一、概 述

    由于数控机床具有高柔性、高效率、稳定的加工精度和复杂型面加工的能力，使其能对用户各种需求作出快速反应，为此深获制造业的青睐。在一些大、中型制造企业中，根据生产的需要和数控机床的特点，形成多种生产组织管理模式的制造系统，主要有：

    1）基于分布式数控（DNC）车间（工段）信息管理系统。

    这是目前占有最大比例的制造系统，应用单元控制装置对制造过程的有关信息进行综合管理。

    2）柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）。

    FMS和FMC除了具有完全的DNC管理系统外，还有自动化仓库，物料搬运和装卸，刀具检测、预调和传送以及状态监控等硬件模块和相应的物流和刀具流控制软件。

    3）自动化工厂（FA）

    它是一种以自动化中央立体仓库为中心的由多条FMS以及相应的企业信息管理系统组成的高度综合自动化工厂（车间），由于它需要极高的投入，目前还不完全实用于我国绝大部分企业。

    4）柔性机床组成的生产线

    主要用于大批量生产的行业，如汽车、摩托车和家电等行业。由于市场需求变化迅速，产品生产周期缩短，因而由专用机床组成的刚性自动生产线已日益被柔性生产线所取代。尽管目前已投产的柔性生产线的比重虽然不大，但由于它适宜于对同族零件多品种混流批量生产，已成为当前柔性加工的一个主要发展方向。

    由上述4类数控机床组成的制造系统可见，DNC不仅需用面广，而且是其它制造系统的技术基础。事实上，即使企业所实施ERP、PDM、SRM、生产管理系统等系统都已很完善了，仍然存在着上层管理和底层设备之间的信息断层，还需要DNC等系统来将其与具体的加工过程连接起来，以进行信息传输。DNC(Direct Numerical Control)即计算机直接数控或分布式数控，是指一台或多台计算机对多台数控机床实施分布式综合数字控制。DNC集成系统属于自动化制造系统的一种模式，是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统(CAPMS)集成的纽带，它强调信息的集成与信息流的自动化，物料流的控制与执行可大量介入人机交互。相对FMS来说，DNC投资小、见效快，是具有较好柔性的多个数控加工设备的集成控制系统。

    基于上述分析，大多数控机床用户在实施DNC方面都已取得了共识，也有很多用户已经实施了数控机床网络DNC，虽然这些DNC系统在NC程序的通讯等方面表现都比较良好，基本解决了NC程序的通讯瓶颈，大大提高了企业的生产效率，但在系统的使用过程中还是出现了一些问题，主要表现在如下几点：

     目前市面上的DNC厂商所提供的DNC产品都是基于NC程序文件的管理模式，在数据的快速查询、存取、安全可靠性等方面存在着隐患。

     与企业中其它相关管理系统的接口不畅，虽然DNC厂商也承偌可以达到所谓的无缝连接，但真要连接则是隔靴搔痒。

     NC程序的管理缺乏合理的管理规章制度。

    我们知道，PDM主要是根据企业需求和企业文化，将所有与产品相关的信息、资源、人员和过程都纳入PDM技术和管理框架之中，实现优化运作。它的实施解决了集成产品开发队伍之间的协同工作，保证把正确的信息、在正确的时间、用正确的方式、传递给正确的人，以最终实现企业的文档管理、产品结构管理、配置管理、工作流程管理和应用系统的完全集成。

    NC程序作为产品信息的一个重要组成部分，其文档管理在PDM中已得到了比较严格的流程管理，但是，NC程序又是一种非常特殊的信息体，它所包含的信息内容，如程序的加工轨迹、用刀信息、加工范围、加工参数等又是一般PDM所不愿关注的，而这些内容往往又是DNC系统所关心的内容，为此，本公司将PDM和DNC系统有机地结合起来，充分利用此两大系统的优势，开发了一种新型DNC―基于PDM的DNC，以对加工过程中核心信息NC程序进行更加科学、有效的管理。

    二、基于PDM的数控机床网络管理DNC的基本功能

    顾名思义，基于PDM的数控机床网络管理DNC应该兼具DNC和PDM两方面的功能，具体来说，其功能如下：

    1．DNC功能：以DNC通讯系统为核心，建立DNC通讯平台，主要完成：
    
     全功能的NC程序的双向传输：

     面向数控操作工的设计理念，所有数控设备实施联网集中管理，利用网络进行NC程序的双向传输，从而实现NC程序的海量存储、集成化管理，多达20余项的重要功能模块，使DNC网络的安全、兼容、易用等性能达到了一个前所未有的程度。
   
     DNC网络在线加工：

     全客户端模式的DNC在线加工，使DNC加工的进入、退出、断点续传等功能全部在数控机床端实现，而外部子程序调用、行号重置、断点智能连接等全部融入到系统当中，无需人工干预，从而取代一台机床配一台计算机的模式。

     设备加工信息采集：通过数控系统宏变量输出功能（对没有宏变量输出功能的数控系统，通过报表输出方式）实现机床加工信息的实时采集，通过采集的数据实现以下目标：

    （1）采集程序加工开始与结束的时间，实现机床使用效率、零件加工工时、刀具使用寿命等信息的汇总分析，为ERP、MRPII提供基础数据。

    （2）通过采集宏变量输出的数据，完成机床加工程序的实时还原，为质量管理的分析提供原始依据。

    （3）通过采集数据的轨迹模拟，实现机床加工状态的远程检测，为生产管理提供现场生产环境的实施追踪。

    2．基于PDM型式的NC程序的管理：以NC程序为驱动的管理系统，主要是对NC程序进行刀具轨迹的仿真，NC程序内部信息的提取，NC程序的流程管理，特别是采用SQL数据库的管理方式对NC程序进行严格地管理。

