汽公司二分厂设备互联方案

1、第一章 CPS 系统模块功能介绍一、CPS 的特点CPS 系统具备以下显著特点：n以数据库管理为基础，规范程序管理：系统完全支持 Oracle、SQL Server标准数据库，能够将数控行集中统一高效管理，实现了程序的标准化编制、命名、流程审签，将工艺技术文档有机关联，程序由散乱无序存放提升到了规范管理。n以自动为，体现透明化管理：系统采用了世界级的 CIMCOMDC 机床模块，全面支持主流数控系统的网卡自动和所有机床的硬件，以及设备的 PLC 组态，实现了数据的自动、准确、实时反馈，让决策者轻松发现生产瓶颈设备，有效解决设备待机时间长的现象。n以机床为的全面协同管理：协同准备、协同制造、协同

2、反馈，通过信息充分共享、交互，将生产管理的“黑匣子”透明化、简单化。n以看板管理为展现形式，突出目视化管理：具有强烈对比效果的协同看板，可以快速展示不同机床、不同班组、不同计划时间的任务准备进度，能迅速影响生产计划执行的环节。n以 MES 为最终目标，具有良好的可扩展性：CPS 系统采用了模块化、标准化、集成化的设计思路。二、哈汽公司二分厂 CPS 系统配备模块2.1 基础数据管理2.1.1.、权限、管理在航天CPS 系统能够按部门，按分配系统操作权限，真正做到各司其职，每个人能够看到该看到的，又不能看到不该看到的。 车间各类根据权限登陆本车，数据具有最大程度的安全性。系统实行三员分立机制，并

3、默认生成系统管理员、安全管理员和安，三员具有相应权限。强大的管理功能，对系统进行可靠的权限管理，、安全员、审计员对系统权限进行设置，车间计划员、调度员、技术主管、工程师等，根据权限进行相关操作，从而实现CPS系统的精确的权限管理。图3-1权限定义图3-2部门与定义2.1.2.工厂日历管理图3-3 工厂日历可以方便设置工厂日历、周工作计划等情况，使生产计划更精确。工作时间是设定每台机床每天的工作时间，也叫计划工作时间，休息日用红色字体表示。图3-4 班组工作时间设定可以设定工作时间模板，以便方便机床工作时间设定。选择相应的时间模板，模板对应的开始和结束时间，以及相应的机床，即可一次对一台或多台机

4、床进行计划工作时间的设定。2.1.3.组织结构、用户管理按照企业用户的组织架构，在系统搭建工厂、分厂、车间、工段、班组，完企业的实际组织结构形成关系。图 3-5 组织结构设置2.2 任务管理2.2.1.手动计划导入系统支持手动 Excel 计划导入，或者自动MES/生管的机床计划。图 3-6 外部机台计划导入2.2.2.计划执行与查看 通过看板查看生产计划状态在任务管理中，很容易查看每一个项目和零件的状态，包括是否在制、计划数量、计划开工时间、所用时间、已完成准备、已开工零件等。图 3-7 任务管理界面图 3-8 任务执行界面程序准备到位 和德国JOBDISP APS高级排产系统进行集成，可以

5、通过准时化生产（JIT）、精益生产、交货期、最优库存等多种先进排产算法，对生产计划作出负载均衡的生产作业计划图 3-9 图形化高级排产界面JOBDISP 通过基于有限能力的作业排序和调度来优化生产计划，是有限生产能力的排产系统，它能够考虑到实际的能力，并可根据实际情况随时做出调整，并可整体计划提出修改申请。重新排产快速，运算速度快。计划编制，订单工序的拆分快捷。作业计划的能合理进行调整。关于 JOBDISP APS的详细功能，在另外的JOBDISPMES 5.0 APS 方案中体现。2.3 协同制造平台该平台是CPS系统要展现给计划一个计划准备、执行进度等多视图的图形化分析平台。当采用相应排产

