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    一、概 述

    由于數控機床具有高柔性、高效率、穩定的加工精度和復雜型面加工的能力，使其能對用戶各種需求作出快速反應，為此深獲制造業的青睞。在一些大、中型制造企業中，根據生產的需要和數控機床的特點，形成多種生產組織管理模式的制造系統，主要有：

    1）基于分布式數控（DNC）車間（工段）信息管理系統。

    這是目前占有最大比例的制造系統，應用單元控制裝置對制造過程的有關信息進行綜合管理。

    2）柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統（FMS）。

    FMS和FMC除了具有完全的DNC管理系統外，還有自動化倉庫，物料搬運和裝卸，刀具檢測、預調和傳送以及狀態監控等硬件模塊和相應的物流和刀具流控制軟件。

    3）自動化工廠（FA）

    它是一種以自動化中央立體倉庫為中心的由多條FMS以及相應的企業信息管理系統組成的高度綜合自動化工廠（車間），由于它需要極高的投入，目前還不完全實用于我國絕大部分企業。

    4）柔性機床組成的生產線

    主要用于大批量生產的行業，如汽車、摩托車和家電等行業。由于市場需求變化迅速，產品生產周期縮短，因而由專用機床組成的剛性自動生產線已日益被柔性生產線所取代。盡管目前已投產的柔性生產線的比重雖然不大，但由于它適宜于對同族零件多品種混流批量生產，已成為當前柔性加工的一個主要發展方向。

    由上述4類數控機床組成的制造系統可見，DNC不僅需用面廣，而且是其它制造系統的技術基礎。事實上，即使企業所實施ERP、PDM、SRM、生產管理系統等系統都已很完善了，仍然存在著上層管理和底層設備之間的信息斷層，還需要DNC等系統來將其與具體的加工過程連接起來，以進行信息傳輸。DNC(Direct Numerical Control)即計算機直接數控或分布式數控，是指一臺或多臺計算機對多臺數控機床實施分布式綜合數字控制。DNC集成系統屬于自動化制造系統的一種模式，是實現CAD/CAM和計算機輔助生產管理系統(CAPMS)集成的紐帶，它強調信息的集成與信息流的自動化，物料流的控制與執行可大量介入人機交互。相對FMS來說，DNC投資小、見效快，是具有較好柔性的多個數控加工設備的集成控制系統。

    基于上述分析，大多數控機床用戶在實施DNC方面都已取得了共識，也有很多用戶已經實施了數控機床網絡DNC，雖然這些DNC系統在NC程序的通訊等方面表現都比較良好，基本解決了NC程序的通訊瓶頸，大大提高了企業的生產效率，但在系統的使用過程中還是出現了一些問題，主要表現在如下幾點：

     目前市面上的DNC廠商所提供的DNC產品都是基于NC程序文件的管理模式，在數據的快速查詢、存取、安全可靠性等方面存在著隱患。

     與企業中其它相關管理系統的接口不暢，雖然DNC廠商也承偌可以達到所謂的無縫連接，但真要連接則是隔靴搔癢。

     NC程序的管理缺乏合理的管理規章制度。

    我們知道，PDM主要是根據企業需求和企業文化，將所有與產品相關的信息、資源、人員和過程都納入PDM技術和管理框架之中，實現優化運作。它的實施解決了集成產品開發隊伍之間的協同工作，保證把正確的信息、在正確的時間、用正確的方式、傳遞給正確的人，以最終實現企業的文檔管理、產品結構管理、配置管理、工作流程管理和應用系統的完全集成。

    NC程序作為產品信息的一個重要組成部分，其文檔管理在PDM中已得到了比較嚴格的流程管理，但是，NC程序又是一種非常特殊的信息體，它所包含的信息內容，如程序的加工軌跡、用刀信息、加工范圍、加工參數等又是一般PDM所不愿關注的，而這些內容往往又是DNC系統所關心的內容，為此，本公司將PDM和DNC系統有機地結合起來，充分利用此兩大系統的優勢，開發了一種新型DNC―基于PDM的DNC，以對加工過程中核心信息NC程序進行更加科學、有效的管理。

