天長缸蓋有限公司的缸蓋準(zhǔn)柔性生產(chǎn)線祖修，采用了JCS車間信息集成技術(shù)來構(gòu)建生產(chǎn)線管理系統(tǒng)痴颊。本文著重介紹組成這個管理系統(tǒng)的各子系統(tǒng)的功能樱调，通過各子系統(tǒng)的應(yīng)用提高了該生產(chǎn)線在多型號惜傲、變枇量缸蓋加工過程中的生產(chǎn)效率洽故。
概述

位于安徽省天長巿的天長缸蓋有限公司是國內(nèi)最大的汽缸蓋生產(chǎn)廠之一贝攒，為多家柴油機廠配套生產(chǎn)不同類型不同規(guī)格的缸蓋。該廠的缸蓋生產(chǎn)覆蓋了鑄造模具制造时甚、鑄件生產(chǎn)隘弊、缸蓋機加工與檢驗的整個過程。他們在機加工過程中大量采用加工中心荒适，并在新近上馬的一條缸蓋準(zhǔn)柔性生產(chǎn)線中采用了15臺KT1500立式加工中心和4臺TH6363臥式加工中心梨熙，配置了適應(yīng)不同規(guī)格型號的工裝夾具，具有四缸/六缸柴油機缸蓋加工的能力刀诬。

該生產(chǎn)線采用了北京機床研究所的JCS車間信息集成技術(shù)來構(gòu)建生產(chǎn)線管理系統(tǒng)锯忱。管理系統(tǒng)包括：JCS-DNC生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)、JCS-TOOL刀具與工夾具管理子系統(tǒng)健吃、JCS-SFC生產(chǎn)線作業(yè)管理子系統(tǒng)闰妓、JCS-Ethernet機床狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)和JCS-Supervision生產(chǎn)線終端等子系統(tǒng)，其生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示陕绢。

圖1 生產(chǎn)線構(gòu)成簡圖

生產(chǎn)線數(shù)據(jù)庫

一过腰、生產(chǎn)線數(shù)據(jù)庫的構(gòu)成與主要數(shù)據(jù)流

生產(chǎn)線用數(shù)據(jù)庫涵蓋零件工藝、加工任務(wù)闯揪、刀具與工夾具信息橄看、加工程序、機床工況數(shù)據(jù)呜谓、生產(chǎn)進度暮课、以及設(shè)備和人力資源法洼。

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以根據(jù)產(chǎn)品種類的增加洼荡、設(shè)備構(gòu)成的變化而逐漸豐富，以適應(yīng)加工零件的種類和產(chǎn)量的變更眠琴。

圖2 缸蓋加工工藝管理 圖3 缸蓋工序用刀具清單

二下质、零件工藝數(shù)據(jù)管理

針對生產(chǎn)線數(shù)據(jù)庫中所包括的零件工藝數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中設(shè)計有零件工藝模塊诞仓，可以輸入零件的工序缤苫、工步內(nèi)容（如圖2所示）。該模塊中關(guān)聯(lián)了工序?qū)?yīng)的加工設(shè)備墅拭、加工程序活玲、刀具表和刀具D/H補償參數(shù)信息（如圖3所示）。

三谍婉、NC程序數(shù)據(jù)庫與程序流程管理NCBASE

（1）采用了嚴(yán)格的程序命名規(guī)則來管理生產(chǎn)中使用的NC程序

在天長廠同時生產(chǎn)著多種型號的柴油機缸蓋舒憾，在此之前的NC程序采用文件管理方式。程序的命名方法為：NC主程序文件名用四位數(shù)字（零件型號（兩位數(shù)字）+工序號（兩位數(shù)字））穗熬；子程序文件名也用四位數(shù)字（工序號+子程序序號）镀迂。例如型號為WX4102的缸蓋第六序加工程序名為4106丁溅，該序中的子程序依次命名為601、602...探遵。由于存在多種四缸缸蓋零件窟赏，它們的加工工藝有相當(dāng)大的相似性，因此存在多個4106箱季、4107...的加工程序棕健，容易在生產(chǎn)中造成混淆。

圖4 零件加工程序命名規(guī)則

新系統(tǒng)中提供的命名規(guī)則為：零件名（號）+工序號+[子程序號]雳雄。因此對應(yīng)的程序名為WX4102-06跨基、子程序名為WX4102-06-01、WX4102-06-02...斯凑。各柴油機廠的缸蓋零件均有自己獨有的命名和編號肾俯，以其零件名（號）命名的加工程序?qū)⑴c特定的工序內(nèi)容唯一對應(yīng)。實際使用時只要輸入零件名蛀颓，數(shù)據(jù)庫中所有與該零件相關(guān)的加工程序就能立即列出（如圖4）乡纸。