6、算法对生产计划优化完成后，可由计划员向相应子系统生产准备指令。 通过信息共享，全面提高生产和管理图 3-10 协同看板任务看板通过建立良好的人机界面，有效地使用生产现场的各种数据信息，对车间各类生产活动进行、分析，为各级管理提供及时的综合信息和辅助决策信息。图3-11相关的文档图3-12现场无纸化制造浏览2.4 TOOL-LINK 对联网模块通过以计划为导向的准备刀具管理，能够有效提高准备刀具效率，节约准备时间。刀具参数可以直接传输到数控机床系统，无需人工录入，完全杜绝刀具参数录入错误导致废品。TOOL-LINK 对联网有以下特点：刀具信息数据库管理，刀具补偿参数和任务严格对应，避免了现场刀具

7、混用，有效减少刀具引起的质量事故。将对与机床传统的“一对一”传输模式，优化为“一对多”模式，实现了刀具参数完全按照计划准确传输。兼容各类数控系统，如常见的发那科、西门子、东芝等格式。和机床刀具库容量、规格完全对应的刀库管理，能够让编程员轻松选取机床刀具编程，减少了编程和刀具准备的脱节。图 3-13 对联网原理图 3-15 机床刀库管理2.5 DNC-MAX 机床联网通讯CIMCO DNC-Max 是航天CPS 的基础模块，主要实现数控设备的联网与通讯等功能。1)通过 RS232 接口或机床网口，软件架构上一台服务器超过 256 台数控设备的双向并发通讯（需要相应的后），后续设备扩容方便。图 3

8、-16DNC-Max 传输客户端界面机床联网，优化了串口服务器驱动，将传统的串口2)CIMCO方式改为TCP/IP 直接驱动方式提升传输速度，经测试，在波特率 19200 情况下速度提升 30%，在波特率 115200 情况下速度提升 300%，因此机床采用通讯波特率越高提升速度性能越高。通过优化后的 TCP/IP 驱动可明显提高机床程序传输速度，降低机床等待时间，提高机床运行效率；并且通过提高程序传输速度可提高机床速度，降低在机床时生产周期。图 3-17 IP 驱动串口服务器串口传输机床如 Fanuc、西门子系统，机床端增加文件夹名称查看功3)能，如下图所示，选中该选框后，机床在接收的目录列

9、表中将包含目录的名称。图 3-19目录名称4)串口传输机床如 Fanuc 系统，机床端按文件夹名称调用功能图 3-20DNC 支持目录如上图选中该可选框后，机床端可以调用该文件夹，此时服务器将把该文件夹下面所有文件包含子文件夹传输给机床。5) CIMCO DNC 系统具有良好的兼容性，完全支持标准的 RS232、RS422、485、网卡等全系列通讯接口，支持各种具有通讯功能的数控设备类型，完全支持 Fanuc、Siemens、OKUMA、Ferrari、Professional、HELITRONIC POWER、NUM、Mitsubishi、Heidenhain、HAAS、Mazak、Fago

10、r、FIDIA 、Agie 及华中数控、广州数控、天大数控、苏州三光、群基、帝等各种系统。图 3-20 DNC 适应不同的传输速率6)请求，机床操作员直接在机床面板上可以所需要的程序。7)，在机床面板上能够直接DNC 服务器上的程序、程序大小、编程日期等。8)自动接收，传时，服务器能够自动接收、自动命名、自动保存数控程序，服务器无须专人职守，完全支持 256 位长文件名，能实现程序名与文件名的自动转换。9)比较，在机床面板上可以直接将机床内的服务器的行比较，并将比较结果显示在机。10) 强制上能，可以做到操作者在一个新的必须把机床内程序发回服务器，确保服务器上永远保存最新版本的程序，便于规范化

