JCS車間信息集成技術(shù)在缸蓋生產(chǎn)線中的應(yīng)用

     本文著重介紹組成這個(gè)管理系統(tǒng)的各子系統(tǒng)的功能，通過各子系統(tǒng)的應(yīng)用提高了該生產(chǎn)線在多型號(hào)、變枇量缸蓋加工過程中的生產(chǎn)效率

概述 位于安徽省天長巿的天長缸蓋有限公司是國內(nèi)最大的汽缸蓋生產(chǎn)廠之一，為多家柴油機(jī)廠配套生產(chǎn)不同類型不同規(guī)格的缸蓋。該廠的缸蓋生產(chǎn)覆蓋了鑄造模具制造、鑄件生產(chǎn)、缸蓋機(jī)加工與檢驗(yàn)的整個(gè)過程。他們?cè)跈C(jī)加工過程中大量采用加工中心，并在新近上馬的一條缸蓋準(zhǔn)柔性生產(chǎn)線中采用了15臺(tái)KT1500立式加工中心和4臺(tái)TH6363臥式加工中心，配置了適應(yīng)不同規(guī)格型號(hào)的工裝夾具，具有四缸/六缸柴油機(jī)缸蓋加工的能力。 該生產(chǎn)線采用了北京機(jī)床研究所的JCS車間信息集成技術(shù)來構(gòu)建生產(chǎn)線管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)包括：JCS-DNC生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)、JCS-TOOL刀具與工夾具管理子系統(tǒng)、JCS-SFC生產(chǎn)線作業(yè)管理子系統(tǒng)、JCS-Ethernet機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)和JCS-Supervision生產(chǎn)線終端等子系統(tǒng)，其生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)線構(gòu)成簡圖

生產(chǎn)線數(shù)據(jù)庫 一、生產(chǎn)線數(shù)據(jù)庫的構(gòu)成與主要數(shù)據(jù)流 生產(chǎn)線用數(shù)據(jù)庫涵蓋零件工藝、加工任務(wù)、刀具與工夾具信息、加工程序、機(jī)床工況數(shù)據(jù)、生產(chǎn)進(jìn)度、以及設(shè)備和人力資源。杭州服裝批發(fā) 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以根據(jù)產(chǎn)品種類的增加、設(shè)備構(gòu)成的變化而逐漸豐富，以適應(yīng)加工零件的種類和產(chǎn)量的變更。

二、零件工藝數(shù)據(jù)管理 針對(duì)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)庫中所包括的零件工藝數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有零件工藝模塊，可以輸入零件的工序、工步內(nèi)容（如圖2所示）。該模塊中關(guān)聯(lián)了工序?qū)?yīng)的加工設(shè)備、加工程序、刀具表和刀具D/H補(bǔ)償參數(shù)信息（如圖3所示）。 三、NC程序數(shù)據(jù)庫與程序流程管理NCBASE （1）采用了嚴(yán)格的程序命名規(guī)則來管理生產(chǎn)中使用的NC程序 在天長廠同時(shí)生產(chǎn)著多種型號(hào)的柴油機(jī)缸蓋，在此之前的NC程序采用文件管理方式。程序的命名方法為：NC主程序文件名用四位數(shù)字（零件型號(hào)（兩位數(shù)字）+工序號(hào)（兩位數(shù)字））；子程序文件名也用四位數(shù)字（工序號(hào)+子程序序號(hào)）。例如型號(hào)為WX4102的缸蓋第六序加工程序名為4106，該序中的子程序依次命名為601、602...。由于存在多種四缸缸蓋零件，它們的加工工藝有相當(dāng)大的相似性，因此存在多個(gè)4106、4107...的加工程序，容易在生產(chǎn)中造成混淆。

新系統(tǒng)中提供的命名規(guī)則為：零件名（號(hào)）+工序號(hào)+[子程序號(hào)]。因此對(duì)應(yīng)的程序名為WX4102-06、子程序名為WX4102-06-01、WX4102-06-02...。各柴油機(jī)廠的缸蓋零件均有自己獨(dú)有的命名和編號(hào)，以其零件名（號(hào)）命名的加工程序?qū)⑴c特定的工序內(nèi)容唯一對(duì)應(yīng)。實(shí)際使用時(shí)只要輸入零件名，數(shù)據(jù)庫中所有與該零件相關(guān)的加工程序就能立即列出（如圖4）。

