在軌道車(chē)輛制造中刀具管理系統和網(wǎng)絡(luò )DNC系統的實(shí)踐與應用

刀具管理系統和網(wǎng)絡(luò )DNC系統在軌道車(chē)輛制造中有著(zhù)重要的作用。 中車(chē)唐山機車(chē)車(chē)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(dòng)車(chē)組、時(shí)速160km城際動(dòng)車(chē)組、時(shí)速140km市域動(dòng)車(chē)組、A型和B型地鐵列車(chē)、70%和100%低地板現代有軌電車(chē)、中低速磁浮列車(chē)、安全快捷的25型系列客車(chē)等。這些列車(chē)的關(guān)鍵部件——列車(chē)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(zhuān)門(mén)成立了轉向架廠(chǎng)，負責轉向架制造，該廠(chǎng)設備基本上全是數控設備，高精尖進(jìn)口設備約占1/3，為了更好地利用設備、提升產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效率，我們規劃實(shí)施了刀具管理系統和網(wǎng)絡(luò )DNC系統，刀具管理流程如圖1所示。

圖1.刀具管理流程

系統采用北京蘭光科技公司軟件，實(shí)現了刀具管理和網(wǎng)絡(luò )DNC兩個(gè)系統有機結合;實(shí)現了刀具預警管理、快速查詢(xún)和加工程序下載上傳、機床監控等。下面對兩個(gè)系統的功能進(jìn)行介紹。

1. 刀具管理系統

該系統由基礎配置、工藝管理、庫房管理、后勤管理、審批管理、統計分析及系統維護等7部分組成(見(jiàn)圖2)。

圖2.刀具管理系統功能組成

通過(guò)刀具管理系統可以滿(mǎn)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(lèi)別、規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(chǎn)用刀具清單，工具員“按需”準時(shí)備刀。②真實(shí)刀具查詢(xún)：工藝人員編制加工工藝規程和加工程序時(shí)，能及時(shí)查詢(xún)庫存刀具，及時(shí)了解是否有合適的刀具，數量是多少。③切削專(zhuān)家庫：每個(gè)刀具建立優(yōu)化過(guò)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(shí)查看每個(gè)工人借刀種類(lèi)及數量、每臺機床正在用刀種類(lèi)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(lèi)分析，確保庫存最優(yōu)。③流程審批：包括采購、報損等各類(lèi)流程審批管理。④權限管理：不同人員具有不同權限，實(shí)現精確管理，并且每次操作都有日志，便于追溯管理。

2. 網(wǎng)絡(luò )DNC系統

網(wǎng)絡(luò )DNC主要包括機床數據通信模塊、程序管理模塊、監測采集模塊及數據統計分析模塊等，各個(gè)單元模塊通過(guò)統一的數據平臺，實(shí)現數控設備遠程代碼調用、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行系統MES，實(shí)現作業(yè)計劃管理、任務(wù)下達及產(chǎn)品追蹤等功能，DNC網(wǎng)絡(luò )總體架構如圖3所示。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò )DNC系統通信模塊和管理模塊的實(shí)施，解決數控加工程序集中管理; 通過(guò)網(wǎng)絡(luò )DNC系統采集模塊和統計分析模塊的實(shí)施，解決設備信息利用率統計;通過(guò)機床網(wǎng)絡(luò )監測，根據DNC系統的自動(dòng)采集功能，將生產(chǎn)任務(wù)信息的完成狀況自動(dòng)匯總，最終產(chǎn)生相應的數據報表，與MES系統相連，在新訂單的簽訂和插單方面也將更加便捷;通過(guò)機床網(wǎng)絡(luò )通信，機床操作人員在機床數控端就可以自動(dòng)調用服務(wù)器上的加工程序，同時(shí)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(wèn)題在機床和計算機間來(lái)回奔波，可節省大量的操作時(shí)間。機床只是作為一個(gè)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(wǎng)(包括網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn))、遠程通信、集中管理與控制，實(shí)現數控機床的完全網(wǎng)絡(luò )化管理;建立數控程序庫，實(shí)現對數控程序的統一管理，DNC系統根據生產(chǎn)訂單選擇下載相應的數控程序到數控設備上;DNC系統實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)現場(chǎng)的生產(chǎn)進(jìn)度數據、設備運行狀態(tài)數據等，將車(chē)間的運行狀態(tài)展示在系統中。

