中國船舶重工集團公司國營武昌造船廠主營特種船舶舾裝件與完整件，大、中型鋼結(jié)構(gòu)，機械加工、特種設(shè)備制造、冶金成套設(shè)備制造等業(yè)務(wù)。近年來逐年加大技術(shù)創(chuàng)新投入，利用信息技術(shù)不斷推進企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，初步形成了融合三維設(shè)計、虛擬仿真和設(shè)計管理與控制平臺為一體的數(shù)字產(chǎn)品柔性生產(chǎn)線，計算機三維生產(chǎn)設(shè)計、企業(yè)信息空間工程和潛艇總段建造技術(shù)等自主知識產(chǎn)權(quán)成為武船機制分廠搏擊市場的核心競爭力。

    然而在發(fā)展中，企業(yè)的生產(chǎn)能力也在經(jīng)受著新的考驗，隨著發(fā)展速度一步步的加快，認(rèn)識到了生產(chǎn)能力的提高不再僅僅是增加一峰設(shè)備那么簡單，需要通過更加合理的安排生產(chǎn)、調(diào)節(jié)生產(chǎn)計劃、改善生產(chǎn)節(jié)拍、全面過程控制這些手段來實現(xiàn)產(chǎn)能、品質(zhì)的提高，成本降低，從而有效地增加企業(yè)產(chǎn)品的核心競爭力。在3個車間進行整體數(shù)字化改造丁程，采用CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)為車間整體信息化的平臺，完成機床代碼傳輸及在線加工的工作，同時為后期車間管理打下基礎(chǔ)。

??一、方案設(shè)計指導(dǎo)思想??

    武船機制分廠數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)管理系統(tǒng)的指導(dǎo)思想為：“總體規(guī)劃、分步實施”。先實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，然后合作實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)管理，并進一步完成程序編輯仿真、設(shè)備信息采集、統(tǒng)計分析這幾個模塊的功能，并將這幾個模塊的功能應(yīng)用成熟，在后期可以考慮到實現(xiàn)MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))系統(tǒng)，有效的對生產(chǎn)計劃、派工、產(chǎn)能信息回饋、排產(chǎn)、庫房管理、刀具管理這幾部分做出更進一步的改善，完全實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，并與企業(yè)ERP/PDM/CAPP等系統(tǒng)集成，實現(xiàn)企業(yè)級的協(xié)同管理和工作。

    統(tǒng)一平臺，協(xié)同管理：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的整體規(guī)劃、建設(shè)和管理，CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的信息資源規(guī)劃、統(tǒng)一的系統(tǒng)實施和部署、統(tǒng)一的應(yīng)用升級和發(fā)布機制，實現(xiàn)信息化的整體規(guī)劃、建設(shè)和管理。CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)建立集成的系統(tǒng)體系，統(tǒng)一的權(quán)限控制，統(tǒng)一的流程、協(xié)作、任務(wù)和消息傳遞機制，統(tǒng)一的信息集成機制，使系統(tǒng)成為集成、協(xié)同的整體。滿足企業(yè)個性和長遠發(fā)展的需要。

    采用集中數(shù)據(jù)處理模式，提高可控性：CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)實施后，最終所有數(shù)據(jù)均被管理存儲于總服務(wù)器中，考慮到數(shù)據(jù)保密及安全，網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)數(shù)據(jù)總服務(wù)器必須考慮數(shù)據(jù)備份，支持硬盤熱插拔?？梢宰龅桨磿r間周期設(shè)置自動數(shù)據(jù)備份。

    統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施：DNC系統(tǒng)建設(shè)項目是一項系統(tǒng)工程，關(guān)系到車間生產(chǎn)的方方面面，是一項引入新思想、新觀念的全局性工作，因此，需要集中統(tǒng)籌，統(tǒng)一規(guī)劃，制定切實可行的總體實施規(guī)劃，把網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的管理思想、管理體制、管理方法融入到生產(chǎn)中去。如果沒有統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)劃，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，數(shù)據(jù)不能集成、共享，將會造成很多“信息孤島”，既造成重復(fù)投資，又大大降低了使用效果。

    按照總體規(guī)劃，自下向上分步實施的原則，每完成一步，按階段驗收一步，即先實施的車間，先試運行，在試運行后，進行階段性驗收，本著完善提高的方式進行。

??二、方案的實施??