11、管理。11) 通过网络配置和管理，通过客户机可以实现对任一通讯端口的。可根据机床面板字符情况，灵活设置设备端对程序通讯服务器端的远程请求命令。12) 提供稳定可靠的能力，只要您的机床具有功能，CIMCO都可方便可靠地实现。13) 智能断点续传，可以从程序的任意行、任意换实现程序的断点续传。图 3-21 方便的操作设置14) CIMCO 完全支持子程序多层嵌套调用功能。图 3-22 传输支持子程序15) 多重目录列表功能，操作者在机床端就可以浏览到机床对应的文件列表，并可直接在程序中选择程序，不需再输文件名而进行直接调用。16) 多重校验机制，程序每次传输都有或失败报告，确保程序传输准确可靠。1

12、7) CIMCO 具有强大的前处理和后处理能力。不同的机床系统，在传输过程中就可以对程序的特殊字符进行替换、增加、删除等数据处理。18) 大程序智能分段功能，一些内存空间有限，大程序放不下，通过自动智能分段传输功能，可省去人为的删截程序所造成的和不便。19) 支持长文件名，完全支持 256 位文件名，能实现程序名与文件名的自动转换。20) 可以传输刀具参数、备份机床参数21) 完全支持浮动的客户端，用户在客户端上可完成服务器上的所有的操作，比如程序与接收，传输状态的动态显示等。22) 特有的错误调试窗口功能，出现错误可方便进行分析，帮助用户快速解决系统通讯故障。23) 先进的全局设计与通讯参数

13、自动备份技术，客户在移机或重装系统时，系统可智能恢复。24) 系统启动时自动开启服务功能，使数控设备自动联网，并可确保DNC 服务器每次开机后，DNC 服务自动启动、自动响应。25) 系统可以对程序传输状态、传输结果、程序执行情况以及操作人等信息进行实时显示和日志。可将程序名称、机床名称、传输状态、传输结果、程序执行情况以及责任人等信息进行实时显示和日志，便于追溯管理。2.6 NCBase 程序管理CIMCO NCBase V5 是一套基于 PDM 理念并充分考虑到数控行业特点而开发数控程序专业管理系统。它具有以下功能：1)基于 Oracle 开发，适合管理大量数据文件，方便用户统一数据库平台

14、。2)支持三员分立机制，完全符合军工要求。3)采用多厂架构，支持 1 个管理服务器和分厂服务器数据交互，程序的集中管理。4)采用服务器/客户端架构，完全支持网络浮动版，客户端可在网上任意浮动。5)对程序文档可以按单元设备和零件分类的结构管理，每种管理结构支持向下多级结构，结构可由用户自行定制。图 3-23设备视图6)支持手工/批量导入文档方式建立结构树。7)支持多程序添加、程序文件的添加。8) 支持多节点的流程签署、审核。9) 支持多节点的下发。10) 支持数控程序、零件三维造型、工序图纸、工装等工艺相关文档的集成管理，能够对 Microsoft Office、AutoCAD、PDF、HTML

15、、图片和Cimatron、UG、Pro/E 三维图形文件等多种文件格式进行管理。图 3-24 浏览 PDF 文件11) 对数控程序的各种信息，如、图号、零件号、机床、用户信息等进行数据库管理。能够支持对所有程序文档按零部件编号、名称、图号、用户信息等的模糊功能。12) 具有任务管理、任务提醒、更改、委托功能、任务追回、任务作废等功能。13) 自动产生刀具文件，包括刀具名称、几何参数等，并自动关联到该。14) 程序信息自动提取功能，比如系统对程序的图号、编程员、机床等信息自动进行提取。15) 具有完善的版本管理功能，可自动跟踪、程序文件的所有变更，允许用户比较/恢复老版本，可靠保证设备操作调用最

16、新版本程序。16) 具有适合军工使用的三员分立制度管理，支持系统管理员、计员、安全员等用户管理。17) 系统具有灵活、完善的程序文件系统权限管理功能，对行可靠的权限管理，不同的设置不同的权限，每个人的操作权限可具体到每一级菜单、每一条命令。图 3-25 图管理和机床绑定，用户无法18)节点权限到具体；未机床和节点。19) 支持程序文档的生命周期管理，具备对程序文件的编制、审核、批准以及调试、更改、定型等流程管理，用户能够根据实际管理的情况自定义管理流程。图 3-26 NCBase 流程管理图20) 自动产生程序管理，包括创建、修改、检验、批准、删除等的时间及，使程序具有可追溯性，完全符合 IS