    二、基于PDM的數控機床網絡管理DNC的基本功能

    顧名思義，基于PDM的數控機床網絡管理DNC應該兼具DNC和PDM兩方面的功能，具體來說，其功能如下：

    1．DNC功能：以DNC通訊系統為核心，建立DNC通訊平臺，主要完成：
    
     全功能的NC程序的雙向傳輸：

     面向數控操作工的設計理念，所有數控設備實施聯網集中管理，利用網絡進行NC程序的雙向傳輸，從而實現NC程序的海量存儲、集成化管理，多達20余項的重要功能模塊，使DNC網絡的安全、兼容、易用等性能達到了一個前所未有的程度。
   
     DNC網絡在線加工：

     全客戶端模式的DNC在線加工，使DNC加工的進入、退出、斷點續傳等功能全部在數控機床端實現，而外部子程序調用、行號重置、斷點智能連接等全部融入到系統當中，無需人工干預，從而取代一臺機床配一臺計算機的模式。

     設備加工信息采集：通過數控系統宏變量輸出功能（對沒有宏變量輸出功能的數控系統，通過報表輸出方式）實現機床加工信息的實時采集，通過采集的數據實現以下目標：

    （1）采集程序加工開始與結束的時間，實現機床使用效率、零件加工工時、刀具使用壽命等信息的匯總分析，為ERP、MRPII提供基礎數據。

    （2）通過采集宏變量輸出的數據，完成機床加工程序的實時還原，為質量管理的分析提供原始依據。

    （3）通過采集數據的軌跡模擬，實現機床加工狀態的遠程檢測，為生產管理提供現場生產環境的實施追蹤。

    2．基于PDM型式的NC程序的管理：以NC程序為驅動的管理系統，主要是對NC程序進行刀具軌跡的仿真，NC程序內部信息的提取，NC程序的流程管理，特別是采用SQL數據庫的管理方式對NC程序進行嚴格地管理。

    （1）程序庫管理

      在功能上主要包括：

       程序庫編輯

       程序添加

       程序刪除

       程序內容比較

       程序行號管理

       程序內容導入

       程序字符轉換

       程序坐標轉換

       程序打印

       程序查詢

       程序加工仿真

    （2）程序版本管理：

    在正常情況，NC程序是按照程序名放在一個指定的庫表中，有時同一程序又往往存在不同的版本，這樣查找所需的程序就較為困難，容易出現程序調用錯誤的情況。如何既要準確快速地調用相應的程序，又要保證程序的版本正確，本系統較完善地解決了此問題。

    在本系統中，每編輯一次NC程序，將程序被編輯前的狀態保存在一個歷史記錄庫表中，此記錄程序的名稱按照一定的規范來設計，比如：原NC程序名稱為ABC.NC，此程序在某日某時刻被某人編輯，那么此時生成的記錄程序名稱為ABC-DDDDDD-SSSSSS-RRRRRR.TMP，其中DDDDDD代表被編輯的日期，SSSSSS代表被編輯的時刻，RRRRRR代表被編輯的人員名稱，這樣一來，我們除了可以查看NC程序當前狀態之外，還可以追溯此NC程序的所有被編輯過程。在本系統中設計一個NC程序編輯歷史記錄查詢器，以方便用戶進行編輯追蹤。

    （3）程序生命周期管理：

    在本系統中將對NC程序的整個生命周期進行嚴格的管理，從NC程序的生成開始到NC程序的最終消亡都提供一套嚴格的管理手段。

    目前對NC程序的狀態可設置為編輯、審核、鎖定、定型四種，過程如下：

    在NC程序初始生成時是可以編輯的，編輯完成后，編程主管進行審核，審核通過后可以開始進行試加工，在此過程中可能還需要對NC程序進行編輯修改，修改完成后再審核，直到加工合格后經領導討論，以決定當前NC程序是否鎖定，在鎖定期間，NC程序不可再進行編輯修改，除非確實有例外情況，經領導批準，將程序鎖定狀態修改為編輯狀態，程序再經過修改、審核、加工、再鎖定循環，當前NC程序經過幾輪循環下來，領導決定此NC程序可以定型了，終身不再被修改，那么此NC程序就設為定型狀態，一直到NC程序消亡此NC程序都不能再進行編輯修改，NC程序消亡后就將其移出到一個NC程序消亡處（可以指定到一個固定庫表），不再放置在本系統程序庫中，有關此NC程序的所有記錄也一并消除。

