本文介紹了天津勤美達工業有限公司公司利用FANUC18I系統的局域網絡功能，構建了加工車間生產監控管理中心的實施情況，將車間信息化工作推向一個新的高度。

　　一、概 述:

　　21世紀的制造企業面臨著日益激烈的國際競爭，要想贏得市場、贏得用戶就必須全面提高企業的綜合競爭實力。許多企業通過實施MRPII/ERP來加強管理。然而上層生產計劃管理受市場影響越來越大，明顯感到計劃跟不上變化。面對客戶對品質、交貨期的苛刻要求，更多產品的改型，訂單的不斷調整，特別是經濟全球化的今天，產品質量、交貨期、以及物流的不斷升級，使企業決策者認識到，計劃的制訂要依賴于市場和實際的作業執行狀態，而不能完全以物料和庫存回報來控制生產。同時MRPⅡ/ERP軟件主要是針對資源計劃，這些系統通常能處理昨天以前發生的事情(作歷史分析)，亦可預計并處理明天將要發生的事件，但對今天正在發生的事件卻往往留下了不規范的缺口。而傳統生產現場管理只是一黑箱作業，這已無法滿足今天復雜多變的競爭需要。因此如何將此黑箱作業透明化，找出任何影響產品品質和成本的問題，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產線的運行效率已成為每個企業所關心的問題。 我們天津勤美達工業有限公司通過多年的市場歷練和摸索，目前主要轉型生產汽車零部件，年加工生產量12000噸，設備精良，通過引進DEAWOO專業生產線，希望透過良好的工藝規程和精密的設備，運用統計制程品管，5S及快速換線等手法，提升生產效率，確保產品質量，滿足用戶的需求。但在生產現場監控這一塊，由于缺乏相關的技術支持，一直沒有得到很好的解決，大量的生產現場數據只能通過事后去統計匯總，無法得到實時的反饋，給生產管理和成本耗用帶來極大的阻力。今年年初，通過查找相關資料，我們發現利用FANUC18I系統的局域網絡功能可以采集CNC的大量信息，如程序信息，刀具信息，機床參數信息，機床狀態信息和機床加工信息等，由此來構建車間生產監控管理中心。為此，我們開展了大量的市場調研，結果發現：在當今的DNC市場上，由于技術的限制，絕大多數DNC產品目前還僅限于DNC程序串口通訊，離真正的分布式控制和管理還具有很大的距離，無法滿足我們的需求，僅有極少數DNC廠商具有局域網絡DNC的開發經驗。截止到目前為止，第一期工程已經完成，現將此工程的實施情況向大家作一個簡單的介紹，希望籍此能給大家的相關工作提供借鑒。

　　二、系統結構

　　目前，本DNC項目第一期工程中涉及到的機床是本公司加工二課TRW生產線，共由四十臺加工中心，四臺拉床，八臺專機構成，其中四十臺加工中心全部選用FANUC18I，配備了局域網卡，其設備布局圖如下所示：
 

圖一 DNC網絡結構圖 

　　本系統采用SQL Server2000作為核心數據庫，所有采集到的機床信息均上報到此數據庫中，應用程序分成兩大部分，即信息采集部分NET-DNC++和信息統計分析部分NET-STATIC，NET-DNC++在本系統只需一套即可，而NET-STATIC可以安裝多套，可以在局域網絡的任何一臺計算機上安裝。為了安全起見，目前本系統只安排一臺專用計算機來負責采集、管理生產信息，以后再視管理需求進行擴充。

　　三、系統目標

　　采用本系統的初始出發點是為了解決生產加工現場的數據采集問題，如加工產量，加工工時，系統報警，系統故障，不良品，停機等信息，同時，對生產現場的加工程序、刀具等實行嚴格的控制管理，為此，我們提出了如下功能需求： 對車間的40臺數控機床通過以太網卡連接到一臺計算機上，從而實現以下目標：

　　·對數控程序進行集中管理。
　　·機床加工狀態的遠程監視。
　　·機床加工的遠程控制。
　　·機床加工信息的實時采集。
　　·機床加工信息的各種統計。
　　·生產計劃。

　　四、系統功能

　　1.程序管理

　　由于本公司屬于大批量生產，加工程序變更較少，要求對NC程序進行嚴格地控制管理，機床操作員只需在機床端上下料和開關機即可，無需也不容許在CNC上進行NC程序的編輯，或者實在需要修改程序時只能由當班班長來修改。為了達到控制CNC程序的修改問題，NET-DNC++嚴格監視了各機床上NC程序的狀態，如果程序發生了修改，則將機床處于閉鎖狀態，需要班長在DNC控制臺上解鎖，以此達到程控的目的。 如果需要進行程序的傳輸，則在DNC控制臺前可以直接完成。通過計算機向數控機床傳輸的內容如下:

　　·NC程序的傳輸。
　　·參數文件的傳輸。
　　·刀補文件的傳輸。
　　·螺距補償文件傳輸。
　　·宏變量文件傳輸。
　　·工件零補償文件傳輸。

　　由于是采用了TCP/IP的通訊協議，通訊速度達到100M/B，穩定可靠性也大大加強，遠優越于RS232串口通訊。

　　2.遠程控制

　　在計算機端可以實現對機床的控制如下

　　·設置機床參數。
　　·管理NC程序內容(添加、刪除、修改等，對其他類型的文檔，如上述類型的刀具補償文件，機床參數文件等都可以進行管理控制)。
　　·管理報警歷史記錄(清除、保存)。
　　·管理操作履歷(清除、保存)。
　　·外部復位。