    CAXA經(jīng)過與武船機制分廠技術(shù)人員的多次溝通與交流，了解到武船機制分廠對DNC系統(tǒng)需求突出為程序設(shè)備的代碼傳輸和生產(chǎn)文檔的管理并且能實現(xiàn)機床生產(chǎn)信息的數(shù)據(jù)采集。經(jīng)過和使用部門多次探討，在最為基礎(chǔ)的數(shù)控設(shè)備通訊模塊中，CAXA提出“智能終端(單串口服務(wù)器)”方案。在數(shù)控設(shè)備統(tǒng)一集中通訊的需求下，需要一套完整的解決方案來完成整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的搭建，從而保證通訊的暢通無阻，操作的方便快捷，系統(tǒng)的安全可靠。

圖1：武船機制分廠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

    在方案中，CAXA采用了一種定制的國產(chǎn)串口服務(wù)器(又名智能終端)，這是一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上的微型嵌入式計算機，也是一種在安全上非常敏感的網(wǎng)絡(luò)硬件。國內(nèi)軍工企業(yè)實施網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)大多要求使用國內(nèi)制造的該種智能終端產(chǎn)品，它是中國電信網(wǎng)絡(luò)控制中大量使用的信得過產(chǎn)品。從軍工行業(yè)保密方面要求考慮，該智能終端其產(chǎn)品內(nèi)核系統(tǒng)為Linux，應(yīng)用部分軟件由CAXA編寫，硬件內(nèi)的全部源碼為CAXA掌握，不存在非友好集團的不良程序，不會泄漏用戶信息。從系統(tǒng)的可靠性上考慮，使用智能終端能提供每天24h、每周7個工作日、每月30天、每年12個月的不間斷運行，且硬件發(fā)熱小、穩(wěn)定性高，能保證車間現(xiàn)場使用。

    使用智能終端設(shè)備的工作原理為：每臺機床使用1個智能終端，實際上為1個微型計算機，因此可以將機床作為車間局域網(wǎng)中的1個節(jié)點聯(lián)入到車間以太網(wǎng)絡(luò)中，布線時不需要布置成本昂貴的串口線路，只要布置通用以太網(wǎng)線路就可以。智能終端的一端連接機床的串口，從智能終端的另一端引出的屏蔽網(wǎng)線連接到附近的以太網(wǎng)交換機上，以太網(wǎng)交換機再通過已布置好的光纖模塊接入企業(yè)園區(qū)網(wǎng)。

    由于以太網(wǎng)絡(luò)比RS232線路的穩(wěn)定性和可擴展性好，如果每臺數(shù)控機床前放置一臺智能終端，它具有獨立的IP地址，并具有RS232和RJ45協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能，能夠按照一定的協(xié)議和數(shù)控機床及網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器計算機進行數(shù)據(jù)交換，這樣既可以將RS232線路縮短到最短。另一方面，由于服務(wù)器不直接和數(shù)控機床的RS232接口通信，而是以10/100M的速度與單個終端微縮計算機進行網(wǎng)絡(luò)通信，因此單臺服務(wù)器可控制的機床數(shù)量將比單純的多串口通信大得多，可以真正做到單臺服務(wù)器可管理的數(shù)控設(shè)備超過256臺。

    智能終端內(nèi)部具有獨立的CPU和內(nèi)存，外部具有2個接口：以太網(wǎng)絡(luò)的RJ45接口和RS232接口，如圖2所示。

圖2：以太網(wǎng)絡(luò)的RJ45接口和Rs232接口

    此種通信方式特點及優(yōu)勢為：真正做到將串口線路縮短到最短，增強了申口通信的穩(wěn)定性；計算機服務(wù)器的并行處理能力大大提高，系統(tǒng)安全、穩(wěn)定；通過智能終端的方式連接，可以有效地避免病毒對機床的入侵；通過智能終端和CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通訊軟件的配合，可以針對FANUC系列的機床直接實現(xiàn)快速機床加工信息采集，無需再增添其他設(shè)備以增加成本；智能終端屬于單節(jié)點通訊設(shè)備，即使1個損壞也不會影響到其他設(shè)備。另外，在維修方面也更加方便快捷，不用擔(dān)心多串口服務(wù)器的方式下出現(xiàn)“一口損壞，整臺更換”的尷尬局面，而且整臺更換將會影響到所有機床的正常通信，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，即使可以快速的更換，也需重新對該多串口服務(wù)器進行相關(guān)配置，費時費力。

