中國船舶重工集團公司國營武昌造船廠主營特種船舶舾裝件與完整件，大、中型鋼結構，機械加工、特種設備制造、冶金成套設備制造等業務。近年來逐年加大技術創新投入，利用信息技術不斷推進企業轉型升級，初步形成了融合三維設計、虛擬仿真和設計管理與控制平臺為一體的數字產品柔性生產線，計算機三維生產設計、企業信息空間工程和潛艇總段建造技術等自主知識產權成為武船機制分廠搏擊市場的核心競爭力。

    然而在發展中，企業的生產能力也在經受著新的考驗，隨著發展速度一步步的加快，認識到了生產能力的提高不再僅僅是增加一峰設備那么簡單，需要通過更加合理的安排生產、調節生產計劃、改善生產節拍、全面過程控制這些手段來實現產能、品質的提高，成本降低，從而有效地增加企業產品的核心競爭力。在3個車間進行整體數字化改造丁程，采用CAXA網絡DNC系統為車間整體信息化的平臺，完成機床代碼傳輸及在線加工的工作，同時為后期車間管理打下基礎。

??一、方案設計指導思想??

    武船機制分廠數控設備生產管理系統的指導思想為：“總體規劃、分步實施”。先實現數控設備聯網，然后合作實現數字化生產管理，并進一步完成程序編輯仿真、設備信息采集、統計分析這幾個模塊的功能，并將這幾個模塊的功能應用成熟，在后期可以考慮到實現MES(制造執行系統)系統，有效的對生產計劃、派工、產能信息回饋、排產、庫房管理、刀具管理這幾部分做出更進一步的改善，完全實現數字化生產，并與企業ERP/PDM/CAPP等系統集成，實現企業級的協同管理和工作。

    統一平臺，協同管理：實現網絡DNC系統的整體規劃、建設和管理，CAXA網絡DNC系統提供了統一的信息資源規劃、統一的系統實施和部署、統一的應用升級和發布機制，實現信息化的整體規劃、建設和管理。CAXA網絡DNC系統建立集成的系統體系，統一的權限控制，統一的流程、協作、任務和消息傳遞機制，統一的信息集成機制，使系統成為集成、協同的整體。滿足企業個性和長遠發展的需要。

    采用集中數據處理模式，提高可控性：CAXA網絡DNC系統實施后，最終所有數據均被管理存儲于總服務器中，考慮到數據保密及安全，網絡DNC系統數據總服務器必須考慮數據備份，支持硬盤熱插拔。可以做到按時間周期設置自動數據備份。

    統一規劃，分步實施：DNC系統建設項目是一項系統工程，關系到車間生產的方方面面，是一項引入新思想、新觀念的全局性工作，因此，需要集中統籌，統一規劃，制定切實可行的總體實施規劃，把網絡DNC系統的管理思想、管理體制、管理方法融入到生產中去。如果沒有統一的建設規劃，沒有統一的標準、規范，數據不能集成、共享，將會造成很多“信息孤島”，既造成重復投資，又大大降低了使用效果。

    按照總體規劃，自下向上分步實施的原則，每完成一步，按階段驗收一步，即先實施的車間，先試運行，在試運行后，進行階段性驗收，本著完善提高的方式進行。

??二、方案的實施??

    CAXA經過與武船機制分廠技術人員的多次溝通與交流，了解到武船機制分廠對DNC系統需求突出為程序設備的代碼傳輸和生產文檔的管理并且能實現機床生產信息的數據采集。經過和使用部門多次探討，在最為基礎的數控設備通訊模塊中，CAXA提出“智能終端(單串口服務器)”方案。在數控設備統一集中通訊的需求下，需要一套完整的解決方案來完成整個網絡結構的搭建，從而保證通訊的暢通無阻，操作的方便快捷，系統的安全可靠。

圖1：武船機制分廠網絡結構拓撲圖

    在方案中，CAXA采用了一種定制的國產串口服務器(又名智能終端)，這是一種網絡節點上的微型嵌入式計算機，也是一種在安全上非常敏感的網絡硬件。國內軍工企業實施網絡DNC系統大多要求使用國內制造的該種智能終端產品，它是中國電信網絡控制中大量使用的信得過產品。從軍工行業保密方面要求考慮，該智能終端其產品內核系統為Linux，應用部分軟件由CAXA編寫，硬件內的全部源碼為CAXA掌握，不存在非友好集團的不良程序，不會泄漏用戶信息。從系統的可靠性上考慮，使用智能終端能提供每天24h、每周7個工作日、每月30天、每年12個月的不間斷運行，且硬件發熱小、穩定性高，能保證車間現場使用。

    使用智能終端設備的工作原理為：每臺機床使用1個智能終端，實際上為1個微型計算機，因此可以將機床作為車間局域網中的1個節點聯入到車間以太網絡中，布線時不需要布置成本昂貴的串口線路，只要布置通用以太網線路就可以。智能終端的一端連接機床的串口，從智能終端的另一端引出的屏蔽網線連接到附近的以太網交換機上，以太網交換機再通過已布置好的光纖模塊接入企業園區網。

