機(jī)械加工車間的數(shù)字化(共4頁)

1、機(jī)械加工車間的數(shù)字化摘要：簡要介紹了數(shù)字化車間的概念和組成結(jié)構(gòu)，并具體分析了數(shù)字化車間技術(shù)在機(jī)械加工車間的應(yīng)用情況和實(shí)施效果。關(guān)鍵詞：數(shù)字化車間，機(jī)械加工近年來，為實(shí)現(xiàn)我國裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，國家大力推行精益制造、智能制造、敏捷制造等先進(jìn)制造理念，并高度重視信息化在制造中的促進(jìn)作用。數(shù)字化車間理論與應(yīng)用研究方興未艾。數(shù)字化車間的概念數(shù)字化車間是數(shù)字化技術(shù)在制造車間集成應(yīng)用而形成的一種制造車間的模式，即從數(shù)字化產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、工藝試驗(yàn)、生產(chǎn)組織和管理等方面入手，將制造車間中的數(shù)字化設(shè)備與工藝設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理的信息進(jìn)行集成，形成基于數(shù)字化設(shè)備和信息集成于信息流自動(dòng)化的集成制造系統(tǒng)，從整體上改善生產(chǎn)的

2、組織與管理，提高制造系統(tǒng)的柔性，提高數(shù)字化設(shè)備的效率。數(shù)字化車間目前存在兩個(gè)方面的含義。一方面，它是指從制造的現(xiàn)實(shí)出發(fā)，對制造過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，并對它們進(jìn)行加工處理，產(chǎn)生相關(guān)的信息，在制造系統(tǒng)中進(jìn)行存儲和交換，并直接應(yīng)用于車間對生產(chǎn)過程的管理和控制，通常把這種生產(chǎn)方式稱為數(shù)字化制造。另一方面，它是指“車間”生存于數(shù)字化世界，在真實(shí)工廠或生產(chǎn)過程還沒有開始前，這個(gè)車間在虛擬空間中運(yùn)作，對真實(shí)車間進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真，提供優(yōu)化的結(jié)果，是虛擬制造技術(shù)的發(fā)展。本文討論的是前一種含義，其實(shí)質(zhì)是數(shù)字化技術(shù)在車間的綜合應(yīng)用，即利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行信息管理、生產(chǎn)工藝安排、生產(chǎn)計(jì)劃制定和生產(chǎn)過程控制，在車

3、間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM,PDM,MRP,MES,DNC等數(shù)字化技術(shù)的集成應(yīng)用。2、數(shù)字化車間的組成結(jié)構(gòu)數(shù)字化車間的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為企業(yè)計(jì)劃層、制造執(zhí)行層和控制層。通常，數(shù)字化車間本身包括制造執(zhí)行和控制兩個(gè)層次，企業(yè)計(jì)劃層是數(shù)字化車間的上游，是數(shù)字化車間運(yùn)行的外部環(huán)境。制造執(zhí)行層是數(shù)字化車間的核心，它協(xié)調(diào)車間各個(gè)部門完成車間的技術(shù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度及整個(gè)生產(chǎn)過程的管理與控制，而控制層則完成設(shè)備管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和物流監(jiān)控。數(shù)字化車間需要實(shí)現(xiàn)企業(yè)以生產(chǎn)計(jì)劃和執(zhí)行控制為主線的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)集成應(yīng)用，以CAD/CAPP/CAM和PDM集成為特征的技術(shù)信息系統(tǒng)集成，以及基于網(wǎng)絡(luò)

4、實(shí)現(xiàn)DNC、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和物流標(biāo)識等監(jiān)控系統(tǒng)集成應(yīng)用。制造執(zhí)行系統(tǒng)為車間范圍內(nèi)的這三種集成提供了應(yīng)用平臺。實(shí)施數(shù)字化車間的關(guān)鍵是基于車間數(shù)字化裝備、綜合網(wǎng)絡(luò)（DNC）和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建立制造執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃管理與執(zhí)行控制，以及實(shí)現(xiàn)制造執(zhí)行系統(tǒng)與企業(yè)資源管理系統(tǒng)和產(chǎn)品與工藝過程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的集成應(yīng)用。3、典型機(jī)械加工數(shù)字化車間數(shù)字化車間在各種類型車間中已有廣泛實(shí)踐，以機(jī)械加工車間最為典型。機(jī)械加工車間通過制造執(zhí)行系統(tǒng)將工廠生產(chǎn)計(jì)劃信息引入車間，并根據(jù)工廠生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行具體執(zhí)行計(jì)劃生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的指定，把企業(yè)下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)具體分配到車間的各個(gè)生產(chǎn)單元（工段）、工作地和工人，規(guī)定他們在月、旬、周、日

