0 引言

在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，現(xiàn)代制造業(yè)日益體現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、創(chuàng)新和信息化(5I，Intelligence、Internet 、Integration 、Innovation&Information)的特點(diǎn)。數(shù)字化的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)化制造已成為制造企業(yè)在21世紀(jì)的重要發(fā)展方向，DNC分布式數(shù)字控制，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等為基礎(chǔ)，把數(shù)控機(jī)床與上層控制計(jì)算機(jī)集成起來，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的集中控制、管理以及數(shù)控機(jī)床與上層控制計(jì)算機(jī)間的信息交換。它是現(xiàn)代化機(jī)械加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)備集成、信息集成、功能集成的一種新方法，是制造業(yè)自動(dòng)化的重要模式，也是實(shí)現(xiàn)MES等系統(tǒng)的重要組成部分[1]。數(shù)字化的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)的應(yīng)用使得企業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生了根本性的變化，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使得企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的功能由管理決策層延伸到制造加工層，整體信息化的集成使企業(yè)的CAD/CAM/CAPP等數(shù)字設(shè)計(jì)模塊和數(shù)控加工設(shè)備的聯(lián)系變得更為緊密。企業(yè)通過實(shí)施應(yīng)用DNC系統(tǒng)，提高了企業(yè)加工數(shù)據(jù)的傳輸和利用更為有效性，從而為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的信息集成和設(shè)備有效管理奠定了基礎(chǔ)。

1 DNC網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)

由于我公司數(shù)控設(shè)備引進(jìn)時(shí)間較長，結(jié)合最近幾年引進(jìn)設(shè)備較為集中的情況，我們采用串口與網(wǎng)口結(jié)合的聯(lián)網(wǎng)原則：網(wǎng)口設(shè)備具備較好的開放性，未來數(shù)據(jù)采集較為容易；在沒有網(wǎng)口的設(shè)備必須采用串口；而對(duì)于具備網(wǎng)口但存儲(chǔ)介質(zhì)容量較低的設(shè)備，為了保證在線加工的使用，采用串口聯(lián)接。從而保證DNC系統(tǒng)使用過程中具備靈活和可靠性。圖1所示為我公司DNC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

DNC系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，服務(wù)器采用Windows2003平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用Oracle10g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，編程者采用客戶端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)，數(shù)控機(jī)床操作者可以通過數(shù)控系統(tǒng)界面來下載上傳程序。數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)、通訊、管理系統(tǒng)由CIMCO DNC-Max V5(DNC機(jī)床聯(lián)網(wǎng)通訊系統(tǒng))、CIMCO NFS（FTP服務(wù)器以太網(wǎng)通訊）、CIMCOO Edit V5( 數(shù)控程序編輯與仿真系統(tǒng))、CIMCIO NC-Base V5(數(shù)控程序管理系統(tǒng))三部分構(gòu)成，這三個(gè)部分無縫集成為一個(gè)整體，分別負(fù)責(zé)機(jī)床通信、程序編輯和程序管理（以下簡(jiǎn)稱DNC）。CIMCO NC-Base不僅可以對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行有序管理，并可以調(diào)用功能強(qiáng)大的CIMCIO Edit進(jìn)行程序編輯和加工軌跡的仿真。同時(shí)與CAPP、PDM、MES等系統(tǒng)具有良好的集成性，該系統(tǒng)能關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)2D、3D零件圖檔、工藝卡片和刀具信息等圖文檔，以便在調(diào)用加工程序時(shí)，相關(guān)工藝卡片、刀具信息、幾何參數(shù)可一并傳輸，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)信息流程如圖2所示。

圖1 DNC制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2 DNC的網(wǎng)絡(luò)制造功能

基于DNC的網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)由管理通訊模塊、自動(dòng)編程及仿真模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、設(shè)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、及數(shù)控加工模塊構(gòu)成。在企業(yè)DNC應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)功能如下：

(1)實(shí)現(xiàn)了制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程通信功能：操作者直接在機(jī)床控制面板上就可得到服務(wù)器上的程序清單，且多臺(tái)機(jī)器可同時(shí)上傳、下載信息，互不影響并可直接調(diào)用。

(2)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控程序的二級(jí)管理：由于數(shù)控加工程序難以閱讀性，我們本著誰產(chǎn)生數(shù)據(jù)誰管理數(shù)據(jù)的原則來確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，建立了一個(gè)總廠兩個(gè)分廠的程序管理架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了分廠獨(dú)立維護(hù)數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)具備良好的可用性。

(3)提供一個(gè)高效的程序編輯、修改和仿真的平臺(tái)：程序在上機(jī)床加工前，利用其軌跡和實(shí)體仿真功能對(duì)編制的程序進(jìn)行模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修改程序，避免在加工中出現(xiàn)錯(cuò)誤。

(4)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工信息的數(shù)據(jù)庫管理，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)三維模型、刀具文件等信息的關(guān)聯(lián)管理：能夠?qū)?shù)控程序的各種信息，如：程序號(hào)、零件號(hào)、刀具清單、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、機(jī)床和編程信息、相關(guān)工藝卡片及圖形文件等進(jìn)行歸檔管理，并可自定義關(guān)鍵字段。CAM原始文件的管理提高了程序修改的便利性。

