数字化生产管理实训中心管理方案设计与实施

数字化生产管理实训中心管理方案设计与实施内容摘要：

协建了数字化生产管理实训中心，用于加深参加实训的学生对现代的生产管理模式的理解。 武汉优博睿科技有限公司是美国 Predator 公司在中国的一家业务代理商，主要负责 Predator MES 软件系统的项目实施。 目前已与国内多家大型制造 企业存有合作关系。 数字化生产管理实训中心的建设，必须充分的利用现有的固定设备，这样不仅可减少建设经费减少实验室的数量，而且能在不影响原有设备正常使用的前提下充分利用设备资源。 该实训中心在先进设计制造实验室中进行建设，目前仅进行了八台设备的连接，通过对这八台设备的生产管理过程的演示，希望能使参加实训的学生能了解从数字化设计到数字化生产全过程的基本流程。 数字化生产管理实训中心 实验室建设于南京工程学院工程实践中心 7号楼，依托原有的数控设备搭建数字化的生产管理系统。 实验室中拥有八台数控设备 ，分别可完成车削、铣削、测量、快速成形等等工作。 实验室的整体平面布局图以及 Predator MES 系统布线图如图 31 所示。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 图 31 实训中心整体平面布局图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 目前实验室由 8台数控设备组成，其详细说明如下表 所示 : 表 序号 设备编号 设备名称 控制系统 1 20203389 数控加工中心 FANUC 0iMD 2 20203387 数控车床（ FANUC） FANUC 0iMD 3 20203388 数控车床（西门子） SIEMENS 802D SL 4 20202024 数控铣床（西门子） SIEMENS 802D SL 5 20202022 单轴数控电火花成型机 Windows 6 20202023 数控中走丝线切割机床 Windows 7 20201974 复合式三坐标测量仪 Windows 8 20200361 激光快速成型机 Windows 实验室建成后，每台设备都需要配备一台液晶显示屏和条码扫描器，显示屏用作生产看板，条码扫描器用来进行人工操作数据反馈。 生产看板能够指示出当前所需进行的工作，工人根据指示进行机床操作，机床操作完成后，还需完成数据采集工作。 如：当完成零件装夹，操作人员使用条码枪扫描相应的条码，使系统能够接收到当前的机床操作状态信息。 CNC 设备接入网络示意图如图 32 所示： C N C 设 备D B 2 5条 码 枪D I G I 单 串口 交 换 器8 口 工 业 交 换 机P r e d a t o r G r i z z l y C a b l e 网 线P r e d a t o r G r i z z l y C a b l e 网 线P r e d a t o r G r i z z l y C a b l e 网 线P r e d a t o r G r i z z l y C a b l e 网 线电 源电 源逻 辑 采 集 仪四 通工 位 生 产 数 据显 示 和 输 入 终 端 图 32 数控设备接入 DNC 网络连接示意图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 Predator MES概述 Predator Travelers 定义 Predator Travelers（电子化工艺工单管理子系统）是一个用计算机来实现创建、组织发放和记录详细生产数据、过程和作业指导的应用程序。 其实现的主 要软 件 应用 技术 是基 于 Predator MES/SFCTravelers 模 块， 通过 Predator MES/SFCTravelers 获取从 CAPP 或 MRPⅡ /ERP 系统 过来的信息，可以被系统根据现场实际情况进行有效的分类管理，由生产车间的管理人员和工程师互动地创建或配置有效而合理的电子作业指导文件 ——“电子工单”，并迅速发放到生产现场的各个环节，可通过各类电子终端最终实现车间的无纸化生产和装配。 Predator Travelers 与 PDM关系 产品数据管理 PDM（ Product Data Management）有效地将产品数据从概念设计、计算分析、详细设计、工艺流程设计、加工制造、销售维护至产品消亡整个生命周期内及其各阶段的相关数据，按照一定的数学模式加以定义、组织和管理，使产品数据在其整个生命周期内保持一致、最新、共享及安全，具体地说，PDM 技术是对工程数据管理、文档管理、产品信息管理、技术数据管理、技术信息管理、图像管理以及其它产品信息管理技术的一种概括与扩展。 