公司簡介

英格索蘭（Ingersoll Rand）有著悠久而成功的歷史。自1871年公司成立以來，英格索蘭就已經(jīng)成為建筑機械和工業(yè)設(shè)備等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。如今，英格索蘭已發(fā)展為一家全球性多元化的工業(yè)企業(yè)，致力于為食品與其它易腐貨物的運輸和保存、家庭和商業(yè)財產(chǎn)的安全方面提供產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案，并促進工業(yè)生產(chǎn)力與效率的提高。

1996年5月，英格索蘭（中國）投資有限公司成立。現(xiàn)在，英格索蘭將繼續(xù)拓展在中國這個極其重要且不斷成長的市場中的參與，并堅持不懈地為客戶提供多樣化的產(chǎn)品和服務(wù)。目前，公司在中國擁有4600名員工。

解決方案項目綜述

2007年，英格索蘭（常州）決定與北京數(shù)碼大方科技有限公司（以下簡稱CAXA）合作，一起完成“數(shù)字化車間”項目。

這個項目的宗旨是為了提高英格索蘭（常州）現(xiàn)有數(shù)控車間的生產(chǎn)效率。每個企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)都希望能夠通過合理的手段提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，而這是一個綜合性的問題，包括了從生產(chǎn)計劃的合理定制到計劃按時完成的全過程控制。其中，數(shù)控設(shè)備的工作效率是這個環(huán)節(jié)中的重中之重，它是保證生產(chǎn)計劃按時完成的基本條件。所以，如何提高數(shù)控設(shè)備的工作效率是每個企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)必須關(guān)心的問題。

在現(xiàn)有的數(shù)控車間的解決方案中，數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)效率是依據(jù)數(shù)控設(shè)備的工作狀況計算出來的，它的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于實際生產(chǎn)過程。也就是說，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)只有看到了數(shù)控設(shè)備的實際工作狀態(tài)才可以真正了解設(shè)備的生產(chǎn)效率。實際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過多種方式獲得，在CAXA數(shù)控車間解決方案中，一共提供了五種獲得實際數(shù)據(jù)的方法，根據(jù)英格索蘭（常州）的數(shù)控設(shè)備情況，在這個項目中，采用了其中的兩種方式：串口宏程序和網(wǎng)口采集。本文將在后面篇幅中具體論述這兩種方式的具體實施過程。

信息采集與分析主要包括以下幾類

1.加工（零件）信息分析

每個零件全部加工完成需要的實際時間

實際完成任務(wù)的進度

2.機床設(shè)備信息分析

機床的開機率

機床的實際加工時間

主軸轉(zhuǎn)速

進給速度

3.機床非正常工作狀態(tài)信息分析

機床保養(yǎng)

機床報警及維修

4.加工相關(guān)信息分析

刀具壽命管理

量具、夾具管理

各個班組操作工的任務(wù)管理（任務(wù)分派、統(tǒng)計）

文檔管理（派工單、工藝文檔等）

要準確得到以上分析結(jié)果，基礎(chǔ)的分析數(shù)據(jù)必須是系統(tǒng)自動采集的實際加工信息。在這個過程中，應(yīng)盡量避免人為干預(yù)，以免造成數(shù)據(jù)的不準確。

實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的方法

目前已經(jīng)實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集的方法有很多種，每種方式各有不同的實施方法，一般是根據(jù)數(shù)控設(shè)備狀況的不同，匹配不同的硬件及軟件解決方案。英格索蘭（常州）的設(shè)備中有一部分是具有串口傳輸?shù)腇ANUC和MITSUBISHI系統(tǒng)，對于這些系統(tǒng)直接采用串口宏程序的采集方式實施。另一部分是具有網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的數(shù)控系統(tǒng)，可以直接采用網(wǎng)口采集的方式，以下分別敘述。

1.采用宏程序的方式

采用宏程序的方法是在零件的加工代碼中增加信息反饋宏指令，利用機床可以自動執(zhí)行宏指令的特性完成信息采集。這種方式適用于具有反饋宏指令的數(shù)控系統(tǒng)，例如FANUC、MITSUBISHI、HAAS等。

具體實現(xiàn)方法是：在零件的加工代碼中增加執(zhí)行“串口打印”命令的宏指令，如DPRNT命令（下圖所示），當機床加工到程序的宏指令時，機床會自動執(zhí)行DPRNT的命令，將DPRNT指令后面的信息輸出到機床的RS232口，這部分信息通過底層的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紺AXA網(wǎng)絡(luò)DNC的通信模塊，系統(tǒng)自動識別該信息并將記錄保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。英格索蘭（常州）使用的是SQL Server數(shù)據(jù)庫，CAXA還支持其它數(shù)據(jù)庫如ACCESS、Oracle。