圖5 程序管理流程

（2）實現(xiàn)了程序流程管理

JCS車間信息集成技術(shù)提供了嚴(yán)格的程序管理流程，并將所有NC程序進行數(shù)據(jù)庫管理艘尊，使技術(shù)人員可以輕松地管理數(shù)量繁多坪秒、版本不同的各種NC程序。數(shù)控程序在整個生命周期中可被分為編輯罚考、試切煞嫩、鎖定和定型四個狀態(tài)，其管理流程如圖5所示笼踩。通過賦予使用者不同的權(quán)限逗爹，使程序管理更加安全、高效嚎于。

生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)JCS-DNC

一掘而、在數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)中交換的數(shù)據(jù)種類

生產(chǎn)與管理活動需要在管理系統(tǒng)各子系統(tǒng)間、以及管理系統(tǒng)與加工系統(tǒng)間進行下列數(shù)據(jù)的交換：加工程序/刀補文件于购、工況信息（機床狀態(tài)）袍睡、程序信息、作業(yè)安排和刀具準(zhǔn)備等肋僧。各子系統(tǒng)間通過局域網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換斑胜；管理系統(tǒng)與加工系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換通過JCS-DNC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。

二嫌吠、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的JCS-DNC結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)線上使用的設(shè)備大部分采用FANUC OiMC數(shù)控系統(tǒng)止潘、部分設(shè)備采用FANUC18i MB5系統(tǒng)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，對于OiMC系統(tǒng)的機床通過串口服務(wù)器（串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備覆山，如MOXA的CN251016竹伸、Nport5110等）接入以太網(wǎng)，18iMB系統(tǒng)的機床直接接入以太網(wǎng)福互，并由一臺DNC服務(wù)器（微機）管理（見圖1）刹由。

三、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的特點

（1）覆蓋所有通訊協(xié)議

JCS-DNC可以實現(xiàn)具有RS232/422鹉鉴、TCP/IP妨菩、Wireless等協(xié)議接口的數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，在構(gòu)建數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)時具有廣泛的適應(yīng)性彪选。

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)多種工況數(shù)據(jù)的采集

JCS-DNC采用的數(shù)據(jù)采集方法包括：數(shù)控宏程序功能的應(yīng)用厚饱、工況信息程序、系統(tǒng)DNC功能（FANUC Ethernet）的應(yīng)用和使用工況數(shù)據(jù)采集器等手段剂现。

圖6 數(shù)控宏程序與工況信息程序的應(yīng)用

對于計算機不能主動獲取工況信息的機床設(shè)備捕如，通常采用數(shù)控宏程序功能和工況信息程序來采集工況信息（如圖6）。這時工況信息由機床側(cè)主動發(fā)送到DNC主機茁臀。

對于具有DNC接口的數(shù)控系統(tǒng)揩池，采用FANUC公司的FOCAS1開發(fā)的機床狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)JCS-Ethernet，可以實現(xiàn)更多的機床狀態(tài)信息的采集堆因。與前述數(shù)據(jù)采集方式不同之處在于泪桥，計算機除了可以主動獲得各種加工信息，包括機床坐標(biāo)久窟、系統(tǒng)程序目錄秩冈、運行狀態(tài)以及參數(shù)、刀具壽命斥扛、報警信息和操作履歷等入问，還可以遠程控制該機床。

圖7 工況數(shù)據(jù)采集器

工況數(shù)據(jù)采集器MDNC05（圖7）是一種安裝在機床上的具有全字符鍵盤和液晶顯示的現(xiàn)場數(shù)據(jù)終端犹赖，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)的手動采集與匯報队他。操作簡便卷仑，適用于所有的數(shù)控設(shè)備和非數(shù)控設(shè)備峻村。它可以手動采集和匯報生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)（99種自定義功能，可以根據(jù)需要自行約定）：當(dāng)前加工零件號锡凝、設(shè)備狀態(tài)（加工中粘昨、空閑、故障）窜锯、刀具準(zhǔn)備情況张肾、質(zhì)量檢查結(jié)果、任務(wù)完成情況等。

四悟唆、機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)JCS-Ethernet

生產(chǎn)線上的一臺800X800的臥式加工中心布置在該廠的模具工段傀掘，平時用作模具加工，當(dāng)生產(chǎn)線用于六缸缸蓋加工時拗辜，為平衡節(jié)拍的需要也將參與缸蓋的生產(chǎn)圃星。該機床配置了FANUC18iMB5系統(tǒng)，因此通過以太網(wǎng)直接聯(lián)入JCS-DNC數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)烤眉，可以采用FTP方式存取加工程序丘苗。因其具有以太網(wǎng)接口功能，所以在此系統(tǒng)中采用了JCS-Ethernet(V4.0)機床狀態(tài)監(jiān)控軟件獲取機床的完整狀態(tài)數(shù)據(jù)烦盛，以獲得更豐富的生產(chǎn)監(jiān)控信息梦迂。系統(tǒng)主界面如圖8所示。

