數(shù)控車(chē)間MES系統(tǒng)應(yīng)用

時(shí)間：2019-07-05作者：杭州匠興科技有限公司瀏覽：62

 MES系統(tǒng) 填補(bǔ)了制造信息鏈條上較基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)車(chē)間信息化的利器，離散制造企業(yè)期盼著MES系統(tǒng)能夠大幅度推進(jìn)制造業(yè)信息化的進(jìn)程。

一、尋找MES系統(tǒng)在離散制造業(yè)應(yīng)用的突破口

從原理上講MES系統(tǒng)并沒(méi)有區(qū)分流程制造業(yè)與離散制造業(yè)，但由于生產(chǎn)模式的不同，對(duì)執(zhí)行層的控制方式和控制頻度不同，導(dǎo)致在兩種模式下MES系統(tǒng)的實(shí)施對(duì)象、工作內(nèi)容以及處理策略存在著巨大差異。MES系統(tǒng)之所以特別青睞流程制造業(yè)，是由于流程工業(yè)自動(dòng)化程度很高，普遍采用自動(dòng)生產(chǎn)線、智能儀表、數(shù)字傳感器，甚至是計(jì)算機(jī)控制。

而對(duì)于一般的離散制造企業(yè)，由于設(shè)備自動(dòng)化水平低，底層缺乏甚至根本就沒(méi)有控制系統(tǒng)，所有的生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)都需要人工鍵入，在這種生產(chǎn)管理狀態(tài)下MES系統(tǒng)根本無(wú)法發(fā)揮作用。即便是對(duì)于有條件、有需求上MES系統(tǒng)的離散型制造企業(yè)，由于物流不連續(xù)，工藝過(guò)程可調(diào)整、可改變，且生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集的人為因素多，使得制造過(guò)程的生產(chǎn)管理非常復(fù)雜，因此，離散制造業(yè)的MES系統(tǒng)比流程行業(yè)的MES系統(tǒng)要繁雜得多，涉及到的實(shí)施難題也要多得多。

國(guó)外MES系統(tǒng)的應(yīng)用較重要的領(lǐng)域就是在離散制造業(yè)。我們可以從MES系統(tǒng)的工作機(jī)理上找出路，MES系統(tǒng)的工作基礎(chǔ)是底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)，包括DCS、PLC、NC/CNC和SCADA或這幾種類(lèi)型的組合。請(qǐng)注意：其中NC/CNC，即數(shù)控單元也在其中，而數(shù)控加工屬于離散制造范疇，是離散制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。因此，在離散制造企業(yè)的數(shù)控車(chē)間較適合上MES系統(tǒng)，也較需要上MES系統(tǒng)，所以數(shù)控車(chē)間應(yīng)該是MES系統(tǒng)在離散制造業(yè)應(yīng)用的突破口。

MES系統(tǒng)

二、數(shù)控車(chē)間的生產(chǎn)規(guī)模需要MES系統(tǒng)

近年來(lái)，伴隨著電子技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，蓬勃的中國(guó)制造業(yè)帶來(lái)了數(shù)控應(yīng)用的普及，數(shù)控機(jī)床已不再是少數(shù)科研院所、大型**企業(yè)特有的**，數(shù)控設(shè)備已經(jīng)走進(jìn)尋常企業(yè)中，而且這些企業(yè)應(yīng)用數(shù)控的規(guī)模也不再是靠一兩臺(tái)數(shù)控機(jī)床來(lái)加工關(guān)鍵零件或給企業(yè)撐門(mén)面，擁有十幾臺(tái)、甚至幾十臺(tái)、幾百臺(tái)數(shù)控設(shè)備的企業(yè)比比皆是，形成了具有相當(dāng)規(guī)模的數(shù)控車(chē)間。

在這樣的數(shù)控車(chē)間到處充斥著信息技術(shù)：數(shù)控設(shè)備、數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)編程、加工程序傳輸、甚至刀具都是信息的載體，如此多的信息需要整合，可惜的是這樣一個(gè)用**技術(shù)、**軟硬件武裝起來(lái)的現(xiàn)代化車(chē)間，目前的管理手段、管理模式仍處于傳統(tǒng)的機(jī)械加工模式，數(shù)控機(jī)床的有效利用率很低，由于沒(méi)有系統(tǒng)地建立數(shù)控加工的生產(chǎn)管理和相關(guān)輔助系統(tǒng)的技術(shù)準(zhǔn)備體系，嚴(yán)重制約著**數(shù)控設(shè)備能力的發(fā)揮。

