智能制造(3)制造企业DNC / MDC 应该如何规划?原创
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丹东老李
1人赞赏了该文章 672次浏览 未经作者许可,禁止转载编辑于2019年11月16日 17:33:46

    由于才发现金蝶社区的文章原创功能,所以把之前本人公号(丹东老李【cnlnlaoli】)中的原创文章,转到这里与大家分享,大家可以关注我的公号,以后我也会尽量把公号中的文章同步到此,以及时与大家分享、互鉴。

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     本人混迹金蝶论坛时间比较长(大家可以通过这个帖子进入,这个是小号,还有个使用专业人事的账号,发的内容更多),那段时间几乎翻遍了二开论坛的所有帖子,得到了诸如:JohnnyDing夏娜 等大侠的支持,使我在那段时间受益匪浅,在这里一并感谢此期间给我支持大侠。


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   企业信息化相关系统、以及系统名称简拼(如DNC、MDC)不了解的,请点击阅读这篇文章《中小企业信息化(三)企业都需要哪些系统》中相关内容,本篇涉及再简单、易懂解释如下:


  • DNC(英文 Distributed Numerical Control)即分布式数控。简单说就是企业采购多台支持网络连接的数控加工机床,并按加工布局分布到车间现场后,再把各数控加工机床通过网络连接起来,企业通过连接到此网络的计算机,可以实现与各数控加工机床进行通讯,这就是目前国内主流制造行业DNC应用场景

  • MDC(英文Manufacturing Data Collection & Status Management)即加工数据收集与设备状态管理。应用的前提是要有DNC网络,通过连接到网络的上位机(计算机)对下位机(数控加工机床)的运行状态、加工数据进行高速实时采集、或定时采集。

    MDC系统都能采集到哪些数据,这不全是由MDC系统决定的,而是由下位机的PLC系统,以及系统提供的接口(API软件、或专用硬件、或OPC UA功能)决定的,下面以常见的发那科系统(官方公开文档)为例,说明发那科系统支持采集的信息。


   有了上文基础知识之后,那么制造企业应该如何规划适合企业自身情况的DNC/MDC系统,制定一个低门坎,可持续扩展的方案呢?作者结合实际项目经验,把制造企业的DNC/MDC规划、引进划分为以下阶段,如下图所示:

   说明:任何方案都有其适用的上下文场景,适用本规划的企业上下文场景可《点击阅读  企业信息化—APS系统(1)企业为什么要引进APS系统  中第一点,本文所适用的业务背景范围》,简单说就ETO模式、单件小批量订货、非大型复杂制造项目(如船舶等)


   一阶段:基础通讯连通,实现NC程序共享

   这个阶段是DNC系统的物理网络连接基础,实现了上位机(终端计算机)与下位机(数控加工机床)的网络连接,这种连接有2种模式:

  • 上位机与下位机是同一网络中的对等节点,一般1台上位机可以同时连接多台下位机;上位机可以随时连接任何1台他可以访问的下位机,这种方案也是目前几乎所有DNC公司在推荐的方案。

    企业必须明白:其实这种方案只适合于那种集中编程,集中下发NC加工程序到下位机的业务场景

  • 上位机与下位机通过网络端口直接连接,二者是1对1的连接,但上位机处于同一对等网络,这种方案大多DNC公司不推荐,原因是他们的系统架构就不是这样设计的,国内大多参考CIMICO《相关可阅读  智能制造(2)企业现在能做哪些工作》。

    企业必须明白:这种方案适用的场景《点击阅读  企业信息化—APS系统(1)企业为什么要引进APS系统  中第一点,本文所适用的业务背景范围》,若你的业务属于这种场景,建议你就得谨慎选择DNC/MDC软件商(或可以咨询作者)


   实现上位机与上位机的网络连接之后,二者之间也就具备互相通讯的条件,目前大多数DNC系统实施,主要也就是NC加工程序的共享、互传,其它更多的功能是围绕NC加工程序的归档,以及如何能快速检索到而展开的。