17、O9001 管理标准。21) 系统能自动跟踪程序文档的使用状态相关信息，包括程序的入库、调用、传输、更改以及操作等信息均有详细日志，并可对进行分类管理。图 3-27 NCBase 日志管理22) 与 DNC 系统无缝集成，DNC 系统直接从数据库数控程序，机传的程序直接保存在数据。23) 支持回收站管理，方便用户误删程序后恢复。24) 模板自动维护功能，用户可根据的需求进行定制各种模板。25) 数据自动备份功能，服务器会对数据进行自动定期备份。26) 支持拥限的用户对程序文档进行、粘贴、鼠标拖拽以及右键菜单等 Windows 标准的快捷操作功能27) 具有触摸屏大图标界面客户端，适合操作者在触

18、摸屏上方便操作。28) 良好的集，可方便与 CAPP、CAPP、PDM、MES、ERP 等系统进行集成。29) 友好的界面，人性化的设计，完全支持 Win98、Win2000、WindowsXP/2003。2.7 EDIT 数控程序编辑与CIMCO Edit V5 是 CIMCO 软件公司专为数控编程而设计的专业软件，该软件以其强大的功能、低廉的价格而风靡欧前累计销售超过 85，000 多套，在欧美发达数控编程几乎人手一套，成为编程名副其实的，是全球影响力最大的数控程序编辑软件。它有强大而实用的数控编辑功能、文件的智能比较、轨迹的三维模拟。其主要功能简述如下：1)行号的重排、空格、字符大小写的

19、转换等数控编程工具，可以极大地提高您的编程效率。2)醒目的字符颜色，使您的程序更加明快，增加了程序的可读性。3)数据处理功能可以方便地实现对各轴数据的运算，迅速完成程序缩放、旋转、镜像以及主轴转速、切削进给的动态调整等数控程序功能。支持对程序副本的编辑，支持文件编辑的标准功能，支持不同版本程序4)文件的智能比较，能明显标识出两个不同版本程序文件的差异，很轻松地标示出两个文件的数据差异、错行、漏行，并可以马上修改及生成比较报告。图 3-28程序版本比较5)支持宏程序、条件语句、循环的。图 3-29 宏程序支持 MAZAK 程序的视图浏览，可模拟机床界面，方便用户阅读和修改程序。6)7)强大的固定

20、循环/宏定义功能，用户可以更快速地增加/编辑复杂循环。图 3-30 宏定义强大的三维轨迹和实体的动态模拟功能，能够对程序文件进行二维刀具8)轨迹模拟和三维实体的动态模拟和校验功能。图 3-31 EDIT 实体9) 能够对程序文件设定的主轴转速、进给速率等工艺参数进行动态调整的功能，方便用户对工艺参数的优化。10)支持对程序的范围、刀具使用时间、时间进行统计，便于用户科学设置生产理论数据；方便实用的范围统计功能，可以快速判定程序是否有超程问题。图 3-32 程序X/Y/Z 范围统计11) 能够实现轨迹和实体的正反运行，自由的缩放、旋转和移动。12) 程序与轨迹的动态交互分析，可方便查看任意程序对

21、应的以及任意对应的；并可以进行图形测量。图 3-33 交互分析13) 友好的 Windows 界面，支持 Win95、98、NT、2000、XP 等操作系统。强大的功能。2.8 MDC-MAX 机床与2.8.1MDC 的特点适用系统多u 直接通过机床网卡数据，CIMCO MDC 系统支持 Fanuc、Siemens、Heidenhain 和 Mazak 等系统。方式多样u 可通过机床网卡进行条码扫描和手工输入等。或者增加硬件PLC 数据输出信号、数据种类丰富u CIMCO MDC 系统的数据种类包括各种状态信息、时间信号、功率信号、信息、F/S 值、位置信息等。报表丰富生动u CIMCO MD