為了能對(duì)生產(chǎn)需求做出快速反應(yīng)，迫切地需要對(duì)車(chē)間的數(shù)控設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的信息管理，從而有效地提高機(jī)床的利用率和柔性生產(chǎn)能力。因此，當(dāng)數(shù)控車(chē)間具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模后，采用MES系統(tǒng)提高數(shù)控車(chē)間信息集成與整合能力就成為迫在眉睫的工作。

三、數(shù)控生產(chǎn)的信息管理需要MES系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到今天已不再是早年的專有、封閉的NC單元，現(xiàn)代的數(shù)控裝置實(shí)際上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，甚至是一臺(tái)高性能的通用計(jì)算機(jī)，當(dāng)然承擔(dān)的工作也遠(yuǎn)遠(yuǎn)**出數(shù)控功能本身。另外，數(shù)控生產(chǎn)靠加工程序，手工編程僅能應(yīng)付簡(jiǎn)單零件的加工，編制復(fù)雜零件的加工程序必須在計(jì)算機(jī)上完成，以數(shù)控編程為主的CAM技術(shù)就是用計(jì)算機(jī)直接為數(shù)控加工生產(chǎn)服務(wù)。

隨著加工對(duì)象的日趨復(fù)雜，靠手工錄入的加工程序越來(lái)越少，加工程序的傳輸變得越來(lái)越頻繁，且數(shù)控設(shè)備反饋的狀態(tài)信息、監(jiān)控信息、檢測(cè)信息等對(duì)生產(chǎn)管理提供了非常有**的決策依據(jù)，通過(guò)DNC、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸程序已經(jīng)成為數(shù)控車(chē)間必須具備的通訊能力;同時(shí)，數(shù)控計(jì)算機(jī)還能把計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)、完成信息都提供給生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

此外，在數(shù)控加工中刀具已不再是單純的加工工具，而是直接參加編程加工的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，刀具要預(yù)調(diào)，預(yù)調(diào)信息要帶入系統(tǒng);刀具號(hào)、刀補(bǔ)號(hào)、刀具參數(shù)、刀具檢測(cè)以及換刀等指令信息都作為不可或缺的重要信息資源參與生產(chǎn)過(guò)程。還有CAPP系統(tǒng)生成的機(jī)加工藝、數(shù)控工藝和CAM系統(tǒng)自動(dòng)生成工藝過(guò)程、加工參數(shù)都需要集成在一起，當(dāng)然維系制造過(guò)程還有**的生產(chǎn)組織，物料定額、輔助工具等都要參加信息管理。所以，數(shù)控生產(chǎn)除了具備常規(guī)的切削加工功能外，還包括了一系列信息處理應(yīng)用的集成，因此數(shù)控生產(chǎn)的信息管理需要MES系統(tǒng)。

MES系統(tǒng)填補(bǔ)了制造信息鏈條上較基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)車(chē)間信息化的利器，離散制造企業(yè)期盼著MES系統(tǒng)能夠大幅度推進(jìn)制造業(yè)信息化的進(jìn)程。

四、離散制造業(yè)不乏MES系統(tǒng)的成功案例

在離散制造業(yè)基于制造執(zhí)行過(guò)程管理的實(shí)踐要遠(yuǎn)早于MES系統(tǒng)在流程生產(chǎn)中的應(yīng)用，而且這些實(shí)踐都是以數(shù)控技術(shù)為**展開(kāi)的，只是當(dāng)年沒(méi)有MES系統(tǒng)這樣明晰的理念，也不具備大面積普及推廣的需求。

早在上個(gè)世紀(jì)80年代就開(kāi)展的FMC單元和FMS系統(tǒng)的試點(diǎn)，其中的執(zhí)行過(guò)程管理就有MES系統(tǒng)的雛形;而后，90年代的CIMS樣板工程中也不乏制造執(zhí)行管理技術(shù)的支撐。盡管FMS、CIMS僅起到**工程的作用，不具備大面積的推廣條件，但從技術(shù)路線上、從工程實(shí)踐上用信息技術(shù)打通了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制環(huán)節(jié)，為裝備制造業(yè)在數(shù)控生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用MES系統(tǒng)鋪平了道路。