上圖中反色的部分是串口打印命令在程序中的實例，其中，在CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通信模塊中的系統(tǒng)設(shè)置接收指令起始字符為“Q”，接收指令終止字符為“V”、指令內(nèi)容分割字符為“*”， 數(shù)控系統(tǒng)的串口打印命令為“DPRNT”，則反饋的通用格式定義如下：

DPRNT[Q6*提示信息1*提示信息2*提示信息3*提示信息4*提示信息5*提示信息6*狀態(tài)V]

提示信息1：字符串，256位

提示信息2：字符串，128位

提示信息3：字符串，32位

提示信息4：數(shù)字（雙精度浮點），32位

提示信息5：字符串，32位

提示信息6：數(shù)字（雙精度浮點）

狀態(tài)：數(shù)字（整形）

CAXA在系統(tǒng)中規(guī)定了提示信息1-6中內(nèi)容的格式及字長，用戶按照這個格式來定義需要反饋的任意信息。一般來說，提示信息1中存放當前加工的“零部件號”，提示信息2中存放當前“程序號”；提示信息3和4、5和6分為兩組，分別存放需要反饋的內(nèi)容名稱和內(nèi)容值。例如，提示信息3中為“T”，提示信息4中為數(shù)值“5”，這一組的含義既為：“第5號刀具”。提示信息5中為“L”，提示信息6中為“30”，那么這一組的含義為“長度補償L值為30”。

如果反饋的指令是：DPRNT[Q6X-001-003*MPF0012*T*5*L*30.18*8V]的含義是：當前加工的零部件號為X-001-003，程序號為MPF0012，當前開始調(diào)用第5號刀具，長度補償值為30.18。

下圖是英格索蘭（常州）機加車間一臺三菱的床子反饋回CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC的實驗數(shù)據(jù)：

除以上部分，反饋信息中還包括：序號、機床ID、機床名、機床IP、反饋時間，這些信息是自動反饋并記入數(shù)據(jù)庫中的。其中，“機床ID、機床名、機床IP”由系統(tǒng)自動提取CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通信模塊中設(shè)置的對應(yīng)項的值反饋回數(shù)據(jù)庫，“反饋時間”為網(wǎng)絡(luò)DNC通信服務(wù)器的系統(tǒng)時間。

2.具有以太網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的機床信息采集

英格索蘭（常州）有部分機床是具有以太網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的數(shù)控系統(tǒng)，對于這部分數(shù)控系統(tǒng)的信息采集，可以采用CAXA網(wǎng)絡(luò)采集模塊來實現(xiàn)。

用戶在網(wǎng)絡(luò)采集模塊中配置機床的相關(guān)信息，系統(tǒng)可以自動采集機床的開關(guān)機時間、加工程序的名稱、刀具使用情況、工件名稱、主軸負荷、進給速度、報警信息、機床狀態(tài)等等。

英格索蘭（常州）“數(shù)字化車間”項目實施的層次

CAXA在英格索蘭（常州）的數(shù)字化車間項目實施從低到高分為幾個層次：

1.聯(lián)網(wǎng)——數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，這是英格索蘭（常州）數(shù)字化車間解決方案的物理層，是方案實施的基礎(chǔ)。通過“聯(lián)網(wǎng)”，將企業(yè)原來孤立的數(shù)控設(shè)備接入到企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)中，將設(shè)備加工的代碼在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)傳輸、管理。

2.采集——數(shù)控設(shè)備的信息采集，這是解決方案的第二層。有了底層的聯(lián)網(wǎng)，再通過相應(yīng)軟件及硬件的配合，我們就可以了解設(shè)備的更多信息。英格索蘭（常州）項目的信息采集采用兩種形式：串口反饋和網(wǎng)口采集。通過搭建底層的網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)的數(shù)控設(shè)備的工作狀態(tài)、報警信息、刀具使用狀況等等都可以在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)傳輸。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)由此可以實時了解各個設(shè)備的具體情況，掌控整體生產(chǎn)情況，合理安排生產(chǎn)計劃。下圖是機加車間部分數(shù)控設(shè)備的實時信息統(tǒng)計。

3.管理——企業(yè)的生產(chǎn)信息/設(shè)備信息統(tǒng)計回來之后，我們得到了一系列數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大多是多臺數(shù)控設(shè)備混雜在一起的，而且是各種信息混合在一個數(shù)據(jù)庫中。企業(yè)的上層領(lǐng)導(dǎo)其實并不關(guān)心這些孤立的數(shù)據(jù)，而是要了解數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的結(jié)果。所以，采集回來的數(shù)據(jù)還必須經(jīng)過統(tǒng)計和分析，形成各種報表或圖表，供企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)察看。