（2）實(shí)現(xiàn)了程序流程管理 JCS車間信息集成技術(shù)提供了嚴(yán)格的程序管理流程，并將所有NC程序進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理，使技術(shù)人員可以輕松地管理數(shù)量繁多、版本不同的各種NC程序。數(shù)控程序在整個(gè)生命周期中可被分為編輯、試切、鎖定和定型四個(gè)狀態(tài)，其管理流程如圖5所示。通過賦予使用者不同的權(quán)限，使程序管理更加安全、高效。 生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)JCS-DNC 一、在數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)中交換的數(shù)據(jù)種類 生產(chǎn)與管理活動(dòng)需要在管理系統(tǒng)各子系統(tǒng)間、以及管理系統(tǒng)與加工系統(tǒng)間進(jìn)行下列數(shù)據(jù)的交換：加工程序/刀補(bǔ)文件、工況信息（機(jī)床狀態(tài)）、程序信息、作業(yè)安排和刀具準(zhǔn)備等。各子系統(tǒng)間通過局域網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；管理系統(tǒng)與加工系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換通過JCS-DNC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。 二、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的JCS-DNC結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)線上使用的設(shè)備大部分采用FANUC OiMC數(shù)控系統(tǒng)、部分設(shè)備采用FANUC18i MB5系統(tǒng)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)于OiMC系統(tǒng)的機(jī)床通過串口服務(wù)器（串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備，如MOXA的CN251016、Nport5110等）接入以太網(wǎng)，18iMB系統(tǒng)的機(jī)床直接接入以太網(wǎng)，并由一臺(tái)DNC服務(wù)器（微機(jī)）管理（見圖1）。 三、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) （1）覆蓋所有通訊協(xié)議 JCS-DNC可以實(shí)現(xiàn)具有RS232/422、TCP/IP、Wireless等協(xié)議接口的數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，在構(gòu)建數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有廣泛的適應(yīng)性。 （2）能夠?qū)崿F(xiàn)多種工況數(shù)據(jù)的采集 JCS-DNC采用的數(shù)據(jù)采集方法包括：數(shù)控宏程序功能的應(yīng)用、工況信息程序、系統(tǒng)DNC功能（FANUC Ethernet）的應(yīng)用和使用工況數(shù)據(jù)采集器等手段。

對(duì)于計(jì)算機(jī)不能主動(dòng)獲取工況信息的機(jī)床設(shè)備，通常采用數(shù)控宏程序功能和工況信息程序來采集工況信息（如圖6）。這時(shí)工況信息由機(jī)床側(cè)主動(dòng)發(fā)送到DNC主機(jī)。 對(duì)于具有DNC接口的數(shù)控系統(tǒng)，采用FANUC公司的FOCAS1開發(fā)的機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)JCS-Ethernet，可以實(shí)現(xiàn)更多的機(jī)床狀態(tài)信息的采集。與前述數(shù)據(jù)采集方式不同之處在于，計(jì)算機(jī)除了可以主動(dòng)獲得各種加工信息，包括機(jī)床坐標(biāo)、系統(tǒng)程序目錄、運(yùn)行狀態(tài)以及參數(shù)、刀具壽命、報(bào)警信息和操作履歷等，還可以遠(yuǎn)程控制該機(jī)床。

工況數(shù)據(jù)采集器MDNC05（圖7）是一種安裝在機(jī)床上的具有全字符鍵盤和液晶顯示的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)終端，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工況數(shù)據(jù)的手動(dòng)采集與匯報(bào)。操作簡便，適用于所有的數(shù)控設(shè)備和非數(shù)控設(shè)備。它可以手動(dòng)采集和匯報(bào)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（99種自定義功能，可以根據(jù)需要自行約定）：當(dāng)前加工零件號(hào)、設(shè)備狀態(tài)（加工中、空閑、故障）、刀具準(zhǔn)備情況、質(zhì)量檢查結(jié)果、任務(wù)完成情況等。 四、機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)JCS-Ethernet 生產(chǎn)線上的一臺(tái)800X800的臥式加工中心布置在該廠的模具工段，平時(shí)用作模具加工，當(dāng)生產(chǎn)線用于六缸缸蓋加工時(shí)，為平衡節(jié)拍的需要也將參與缸蓋的生產(chǎn)。該機(jī)床配置了FANUC18iMB5系統(tǒng)，因此通過以太網(wǎng)直接聯(lián)入JCS-DNC數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，可以采用FTP方式存取加工程序。因其具有以太網(wǎng)接口功能，所以在此系統(tǒng)中采用了JCS-Ethernet(V4.0)機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控軟件獲取機(jī)床的完整狀態(tài)數(shù)據(jù)，以獲得更豐富的生產(chǎn)監(jiān)控信息。系統(tǒng)主界面如圖8所示。