   也就是说在DNC系统中,重复实现了部分PDM、CAPP相关的功能,这对企业来说,要谨慎评估,是否会造成数据重复维护、以及不一致的问题。


   二阶段:实现机床私有云化管理

   这个阶段的定义,企业应根据自身情况定义。因为在本文的业务场景中,企业初期连接模式为第2种,即上位机与下位机直接1对1连接,这种方案有其:

  • 优势:比如说将来的MDC方面

  • 劣式:比如说成本、统一资源管理

   企业最终要采用二者并存的混合模式(这种也欢迎同仁摩擦交流),因为企业上位机采用的是私有桌面云,所以才有了这个阶段的定义。

   

   上位机与下位机1对多的连接模式,具有以下优势:

  • 下位机与上位机网络对等,不再局限于特定终端

  • 上位机在授权条件下,可以连接网络内任意数下位机,并实现信息共享

  • 可以对下位机进行远程连接管理

  • 可以对网络内下位机资源统一到某服务器进行统一管理(也可以分散多台服务器管理)


   三阶段:远程控制与MDC采集

   这个阶段主要目标是实现上位机通过网络(甚至互联网)对其所连接下位机的远程控制管理;以及对下位机在加工过程数据、设备状态参数高速实时、或定时采集,采集数据的范围以及能力,文章开篇已有描述。


   在这个阶段,如果有条件可以实现MES系统与DNC/MDC系统在业务架构层面的集成。通过MES系统正在加工的业务对象与MDC数据采集的集成、关联,可以实现对操作者零件图、工艺路线、刀具数据、加工要素标准、机器执行数据的同步采集,记录加工第一现场最真实的数据,以及标准数据。


   未来,操作者这个专业性非常强的工作将是透明化、数字化、可视化,甚至每一秒状态都可以了解。


   四阶段:操作者加工过程、技能更加专业化

   通过操作者工作过程的透明化、数字化,使得我们要以对操作者的过程可以进行更专业、更细化的分解,形成更细节的标准化,比如:

  • 加工刀头、刀杆标准化、数字化;

  • 加工要素的标准化、模型化;

  • NC加工程序标准化、语义化场景(可根据加工程序快速配置加工环境工况)

  • 结构、加工路径标准化


   最佳的操作者工作标准是,工作过程每个细节均有标准化指导,拒绝操作者个性化,系统能做到对操作者是否符合操作标准要能检测。


   这对企业带来的好处是非常多的,比如不限于:

  • 刀具性能最大化、质量保证、成本最大化

  • 机床性能最大化、最优化加工

  • 操作者不再按经验加工,而是按标准、刀具参数、数控加工设备参数加工

  • 提升操作者技能,使操作者的业务不再是不可介入,不可指导

  • 重点培养,一部分操作者成长为按程序加工的纯操作者;另一部分成长为专业的数控工程师


   五阶段:大数据/BI

   到这里获许会有人说真能搞,真是无处不大数据,好象不说大数据就不高大上似的,其实不然,这样说不是了唬人。


   事实是MDC系统采集的数据量,根据企业及时性要求,可能会非常庞大。比如说1秒采集1次数据(这1次采集可能包括很多信息,如:时间、主轴转速、切削量、倍率等所有企业关注的参数),则1台设备1天8小时采集28800条数据,剩下就是你设备的数量,以及实际每天能开工多少小时,很简单的计算了。

 

  MDC产生的数据量将会非常庞大,需要专业的数据仓库支持,大数据分析将离不开BI技术的加持。


   同时企业以采集的数据为基础,可以根据不同的关注点,制定不同的KPI指标,用于分析加工过程的机器行为、状态,以及人的行为、状态,以便于及时发现问题、及时纠正,实现大数据的闭环管理,可以预估的KPI比如:


  • 设备的总上电时间、总运行时间、实际加工时间、空运行时间、切削时间

  • 设备加工零件数量信息

  • 单个程序执行情况:运行时间、加工时间、效率等

  • 实际执行加工要素情况:主轴转速、进给量


   这个项目阶段的规划,具有以下优点:

  • 循序渐进、可持续的

  • 不存在重复投资、重复建设

  • 由浅入深,渐入佳境

  • 符合企业管理优化的过程



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01 | 智能制造(1)规划路径案例参考


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