4.優(yōu)化——企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)只有充分了解了企業(yè)的生產(chǎn)狀況才能對現(xiàn)有的生產(chǎn)計劃做出優(yōu)化。CAXA數(shù)控車間解決方案用實際的加工數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計依據(jù)，代替以往人為統(tǒng)計生產(chǎn)情況的方式，以減少出錯環(huán)節(jié)。而且，所有的數(shù)據(jù)都是從數(shù)據(jù)庫中提煉出來的，所有的數(shù)據(jù)來源是上下連貫的，都是可追溯的。企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)隨時都可以了解目前的生產(chǎn)狀況，對于不合理的環(huán)節(jié)，可以迅速調(diào)整。

英格索蘭（常州）“數(shù)字化車間”項目實施的效果

英格索蘭（常州）“數(shù)字化車間”項目的實施也是從基礎(chǔ)的聯(lián)網(wǎng)開始的。實施第一步，CAXA的工程師在英格索蘭（常州）機加單元和裝配單元的數(shù)控設(shè)備上進行布線聯(lián)網(wǎng)，安裝智能終端設(shè)備，將企業(yè)的底層網(wǎng)絡(luò)平臺搭建起來。實施完成之后的效果非常明顯。以前，操作工需要在機床上用手工進行代碼輸入，或者是用軟盤（U盤）拷貝加工代碼。這兩種方式都會造成數(shù)控設(shè)備使用時間大量浪費而且代碼出錯率極高，因為機床長期在加工車間中，鍵盤上有油污，按鍵也不是很好用，操作工手工輸入代碼之后必須認真校驗才可以開始加工。還有部分大程序是操作工使用軟盤或U盤拷貝，這就需要操作工在工藝室和車間之間跑來跑去，浪費很多時間，而且軟盤頻繁使用也很容易損壞。通過CAXA的工程師布線聯(lián)網(wǎng)之后，每臺數(shù)控機床以獨立的IP地址接入英格索蘭（常州）的局域網(wǎng)內(nèi)，加工代碼全部在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，操作工只需要在機床上輸入簡單命令，就可以調(diào)用到需要加工的代碼，代碼的傳輸迅速而且準確，大大提高了數(shù)控機床的使用效率，對提高企業(yè)的生產(chǎn)效率起到關(guān)鍵性的保障作用。

當?shù)讓拥穆?lián)網(wǎng)實現(xiàn)了對數(shù)控設(shè)備的物理鏈路連接之后，CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)就可以拓展到對于數(shù)控系統(tǒng)的信息采集層面，進而可以根據(jù)采集回的信息分析出企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)關(guān)心的生產(chǎn)效率問題。這是英格索蘭（常州）“數(shù)字化車間”項目的實施的第二步。通過本文敘述的兩種采集方法，將聯(lián)網(wǎng)的數(shù)控設(shè)備的工作狀態(tài)、加工零件名稱、起始和結(jié)束加工的時間點等信息反饋回數(shù)據(jù)庫，再通過CAXA的軟件對這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，以報表或圖表的方式展現(xiàn)在負責(zé)生產(chǎn)計劃的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)面前，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)就可以根據(jù)這些圖表了解數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)狀況，從而對生產(chǎn)中的非正常狀況及時做出相應(yīng)反應(yīng)，調(diào)整生產(chǎn)計劃，以最快的速度解決問題。以前，英格索蘭（常州）的設(shè)備信息由車間工段長人為統(tǒng)計，數(shù)據(jù)的準確性沒有保障，而且主管生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)需要過一段時間才能得到相應(yīng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設(shè)備的報警或維修也不能及時處理，延誤了生產(chǎn)。而當領(lǐng)導(dǎo)追查沒有按期完成生產(chǎn)計劃的原因時，經(jīng)常出現(xiàn)互相推諉的情況，責(zé)任不好判定。在CAXA的數(shù)控車間解決方案實施之后，所有的采集數(shù)據(jù)來源于設(shè)備自動反饋，減少了人為參與的過程，而企業(yè)的主管生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)隨時可以了解數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)狀況，機床已經(jīng)加工的零件數(shù)量是根據(jù)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計的，數(shù)據(jù)準確可靠。企業(yè)的主管領(lǐng)導(dǎo)可以隨時根據(jù)這些實時數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)每臺設(shè)備的生產(chǎn)計劃，從而保證整個車間的生產(chǎn)計劃得以按時完成。

從英格索蘭（常州）“數(shù)字化車間”整個項目來看，CAXA數(shù)控車間解決方案的實施效果是非常明顯的，從底層的聯(lián)網(wǎng)到數(shù)控設(shè)備的信息采集與統(tǒng)計分析的整體應(yīng)用在英格索蘭（常州）這個項目中起到促進生產(chǎn)、提高數(shù)控設(shè)備使用效率的作用。CAXA數(shù)控車間解決方案是一套完整的企業(yè)車間信息化解決方案。一般企業(yè)的項目實施都是從底層的聯(lián)網(wǎng)開始，之后逐漸擴展到應(yīng)用層的數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計分析，進而給企業(yè)的生產(chǎn)優(yōu)化提供實際數(shù)字依據(jù)，最終目的是提高車間的生產(chǎn)效率。