    由于以太網絡比RS232線路的穩定性和可擴展性好，如果每臺數控機床前放置一臺智能終端，它具有獨立的IP地址，并具有RS232和RJ45協議轉換的功能，能夠按照一定的協議和數控機床及網絡上的服務器計算機進行數據交換，這樣既可以將RS232線路縮短到最短。另一方面，由于服務器不直接和數控機床的RS232接口通信，而是以10/100M的速度與單個終端微縮計算機進行網絡通信，因此單臺服務器可控制的機床數量將比單純的多串口通信大得多，可以真正做到單臺服務器可管理的數控設備超過256臺。

    智能終端內部具有獨立的CPU和內存，外部具有2個接口：以太網絡的RJ45接口和RS232接口，如圖2所示。

圖2：以太網絡的RJ45接口和Rs232接口

    此種通信方式特點及優勢為：真正做到將串口線路縮短到最短，增強了申口通信的穩定性；計算機服務器的并行處理能力大大提高，系統安全、穩定；通過智能終端的方式連接，可以有效地避免病毒對機床的入侵；通過智能終端和CAXA網絡DNC通訊軟件的配合，可以針對FANUC系列的機床直接實現快速機床加工信息采集，無需再增添其他設備以增加成本；智能終端屬于單節點通訊設備，即使1個損壞也不會影響到其他設備。另外，在維修方面也更加方便快捷，不用擔心多串口服務器的方式下出現“一口損壞，整臺更換”的尷尬局面，而且整臺更換將會影響到所有機床的正常通信，嚴重影響生產，即使可以快速的更換，也需重新對該多串口服務器進行相關配置，費時費力。

  此方式已經過多個用戶多年的使用測試，可以保證長時間不間斷運行，系統運行穩定、可靠，并且操作簡便。從整個平臺的結構而言，實現了數控設備通訊模塊是完成及貫通整個系統及平臺的前提和基礎。

  CAXA網絡DNC通信模塊可以完成數控加工程序從服務器到機床的遠程上傳/下載、數控設備參數的備份/恢復、大程序的在線加工等功能，在網絡DNC系統中起很重要的作用。如圖3所示，它完成的基本功能是代碼的雙向傳輸，支持遠程請求與遠程傳輸功能，操作者在機床端就可以遠程調用程序，完成程序的發送、接收和列表查詢。

   除此以外還可以完成機床參數設置/加密/備份，代碼校驗仿真，高級參數設置，加工數據采集等功能。CAXA網絡DNC通信系統組成見圖3。

圖3：CAXA網絡DNC通信系統組成

    CAXA網絡DNC通信模塊自動傳輸/監測穩定可靠，能適應365×24的工作模式，保證長年全天24h開機工作，不會影響機床的三班倒或節假日加班運行；由于在與串口機床通信時采用了定制的國產智能終端，它是一種增加了大量串口傳輸功能和提高了傳輸穩定性和安全性的串口服務器，其內置了CAXA自行開發的程序模塊，實現了準硬協議式的傳輸，計算機端與單串口服務器間通信采用TCP/IP協議傳輸，速度可以真正達到以10/100M速度進行，降低網絡資源負載，提高并行加工能力，在傳輸過程中保證數據傳輸穩定快捷，準確無誤，具有多重校驗機制，使支持線路受干擾后數據丟包、缺損的自動補齊，字符自動效驗功能，保證數據傳輸穩定可靠。保證了程序傳輸無誤碼、無掉段。

??三、項目實施效果??

    本項目實現了3個車間14臺數控設備的通訊控制，操作者只需要在數控設備的控制面板上輸入調用指令，即可完成程序的發送、接收和列表查詢。實現多臺機床并行在線加工、斷點續傳能力，并可實現自動、手工、斷點續傳，在線加工過程中會實現自動補包，確保了傳輸到機床的程序無誤。可將不同的設備類型、不同的控制系統以不同的接入方式同時接入統一的網絡進行管理。上傳程序時，服務器能夠自動接收、自動保存數控程序，服務器端無需專人職守。實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器上對應的文件列表，并可在列表中選擇程序進行調用。具有強大的日志管理功能，可以記錄整個系統的所有事件，提供復合查詢檢索，方便問題的查找。可查看數據傳輸的日期、時間、文件名以及上傳還是下載等內容，用以記錄操作者的操作過程及出錯信息。可以自動備份通訊參數，在移機或重裝系統時，機床參數可智能恢復。

??四、結語??

    武船機制分廠CAXA網絡DNC項目的施工難度較大，設備體型大，品種多，包含鍛壓、金切、鑄造、起運等設備，CAXA克服了種種困難，順利完成了施下，受到了武船機制分廠的好評。CAXA為武船機制分廠DNC系統建設項目匹配了CAXA最優秀的平臺和模塊，并通過模塊之間的完美契合，實現了本次項目的全部技術要求，并且對某些技術要求做了更加完美的補充和完善，使之真正成為適合武船機制分廠的DNC系統建設項目，為武船機制分廠搭建一體化的數字化制造平臺打下堅實基礎。CAXA網絡DNC系統在武船機制分廠的應用是非常成功的。