  此方式已經(jīng)過多個用戶多年的使用測試，可以保證長時間不間斷運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，并且操作簡便。從整個平臺的結(jié)構(gòu)而言，實現(xiàn)了數(shù)控設(shè)備通訊模塊是完成及貫通整個系統(tǒng)及平臺的前提和基礎(chǔ)。

  CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通信模塊可以完成數(shù)控加工程序從服務(wù)器到機床的遠程上傳/下載、數(shù)控設(shè)備參數(shù)的備份/恢復(fù)、大程序的在線加工等功能，在網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)中起很重要的作用。如圖3所示，它完成的基本功能是代碼的雙向傳輸，支持遠程請求與遠程傳輸功能，操作者在機床端就可以遠程調(diào)用程序，完成程序的發(fā)送、接收和列表查詢。

   除此以外還可以完成機床參數(shù)設(shè)置/加密/備份，代碼校驗仿真，高級參數(shù)設(shè)置，加工數(shù)據(jù)采集等功能。CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通信系統(tǒng)組成見圖3。

圖3：CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通信系統(tǒng)組成

    CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通信模塊自動傳輸/監(jiān)測穩(wěn)定可靠，能適應(yīng)365×24的工作模式，保證長年全天24h開機工作，不會影響機床的三班倒或節(jié)假日加班運行；由于在與串口機床通信時采用了定制的國產(chǎn)智能終端，它是一種增加了大量串口傳輸功能和提高了傳輸穩(wěn)定性和安全性的串口服務(wù)器，其內(nèi)置了CAXA自行開發(fā)的程序模塊，實現(xiàn)了準(zhǔn)硬協(xié)議式的傳輸，計算機端與單串口服務(wù)器間通信采用TCP/IP協(xié)議傳輸，速度可以真正達到以10/100M速度進行，降低網(wǎng)絡(luò)資源負(fù)載，提高并行加工能力，在傳輸過程中保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定快捷，準(zhǔn)確無誤，具有多重校驗機制，使支持線路受干擾后數(shù)據(jù)丟包、缺損的自動補齊，字符自動效驗功能，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。保證了程序傳輸無誤碼、無掉段。

??三、項目實施效果??

    本項目實現(xiàn)了3個車間14臺數(shù)控設(shè)備的通訊控制，操作者只需要在數(shù)控設(shè)備的控制面板上輸入調(diào)用指令，即可完成程序的發(fā)送、接收和列表查詢。實現(xiàn)多臺機床并行在線加工、斷點續(xù)傳能力，并可實現(xiàn)自動、手工、斷點續(xù)傳，在線加工過程中會實現(xiàn)自動補包，確保了傳輸?shù)綑C床的程序無誤?？蓪⒉煌脑O(shè)備類型、不同的控制系統(tǒng)以不同的接入方式同時接入統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)進行管理。上傳程序時，服務(wù)器能夠自動接收、自動保存數(shù)控程序，服務(wù)器端無需專人職守。實現(xiàn)加工程序遠程列表瀏覽，操作者在機床端就可以瀏覽服務(wù)器上對應(yīng)的文件列表，并可在列表中選擇程序進行調(diào)用。具有強大的日志管理功能，可以記錄整個系統(tǒng)的所有事件，提供復(fù)合查詢檢索，方便問題的查找?？刹榭磾?shù)據(jù)傳輸?shù)娜掌?、時間、文件名以及上傳還是下載等內(nèi)容，用以記錄操作者的操作過程及出錯信息?？梢宰詣觽浞萃ㄓ崊?shù)，在移機或重裝系統(tǒng)時，機床參數(shù)可智能恢復(fù)。

??四、結(jié)語??

    武船機制分廠CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC項目的施工難度較大，設(shè)備體型大，品種多，包含鍛壓、金切、鑄造、起運等設(shè)備，CAXA克服了種種困難，順利完成了施下，受到了武船機制分廠的好評。CAXA為武船機制分廠DNC系統(tǒng)建設(shè)項目匹配了CAXA最優(yōu)秀的平臺和模塊，并通過模塊之間的完美契合，實現(xiàn)了本次項目的全部技術(shù)要求，并且對某些技術(shù)要求做了更加完美的補充和完善，使之真正成為適合武船機制分廠的DNC系統(tǒng)建設(shè)項目，為武船機制分廠搭建一體化的數(shù)字化制造平臺打下堅實基礎(chǔ)。CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)在武船機制分廠的應(yīng)用是非常成功的。