中車唐山機車車輛有限公司是軌道交通高端裝備研制基地，主要產品有高速動車組、時速160km城際動車組、時速140km市域動車組、A型和B型地鐵列車、70％和100％低地板現代有軌電車、中低速磁浮列車、安全快捷的25型系列客車等。這些列車的關鍵部件——列車走行部（即轉向架）結構復雜、制造精度要求高。為此，唐山公司專門成立了轉向架廠，負責轉向架制造，該廠設備基本上全是數控設備，高精尖進口設備約占1/3，為了更好地利用設備、提升產品質量、增加生產效率，我們規劃實施了刀具管理系統和網絡DNC系統，刀具管理流程如圖1所示。

圖1.刀具管理流程

系統采用北京蘭光科技公司軟件，實現了刀具管理和網絡DNC兩個系統有機結合；實現了刀具預警管理、快速查詢和加工程序下載上傳、機床監控等。下面對兩個系統的功能進行介紹。

1. 刀具管理系統

該系統由基礎配置、工藝管理、庫房管理、后勤管理、審批管理、統計分析及系統維護等7部分組成（見圖2）。

圖2.刀具管理系統功能組成

通過刀具管理系統可以滿足下列需求：

（1） 庫房管理方面需求。①刀具出入庫：什么人借的什么刀、數量及借出\歸還日期等。②刀具查找：根據刀具類別、規格及位置等快速查找所需要刀具。③刀具組裝：是否有需要重新組裝刀具，如果組裝，是否有相應的構件。

（2）工藝準備方面需求。①刀具并行準備：根據工藝人員提供的生產用刀具清單，工具員“按需”準時備刀。②真實刀具查詢：工藝人員編制加工工藝規程和加工程序時，能及時查詢庫存刀具，及時了解是否有合適的刀具，數量是多少。③切削專家庫：每個刀具建立優化過的切削參數庫，能夠讓工藝人員借鑒刀具最優參數。

（3）管理方面需求。①借出刀具管理：可隨時查看每個工人借刀種類及數量、每臺機床正在用刀種類及數量、逾期未還刀具提示等。②庫存刀具分析：包括刀具庫存、成本、預警、積壓及報損等各類分析，確保庫存最優。③流程審批：包括采購、報損等各類流程審批管理。④權限管理：不同人員具有不同權限，實現精確管理，并且每次操作都有日志，便于追溯管理。

2. 網絡DNC系統

網絡DNC主要包括機床數據通信模塊、程序管理模塊、監測采集模塊及數據統計分析模塊等，各個單元模塊通過統一的數據平臺，實現數控設備遠程代碼調用、生產文檔快速協同及機床狀態快速查看等功能。再向上層擴充到制造執行系統MES，實現作業計劃管理、任務下達及產品追蹤等功能，DNC網絡總體架構如圖3所示。

通過網絡DNC系統通信模塊和管理模塊的實施，解決數控加工程序集中管理； 通過網絡DNC系統采集模塊和統計分析模塊的實施，解決設備信息利用率統計；通過機床網絡監測，根據DNC系統的自動采集功能，將生產任務信息的完成狀況自動匯總，最終產生相應的數據報表，與MES系統相連，在新訂單的簽訂和插單方面也將更加便捷；通過機床網絡通信，機床操作人員在機床數控端就可以自動調用服務器上的加工程序，同時可以將重要的程序保存到服務器中，不必因為程序傳輸問題在機床和計算機間來回奔波，可節省大量的操作時間。機床只是作為一個終端，用于加工作業，每臺數控設備均可以按要求調用所需的加工程序，即“按需分配”。

所有設備聯網（包括網絡布線）、遠程通信、集中管理與控制，實現數控機床的完全網絡化管理；建立數控程序庫，實現對數控程序的統一管理，DNC系統根據生產訂單選擇下載相應的數控程序到數控設備上；DNC系統實時采集生產現場的生產進度數據、設備運行狀態數據等，將車間的運行狀態展示在系統中。

通過對數控機床聯網、監控，實現NC程序的遠程通信與科學管理和數據采集，從根本上對車間的信息化管理水平帶來了質的變化。實現工廠的網絡化管理，構建基于以太網的DNC網絡，徹底改變以前數控機床的單機通信方式，全面實現機床的集中管理與控制。

程序管理更科學、規范、高效。提高NC程序的規范化管理水平，讓編程員、操作員輕松地處理工作，完全符合企業ISO9000認證及管理的需求。產品狀況實時性強、透明程度高，生產計劃更科學、準確。

通過機床監控系統，可實時獲知設備是開機中、空閑中還是故障中，以及正在生產產品的種類及數量，便于及時、準確制定和調整生產計劃。提高機床利用率，減少機床輔助時間。DNC系統方便、可靠、全自動的程序傳輸功能，快速、高效的程序編輯功能，準確、直觀的程序模擬仿真功能，加工程序、工藝文件的關聯管理與快速查找功能，都可以將程序編輯、仿真、管理等生產輔助任務在計算機端快速高效地完成，可最大程度地提高機床的有效利用率。

（1）數控設備通信模塊。操作者只需要在數控設備的控制面板上輸入調用指令，即可完成程序的發送、接收和列表查詢；可以實現多臺機床的并行在線加工，支持斷點續傳，并可實現自動、手工、斷電斷點續傳，有自動補包，缺損自動補齊，字符自動效驗機制，確保傳輸到機床的程序準確無誤；可將不同的設備類型、不同的控制系統以不同的接入方式同時接入統一的網絡進行管理； 上傳程序時， 服務器能夠自動接收、自動保存數控程序，服務器端無需專人職守；實現加工程序遠程列表瀏覽，操作者在機床端就可以瀏覽服務器上對應的文件列表，并可在列表中選擇程序進行調用；具有強大的日志管理功能，可以記錄整個系統的所有事件，提供復合查詢檢索方便問題的查找。可查看數據傳輸的日期、時間、文件名及上傳還是下載等內容，用以記錄操作過程及出錯信息；可以自動備份通信參數，在移機或重裝系統時，機床參數可智能恢復，機床加工程序界面如圖4所示。

圖5.機床程序管理界面

（2）程序管理模塊。將所有加工程序交給服務器管理，解決加工程序的統一管理問題。可根據不同的人員、不同的產品賦予角色權限，并做到數據的安全管理；所有操作都被DNC系統記錄在案，提供日志管理和最新版信息，解決數控機床加工程序版本問題；網絡DNC管理模塊提供了加工程序的目錄式管理功能，可以對零件相應的圖號、零件代號、對應的機床、用戶名稱及更改日期等信息進行管理；程序管理的進一步的發展是將本系統與上層信息化系統進行集成。程序管理界面如圖5所示。

（3）設備生產信息采集及統計分析模塊。可以以直觀的電子看板形式在車間布局圖上顯示監控DNC網絡上所有聯網設備的運行狀態，鑒別設備是處于運行還是停工狀態；在機床具備相應條件下，DNC系統可實現開關機、程序起始\結束時間、主軸轉速、進給、當前運行程序、主軸負載及報警等數據采集；能在設備布局圖界面上顯示設備的工作狀態（等待、加工及停機），設備頁面顯示設備的運行日志、開機率及利用率。機床監控界面如圖6所示，機床信息界面如圖7所示。

圖7.機床信息界面

通過轉向架廠刀具管理系統和網絡DNC項目實施，取得了明顯效果，減少了加工程序出錯率，提高了機床利用率。圖8所示是轉向架廠聯網的加工中心。

圖8.轉向架常和DNC聯網加工中心

下一步預計結合公司車體智能化項目，把網絡DNC項目推廣到鋁合金廠實施。