数控车间管理系统的设计与实现研究

王 勇

（江苏省高邮中等专业学校，江苏 高邮 225600）

数控车间管理系统是CIMS的关键部分之一，其设计的是否合理直接关系到机床生产的能力和产品的品质，所以数控车间管理系统是机电自动化、信息化的发展方向和关键所在。在这样的背景下，笔者以某大型船用柴油机厂的数控车间为研究对象，以期建立一个具有一定先进性的实用的车间管理控制系统。

1 数控车间管理系统总体设计

数控车间管理系统的结构分析如图1所示。

图1 车间管理体统总体图

数控车间管理系统应具有三层的运行模式，其中包括：车间层、D N C主机和设备层。车间层能够与工厂级的E R P系统和C A D/C A M/C A P P系统进行联网，共享信息数据，并且能够通过D N C主机完成对数控设备的控制。工作站层和设备层是应用D N C技术构建数控机床网络，完成数控程序的控制操作和对数控机床的状态信息进行采集和记录。

2 数控车间管理系统的模型分析

（1）数控车间管理系统的模型设计。数控车间管理系统的组成应包括生产准备系统、生产管理系统、车间控制系统和系统维护。生产准备系统是集成了对加工物料的管理、加工设备和辅助工具的管理；生产管理系统集成了加工作业的计划和调度、工件质量的控制和管理、工作流程的全程跟踪和监控、操控人员的权限管理；车间控制系统集成了N C程序传输、N C程序管理和数控机床的加工信息采集。

（2）数控车间管理系统应备功能，作业计划与调度功能：系统具有机床作业流程的计划和调度功能，分配机床加工工件的次序，对加工环节的优先级进行规划，调度各个加工单元的开工与停止时间。①质量管理功能：质量管理系统是记录车床加工的质量检验记录，合格的工件数目和不合格的工件数目，从而能够针对工件质量问题提出修整方案。②生产监控功能：按照数控机床加工任务的进度计划进行生产监控，并做出登记记录。③人员权限管理功能：根据数控机床的工作流程合理配置人员，每个人员都分管个自的职能部分，每个部分都具有管理权限，车间管理系统可以根据人员的岗位状态信息做出人员的工作业绩考核。④物料管理功能：数控车间管理系统要对数控机床所需要的物料进行统一管理，包括物料的领取、接收、使用等都有详细的记录。⑤设备及辅具管理功能：数控车间管理系统需要建立对数控设备、机床设备、辅助工具，如：刀具、量具等设备的档案，对设备的性能、维修记录、物料的储备等有详细的记录。⑥N C程序传输功能：数控车间管理系统的N C程序传输采用的是双向的传输方式，即把N C程序与数控机床动态进行关联，在规定的时间内完成程序与控制的结合。⑦机床加工信息采集功能：管理系统可以将数控机床加工工件的信息通过宏变量输出功能进行实时信息采集，从而通过采集的信息对机床加工的工作时间、使用效率、加工工具信息进行综合。不但可以通过这些信息及时调解机床的运行状态，还可以对机床加工程序进行备份和还原，从而实现数控机床加工全面的监控和追踪。⑧N C程序管理功能：N C程序管理是对N C程序进行编辑、备份、查询、导入、导出、比较，将N C程序与数控机床操作动作有效结合。⑨系统维护功能：数控车间管理系统的系统维护功能是对自身系统的数据进行更新、备份和恢复，并且将系统操作日志进行自动记录。

3 数控车间管理系统的关键技术探究

（1）系统与E R P系统的集成技术。E R P系统制定和管理整个工厂生产和销售，数控车间管理系统从E R P系统中获得分配来的生产加工计划和质量要求，再将加工计划进行细分，对物料的选择与需要的数量进行规划。对车间的车床设备所需更换的零部件进行计划，并确定生产加工的工期，进行详细的计划后，反馈给E R P系统进行评定从而实现工作流的集成。

（2）作业调度技术。数控车间的作业调度管理不断的进步和完善，对于车间调度的算法有遗传法、模拟退火法、神经网络法、分支交界法、相邻插入法等。随着数控系统的不断壮大，各种算法单独计算都需要较长的时间，所以本文采用的是一种与相邻插入法相结合的启发式算法。具体计算的思路是通过各个加工部件在规划图纸中的节点时间参数作为标准，按照加工的零件路径，采用最快完工和设备等待最短时间为标准的规律进行。数控车间管理系统的作业调度原则是：①对于加工部件级别从高到低进行安排加工；②如果加工部件的加工级别相同，可以通过加工部件加工所需时间最短的先加工；③如果加工部件的加工级别和加工所需时间也相同的情况下可以根据加工设备零部件的紧缺程度进行安排，加工设备资源紧张的可以先进行加工。通过这种调度方式可以加快加工件的加工完成速度，保质保量的完成加工任务。

4 N C程序管理技术

（1）N C程序的版本管理。N C程序具有系统操作记录的功能，其中包括程序的运行、修改和程序的开发信息，程序运行的记录详细的记录了数控机床的运行状态。当程序修改后也会有相应的信息记录，N C程序的版本被编辑后，会记录编辑者是谁，修改的说明等。

（2）N C程序的生命周期管理。数控车间管理系统中每个N C程序都有他的生命周期，N C程序的生命状态可以分为N C程序的编辑状态、N C程序的锁定状态、N C程序的定性状态。N C程序的编辑状态时N C程序的生成，经过审核、调试确定N C程序可以处理机床工件加工，经过确定后对N C程序进行锁定，锁定了的N C程序就不可以再被编辑（特殊情况例外），经过锁定了的N C程序被定性，要完成其执行数控机床控制的命令，直到机床加工工件结束后不再使用此N C程序后，N C程序可以从数控车间管理系统中，被清除。

数控车间管理系统能够有效的对数控机床的生产进行控制盒管理，对于车间的正常运行提供了有效的保障，数控车间管理系统将微电子技术和计算机技术应用在数控机床管理方面，不但提高了工件加工的效率和质量，而且对企业的壮大与发展具有不可磨灭的贡献。

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