22、C 系统提供 B/S 结构的生动报表、方便您察看任何时段的任何信息，也定期为您生成各种专业格式报表。2.8.2常见的机床方式2.8.3机床能到的信息2.8.3.1.网卡机床数控机床中 FANUC、SIEMENS、Mazak、Heidenhain 等机床，不用添加任何硬件，直接通过网卡可几乎所有的生产信息：机床开机关机时间、空闲时间、空转时间、时间、时间机床的工作状态。实时显示机床当前所处的工作状态，如编辑状态、自动运行状态、MDI 状态（手动数据输入方式）、试运行状态、状态等。程序信息。正在运行哪个程序（零件），程序运行到哪一行等。零件数量。当前刀具号。序号方式适用系统特别说明1网卡l 适用于

23、 FANUC 0i、16i、18i、21i 等带网卡机床l 适用于 Siemense840D PCU50以上系统l 适用于 Heidenhain ITNC530等系统l 适用于 MAZAK640 系统l OKUMA OSP-200 以上l 克机床以上网卡机床必需协议条件：1、FANUC 有 FOCAS 协议2、西门子系统 PCU50 以上3、TNC530 机床已经安装 Heidenhain DNC 功能4、OKUMA OSP-200 以上,win xp 平台的设备5克需安装了克 EZmonitor 软件2硬件适用于不带网卡所有机床根据不同类型机床选择传感器当前机床转速、进给、倍率、主轴负载。坐

24、标信息。能够实时反馈机床当前的坐标情况，包括：绝对坐标、机床坐标、相对坐标、剩余移动量等。信息。能够实时反馈机床是否有，号及内容。工人操作履历图 3-34 西门子系统数据界面2.8.3.2.硬件MDC 对比较老的机床或不开放协议的机床采用增加卡的方式进行生产数据。这种方式适合所有的数控系统，可到的信息有：机床的实时状态，是开机中还是关机中？机床的工作状态，是运行中、空闲中还是故障中？已经生产了多少件？机床的开机时间、关机时间机床的运行时间、空闲时间机床故障开始时间、故障消除时间工件的开始时间、结束时间工件最长时间、最短时间、平均时间结合条码扫描可到机床当前的零件、程序名等信息主轴功率2.8.3

25、.3.条码扫描用条码扫描这种辅助，将常见停机待机打印成条码，可到数控机床不到的信息，如：等待夹具，等待刀具，等待原料机床维修正在装夹实现对派工单信息反馈以及其他客户需要的各种信息。2.8.3.4.人工输入通过现场在客户端电脑上，可由操作工输入：机床状态的反馈废品数量调试数量装夹时间维修时间其他信息。2.8.4MDC 客户端MDC系统提供机床电子看板和电子地图 2 种方式查看机床实时状态信息。 电子看板将每台机床定义为四种基本状态（运行、关机、空闲、报警）。通过电子看板可了解每台机床当前状态。 设备布局图是按照设备在厂房布局来显示每台机床，并通过四种颜色来表示机床状态绿色（开机）、黄色（空闲）、

26、红色（）、灰色（关机）。图 3-35 电子看板实时的视觉反馈实时机床状态。哪个机床在生产？哪个机床是停机？当前产量监测，等等。134图 3-36 机床电子地图双击设备图后可查看当前机床状态，如下图示：图 3-37 MDC 实时数据-Siemens 机床坐标系实时的视觉反馈实时机床状态。哪个机床在生产？哪个机床是停机？当前产量监测，等等。134图 3-38 MDC 实时数据-Siemens程序信息2.9 现场信息管理在生产现场，工人可通过触摸屏登录航天CPS 系统，通过现场信息管理模块进行任务接收、浏览，生产数据，以及相关生产过程信息的输入。同时还可完成程序的、刀具、注意事项。该模块的功能主要用