通過(guò)對數控機床聯(lián)網(wǎng)、監控，實(shí)現NC程序的遠程通信與科學(xué)管理和數據采集，從根本上對車(chē)間的信息化管理水平帶來(lái)了質(zhì)的變化。實(shí)現工廠(chǎng)的網(wǎng)絡(luò )化管理，構建基于以太網(wǎng)的DNC網(wǎng)絡(luò )，徹底改變以前數控機床的單機通信方式，全面實(shí)現機床的集中管理與控制。

程序管理更科學(xué)、規范、高效。提高NC程序的規范化管理水平，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(chǎn)品狀況實(shí)時(shí)性強、透明程度高，生產(chǎn)計劃更科學(xué)、準確。

通過(guò)機床監控系統，可實(shí)時(shí)獲知設備是開(kāi)機中、空閑中還是故障中，以及正在生產(chǎn)產(chǎn)品的種類(lèi)及數量，便于及時(shí)、準確制定和調整生產(chǎn)計劃。提高機床利用率，減少機床輔助時(shí)間。DNC系統方便、可靠、全自動(dòng)的程序傳輸功能，快速、高效的程序編輯功能，準確、直觀(guān)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(xún);可以實(shí)現多臺機床的并行在線(xiàn)加工，支持斷點(diǎn)續傳，并可實(shí)現自動(dòng)、手工、斷電斷點(diǎn)續傳，有自動(dòng)補包，缺損自動(dòng)補齊，字符自動(dòng)效驗機制，確保傳輸到機床的程序準確無(wú)誤;可將不同的設備類(lèi)型、不同的控制系統以不同的接入方式同時(shí)接入統一的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行管理; 上傳程序時(shí)， 服務(wù)器能夠自動(dòng)接收、自動(dòng)保存數控程序，服務(wù)器端無(wú)需專(zhuān)人職守;實(shí)現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)器上對應的文件列表，并可在列表中選擇程序進(jìn)行調用;具有強大的日志管理功能，可以記錄整個(gè)系統的所有事件，提供復合查詢(xún)檢索方便問(wèn)題的查找?？刹榭磾祿鬏數娜掌?、時(shí)間、文件名及上傳還是下載等內容，用以記錄操作過(guò)程及出錯信息;可以自動(dòng)備份通信參數，在移機或重裝系統時(shí)，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(wù)器管理，解決加工程序的統一管理問(wèn)題?？筛鶕煌娜藛T、不同的產(chǎn)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(wèn)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，可以對零件相應的圖號、零件代號、對應的機床、用戶(hù)名稱(chēng)及更改日期等信息進(jìn)行管理;程序管理的進(jìn)一步的發(fā)展是將本系統與上層信息化系統進(jìn)行集成。程序管理界面如圖5所示。

(3)設備生產(chǎn)信息采集及統計分析模塊?？梢砸灾庇^(guān)的電子看板形式在車(chē)間布局圖上顯示監控DNC網(wǎng)絡(luò )上所有聯(lián)網(wǎng)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系統可實(shí)現開(kāi)關(guān)機、程序起始結束時(shí)間、主軸轉速、進(jìn)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(yè)面顯示設備的運行日志、開(kāi)機率及利用率。機床監控界面如圖6所示，機床信息界面如圖7所示。

圖7.機床信息界面

通過(guò)轉向架廠(chǎng)刀具管理系統和網(wǎng)絡(luò )DNC項目實(shí)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(chǎng)聯(lián)網(wǎng)的加工中心。

圖8.轉向架常和DNC聯(lián)網(wǎng)加工中心

下一步預計結合公司車(chē)體智能化項目，把網(wǎng)絡(luò )DNC項目推廣到鋁合金廠(chǎng)實(shí)施。