本文介紹了天津勤美達(dá)工業(yè)有限公司公司利用FANUC18I系統(tǒng)的局域網(wǎng)絡(luò)功能，構(gòu)建了加工車間生產(chǎn)監(jiān)控管理中心的實(shí)施情況，將車間信息化工作推向一個(gè)新的高度。

　　一、概 述:

　　21世紀(jì)的制造企業(yè)面臨著日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，要想贏得市場(chǎng)、贏得用戶就必須全面提高企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。許多企業(yè)通過(guò)實(shí)施MRPII/ERP來(lái)加強(qiáng)管理。然而上層生產(chǎn)計(jì)劃管理受市場(chǎng)影響越來(lái)越大，明顯感到計(jì)劃跟不上變化。面對(duì)客戶對(duì)品質(zhì)、交貨期的苛刻要求，更多產(chǎn)品的改型，訂單的不斷調(diào)整，特別是經(jīng)濟(jì)全球化的今天，產(chǎn)品質(zhì)量、交貨期、以及物流的不斷升級(jí)，使企業(yè)決策者認(rèn)識(shí)到，計(jì)劃的制訂要依賴于市場(chǎng)和實(shí)際的作業(yè)執(zhí)行狀態(tài)，而不能完全以物料和庫(kù)存回報(bào)來(lái)控制生產(chǎn)。同時(shí)MRPⅡ/ERP軟件主要是針對(duì)資源計(jì)劃，這些系統(tǒng)通常能處理昨天以前發(fā)生的事情(作歷史分析)，亦可預(yù)計(jì)并處理明天將要發(fā)生的事件，但對(duì)今天正在發(fā)生的事件卻往往留下了不規(guī)范的缺口。而傳統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理只是一黑箱作業(yè)，這已無(wú)法滿足今天復(fù)雜多變的競(jìng)爭(zhēng)需要。因此如何將此黑箱作業(yè)透明化，找出任何影響產(chǎn)品品質(zhì)和成本的問(wèn)題，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線的運(yùn)行效率已成為每個(gè)企業(yè)所關(guān)心的問(wèn)題。 我們天津勤美達(dá)工業(yè)有限公司通過(guò)多年的市場(chǎng)歷練和摸索，目前主要轉(zhuǎn)型生產(chǎn)汽車零部件，年加工生產(chǎn)量12000噸，設(shè)備精良，通過(guò)引進(jìn)DEAWOO專業(yè)生產(chǎn)線，希望透過(guò)良好的工藝規(guī)程和精密的設(shè)備，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)制程品管，5S及快速換線等手法，提升生產(chǎn)效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量，滿足用戶的需求。但在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控這一塊，由于缺乏相關(guān)的技術(shù)支持，一直沒(méi)有得到很好的解決，大量的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)只能通過(guò)事后去統(tǒng)計(jì)匯總，無(wú)法得到實(shí)時(shí)的反饋，給生產(chǎn)管理和成本耗用帶來(lái)極大的阻力。今年年初，通過(guò)查找相關(guān)資料，我們發(fā)現(xiàn)利用FANUC18I系統(tǒng)的局域網(wǎng)絡(luò)功能可以采集CNC的大量信息，如程序信息，刀具信息，機(jī)床參數(shù)信息，機(jī)床狀態(tài)信息和機(jī)床加工信息等，由此來(lái)構(gòu)建車間生產(chǎn)監(jiān)控管理中心。為此，我們開展了大量的市場(chǎng)調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在當(dāng)今的DNC市場(chǎng)上，由于技術(shù)的限制，絕大多數(shù)DNC產(chǎn)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(wú)法滿足我們的需求，僅有極少數(shù)DNC廠商具有局域網(wǎng)絡(luò)DNC的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。截止到目前為止，第一期工程已經(jīng)完成，現(xiàn)將此工程的實(shí)施情況向大家作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，希望籍此能給大家的相關(guān)工作提供借鑒。

