隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展進(jìn)步，企業(yè)的信息化在經(jīng)營(yíng)管理中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。傳統的設備，多為本地機床獨立操作，生產(chǎn)效率偏低，運維難度較高，無(wú)法將生產(chǎn)資料與生產(chǎn)信息接入到企業(yè)信息系統中。為了滿(mǎn)足企業(yè)對于各生產(chǎn)制造部門(mén)對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)管理的要求，機床聯(lián)網(wǎng)項目的實(shí)施勢在必行。機床聯(lián)網(wǎng)項目在于搭建一個(gè)設備層（數控機床）的車(chē)間級分布式控制網(wǎng)絡(luò )，并且實(shí)時(shí)采集機床數據和其他生產(chǎn)類(lèi)數據，同時(shí)實(shí)現機床狀態(tài)等的可視化展示等，在提高機床的使用效率的同時(shí)，為企業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)制造執行系統奠定良好基礎。

一、項目概況

某智能裝備股份有限公司成立于2003年初，專(zhuān)注于研發(fā)、生產(chǎn)制造注射量25g～300000g的智能注塑機，是二板智能注塑機專(zhuān)家。產(chǎn)品廣泛應用于航空航天、國防、交通、電子、建筑、生物醫藥等領(lǐng)域。

根據現場(chǎng)調研的結果，擬對全廠(chǎng)車(chē)間內現有的四十多臺數控機床，搭建DNC專(zhuān)用傳輸網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現DNC系統全面應用與管理。對于機床的聯(lián)網(wǎng)改造，大部分機床使用自身出廠(chǎng)配置的網(wǎng)卡實(shí)現聯(lián)網(wǎng)功能，對于小部分機床，由于沒(méi)有網(wǎng)卡，則需加裝專(zhuān)門(mén)的采集卡進(jìn)行采集和轉發(fā)。對于DNC網(wǎng)路分布，網(wǎng)絡(luò )中心機房設置于信息中心，車(chē)間設置機柜管理現場(chǎng)的IT類(lèi)信息點(diǎn)。DNC系統的網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)需按照標準規定，在敷設時(shí)保持規定的距離，采用獨立的主干、垂直、水平布線(xiàn)子系統。

二、需求分析

該智能裝備股份有限公司需搭建一個(gè)基于設備層的車(chē)間級分布式控制網(wǎng)絡(luò )，旨在實(shí)現對廣州工廠(chǎng)36臺設備和浙江工廠(chǎng)7臺設備的機床聯(lián)網(wǎng)與數據采集，便于對機床的集中管理，提高現場(chǎng)管理的規范性，并通過(guò)對設備實(shí)時(shí)運行狀態(tài)及生產(chǎn)數據進(jìn)行監控和采集，實(shí)現對設備OEE效率、停機原因的統計分析，并實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程數據的可視化展示功能，讓生產(chǎn)管理人員及時(shí)了解設備的生產(chǎn)效率、報警/故障、生產(chǎn)異常等情況，為生產(chǎn)管理決策提供數據支撐。

三、力控解決方案

3.1 系統架構圖：

3.2 設計目標：

與車(chē)間機床局域網(wǎng)絡(luò )連接的任意計算機，不需要安裝任何軟件，通過(guò)瀏覽器即可遠程查看機床的工作狀態(tài)；

對所有機床可自動(dòng)地采集到其實(shí)時(shí)狀態(tài)，工作狀態(tài)，報警狀態(tài)等豐富信息；

具有至關(guān)的機床狀態(tài)電子看板，可隨時(shí)查看所有機床的運行/空閑、開(kāi)機/關(guān)機、報警/故障狀態(tài)，并以不同顏色來(lái)表示不同狀態(tài)，還可以查看機床實(shí)時(shí)信息，如：主軸倍率、進(jìn)給倍率、主軸負荷、機床操作模式以及當前加工的產(chǎn)品信息等；

具備車(chē)間電子布局圖看板，可按照車(chē)間實(shí)際布局和機床實(shí)際位置進(jìn)行機床擺放，用機床醒目的顏色標識機床的不同狀態(tài)；

支持液晶電視顯示，可以將儀表盤(pán)、機床效率拆線(xiàn)圖、機床狀態(tài)分布圖、機床報警/異常停機信息、停機原因并注那圖、產(chǎn)量拆線(xiàn)圖組合在1~2個(gè)頁(yè)面中，進(jìn)行可視化看板展示，并可以滾動(dòng)顯示出采集到的機床實(shí)時(shí)狀態(tài)、效率、加工數量等豐富的信息；

具有B/S架構的MCD報表統計分析，MDC報表可以支持自由選擇機床、機床組和時(shí)間段，進(jìn)行技術(shù)數據的查詢(xún)和統計；可以統計機床的開(kāi)機率、機床運行效率、機床利用率，并支持對算法公式進(jìn)行自定義設置；具備綜合效率對比分析功能，每臺機床均可通過(guò)對開(kāi)機率、運行效率、利用率的柱狀圖進(jìn)行分析對比；具備機床報警的記錄和統計功能，可以查詢(xún)所有機床的加工數量、加工的程序名以及加工時(shí)間；MDC報表的統計圖可以支持按機床名稱(chēng)和實(shí)際數值高低進(jìn)行排序，方便用戶(hù)使用及查找定位所需要關(guān)注的機床；

支持機床操作者通過(guò)現場(chǎng)的PC終端，選擇機床停機原因，如：機床故障、機床維修、等待物料、等待刀具等，停機原因可以有系統管理員進(jìn)行自定義配置；提供機床停機原因分析報表，便于管理人員通過(guò)餅狀圖或柱狀圖，直觀(guān)明了地查看并分析機床的停機原因占比。