圖8 JCS-Ethernet主界面

JCS-Ethernet（4.0）是針對采用FANUC i系列具有以太網(wǎng)功能數(shù)控系統(tǒng)的加工設(shè)備聯(lián)網(wǎng)而開發(fā)的機床狀態(tài)監(jiān)控軟件紧邑。該軟件具有設(shè)備布局豫阻、作業(yè)管理、狀態(tài)監(jiān)控和效率統(tǒng)計等模塊伞缺，因此可以在全部采用FANUC i系列數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)線或機群中使用不从。

五、生產(chǎn)線用刀具管理子系統(tǒng)JCS-TOOL

在該缸蓋線上配備了JCS TOOL刀具管理與準(zhǔn)備子系統(tǒng)犁跪。該子系統(tǒng)的主要功能模塊有：基本刀具數(shù)據(jù)庫椿息、零件工藝管理、刀具準(zhǔn)備任務(wù)查詢坷衍、刀具準(zhǔn)備（配置）寝优、刀具存儲和刀具查詢等功能》愣可以為工藝人員提供庫存/在線刀具的查詢功能乏矾，及時正確地準(zhǔn)備出生產(chǎn)中所需要的刀具。該系統(tǒng)具有多庫房管理功能可以實現(xiàn)全廠使用的刀具迁杨、甚至包括工夾量具的集中管理钻心。

圖9 設(shè)備效率統(tǒng)計圖 圖10 生產(chǎn)進度統(tǒng)計圖

六、生產(chǎn)線作業(yè)管理子系統(tǒng)JCS-SFC

JCS-SFC系統(tǒng)針對生產(chǎn)線產(chǎn)品的生產(chǎn)特點铅协，以產(chǎn)品或零件的工藝路線為主導(dǎo)捷沸，綜合考慮刀卡具準(zhǔn)備情況和設(shè)備/人力資源能力，自動完成任務(wù)下發(fā)狐史。該子系統(tǒng)的主要功能模塊有：零件工藝管理痒给、任務(wù)管理、效率統(tǒng)計近振、故障統(tǒng)計红狗、生產(chǎn)進度統(tǒng)計烂锤、機床設(shè)備管理和歷史記錄等。

JCS-SFC與JCS-DNC和JCS-Ethernet采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口暂呈，可以實時跟蹤生產(chǎn)進行各種數(shù)據(jù)的匯總架暗，并可生成形式多變的各種報表，滿足生產(chǎn)管理各個階段的需求辜辰。生產(chǎn)線運行時自動采集機床的加工時間和加工數(shù)量等工況信息墓趋，并以此為依據(jù)，通過效率統(tǒng)計模塊來統(tǒng)計機床的利用率和生產(chǎn)進度完成情況敲抄，生成各種圖表奈兢、報表，如圖9和圖10所示碴验。

七啼插、生產(chǎn)線終端顯示查詢子系統(tǒng)JCS-Supervision

生產(chǎn)線動態(tài)顯示查詢子系統(tǒng)JCS-Supervision是生產(chǎn)線管理系統(tǒng)中的總體信息監(jiān)控模塊，可以實時缕陕、形象地反映生產(chǎn)線中的設(shè)備狀況和生產(chǎn)狀況粱锐。使用者可以隨時查看各加工設(shè)備的運行狀態(tài)和操作記錄等動態(tài)信息。實際應(yīng)用中此模塊可以安裝于管理部門扛邑，也可以放在生產(chǎn)線上作為生產(chǎn)線終端系統(tǒng)來使用怜浅。

圖11 天長缸蓋有限公司的生產(chǎn)車間

結(jié)論

在缸蓋生產(chǎn)線上實施的生產(chǎn)線管理系統(tǒng)，較全面地應(yīng)用了JCS車間信息集成技術(shù)蔬崩。對生產(chǎn)中使用的加工程序進行了程序命名規(guī)則的約定恶座，建立起程序數(shù)據(jù)庫和程序流程管理制度，規(guī)范了程序的管理沥阳；通過生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的建立實現(xiàn)了生產(chǎn)線管理系統(tǒng)各子系統(tǒng)間跨琳、以及與加工設(shè)備的數(shù)據(jù)交換與集成。各子系統(tǒng)的應(yīng)用使得生產(chǎn)線在換產(chǎn)品變批量生產(chǎn)時縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間桐罕、減少了生產(chǎn)統(tǒng)計時間脉让、提高了管理的效率。圖11為應(yīng)用JCS車間信息集成管理技術(shù)的天長缸蓋有限公司的生產(chǎn)車間功炮。

北京機床研究所　宋毅　梁爽　王瑞菊

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