PDM 以软件为基础，是一门管理所有与产品相关信息（包括工程规范、电子文档、扫描图像、 CAD/CAE/CAM 文件、产品结构、产 品定单、供应商状况等）和所有与产品相关的过程（包括作业流程、审批 /发放过程、工程更改单等）的技术。 他提供产品全生命周期的信息管理，并在企业范围内，为企业的设计制造建立一个并行化的产品开发协作环境。 它将整个企业视为一体，能跨越整个工程技术群体，是促使产品快速开发和业务工程快速化的催化器，也是在分布式企业管理模式的基础上，与其它应用系统建立直接联系的重要工具，它将很好地面向企业的生产组织，使企业提高其产品质量，缩短研制周期，提高工作效率，加快产品投放市场速度，从而提高产品竞争能力。 PDM 管理几乎所有产品数据， 但它运用于企业的计划层、管理层，无法将产品相关信息（产品二维图、三维图、刀工具清单、装夹说明、作业流程、工程更改单等）发放到车间现场，无法指导现场操作人员进行生产。 Predator Travelers南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 系统面向于企业执行层和控制层，利用 PDM 管理的几乎所有产品数据，整个关联生产过程中的大量生产文件（派工单、工艺卡片、设计图纸、刀工具清单、装夹工艺文件、工程更改单等）并下发到车间现场，实现信息的共享，搭建无纸化生产管理平台。 系统目标 通过对图纸及用户进行分级管理，有效控制非本 系统操作人员的非法操作；通过建立图纸的产品结构树（以建立工程的形式完成），使产品与图纸相关联，利于对产品的进一步管理。 通过应用网络和数据库技术管理各种图库，减少设计人员的检索旧图纸时间，提高部门的运作效率；对各部门生产的文件统一管理，并提供给相关部门访问，在更深层次上利用这些信息，提高整个企业的运作效率。 数据文件的组织由应用程序管理，有权限控制，源程序可由软（硬）件加密。 在文件系统和通用的商用数据库上建立自己的数据文件管理方法，采用面向对象技术，在数据库上建立一 层对象库，对数据和文档的管理通过对象库与文件系统和数据库系统进行管理，确保数据和文件可靠。 、模块化的管理 使信息化维护繁重为轻松，采用 Inter 技术，使管理员能够从任何一台计算机来管理、配置整个系统，建立并维护用户及其他系统资源；系统的主要应用集中于少数服务器，很大程度上减少了系统维护的工作量。 通过网络实现了多个使用者直接的协同工作。 整个车间信息资源，整个关联生产过程大量的生产文件，保证生产相关数据的完整、一致、安全及可追溯，实现共享，让现场操作人员清楚知道零件制造需要的工艺过程和资源，需要的刀工具、量具、设备、材料、检验等，同时车间人员能够实时互动浏览最新作业流程、零件设计图纸和、工艺订单情况，搭建了一个无纸化生产管理平台。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 系统功能 Predator Travelers 包括一个强大的基于目标的数据库，支持无限多的零件、工艺要求、 NC 程序、材料、刀夹量具、设备、图纸、检验要求、工程变更通知（ ECN）等等，为生产车间提供电子化的派工单，指导生产人员现场操作。 Predator Travelers 允许用户以附件的形式 添加和查看无限多本地的二维图、三维图、工艺卡片、刀具清单、装夹说明、工艺说明、更改单、更改说明、仿真图、视频文件等。 Predator Travelers 通过向导框操作实现以下流程： 电子工艺工单的发放、不发放和召回 电子工艺工单的修改、复制和创建交替 电子工艺工单的删除、恢复和清除 电子工艺工单、工序、零件等的 ECN 工程变更通知和版本控制 条码枪可用于 Predator Travelers 每个操作界面，通过扫描工单号、零件号或工序号轻松方便快捷的查看电子工艺工单，利用现场的 PC 显示终端显示二维图、三维图、工艺说明、刀工具清单、工程更改说明等指导现场操作人员生产。 详细跟踪每个电子工艺工单整个生命周期， Predator Travelers 系统自动提供每个流程的历史记录、 9 种详细的权限安全报告记录用户、用户组及他们的操作。 6. 