四、顯示面板功能詳解

4.1 概覽

通過(guò)看板登錄界面登陸成功后，首先進(jìn)入概覽，在這個(gè)界面上，可以直接查看設備的運行效率，點(diǎn)擊下方柱形圖的任意一個(gè)機床名稱(chēng)，可以查看對應機床的開(kāi)關(guān)機時(shí)間，報警時(shí)間，空閑時(shí)間等等。

4.2 效率分析

1)、機床總開(kāi)機率

機床總開(kāi)機率 = 開(kāi)機時(shí)間 / 自然時(shí)間。

本畫(huà)面主要展示每個(gè)機床的開(kāi)機率。從下圖可以看到有最高開(kāi)機率，平均開(kāi)機率，最低開(kāi)機率等供企業(yè)進(jìn)行查看。

2)、機床運行效率

機床運行效率 = 運行時(shí)間 / 開(kāi)機時(shí)間。

從下圖的柱形圖中可以看到每個(gè)機床的運行效率，下方的環(huán)形圖還能看到最高運行效率的設備，最低運行率的設備以及平均運行效率。

3)、機床總利用率

機床總利用率 = 運行時(shí)間 / 自然時(shí)間。

從下圖的柱形圖中可以看到每個(gè)機床的利用率，下方的環(huán)形圖還能看到最高利用率的設備，最低利用率的設備以及平均利用率。

4.3 綜合分析

1)、效率對比分析

效率對比分析是把效率分析頁(yè)面中的每一臺機床的機床總開(kāi)機率、機床運行效率、機床總利用率3個(gè)參數為一組，放到一個(gè)柱狀圖中，讓所有機床的參數進(jìn)行對比，直觀(guān)并且一目了然。點(diǎn)擊柱狀圖下方任意一個(gè)參數，可以讓該參數在柱狀圖中處于顯示/影藏的狀態(tài)切換，方便用戶(hù)在使用時(shí)自定義查看參數柱狀圖。

柱狀圖下方準備了相應的報表，提供給用戶(hù)詳細數據。點(diǎn)擊表頭中某列的名稱(chēng)，則報表以該列為基準列進(jìn)行排序顯示。

2)、運行狀態(tài)對比

運行狀態(tài)對比是把設備的運行比率、空閑比率、報警比率、關(guān)機比率等4個(gè)參數放到一個(gè)柱形圖中進(jìn)行比對，直觀(guān)并且一目了然。點(diǎn)擊柱狀圖下方任意一個(gè)參數，可以讓該參數在柱狀圖中處于顯示/影藏的狀態(tài)切換，方便用戶(hù)在使用時(shí)自定義查看參數柱狀圖。

柱狀圖下方準備了相應的報表，提供給用戶(hù)詳細數據。點(diǎn)擊表頭中某列的名稱(chēng)，則報表以該列為基準列進(jìn)行排序顯示。

4.4 報警分析

1)、報警統計

報警統計用于展示每個(gè)機床一段時(shí)間內的報警次數，隨便點(diǎn)擊任意一個(gè)機床，可以查看該機床的每個(gè)報警的詳細產(chǎn)生時(shí)間。

2)、倍率異常統計

倍率異常統計可以用于查看每個(gè)機床的倍率異常時(shí)間，由此可以分析該設備是否長(cháng)期處于非正常操作狀態(tài)，員工是否經(jīng)常為了提高加工速度，提高機床的運行速率，導致設備的壽命減少等等。

4.5 加工統計

1)、加工信息

加工信息頁(yè)面用于查看機床某個(gè)時(shí)間段中的加工次數，很容易能了解到設備的使用強度。

2)、輔助狀態(tài)

輔助狀態(tài)畫(huà)面用于查看機床每個(gè)步驟持續時(shí)間占用整個(gè)加工周期的比率。

3)、OEE看板

機臺稼動(dòng)率，本畫(huà)面用于查看每個(gè)機臺設備的稼動(dòng)率，以圖表，曲線(xiàn)，柱形圖的方式進(jìn)行展示。

4.6 設備信息

1)、布局圖

布局圖用于查看車(chē)間的設備的當前狀態(tài)（運行狀態(tài)，空閑狀態(tài)，故障狀態(tài)，離線(xiàn)狀態(tài)等），點(diǎn)擊運行中的設備能夠查看當前設備所處在的加工步驟，點(diǎn)擊故障狀態(tài)的設備可以查看設備產(chǎn)生的故障信息。

2)、電子看板

電子看板和布局圖類(lèi)似，不同的是電子看板會(huì )整合全部設備在一個(gè)畫(huà)面中，可以直觀(guān)的查看機臺的狀態(tài)（運行、空閑、故障、離線(xiàn)），選中設備可以查看當前設備的其他狀況。

五、結論

機床聯(lián)網(wǎng)項目的實(shí)施，為設備層級的有效管控提供了技術(shù)支撐，作為底層設備的信息化，是實(shí)施數字化制造的基礎手段是公司推行數字化制造技術(shù)的基礎，為公司推行的數字化工廠(chǎng)的建設起到舉足輕重的作用。利用DNC的通信網(wǎng)絡(luò )可以把車(chē)間內的數控機床通過(guò)中央監控室對機床狀態(tài)進(jìn)行集中監控，由中控室管理人員根據機床的待機、工作、故障、停機等狀態(tài)，實(shí)現對現場(chǎng)工作人員和機床的充分合理調度，從而掌握整個(gè)車(chē)間的加工情況，便于實(shí)現加工物件的傳送和自動(dòng)化檢測設備的連接,同時(shí)為生產(chǎn)制造執行系統的實(shí)施奠定良好的基礎。