　　二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　目前，本DNC項(xiàng)目第一期工程中涉及到的機(jī)床是本公司加工二課TRW生產(chǎn)線，共由四十臺(tái)加工中心，四臺(tái)拉床，八臺(tái)專機(jī)構(gòu)成，其中四十臺(tái)加工中心全部選用FANUC18I，配備了局域網(wǎng)卡，其設(shè)備布局圖如下所示：
 

圖一 DNC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 

　　本系統(tǒng)采用SQL Server2000作為核心數(shù)據(jù)庫(kù)，所有采集到的機(jī)床信息均上報(bào)到此數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)用程序分成兩大部分，即信息采集部分NET-DNC++和信息統(tǒng)計(jì)分析部分NET-STATIC，NET-DNC++在本系統(tǒng)只需一套即可，而NET-STATIC可以安裝多套，可以在局域網(wǎng)絡(luò)的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝。為了安全起見，目前本系統(tǒng)只安排一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)來(lái)負(fù)責(zé)采集、管理生產(chǎn)信息，以后再視管理需求進(jìn)行擴(kuò)充。

　　三、系統(tǒng)目標(biāo)

　　采用本系統(tǒng)的初始出發(fā)點(diǎn)是為了解決生產(chǎn)加工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集問(wèn)題，如加工產(chǎn)量，加工工時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，系統(tǒng)故障，不良品，停機(jī)等信息，同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的加工程序、刀具等實(shí)行嚴(yán)格的控制管理，為此，我們提出了如下功能需求： 對(duì)車間的40臺(tái)數(shù)控機(jī)床通過(guò)以太網(wǎng)卡連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

　　·對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行集中管理。
　　·機(jī)床加工狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)視。
　　·機(jī)床加工的遠(yuǎn)程控制。
　　·機(jī)床加工信息的實(shí)時(shí)采集。
　　·機(jī)床加工信息的各種統(tǒng)計(jì)。
　　·生產(chǎn)計(jì)劃。

　　四、系統(tǒng)功能

　　1.程序管理

　　由于本公司屬于大批量生產(chǎn)，加工程序變更較少，要求對(duì)NC程序進(jìn)行嚴(yán)格地控制管理，機(jī)床操作員只需在機(jī)床端上下料和開關(guān)機(jī)即可，無(wú)需也不容許在CNC上進(jìn)行NC程序的編輯，或者實(shí)在需要修改程序時(shí)只能由當(dāng)班班長(zhǎng)來(lái)修改。為了達(dá)到控制CNC程序的修改問(wèn)題，NET-DNC++嚴(yán)格監(jiān)視了各機(jī)床上NC程序的狀態(tài)，如果程序發(fā)生了修改，則將機(jī)床處于閉鎖狀態(tài)，需要班長(zhǎng)在DNC控制臺(tái)上解鎖，以此達(dá)到程控的目的。 如果需要進(jìn)行程序的傳輸，則在DNC控制臺(tái)前可以直接完成。通過(guò)計(jì)算機(jī)向數(shù)控機(jī)床傳輸?shù)膬?nèi)容如下:

　　·NC程序的傳輸。
　　·參數(shù)文件的傳輸。
　　·刀補(bǔ)文件的傳輸。
　　·螺距補(bǔ)償文件傳輸。
　　·宏變量文件傳輸。
　　·工件零補(bǔ)償文件傳輸。

　　由于是采用了TCP/IP的通訊協(xié)議，通訊速度達(dá)到100M/B，穩(wěn)定可靠性也大大加強(qiáng)，遠(yuǎn)優(yōu)越于RS232串口通訊。

　　2.遠(yuǎn)程控制

　　在計(jì)算機(jī)端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制如下

　　·設(shè)置機(jī)床參數(shù)。
　　·管理NC程序內(nèi)容(添加、刪除、修改等，對(duì)其他類型的文檔，如上述類型的刀具補(bǔ)償文件，機(jī)床參數(shù)文件等都可以進(jìn)行管理控制)。
　　·管理報(bào)警歷史記錄(清除、保存)。
　　·管理操作履歷(清除、保存)。
　　·外部復(fù)位。