27、于生产过程中的信息反馈工作，主要利用快速、简捷的输入来实现。比如：条码扫描、触摸屏等信息输入方式。支持触摸屏操作界面，具有大图标、大按钮，方便工人操作。操作者可通过触摸屏浏览、查看派工单，可完成机床状态信息的反馈。条码自动识别技术具有输入速度快，准确度高、成本低和易操作等特点。在自动化装配生产线和各过程中，使用条码扫描随工单上条码，实现对生产数据的，通过条码阅读器并译码后，条码信息输入计算机服务器的数据库。每个的每个工序都会有一个唯一的条码。不管发往何处，都会留有。如果发生问题，只需读入上的条码，就可以在数据库内调出该所有的相关数据，大大便利了的质量跟踪和售后服务。触摸屏作为一种最新的电脑输入

28、设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。其具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户。2.10质量管理模块与计划、反馈信息的闭环关联，可进行生产全过程的信息浏览。根据质量检验信息，系统提供质量问题月度、时间段汇总、质量问题所占比例图、检验统计等功能。提供质量报告打印、输出功能。收到工序级首检任务并进行检验，首检结果反馈至现场管理模块的具体操作工。收到排产零件的工序级检验任务并进行检验，系统自动检验结果，并可以进行历史

29、。质量管理系统能够对检验过程中出现的质量问题进行处理，并对处理结果进行/。对不品单的结果进行，并可以进行历史。系统支持将三坐标测量结果文件（PDF，EXCEL,word）通过 CPS 系统上传，并在CPS 的质量模块进行管理和浏览，并可以按照质量测量结果文件。2.11决策支持模块DSS 决策支持报表采用 B/S 架构，方便用户浏览，系统提供多种的统计报告模板供您选择，可方便、直观地显示您需要的各种数据，准确了解您的机床出现了什么情况及生产计划完成情况。如：机床 24 小时实时状态图操作工的效率、机床利用率机床程序信息、的工件数量统计机床开机时间、机床停机时间、机床故障时间、机床运行时间统计机床

30、利用率、开机率等，以及每天/每周/每月走势图状态统计图数据输出为日报、周报、月报、季报可以具体统计到每个机床、机床组、每个分厂可以以饼图、柱图、折线图、统计表格等多种方式统计、分析数据，并可以输出为 OFFICE 文档、PDF 文档。2.11.1 机床当前状态车间的管理通过 Web 报表中机床布局图，可详细了解到厂房设备的现状，通过机床 4 种基本颜色可直观了解机床当前状态，（运行）、空闲（黄色）、（红色）、关机（灰色）。图 3-39 MDC 报表布局图显示实时信息2.11.2 分析机床效能在选定时间内（如一周、一月或自定义时间）查看行效率图，通过查看运行效率的平均数据，来了解整个部门数控设备

31、运行效率的高低。见下图：图 3-40 MDC 报表效能分析图 3-41 MDC 报表运行效率曲线2.11.3 机床状态机床详细信息图包含机床 24 小时机床四种基本状态（运行、空闲、关机）和提供对应时间段详细的内容，了解员工工作实际工作情况和机床状态时间分布。图 3-42 机床 24 小时2.11.4 利用率走势系统提供的走势图，可以对每台机床/机床组/分厂等进行每天/每周/每月的走势分析，方便用户对设备利用率的横向对比，通过对比来查找影响生产利用低的。图 3-43 MDC 报表走势图分析2.11.5 查看机床详细信息机床详细信息可方便用户对具体每台机床查看详细的时间。图 3-44 MDC 报表信息统计图 3-45 MDC 报表详细信息2.11.6 查看机床空闲时间可查看每台机床在选定时间内的四种基本状态时间以及百分比（运行、空闲、关机）的统计，了解机床在选定时间内机床空闲时间及百分比图 3-46 机床状态对比图