　　雖然以上有些管理控制功能可能不一定實用，但作為本系統的功能儲備還是充分的，為今后功能擴充準備了條件。

　　3.機床監視

　　嚴密監視各機床的當前狀態。所監視的內容包括:

　　·機床狀態：EDIT，MDI，手動，加工，空閑，報警。 
　　·通訊狀態：聯機、脫機。
　　·加工信息：位置信息、進給速度、坐標系等。
　　·歷史記錄：報警信息、操作履歷、刀具壽命。

　　在本系統中，我們采用了圖形監視的方式來形象地表示各機床的狀態，比如說，藍色機床圖示代表機床啟動，但處于待機狀態，黃色機床圖示代表機床未啟動，而綠機床圖示代表機床正在加工，當機床發生報警時則采用紅色指示燈不斷閃耀來提醒現場監視人員，非常形象生動。機床監視如圖所示。點擊指定機床可以立即顯示當前機床的名稱、狀態、相關參數和加工工時、產量等信息。
    

圖二 實時數據采集示意圖 

　　4.信息采集

　　在計算機端采集的機床加工信息如下:

　　·程序開始加工時間。
　　·程序結束加工時間。
　　·不良品信息。
　　·停機信息。
　　·機床報警信息。
　　·機床履歷信息。
　　·生產線調機架模信息。
　　·機床刀具壽命。
　　·首件校驗信息。
　　·程序編輯信息。
　　·換刀信息。

　　這里的信息除了生產線調機架模信息，不良品信息(需要輸入不良原因)，首件校驗信息和停機信息(需要輸入停機原因)外全部是系統自動采集，無需人工干預,大大減少了人工統計的不確定性，也提高了生產效率。 在本系統中，我們有一個迫切的管理要求：當機床刀具壽命達到額定壽命時必須強迫工人換刀，以保證產品質量。在沒有此系統之前，我們只能通過行政指令要求工人執行，但在現實中，往往有些工人為了趕活而只將刀具壽命修改并不真正換刀。為此，我們的開發人員經過反復試驗，找到了一個切實可行的技術控制方案，現在，我們再也不為此類事件而發愁了，工人只要換刀，在計算機中就會有詳細的記載是否真正換刀，同時將換刀時的刀具壽命記入數據庫。 管理力度加大，工人操作更加規范，產品質量也就有了保障。

　　5.資料統計分析

　　通過對信息采集上來的數據進行統計分析，并得出以下內容

　　·機床使用效率、完好率、開動率等統計分析。
　　·零件的數量、工時數據統計分析。
　　·刀具使用壽命統計分析。
　　·刀具用量統計分析。
　　·機床報警信息統計分析。
　　·不良品統計分析。
　　·機床停機統計分析。
　　·PPAP時間記錄表。

　　以前，我們為了統計上述各類資料需要工人填寫各種單據，還需專人匯總，非常繁瑣，現在，完全不需要工人填寫單據，匯總人員在計算機上可以非常輕松地做出以前需要大量繁瑣的計算的工作，效率提高很多。特別是其中的PPAP時間記錄表，以前采用手工填寫的方式基本無法做出這種報表，而我們的客戶又非常需要這個報表來對我們的加工過程進行評估，現在可由計算機來做出任意時間段、時間間隔的PPAP時間記錄表，以使客戶滿意。 通過刀具使用壽命統計分析，我們對每種刀具的實際使用壽命有了更精確的計算，為我們今后刀具選購、刀具使用等提供了強有力的依據。 通過不良品、機床停機統計分析，可以為生產質量管理與控制提供第一手的數據。 本系統的日常統計如下圖所示，其它各種類型的統計不再一一說明。
 

圖三 日常統計功能

    
　　6.生產計劃

　　由于本公司是采用訂單生產的方式，客戶產量相對比較穩定，生產計劃安排不是很困難，但也需要根據生產線的能力進行合理安排，并為了能滿足客戶不斷變化的市場的需要，我們也要根據庫存狀態來合理調整庫存量。為此，在我們的生產計劃模塊中只要輸入每月或每周的幾種產品的生產任務，就可以馬上計算出每條生產線、每天、每班次的生產任務量，我們還可以根據生產量來計算刀具的總體需求、刀具室準備需求，以便物料的及時準備。同時，通過生產任務的進度查詢可以隨時了解生產任務的完成情況、完成比率等，由以前的“看板”生產轉換為看屏幕生產，或者說不用看屏幕，只需隨時查看任意時段的生產計劃進度情況，將生產計劃落到實處。

　　五、總結

　　總之，通過利用 FANUC 18I系統的局域網絡功能可以很好地構建車間生產監控管理中心，提高了車間生產管理力度，生產效率得到較大提高，產品質量得到保障。目前我們還只是完成了生產二課的工程實施，往下我們將以此模式來改造我們的其它課的生產監控，以及加工過程品質監控(SPC),將我們公司的整體生產管理推向一個新的臺階。