　　雖然以上有些管理控制功能可能不一定實(shí)用，但作為本系統(tǒng)的功能儲(chǔ)備還是充分的，為今后功能擴(kuò)充準(zhǔn)備了條件。

　　3.機(jī)床監(jiān)視

　　嚴(yán)密監(jiān)視各機(jī)床的當(dāng)前狀態(tài)。所監(jiān)視的內(nèi)容包括:

　　·機(jī)床狀態(tài)：EDIT，MDI，手動(dòng)，加工，空閑，報(bào)警。 
　　·通訊狀態(tài)：聯(lián)機(jī)、脫機(jī)。
　　·加工信息：位置信息、進(jìn)給速度、坐標(biāo)系等。
　　·歷史記錄：報(bào)警信息、操作履歷、刀具壽命。

　　在本系統(tǒng)中，我們采用了圖形監(jiān)視的方式來(lái)形象地表示各機(jī)床的狀態(tài)，比如說(shuō)，藍(lán)色機(jī)床圖示代表機(jī)床啟動(dòng)，但處于待機(jī)狀態(tài)，黃色機(jī)床圖示代表機(jī)床未啟動(dòng)，而綠機(jī)床圖示代表機(jī)床正在加工，當(dāng)機(jī)床發(fā)生報(bào)警時(shí)則采用紅色指示燈不斷閃耀來(lái)提醒現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視人員，非常形象生動(dòng)。機(jī)床監(jiān)視如圖所示。點(diǎn)擊指定機(jī)床可以立即顯示當(dāng)前機(jī)床的名稱、狀態(tài)、相關(guān)參數(shù)和加工工時(shí)、產(chǎn)量等信息。
    

圖二 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集示意圖 

　　4.信息采集

　　在計(jì)算機(jī)端采集的機(jī)床加工信息如下:

　　·程序開始加工時(shí)間。
　　·程序結(jié)束加工時(shí)間。
　　·不良品信息。
　　·停機(jī)信息。
　　·機(jī)床報(bào)警信息。
　　·機(jī)床履歷信息。
　　·生產(chǎn)線調(diào)機(jī)架模信息。
　　·機(jī)床刀具壽命。
　　·首件校驗(yàn)信息。
　　·程序編輯信息。
　　·換刀信息。

　　這里的信息除了生產(chǎn)線調(diào)機(jī)架模信息，不良品信息(需要輸入不良原因)，首件校驗(yàn)信息和停機(jī)信息(需要輸入停機(jī)原因)外全部是系統(tǒng)自動(dòng)采集，無(wú)需人工干預(yù),大大減少了人工統(tǒng)計(jì)的不確定性，也提高了生產(chǎn)效率。 在本系統(tǒng)中，我們有一個(gè)迫切的管理要求：當(dāng)機(jī)床刀具壽命達(dá)到額定壽命時(shí)必須強(qiáng)迫工人換刀，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。在沒(méi)有此系統(tǒng)之前，我們只能通過(guò)行政指令要求工人執(zhí)行，但在現(xiàn)實(shí)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(fā)人員經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，找到了一個(gè)切實(shí)可行的技術(shù)控制方案，現(xiàn)在，我們?cè)僖膊粸榇祟愂录l(fā)愁了，工人只要換刀，在計(jì)算機(jī)中就會(huì)有詳細(xì)的記載是否真正換刀，同時(shí)將換刀時(shí)的刀具壽命記入數(shù)據(jù)庫(kù)。 管理力度加大，工人操作更加規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量也就有了保障。

　　5.資料統(tǒng)計(jì)分析

　　通過(guò)對(duì)信息采集上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并得出以下內(nèi)容