以某企業(yè)CIMS項(xiàng)目為例，在國(guó)家CIMS**工程中該企業(yè)CIMS被公認(rèn)是較實(shí)用的，其**部分是3C系統(tǒng)與FA控制器，F(xiàn)A是管理信息、工程信息和底層設(shè)備信息的匯集點(diǎn)，與3C系統(tǒng)、工藝文件管理系統(tǒng)緊密集成，在數(shù)控中心擔(dān)起了MES系統(tǒng)的重任。該企業(yè)在一萬(wàn)四千平方米的數(shù)控廠房建立了FDNC生產(chǎn)線、物料立體庫(kù)和刀具立體庫(kù)，F(xiàn)A的車(chē)間控制器和單元控制器實(shí)現(xiàn)了車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度的計(jì)算機(jī)管理，物料工作站、刀具工作站和工藝準(zhǔn)備工作站取代了手工管理;建立了數(shù)控車(chē)間網(wǎng)絡(luò)集成環(huán)境，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支持下實(shí)現(xiàn)了車(chē)間計(jì)劃、管理、控制信息反饋、統(tǒng)計(jì)和查詢等信息集成;以MES系統(tǒng)應(yīng)用為**的生產(chǎn)管理體系，實(shí)現(xiàn)了基于零件訂單的制造管理。企業(yè)CIMS的運(yùn)行**了良好的效益，生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃編制周期明顯縮短，計(jì)劃合理性明顯提高;作業(yè)計(jì)劃與資源管理的集成，使資源準(zhǔn)備向集中配送方式轉(zhuǎn)變，減少了機(jī)床停工時(shí)間;生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)由DNC應(yīng)用逐步向網(wǎng)絡(luò)化制造數(shù)據(jù)管理階段過(guò)渡，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的快速響應(yīng)能力和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性有了很大的提高;生產(chǎn)管理的進(jìn)步大大提高了數(shù)控設(shè)備利用率。

從某種意義上講，該企業(yè)CIMS是“九五” 期間采用MES系統(tǒng)的成功案例，“十五”、“十一五”、“十二五”期間也涌現(xiàn)出一大批高度數(shù)字化的工廠，成為在數(shù)控方面成功實(shí)踐MES系統(tǒng)的**。

以上鮮活的案例充分證明MES系統(tǒng)完全適合高度數(shù)字化、信息化的數(shù)控車(chē)間，MES系統(tǒng)在離散制造業(yè)大有用武之地。

五、數(shù)控中心信息化集成系統(tǒng)包括三大功能模塊

這三大功能模塊為：車(chē)間CAM、車(chē)間DNC、車(chē)間MES系統(tǒng)。

車(chē)間CAM：強(qiáng)化數(shù)控車(chē)間CAM系統(tǒng)，以解決數(shù)控機(jī)床利用率低，零件數(shù)控加工覆蓋率低的難題。通過(guò)擴(kuò)大CAM應(yīng)用可充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工潛力，較大地提高數(shù)控機(jī)床利用率，將數(shù)控應(yīng)用覆蓋到所有應(yīng)該采用數(shù)控加工的零件。

車(chē)間DNC：建設(shè)數(shù)控車(chē)間DNC系統(tǒng)，以擯棄目前采用的人工聯(lián)機(jī)傳輸程序代碼的落后數(shù)控通訊方式，通過(guò)DNC網(wǎng)絡(luò)不僅可以實(shí)現(xiàn)程序代碼高速、暢通的傳輸與通訊和集成化管理，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的在線加工，為MES系統(tǒng)搭建基礎(chǔ)信息管理平臺(tái)。

車(chē)間MES系統(tǒng)：?jiǎn)?dòng)數(shù)控車(chē)間MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工程序的存儲(chǔ)管理與權(quán)限管理;對(duì)刀具庫(kù)、工裝庫(kù)、工藝規(guī)程、機(jī)床設(shè)備等制造資源、工藝資源的有效管理與充分利用;對(duì)車(chē)間生產(chǎn)信息(計(jì)劃、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、采集、監(jiān)控)的綜合管理與決策支持。即通過(guò)車(chē)間MES系統(tǒng)把與數(shù)控加工相關(guān)的所有數(shù)據(jù)、流程、業(yè)務(wù)、資源用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)管理起來(lái)，使數(shù)控中心的運(yùn)營(yíng)效率和管理水平與**制造能力相匹配。

CAM、DNC、MES系統(tǒng)三大功能模塊各盡其職又相輔相成，覆蓋了數(shù)控生產(chǎn)的技術(shù)、運(yùn)行、管理的全過(guò)程。雄厚的數(shù)控編程實(shí)力和*的數(shù)控編程水平，暢通的數(shù)控程序傳輸和規(guī)范的程序代碼管理，實(shí)時(shí)、透明、協(xié)調(diào)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)與制造資源的信息化管理，構(gòu)成數(shù)控中心信息化的集成解決方案。

可以預(yù)見(jiàn)，有MES系統(tǒng)管理的*將大幅度提高零件加工的數(shù)控化率、數(shù)控設(shè)備的有效利用率、數(shù)控加工效率與產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)字化生產(chǎn)線的柔性加工能力、產(chǎn)品的異地協(xié)同制造能力，從而大幅度提高企業(yè)市場(chǎng)應(yīng)變能力，全面提高企業(yè)**競(jìng)爭(zhēng)力。


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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