80 多种标准报告、图表 Predator Travelers 系统具备强大的数据分析能力，提供 80 多种标准图表、报告。 报告能被打印、输出成 PDF、 XLS、 HTML 文件。 API 和数据库结构 （ 1） 提供超过 300 个方法的 API 文 件，集成你的 ERP、 MES 系统。 （ 2）支持 C、 C++、 、 VB script、 Delphi 等多种编程语言。 （ 3）基于一个开放的 CS 架构，支持 Microsoft Access、 SQL Server、 Oracle 数据库。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 系统功能应用介绍 Predator MES/SFCTravelers 是以企业的 CAPP/PDM/MRPⅡ 或者其他上层管理系统所发放的工艺规程，装配，计划等信息作为数据源，将各个部门（设备部门、采购部门、生产统计部、刀具量具库、设计部门、编程室等）所提供的基础生产信息 组织起来，创建成具有完整丰富数据的电子文件，通过公司的内部局域网，发放到各个部门的客户端上，或者打印出纸质文档送交有关人员，让相关人员能够全面的了解生产计划及其生产准备信息，为按时而有效的做好生产准备提供快速简易的查看平台和科学依据；同时车间管理层也能实时地监控到“电子工单”的整个过程。 而到现场的电子工单或者系统生产的纸质工单被跟踪到车间现场所负责的每一个现成工作人员，现场工作者在工作的同时，计划工单的每一个工序和质量都能够通过 Predator MES/SFC 生产车间信息集成管理系统中的另一个主要子系统 ——生产数据采集和分析子系统（ MDC）进行跟踪和信息反馈，直接提供给 CAPP/MRPⅡ /ERP 等系统。 一旦计划工单发放到现场，现场人员开始按照计划进行零部件加工、装配时，与这个零组件相关的信息（人员、设备、工艺、材料、组件）都会被记录在数据库中，就可对生产现场的工艺管理及工单管理实现跟踪；而这些数据通过生产数据采集和分析系统的采集（软件采集、宏命令采集、条形码采集等），可以在线客户化统计和汇总现场信息和历史信息，能够以报告或者图表的形式输出，提供给网络中任何一个有可登陆查看权限的客户端以便查阅，例如，一个在企 业网上的某位工程师可以看到在企业的某个生产车间的计划工单，并能够实时看到某台数控机床加工过程状态或装配工位的进度，发现当前加工或装配所采用的方法，并设计出一种在 3 个月可以大量采用的改进方法。 查询可以是连续的，并且能和历史数据进行比较，使得基于真实生产数据的实时查询开始变得关键。 基于真实生产数据的实时答案，能够帮助制造商做出决策和提高生产率；而计划工单的跟踪则能够提供查询到当前某车间的哪一台机床，在加工某一零件的哪一个工序，用的是什么刀具、量具、物料，质量检验情况如何，装配进度如何，以上这些是否合理；也可查 询在过去的一段时间里，某一工序用时，合格率、废品率是多少等等。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 Predator Travelers 系统实施应用流程 调研基础数据： （ 1）刀具类型：刀具类型名称 （ 2）刀具号：刀具类型名称、刀具号、刀具名称、 ISO 号、直径、定位角、最小订购量、最小库存量、最大库存量 （ 3）刀头类型：刀头类型名称 （ 4）刀头号：刀头类型名称、刀头号、刀头号、 ISO 号、刀头材料类型名称、涂层、最小订购量、最小库存量、最大库存量、螺纹类型名称、螺纹数、形状、单位、直径、螺纹长、角度、半直径、底直径、底高、底角、螺旋 角、柄直径、总长、通过冷却液进给、可丢弃 （ 5）刀片类型：刀片类型名称 （ 6）刀片号：刀片类型名称、刀片号、刀片名称、 ISO 号、公差、刀片材料类型名称、涂层、最小订购量、最小库存量、最大库存量、形状、内切圆、单位、厚度、半径、形角、可丢弃（当前库存数量、供应商信息、材料参考、零件参考） （ 7）组装刀具类型：组装刀具类型名称 （ 8）组装刀具号：组装刀具类型名称、组装刀具号、组装刀具名称、 ISO 号、入库时保持 装配状态、单位、加工深度、主要长度、第二长度、主要直径、第二直径、库位 （ 9）量具类型：量具类型名称 （ 10）量具号：量类型名称、量具号、量具名称、 ISO 号、最小订购量、最小库存量、最大库存量、主量具号 （ 11）库位：库位号、库位名称 （ 12）客户：公司名称、姓、名、电话、电话 电话 电话 传真、地址。