數控車間管理系統的設計與實現研究

王 勇

（江蘇省高郵中等專業學校，江蘇 高郵 225600）

數控車間管理系統是CIMS的關鍵部分之一，其設計的是否合理直接關系到機床生產的能力和產品的品質，所以數控車間管理系統是機電自動化、信息化的發展方向和關鍵所在。在這樣的背景下，筆者以某大型船用柴油機廠的數控車間為研究對象，以期建立一個具有一定先進性的實用的車間管理控制系統。

1 數控車間管理系統總體設計

數控車間管理系統的結構分析如圖1所示。

圖1 車間管理體統總體圖

數控車間管理系統應具有三層的運行模式，其中包括：車間層、D N C主機和設備層。車間層能夠與工廠級的E R P系統和C A D/C A M/C A P P系統進行聯網，共享信息數據，并且能夠通過D N C主機完成對數控設備的控制。工作站層和設備層是應用D N C技術構建數控機床網絡，完成數控程序的控制操作和對數控機床的狀態信息進行采集和記錄。

2 數控車間管理系統的模型分析

（1）數控車間管理系統的模型設計。數控車間管理系統的組成應包括生產準備系統、生產管理系統、車間控制系統和系統維護。生產準備系統是集成了對加工物料的管理、加工設備和輔助工具的管理；生產管理系統集成了加工作業的計劃和調度、工件質量的控制和管理、工作流程的全程跟蹤和監控、操控人員的權限管理；車間控制系統集成了N C程序傳輸、N C程序管理和數控機床的加工信息采集。

（2）數控車間管理系統應備功能，作業計劃與調度功能：系統具有機床作業流程的計劃和調度功能，分配機床加工工件的次序，對加工環節的優先級進行規劃，調度各個加工單元的開工與停止時間。①質量管理功能：質量管理系統是記錄車床加工的質量檢驗記錄，合格的工件數目和不合格的工件數目，從而能夠針對工件質量問題提出修整方案。②生產監控功能：按照數控機床加工任務的進度計劃進行生產監控，并做出登記記錄。③人員權限管理功能：根據數控機床的工作流程合理配置人員，每個人員都分管個自的職能部分，每個部分都具有管理權限，車間管理系統可以根據人員的崗位狀態信息做出人員的工作業績考核。④物料管理功能：數控車間管理系統要對數控機床所需要的物料進行統一管理，包括物料的領取、接收、使用等都有詳細的記錄。⑤設備及輔具管理功能：數控車間管理系統需要建立對數控設備、機床設備、輔助工具，如：刀具、量具等設備的檔案，對設備的性能、維修記錄、物料的儲備等有詳細的記錄。⑥N C程序傳輸功能：數控車間管理系統的N C程序傳輸采用的是雙向的傳輸方式，即把N C程序與數控機床動態進行關聯，在規定的時間內完成程序與控制的結合。⑦機床加工信息采集功能：管理系統可以將數控機床加工工件的信息通過宏變量輸出功能進行實時信息采集，從而通過采集的信息對機床加工的工作時間、使用效率、加工工具信息進行綜合。不但可以通過這些信息及時調解機床的運行狀態，還可以對機床加工程序進行備份和還原，從而實現數控機床加工全面的監控和追蹤。⑧N C程序管理功能：N C程序管理是對N C程序進行編輯、備份、查詢、導入、導出、比較，將N C程序與數控機床操作動作有效結合。⑨系統維護功能：數控車間管理系統的系統維護功能是對自身系統的數據進行更新、備份和恢復，并且將系統操作日志進行自動記錄。

3 數控車間管理系統的關鍵技術探究

（1）系統與E R P系統的集成技術。E R P系統制定和管理整個工廠生產和銷售，數控車間管理系統從E R P系統中獲得分配來的生產加工計劃和質量要求，再將加工計劃進行細分，對物料的選擇與需要的數量進行規劃。對車間的車床設備所需更換的零部件進行計劃，并確定生產加工的工期，進行詳細的計劃后，反饋給E R P系統進行評定從而實現工作流的集成。

（2）作業調度技術。數控車間的作業調度管理不斷的進步和完善，對于車間調度的算法有遺傳法、模擬退火法、神經網絡法、分支交界法、相鄰插入法等。隨著數控系統的不斷壯大，各種算法單獨計算都需要較長的時間，所以本文采用的是一種與相鄰插入法相結合的啟發式算法。具體計算的思路是通過各個加工部件在規劃圖紙中的節點時間參數作為標準，按照加工的零件路徑，采用最快完工和設備等待最短時間為標準的規律進行。數控車間管理系統的作業調度原則是：①對于加工部件級別從高到低進行安排加工；②如果加工部件的加工級別相同，可以通過加工部件加工所需時間最短的先加工；③如果加工部件的加工級別和加工所需時間也相同的情況下可以根據加工設備零部件的緊缺程度進行安排，加工設備資源緊張的可以先進行加工。通過這種調度方式可以加快加工件的加工完成速度，保質保量的完成加工任務。

4 N C程序管理技術

（1）N C程序的版本管理。N C程序具有系統操作記錄的功能，其中包括程序的運行、修改和程序的開發信息，程序運行的記錄詳細的記錄了數控機床的運行狀態。當程序修改后也會有相應的信息記錄，N C程序的版本被編輯后，會記錄編輯者是誰，修改的說明等。

（2）N C程序的生命周期管理。數控車間管理系統中每個N C程序都有他的生命周期，N C程序的生命狀態可以分為N C程序的編輯狀態、N C程序的鎖定狀態、N C程序的定性狀態。N C程序的編輯狀態時N C程序的生成，經過審核、調試確定N C程序可以處理機床工件加工，經過確定后對N C程序進行鎖定，鎖定了的N C程序就不可以再被編輯（特殊情況例外），經過鎖定了的N C程序被定性，要完成其執行數控機床控制的命令，直到機床加工工件結束后不再使用此N C程序后，N C程序可以從數控車間管理系統中，被清除。

數控車間管理系統能夠有效的對數控機床的生產進行控制盒管理，對于車間的正常運行提供了有效的保障，數控車間管理系統將微電子技術和計算機技術應用在數控機床管理方面，不但提高了工件加工的效率和質量，而且對企業的壯大與發展具有不可磨滅的貢獻。

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