(5)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的權(quán)限管理，不同的人員有不同管理權(quán)限，實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)本人機(jī)床的數(shù)控程序的瀏覽管理：將程序分為編輯、調(diào)試、定型三個(gè)狀態(tài)，嚴(yán)格按照編制、審核、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證、批準(zhǔn)一系列流程操作，保證程序的準(zhǔn)確性，避免損壞機(jī)床和有利于保護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)的安全。管理流程如圖3所示。

(6)為實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)的先進(jìn)制造技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高了設(shè)備的使用效率。

3 DNC與企業(yè)數(shù)控加工程序管理

3.1 編制數(shù)控程序的過程

由主管工藝員在工藝編制過程中指定加工設(shè)備，從而確定數(shù)控程序編制任務(wù)；主管工藝員開《數(shù)控程序編制任務(wù)書》，技術(shù)中心指派編程員；編程員接到任務(wù)書后，打開UG或別的應(yīng)用軟件去完成具體的編程工作，得到數(shù)控程序文件；編程員登錄DNC系統(tǒng)，創(chuàng)建數(shù)控程序業(yè)務(wù)項(xiàng)，并將程序文件掛到相應(yīng)的業(yè)務(wù)項(xiàng)；掛好后就可以將它提交審簽流程，完成正常的審簽流程；審簽完成即可將數(shù)控程序發(fā)布，進(jìn)行試切；零部件工序檢驗(yàn)合格后，即可回傳程序整理歸檔。至此，數(shù)控程序的編制任務(wù)完成了。

3.2 DNC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序管理方式與流程

(1)DNC系統(tǒng)程序管理模式

由于數(shù)控程序處于產(chǎn)品開發(fā)的末端，從產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)信息到工藝信息，再到工序信息，由于在工序設(shè)計(jì)中，工序信息與NC程序文件不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，需要在DNC中針對(duì)零件工序建立業(yè)務(wù)項(xiàng)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)即NC程序文件可以包含多個(gè)文件和多種類型的數(shù)據(jù)文件。

(2)DNC系統(tǒng)中流程支持

由于數(shù)控加工設(shè)備的引進(jìn)都集中于近幾年，數(shù)控程序的規(guī)范化管理在國內(nèi)企業(yè)中普遍存在著不規(guī)范的情況。DNC數(shù)控程序管理系統(tǒng)為企業(yè)在程序規(guī)范化管理方面提供了一種有效的工具。企業(yè)針對(duì)原有程序編制過程隨意性強(qiáng)的情況，規(guī)范了程序編制流程(圖3)，利用CIMCO Edit進(jìn)行程序編輯仿真，NC-Base系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了程序的審簽過程，并對(duì)試切完成的數(shù)控加工程序進(jìn)行了強(qiáng)制回傳，并對(duì)手工和CAM編程相關(guān)文檔的歸檔規(guī)范化管理，這樣企業(yè)的數(shù)控程序得到了有效管理，從而減少了企業(yè)大量的程序重復(fù)編制工作，提高了數(shù)控程序重用性。

4 基于DNC的先進(jìn)制造系統(tǒng)集成

    DNC系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工程序的規(guī)范化管理，而且可以通過與PDM系統(tǒng)的集成，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)入，使數(shù)控加工程序與產(chǎn)品零部件信息相關(guān)聯(lián)，從而增強(qiáng)NC程序信息的可控性。同時(shí)對(duì)于關(guān)鍵NC數(shù)據(jù)進(jìn)行PDM歸檔管理，可以增強(qiáng)PDM數(shù)據(jù)的完整性。圖4所示為企業(yè)PDM與DNC以XML方式進(jìn)行集成模式。

DNC系統(tǒng)與MES系統(tǒng)集成，為實(shí)現(xiàn)資源共享及系統(tǒng)之間的工藝協(xié)調(diào)和調(diào)度等功能，以便系統(tǒng)管理人員及時(shí)了解設(shè)備利用率和準(zhǔn)備時(shí)間、每個(gè)零件的加工時(shí)間、加工有效時(shí)間、設(shè)備狀態(tài)信息等，要求網(wǎng)絡(luò)制造單元及時(shí)向工程管理中心發(fā)送數(shù)控系統(tǒng)的各種狀態(tài)信息，及時(shí)提交到MES系統(tǒng)，從而能夠有效提供MES決策基礎(chǔ)信息，提高數(shù)控加工效率。

5 總結(jié)

通過DNC系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)NC數(shù)據(jù)的高效傳輸和在線加工，同時(shí)規(guī)范了企業(yè)數(shù)控程序編制過程，并對(duì)NC過程數(shù)據(jù)和加工文件以及相關(guān)文檔很好的保存起來，形成了規(guī)范化的NC管理，通過集成還可以為其他系統(tǒng)提供規(guī)范的數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)加工數(shù)據(jù)，初步實(shí)現(xiàn)了企業(yè)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境。

[參考資料]

[1]基于DNC的網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)的研究與應(yīng)用，黃榮杰、吳波，來源：萬方數(shù)據(jù)

[2]DNC系統(tǒng)使用手冊(cè)，北京蘭光創(chuàng)新公司實(shí)施文檔