀態以及生產進度，並可用當前的準確數據對它們進行指導和處理。系統主要由JCS-DNC、刀具管理系統和JCS-MES三部分組成。

其中，JCS-DNC作為綜合數據交換平台，不但可以覆蓋不同類型的通訊接口(RS232/422、Ethernet)，而且對底層設備的狀態監控進行了全面解決，承擔了有效聯接底層設備和上層控制計算機的橋樑作用，並且使刀具管理系統和JCS-MES緊密的結合起來。JCS-MES則注重整個生產過程的優化，它需要收集生產過程中大量的實時數據，並對實時事件及時處理。同時又與計劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應數據並反餽處理結果和生產指令。因此，JCS-MES不同於以派工單形式為主的生產管理和輔助的物料流為特徵的傳統車間控制器，也不同於偏重於作業與設備調度為主的單元控制器，而是將MES作為一種生產模式，統籌考慮製造系統的計劃和進度安排、追蹤、監視和控制、物料流動、質量管理、設備的控制和計算機集成製造接口(CIM)等，以最終實施製造自動化。

　　車間現場綜合數據交換平台

目前國內在車間生產中使用的數控設備的數控系統種類繁多，其通信接口和協議也存在較大差異。傳統的DNC通訊網絡系統是根據RS232串口的共同特點開發的，雖然可以完成CNC數據的雙向傳輸功能，減少了程序傳輸時間，一定程度上起到減少輔助時間、提高機牀利用率的作用，但是這種類型的DNC網絡不能採集生產現場的機牀狀態和工況數據，是生產管理系統中底層設備監控的瓶頸所在。

　　綜合數據交換平台中的數據分類

在綜合數據交換平台JCS-DNC中交換的數據可分為以下幾類：

1. CNC指令類數據，如NC程序(上、下傳輸，刪除)、刀具數據(刀具表)、CNC參數等;

2. 機牀狀態類數據，如機牀報警信息、PMC診斷、以及主軸位置、主軸轉速等;

3. 工況類數據，如正在執行的程序名稱、正在加工的零件名稱、機牀開始加工時間、機牀結束加工時間、當前刀具等。

　　綜合數據交換平台中的數據流向

有一部分機牀的宏程序具有向串口輸出數據的功能，如FANUC數控系統。JCS-DNC中含有NC程序宏功能後置處理模塊。在通過本網絡向機牀傳送加工程序時，自動在程序的相應位置添加宏指令，使得機牀在運行過程中自動向串口送出工況數據，從而實現自動採集當前運行程序號、零件名稱、加工開始時間、結束時間等加工信息。

　　用機牀聯網集成服務器MDNC05實現機牀工況數據採集

機牀聯網集成服務器MDNC05是一種安裝在數控機牀上的.現場數據終端，具有全字符鍵盤、4x16字符液晶顯示器。

MDNC05的基本功能是實現機牀側的程序傳送請求和通訊狀態監視，通過鍵盤和自定義的F01~F99功能，現場操作人員人工輸入(採集)並彙報現場工況。MDNC05的F功能可以解決某些數控系統不具備宏程序數據輸出功能造成的工況數據無法採集的困難。它的使用可以簡化和統一CNC數據的輸入/輸出的操作，適用於所有的數控設備，並且同樣可以解決非數控機牀工況數據的採集。

　　利用數控系統以太網功能實現機牀工況數據採集

對於具有以太網功能的數控設備，利用FANUC FA功能包開發的Ethernet軟件模塊能夠自動實現設備狀態的完全監控。適用於數控系統為FANUC Series 0i-B/15i /18i/21i，Power Mate i-D/H的數控機牀。

　　綜合數據交換平台JCS-DNC的特點

JCS-DNC是一個涵蓋了傳統通訊功能的新一代DNC通訊網絡，將傳統意義上的DNC網絡發展成為一個生產現場的綜合數據交換平台。其特點是：

1. 覆蓋生產中所有的不同品牌不同時期的數控設備

2. 覆蓋不同類型的通訊接口(RS232/422、Ethernet)

3. 完整的數據內容

4. 快捷可靠的網絡系統重構

5. 開放的數據接口

由於具有上述特點，JCS-DNC的使用就可以準確提供製造過程中的大量數據，使生產管理有了較充分的數據反饋，形成一個閉環系統，準確制定、調整、更新作業計劃。

　　刀具管理系統

刀具作為參與制造活動的重要輔助工具，對製造系統的柔性、生產率起着舉足輕重的作用;同時，刀具又是較昂貴的消耗性資源，在車間生產中它數量巨大、信息繁多。由於加工的需要，大量的刀具頻繁地在系統中流動和交換，當系統需要重組時，刀具配置和容量等都需要修改，因此，大量的刀具信息也隨之不斷變化，這就迫切需要功能強大的刀具管理系統對車間生產中的刀具進行調度、管理，以實現數控用刀具的管理和預調。刀具綜合管理和預調製度的建立可以實現刀具參數和刀具壽命管理以及刀具的統一調配，縮短生產準備時間，降低刀具庫存量，提高刀具利用率。

　　車間生產管理系統JCS-MES

JCS-MES是一種基於製造執行系統的生產管理系統。該系統重點在於提高生產管理系統的操作性(有限能力計劃)和協作性(虛擬的集成)，是一種適合於多品種小批量生產的數控機牀集羣生產管理系統。

　　JCS-MES功能模型

JCS-MES主要負責車間生產管理和調度執行，通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有車間資源來提高製造競爭力，提供一種系統地在統一平台上集成諸如質量控制、文檔管理、生產調度等功能的方式。

JCS-MES本身也是各種生產管理的功能軟件集合，共包含11個主要的功能模塊，其主要功能包括：基礎生產數據管理(包括工廠部門結構、工作中心、產品結構、工藝等大量信息)、人力資源管理、設備管理、庫存管理、主生產計劃、物料需求計劃、有限能力計劃與調度、車間作業任務管理、工夾量具管理、質量管理、系統權限管理等。它與機牀網絡DNC管理系統、刀具管理系統、CAD/CAM系統等存在大量實時的信息交流。