JCS-Ethernet（4.0）是針對(duì)采用FANUC i系列具有以太網(wǎng)功能數(shù)控系統(tǒng)的加工設(shè)備聯(lián)網(wǎng)而開發(fā)的機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控軟件。該軟件具有設(shè)備布局、作業(yè)管理、狀態(tài)監(jiān)控和效率統(tǒng)計(jì)等模塊，因此可以在全部采用FANUC i系列數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)線或機(jī)群中使用。 五、生產(chǎn)線用刀具管理子系統(tǒng)JCS-TOOL 在該缸蓋線上配備了JCS TOOL刀具管理與準(zhǔn)備子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)的主要功能模塊有：基本刀具數(shù)據(jù)庫、零件工藝管理、刀具準(zhǔn)備任務(wù)查詢、刀具準(zhǔn)備（配置）、刀具存儲(chǔ)和刀具查詢等功能?？梢詾楣に嚾藛T提供庫存/在線刀具的查詢功能，及時(shí)正確地準(zhǔn)備出生產(chǎn)中所需要的刀具。該系統(tǒng)具有多庫房管理功能可以實(shí)現(xiàn)全廠使用的刀具、甚至包括工夾量具的集中管理。

六、生產(chǎn)線作業(yè)管理子系統(tǒng)JCS-SFC JCS-SFC系統(tǒng)針對(duì)生產(chǎn)線產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)，以產(chǎn)品或零件的工藝路線為主導(dǎo)，綜合考慮刀卡具準(zhǔn)備情況和設(shè)備/人力資源能力，自動(dòng)完成任務(wù)下發(fā)。該子系統(tǒng)的主要功能模塊有：零件工藝管理、任務(wù)管理、效率統(tǒng)計(jì)、故障統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)進(jìn)度統(tǒng)計(jì)、機(jī)床設(shè)備管理和歷史記錄等。 JCS-SFC與JCS-DNC和JCS-Ethernet采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，可以實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的匯總，并可生成形式多變的各種報(bào)表，滿足生產(chǎn)管理各個(gè)階段的需求。生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)自動(dòng)采集機(jī)床的加工時(shí)間和加工數(shù)量等工況信息，并以此為依據(jù)，通過效率統(tǒng)計(jì)模塊來統(tǒng)計(jì)機(jī)床的利用率和生產(chǎn)進(jìn)度完成情況，生成各種圖表、報(bào)表，如圖9和圖10所示。 七、生產(chǎn)線終端顯示查詢子系統(tǒng)JCS-Supervision 生產(chǎn)線動(dòng)態(tài)顯示查詢子系統(tǒng)JCS-Supervision是生產(chǎn)線管理系統(tǒng)中的總體信息監(jiān)控模塊，可以實(shí)時(shí)、形象地反映生產(chǎn)線中的設(shè)備狀況和生產(chǎn)狀況。使用者可以隨時(shí)查看各加工設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和操作記錄等動(dòng)態(tài)信息。實(shí)際應(yīng)用中此模塊可以安裝于管理部門，也可以放在生產(chǎn)線上作為生產(chǎn)線終端系統(tǒng)來使用。

結(jié)論 在缸蓋生產(chǎn)線上實(shí)施的生產(chǎn)線管理系統(tǒng)，較全面地應(yīng)用了JCS車間信息集成技術(shù)。對(duì)生產(chǎn)中使用的加工程序進(jìn)行了程序命名規(guī)則的約定，建立起程序數(shù)據(jù)庫和程序流程管理制度，規(guī)范了程序的管理；通過生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的建立實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線管理系統(tǒng)各子系統(tǒng)間、以及與加工設(shè)備的數(shù)據(jù)交換與集成。各子系統(tǒng)的應(yīng)用使得生產(chǎn)線在換產(chǎn)品變批量生產(chǎn)時(shí)縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、減少了生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間、提高了管理的效率。圖11為應(yīng)用JCS車間信息集成管理技術(shù)的天長缸蓋有限公司的生產(chǎn)車間。