5、以及輪班和小時(shí)內(nèi)的具體生產(chǎn)任務(wù)；并通過現(xiàn)場終端將生產(chǎn)指令直接下達(dá)到操作者，同時(shí)及時(shí)采集任務(wù)狀態(tài)信息，組織產(chǎn)品生產(chǎn)過程各階段、各工序在時(shí)間上和空間上的銜接協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制、物料消耗與庫存控制及生產(chǎn)成本費(fèi)用控制等。生產(chǎn)計(jì)劃與控制是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)消耗和產(chǎn)品成本的重要手段。車間可通過PDM集成和運(yùn)行CAD/CAPP/CAM軟件，支持車間的工藝準(zhǔn)備技術(shù)工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接引入、工藝建模、自動(dòng)編程和程序仿真。DNC系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與CAD/CAPP/CAM相連，直接從NC程序庫中讀取所需要的加工程序和參數(shù)，也可以將生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)調(diào)試的實(shí)際應(yīng)用程序回收后統(tǒng)一存放、歸檔。同

6、樣，機(jī)床的CNC參數(shù)也可以通過此系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。車間建立刀具管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控用刀具的管理和預(yù)調(diào)，考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和品種的變化速度加快，在加強(qiáng)CAD/CAPP/CAM的同時(shí)，應(yīng)注重生產(chǎn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的技術(shù)改造。刀具綜合管理和預(yù)調(diào)制度的建立及刀具管理系統(tǒng)的采用可以實(shí)現(xiàn)在車間（單元）范圍內(nèi)的刀具參數(shù)和壽命管理，實(shí)現(xiàn)刀具的統(tǒng)一調(diào)配和配送，將縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低車間刀具占有量，提高刀具的利用率，以及穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，還可以通過DNC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刀具參數(shù)的傳遞。4、機(jī)械加工數(shù)字化車間的實(shí)施效果通過數(shù)字化車間系統(tǒng)的實(shí)施，機(jī)械加工車間在管理手段、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等方面都會有明顯效果，為精益生產(chǎn)模式的建立奠定了良好的

7、基礎(chǔ)。1）徹底消除機(jī)床信息孤島，實(shí)現(xiàn)了工廠的完全網(wǎng)絡(luò)化管理通過機(jī)床網(wǎng)絡(luò)DNC的建設(shè)，徹底改變了以前數(shù)控機(jī)床的單機(jī)通信方式，全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的集中管理與控制，機(jī)床由以前的信息孤島轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€(gè)工廠的一個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控程序的傳輸網(wǎng)絡(luò)化、管理規(guī)范化、仿真虛擬化、數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化。2）通過圖形化的高級排成，最大程度地優(yōu)化了生產(chǎn)計(jì)劃通過高級自動(dòng)排產(chǎn)算法，可將生產(chǎn)任務(wù)分解到每一工序、每一設(shè)備、每一分鐘，并可通過方便直觀的圖形看板形式，以即時(shí)的方式提供準(zhǔn)確的交貨日期，實(shí)時(shí)獲知落后于計(jì)劃的作業(yè)，查明是哪里出現(xiàn)了生產(chǎn)“瓶頸”，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)任務(wù)的精確管理。3）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全透明化管理通過準(zhǔn)確、及時(shí)、自動(dòng)的機(jī)床生產(chǎn)信

8、息反饋，可以同時(shí)采集所有機(jī)床的實(shí)時(shí)狀態(tài)，隨時(shí)查看機(jī)床的開機(jī)、運(yùn)行、故障等信息，實(shí)施獲知每臺機(jī)床的工件生產(chǎn)數(shù)量，并結(jié)合條碼掃描等手動(dòng)采集方式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程全方位的透明化管理。4）減少機(jī)床輔助時(shí)間，提高機(jī)床利用率通過協(xié)同制造平臺，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)、物料、工具、質(zhì)量等生產(chǎn)準(zhǔn)備協(xié)同，從根本上避免了因某一環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備不足而影響生產(chǎn)的不良情況。通過高級排產(chǎn)、程序網(wǎng)絡(luò)傳輸、模擬仿真、程序數(shù)據(jù)庫管理，將生產(chǎn)計(jì)劃、程序編輯、仿真、管理等生產(chǎn)輔助任務(wù)在計(jì)算機(jī)端快速高效地完成，這些管理措施與手段均可最大程度地提高機(jī)床的有效利用率。5）實(shí)現(xiàn)對庫房的精細(xì)管理，優(yōu)化庫存，降低生產(chǎn)成本充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)對車間各類（包括刀具、物料、在制品等）庫房的計(jì)算機(jī)管理，可有效優(yōu)化各類庫存，明顯地降低車間庫存成本。6）與PDM/ERP系統(tǒng)全面集成，整合企業(yè)制造資源通過與PDM/ERP等系統(tǒng)的有機(jī)集成，以及MES系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)入ERP的生產(chǎn)計(jì)劃等上游信息，實(shí)現(xiàn)企業(yè)各管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)資源最大程度的共享，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)級的精益生