    （1）程序库管理

      在功能上主要包括：

       程序库编辑

       程序添加

       程序删除

       程序内容比较

       程序行号管理

       程序内容导入

       程序字符转换

       程序坐标转换

       程序打印

       程序查询

       程序加工仿真

    （2）程序版本管理：

    在正常情况，NC程序是按照程序名放在一个指定的库表中，有时同一程序又往往存在不同的版本，这样查找所需的程序就较为困难，容易出现程序调用错误的情况。如何既要准确快速地调用相应的程序，又要保证程序的版本正确，本系统较完善地解决了此问题。

    在本系统中，每编辑一次NC程序，将程序被编辑前的状态保存在一个历史记录库表中，此记录程序的名称按照一定的规范来设计，比如：原NC程序名称为ABC.NC，此程序在某日某时刻被某人编辑，那么此时生成的记录程序名称为ABC-DDDDDD-SSSSSS-RRRRRR.TMP，其中DDDDDD代表被编辑的日期，SSSSSS代表被编辑的时刻，RRRRRR代表被编辑的人员名称，这样一来，我们除了可以查看NC程序当前状态之外，还可以追溯此NC程序的所有被编辑过程。在本系统中设计一个NC程序编辑历史记录查询器，以方便用户进行编辑追踪。

    （3）程序生命周期管理：

    在本系统中将对NC程序的整个生命周期进行严格的管理，从NC程序的生成开始到NC程序的最终消亡都提供一套严格的管理手段。

    目前对NC程序的状态可设置为编辑、审核、锁定、定型四种，过程如下：

    在NC程序初始生成时是可以编辑的，编辑完成后，编程主管进行审核，审核通过后可以开始进行试加工，在此过程中可能还需要对NC程序进行编辑修改，修改完成后再审核，直到加工合格后经领导讨论，以决定当前NC程序是否锁定，在锁定期间，NC程序不可再进行编辑修改，除非确实有例外情况，经领导批准，将程序锁定状态修改为编辑状态，程序再经过修改、审核、加工、再锁定循环，当前NC程序经过几轮循环下来，领导决定此NC程序可以定型了，终身不再被修改，那么此NC程序就设为定型状态，一直到NC程序消亡此NC程序都不能再进行编辑修改，NC程序消亡后就将其移出到一个NC程序消亡处（可以指定到一个固定库表），不再放置在本系统程序库中，有关此NC程序的所有记录也一并消除。

    （4）程序内部信息管理：

    这里主要是指对NC程序的内部属性进行管理，如程序号、程序注释、轨迹图号、零件图号、所加工的零件号、加工工序号、机床、用户信息等进行管理。 在本系统中可对程序根据图号、零件名称、工序、轨迹图、机床等进行多种条件的复合查寻，同时对加工程序编辑历程、所用刀具清单、工艺卡片等进行管理。

    在本系统中存储的图片主要是NC程序加工轨迹图或零件图，主要是方便用户在调用程序时，借助于这些加工轨迹图或零件图对程序有更直观的认识。 这些图片在整个加工过程中，起到一个指导性的作用，例如，零件的装夹、刀具情况、零件各工序的加工状态等，使用户加工时一目了然，可以更迅速地进行相应的工作。利用刀具清单、程序内部属性和程序注释等一系列重要信息，用户可以降低生产准备时间，以最短的时间、最高的效率和最高的准确度作好各种生产准备。

    （5）程序权限管理：

    主要是给每个用户设计不同的NC程序管理权限，以避免自己或别人对NC的程序进行误编辑，体现责任分清。

    三、基于PDM的数控机床网络管理DNC的特点

    （1）由文件管理方式过渡到数据库管理方式：基于PDM的数控机床网络管理DNC区别于传统DNC的一个最明显的变化是采用了SQL关系型数据库的管理方式，消除了采用文件的管理方式所固有的存取、查询、安全等方面的隐患。它将NC程序的实际内容保存在数据库中，由机床上传到PC机中是保存在一个固定的数据库库表中，机床请求的NC程序也是从数据库中提取的。

    （2）真正实现与ERP、PDM、CRM等系统的无缝连接：在本系统中，考虑到用户使用PDM时可能使用的数据库是千差万别的，故采用了ODBC的方式，ODBC胜过其它数据库技术的优点之一就是允许一个单代码基同各种数据库接口的能力。针对不同厂家的数据库，我们只要建立合理的ODBC联接即可。

    （3）合理的程序管理流程：在本系统中，大量借用PDM对文档资料的管理流程，同时针对NC程序管理的特殊化，对NC程序进行管理。
 
    四、基于PDM的数控机床网络管理DNC实施方案

    以下是本公司给某数控机床厂家所做的基于PDM的数控机床网络管理DNC实施方案，敬请参考。

    此数控机床厂家属于某军工单位，内部网络建设非常完善，配置有ERP和PDM，都采用SQL数据库存储数据。用户要求我们的DNC也能与PDM连接，以便采用PDM对NC程序进行流程管理。系统网络拓扑结构如图所示：

图1 系统网络拓扑结构

    为此，我们提供了一套基于PDM的数控机床网络管理DNC，它负责在机床上传程序时将其保存到数据库表中，此数据库表是通过ODBC连接到PDM中的相关库表，机床所请求的NC程序内容也是通过数据库来存取的。针对NC程序管理的特殊要求，我们也给用户提供了一套基于PDM的NC程序管理系统，具体功能详见上面说明。

    五、总结
   
    总之，随着用户对DNC使用的不断深入，通过多年来与用户之间的不断探讨，我们感觉基于PDM的机床网络管理DNC是数控机床网络DNC管理的发展方向。在此，我们只是抛砖引玉，望广大同道者能不吝赐教，与我们共同探讨，互相学习，共同进步，为我国的制造业做出更大的贡献！