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基于DNC软插件技术集成化生产管理系统研究与实践

陶桂宝  
【摘要】:随着改革开放的不断深入,我国机械制造企业的生产水平有了很大提高。许多厂家购置了数控机床,出现了新旧数控机床并存的自动化车间。但由于购置数控机床的时间不同、型号不同,因而数控机床配置的数控系统也不尽相同,其数据传输接口、通信协议也不相同。以往的数控机床,大多为单机使用,随着生产管理水平的提高,以及CAD/CAM技术的成熟和逐渐推广应用,迫切需要利用计算机网络技术将CAD/CAM系统与数控机床有机地联接起来,实现NC程序等的通讯传输,以提高数控机床的生产效率,并满足DNC生产管理的需要。 经过调研发现,现有加工中心的数控系统内存容量都很少,且大都没有配置程序再开功能,模具等复杂零件的加工只能通过DNC方式加工,在长达几小时甚至几十小时加工中,不能完全保证不出现扰动(如断刀、停电等)。一旦加工中断,NC程序通常从头开始执行,已加工部分机床只能走空刀,零件的加工时间成倍增加,大大降低设备生产率,企业纷纷要求开发加工中心程序再开功能。 为满足市场对多品种、小批量产品的需求,生产制造技术发展很快。生产车间的形式已由过去的常规设备非自动化形式改变成以CAD/CAM、MIS、FMS和DNC集成为特征的自动化车间。由于加工任务不同,其加工工艺路线也会变化,所需的设备资源也会不同。这样就会造成某些设备负荷过重,而其它设备的利用率又不高。传统的做法是将设备资源固定在一个制造单元的组织模式,已不能适应实际生产需要,需要研究新的自动化车间生产管理组织模式。 针对上述问题,作者围绕异构数控系统DNC集成控制和基于DNC车间生产管理系统进行研究,参与和承担了国家863/CIMS项目“基于DNC软插件技术集成化生产管理系统的研究”和军工项目“精密加工车间DNC集成系统开发与实施”等项目的主研工作,各项目完成并通过鉴定或验收,其中国家863/CIMS项目“基于DNC软插件技术集成化生产管理系统的研究”经国家教委组织鉴定,达到“国际先进水平”,并获得1999年度重庆市科学技术进步一等奖;重庆市科委科技攻关项目“DNC方式下加工中心程序再开功能的研究”经重庆市科委组织鉴定,达到“国内领先水平”,并获得2002年度重庆市科学技术进步三等奖。研究成果之一“群控式数控设备的通信装置”获得国家实用新型专利,研究成果已成功应用于多家大型企业,取得很好的经济效益和社会效益。 作者针对传统DNC星型拓扑结构的不足,借鉴自动控制领域广泛应用的CAN现场总线结构体系,构建了基于CAN现场总线的新型DNC通信系统,实现一台DNC WP=6 计算机同时可靠控制15台数控机床,并解决了程序再开功能实现、通信竞争避免、通信干扰智能排除和数控系统单侧操作等四项关键技术问题。 以软插件技术为核心,研制包括多种不同数控系统通信协议的软插件库,通过下载通信协议到通信前端单元实现异构数控系统集成控制,基于软插件技术的新型DNC通信系统已成功开发,是一个实时、高速、可靠、廉价的远距离通信系统,系统操作方便,具有很好的开放性。 在综合分析CAD/CAPP/CAM集成、CAPP/PPC集成研究的基础上,提出了基于敏捷制造哲理的车间生产管理方式,并建立了集成化车间生产管理系统模型,提出了设备组重构思想并建立了相应的生产管理调度模型,研制了一套实用算法,从而提高了车间的敏捷性。 本文的研究成果适用于数控车间或数控机床与普通机床混合共存的机械制造车间,能充分利用现有数控机床,提高企业的制造能力和制造水平,提高我国自主开发能力,减少对国外技术的依赖性,缩短制造周期,提高制造质量,减轻技术人员的劳动强度,降低制造费用,因此能使企业取得显著的经济效益和社会效益,有广阔的应用前景,已在长安汽车有限责任公司等多家大型制造企业得到成功应用。


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