本文著重介紹組成這個管理系統的各子系統的功能，通過各子系統的應用提高了該生產線在多型號、變枇量缸蓋加工過程中的生產效率

概述 位于安徽省天長巿的天長缸蓋有限公司是國內最大的汽缸蓋生產廠之一，為多家柴油機廠配套生產不同類型不同規格的缸蓋。該廠的缸蓋生產覆蓋了鑄造模具制造、鑄件生產、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，并在新近上馬的一條缸蓋準柔性生產線中采用了15臺KT1500立式加工中心和4臺TH6363臥式加工中心，配置了適應不同規格型號的工裝夾具，具有四缸/六缸柴油機缸蓋加工的能力。 該生產線采用了北京機床研究所的JCS車間信息集成技術來構建生產線管理系統。管理系統包括：JCS-DNC生產線數據交換網絡、JCS-TOOL刀具與工夾具管理子系統、JCS-SFC生產線作業管理子系統、JCS-Ethernet機床狀態監控子系統和JCS-Supervision生產線終端等子系統，其生產線結構簡圖如圖1所示。

圖1 生產線構成簡圖

生產線數據庫 一、生產線數據庫的構成與主要數據流 生產線用數據庫涵蓋零件工藝、加工任務、刀具與工夾具信息、加工程序、機床工況數據、生產進度、以及設備和人力資源。杭州服裝批發 數據庫中的數據可以根據產品種類的增加、設備構成的變化而逐漸豐富，以適應加工零件的種類和產量的變更。

圖2 缸蓋加工工藝管理 圖3 缸蓋工序用刀具清單

二、零件工藝數據管理 針對生產線數據庫中所包括的零件工藝數據，系統中設計有零件工藝模塊，可以輸入零件的工序、工步內容（如圖2所示）。該模塊中關聯了工序對應的加工設備、加工程序、刀具表和刀具D/H補償參數信息（如圖3所示）。 三、NC程序數據庫與程序流程管理NCBASE （1）采用了嚴格的程序命名規則來管理生產中使用的NC程序 在天長廠同時生產著多種型號的柴油機缸蓋，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字（零件型號（兩位數字）+工序號（兩位數字））；子程序文件名也用四位數字（工序號+子程序序號）。例如型號為WX4102的缸蓋第六序加工程序名為4106，該序中的子程序依次命名為601、602...。由于存在多種四缸缸蓋零件，它們的加工工藝有相當大的相似性，因此存在多個4106、4107...的加工程序，容易在生產中造成混淆。

圖4 零件加工程序命名規則

新系統中提供的命名規則為：零件名（號）+工序號+[子程序號]。因此對應的程序名為WX4102-06、子程序名為WX4102-06-01、WX4102-06-02...。各柴油機廠的缸蓋零件均有自己獨有的命名和編號，以其零件名（號）命名的加工程序將與特定的工序內容唯一對應。實際使用時只要輸入零件名，數據庫中所有與該零件相關的加工程序就能立即列出（如圖4）。 #p#分頁標題#e#

圖5 程序管理流程

（2）實現了程序流程管理 JCS車間信息集成技術提供了嚴格的程序管理流程，并將所有NC程序進行數據庫管理，使技術人員可以輕松地管理數量繁多、版本不同的各種NC程序。數控程序在整個生命周期中可被分為編輯、試切、鎖定和定型四個狀態，其管理流程如圖5所示。通過賦予使用者不同的權限，使程序管理更加安全、高效。 生產線數據交換網絡JCS-DNC 一、在數據交換網絡中交換的數據種類 生產與管理活動需要在管理系統各子系統間、以及管理系統與加工系統間進行下列數據的交換：加工程序/刀補文件、工況信息（機床狀態）、程序信息、作業安排和刀具準備等。各子系統間通過局域網與數據庫實現數據交換；管理系統與加工系統間的數據交換通過JCS-DNC網絡實現。 二、數據交換網絡的JCS-DNC結構 生產線上使用的設備大部分采用FANUC OiMC數控系統、部分設備采用FANUC18i MB5系統。構建網絡時，對于OiMC系統的機床通過串口服務器（串口轉以太網設備，如MOXA的CN251016、Nport5110等）接入以太網，18iMB系統的機床直接接入以太網，并由一臺DNC服務器（微機）管理（見圖1）。 三、數據交換網絡的特點 （1）覆蓋所有通訊協議 JCS-DNC可以實現具有RS232/422、TCP/IP、Wireless等協議接口的數控設備聯網，在構建數據交換網絡時具有廣泛的適應性。 （2）能夠實現多種工況數據的采集 JCS-DNC采用的數據采集方法包括：數控宏程序功能的應用、工況信息程序、系統DNC功能（FANUC Ethernet）的應用和使用工況數據采集器等手段。