　　·機(jī)床使用效率、完好率、開動(dòng)率等統(tǒng)計(jì)分析。
　　·零件的數(shù)量、工時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
　　·刀具使用壽命統(tǒng)計(jì)分析。
　　·刀具用量統(tǒng)計(jì)分析。
　　·機(jī)床報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)分析。
　　·不良品統(tǒng)計(jì)分析。
　　·機(jī)床停機(jī)統(tǒng)計(jì)分析。
　　·PPAP時(shí)間記錄表。

　　以前，我們?yōu)榱私y(tǒng)計(jì)上述各類資料需要工人填寫各種單據(jù)，還需專人匯總，非常繁瑣，現(xiàn)在，完全不需要工人填寫單據(jù)，匯總?cè)藛T在計(jì)算機(jī)上可以非常輕松地做出以前需要大量繁瑣的計(jì)算的工作，效率提高很多。特別是其中的PPAP時(shí)間記錄表，以前采用手工填寫的方式基本無(wú)法做出這種報(bào)表，而我們的客戶又非常需要這個(gè)報(bào)表來(lái)對(duì)我們的加工過(guò)程進(jìn)行評(píng)估，現(xiàn)在可由計(jì)算機(jī)來(lái)做出任意時(shí)間段、時(shí)間間隔的PPAP時(shí)間記錄表，以使客戶滿意。 通過(guò)刀具使用壽命統(tǒng)計(jì)分析，我們對(duì)每種刀具的實(shí)際使用壽命有了更精確的計(jì)算，為我們今后刀具選購(gòu)、刀具使用等提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。 通過(guò)不良品、機(jī)床停機(jī)統(tǒng)計(jì)分析，可以為生產(chǎn)質(zhì)量管理與控制提供第一手的數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)的日常統(tǒng)計(jì)如下圖所示，其它各種類型的統(tǒng)計(jì)不再一一說(shuō)明。
 

圖三 日常統(tǒng)計(jì)功能

    
　　6.生產(chǎn)計(jì)劃

　　由于本公司是采用訂單生產(chǎn)的方式，客戶產(chǎn)量相對(duì)比較穩(wěn)定，生產(chǎn)計(jì)劃安排不是很困難，但也需要根據(jù)生產(chǎn)線的能力進(jìn)行合理安排，并為了能滿足客戶不斷變化的市場(chǎng)的需要，我們也要根據(jù)庫(kù)存狀態(tài)來(lái)合理調(diào)整庫(kù)存量。為此，在我們的生產(chǎn)計(jì)劃模塊中只要輸入每月或每周的幾種產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)，就可以馬上計(jì)算出每條生產(chǎn)線、每天、每班次的生產(chǎn)任務(wù)量，我們還可以根據(jù)生產(chǎn)量來(lái)計(jì)算刀具的總體需求、刀具室準(zhǔn)備需求，以便物料的及時(shí)準(zhǔn)備。同時(shí)，通過(guò)生產(chǎn)任務(wù)的進(jìn)度查詢可以隨時(shí)了解生產(chǎn)任務(wù)的完成情況、完成比率等，由以前的“看板”生產(chǎn)轉(zhuǎn)換為看屏幕生產(chǎn)，或者說(shuō)不用看屏幕，只需隨時(shí)查看任意時(shí)段的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)度情況，將生產(chǎn)計(jì)劃落到實(shí)處。

　　五、總結(jié)

　　總之，通過(guò)利用 FANUC 18I系統(tǒng)的局域網(wǎng)絡(luò)功能可以很好地構(gòu)建車間生產(chǎn)監(jiān)控管理中心，提高了車間生產(chǎn)管理力度，生產(chǎn)效率得到較大提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到保障。目前我們還只是完成了生產(chǎn)二課的工程實(shí)施，往下我們將以此模式來(lái)改造我們的其它課的生產(chǎn)監(jiān)控，以及加工過(guò)程品質(zhì)監(jiān)控(SPC),將我們公司的整體生產(chǎn)管理推向一個(gè)新的臺(tái)階。