    （4）程序內部信息管理：

    這里主要是指對NC程序的內部屬性進行管理，如程序號、程序注釋、軌跡圖號、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、機床、用戶信息等進行管理。 在本系統中可對程序根據圖號、零件名稱、工序、軌跡圖、機床等進行多種條件的復合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。

    在本系統中存儲的圖片主要是NC程序加工軌跡圖或零件圖，主要是方便用戶在調用程序時，借助于這些加工軌跡圖或零件圖對程序有更直觀的認識。 這些圖片在整個加工過程中，起到一個指導性的作用，例如，零件的裝夾、刀具情況、零件各工序的加工狀態等，使用戶加工時一目了然，可以更迅速地進行相應的工作。利用刀具清單、程序內部屬性和程序注釋等一系列重要信息，用戶可以降低生產準備時間，以最短的時間、最高的效率和最高的準確度作好各種生產準備。

    （5）程序權限管理：

    主要是給每個用戶設計不同的NC程序管理權限，以避免自己或別人對NC的程序進行誤編輯，體現責任分清。

    三、基于PDM的數控機床網絡管理DNC的特點

    （1）由文件管理方式過渡到數據庫管理方式：基于PDM的數控機床網絡管理DNC區別于傳統DNC的一個最明顯的變化是采用了SQL關系型數據庫的管理方式，消除了采用文件的管理方式所固有的存取、查詢、安全等方面的隱患。它將NC程序的實際內容保存在數據庫中，由機床上傳到PC機中是保存在一個固定的數據庫庫表中，機床請求的NC程序也是從數據庫中提取的。

    （2）真正實現與ERP、PDM、CRM等系統的無縫連接：在本系統中，考慮到用戶使用PDM時可能使用的數據庫是千差萬別的，故采用了ODBC的方式，ODBC勝過其它數據庫技術的優點之一就是允許一個單代碼基同各種數據庫接口的能力。針對不同廠家的數據庫，我們只要建立合理的ODBC聯接即可。

    （3）合理的程序管理流程：在本系統中，大量借用PDM對文檔資料的管理流程，同時針對NC程序管理的特殊化，對NC程序進行管理。
 
    四、基于PDM的數控機床網絡管理DNC實施方案

    以下是本公司給某數控機床廠家所做的基于PDM的數控機床網絡管理DNC實施方案，敬請參考。

    此數控機床廠家屬于某軍工單位，內部網絡建設非常完善，配置有ERP和PDM，都采用SQL數據庫存儲數據。用戶要求我們的DNC也能與PDM連接，以便采用PDM對NC程序進行流程管理。系統網絡拓撲結構如圖所示：

圖1 系統網絡拓撲結構

    為此，我們提供了一套基于PDM的數控機床網絡管理DNC，它負責在機床上傳程序時將其保存到數據庫表中，此數據庫表是通過ODBC連接到PDM中的相關庫表，機床所請求的NC程序內容也是通過數據庫來存取的。針對NC程序管理的特殊要求，我們也給用戶提供了一套基于PDM的NC程序管理系統，具體功能詳見上面說明。

    五、總結
   
    總之，隨著用戶對DNC使用的不斷深入，通過多年來與用戶之間的不斷探討，我們感覺基于PDM的機床網絡管理DNC是數控機床網絡DNC管理的發展方向。在此，我們只是拋磚引玉，望廣大同道者能不吝賜教，與我們共同探討，互相學習，共同進步，為我國的制造業做出更大的貢獻！