圖6 數控宏程序與工況信息程序的應用

對于計算機不能主動獲取工況信息的機床設備，通常采用數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主動發送到DNC主機。 對于具有DNC接口的數控系統，采用FANUC公司的FOCAS1開發的機床狀態監控子系統JCS-Ethernet，可以實現更多的機床狀態信息的采集。與前述數據采集方式不同之處在于，計算機除了可以主動獲得各種加工信息，包括機床坐標、系統程序目錄、運行狀態以及參數、刀具壽命、報警信息和操作履歷等，還可以遠程控制該機床。

圖7 工況數據采集器

工況數據采集器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場數據終端，實現生產現場工況數據的手動采集與匯報。操作簡便，適用于所有的數控設備和非數控設備。它可以手動采集和匯報生產現場數據（99種自定義功能，可以根據需要自行約定）：當前加工零件號、設備狀態（加工中、空閑、故障）、刀具準備情況、質量檢查結果、任務完成情況等。 四、機床狀態監控系統JCS-Ethernet 生產線上的一臺800X800的臥式加工中心布置在該廠的模具工段，平時用作模具加工，當生產線用于六缸缸蓋加工時，為平衡節拍的需要也將參與缸蓋的生產。該機床配置了FANUC18iMB5系統，因此通過以太網直接聯入JCS-DNC數據交換網絡，可以采用FTP方式存取加工程序。因其具有以太網接口功能，所以在此系統中采用了JCS-Ethernet(V4.0)機床狀態監控軟件獲取機床的完整狀態數據，以獲得更豐富的生產監控信息。系統主界面如圖8所示。 #p#分頁標題#e#

圖8 JCS-Ethernet主界面

JCS-Ethernet（4.0）是針對采用FANUC i系列具有以太網功能數控系統的加工設備聯網而開發的機床狀態監控軟件。該軟件具有設備布局、作業管理、狀態監控和效率統計等模塊，因此可以在全部采用FANUC i系列數控系統的生產線或機群中使用。 五、生產線用刀具管理子系統JCS-TOOL 在該缸蓋線上配備了JCS TOOL刀具管理與準備子系統。該子系統的主要功能模塊有：基本刀具數據庫、零件工藝管理、刀具準備任務查詢、刀具準備（配置）、刀具存儲和刀具查詢等功能?？梢詾楣に嚾藛T提供庫存/在線刀具的查詢功能，及時正確地準備出生產中所需要的刀具。該系統具有多庫房管理功能可以實現全廠使用的刀具、甚至包括工夾量具的集中管理。

圖9 設備效率統計圖 圖10 生產進度統計圖

六、生產線作業管理子系統JCS-SFC JCS-SFC系統針對生產線產品的生產特點，以產品或零件的工藝路線為主導，綜合考慮刀卡具準備情況和設備/人力資源能力，自動完成任務下發。該子系統的主要功能模塊有：零件工藝管理、任務管理、效率統計、故障統計、生產進度統計、機床設備管理和歷史記錄等。 JCS-SFC與JCS-DNC和JCS-Ethernet采用標準的數據接口，可以實時跟蹤生產進行各種數據的匯總，并可生成形式多變的各種報表，滿足生產管理各個階段的需求。生產線運行時自動采集機床的加工時間和加工數量等工況信息，并以此為依據，通過效率統計模塊來統計機床的利用率和生產進度完成情況，生成各種圖表、報表，如圖9和圖10所示。 七、生產線終端顯示查詢子系統JCS-Supervision 生產線動態顯示查詢子系統JCS-Supervision是生產線管理系統中的總體信息監控模塊，可以實時、形象地反映生產線中的設備狀況和生產狀況。使用者可以隨時查看各加工設備的運行狀態和操作記錄等動態信息。實際應用中此模塊可以安裝于管理部門，也可以放在生產線上作為生產線終端系統來使用。

圖11 天長缸蓋有限公司的生產車間

結論 在缸蓋生產線上實施的生產線管理系統，較全面地應用了JCS車間信息集成技術。對生產中使用的加工程序進行了程序命名規則的約定，建立起程序數據庫和程序流程管理制度，規范了程序的管理；通過生產線數據交換網絡的建立實現了生產線管理系統各子系統間、以及與加工設備的數據交換與集成。各子系統的應用使得生產線在換產品變批量生產時縮短了生產準備時間、減少了生產統計時間、提高了管理的效率。圖11為應用JCS車間信息集成管理技術的天長缸蓋有限公司的生產車間。