试论数控车间机床管理系统的研究与开发

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　　论文关键词：数控　网络　系统规划  
　　论文摘要：从数控车间机床管理系统总体设计出发，构建了系统的结构模式和系统框架，明确了需求和目标，规划了系统的具体功能和任务。 　　  
　　  
　　数控车间机床管理系统是制造系统中针对企业提高设备生产率而开发的，它使得企业管理人员可以可视化的针对厂区数控设备进行整个生命周期的处理。机床管理系统的分析研究是系统开发的基础规划和准备阶段，因此，要从总体上把握系统的目标和具体的功能任务，为系统的实现提供方向性和技术可行性。  
　　  
　　1.系统体系结构  
　　  
　　1.1　系统结构模式  
　　随着计算机技术与网络技术的迅速发展，Internet在全球范围内的发展越来越迅速，已经成为全球规模最大、信息资源最丰富的计算机网络系统；同时，基于局域网和广域网技术发展起来的企业网络Intranet技术也得到了迅速发展。本系统就是采用Internet／Intranet结构模式进行系统的开发和规划的，其系统结构模式如图1.1所示。  
　　该系统采用三层体系结构，分别是：表示层；功能层；数据层，它们被分割成三个相对独立的单元：  
　　  
　　第一层表示层：Web浏览器  
　　该层中包含系统的显示逻辑，位于客户端，其任务是由Web浏览器向网络上的某一Web服务器提出服务要求，Web服务器对用户身份进行验证后用HTTP协议把所需的主页传送给客户端，客户机接受传来的主页文件，并把它显示在Web浏览器上。  
　　第二层功能层：具有应用程序扩展功能的Web服务器  
　　该层中包含系统的事务处理逻辑，位于Web服务器端，其任务是接受用户的请求，首先需要执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过SQL等方式向数据库服务器提出数据处理申请，然后等数据库服务器将数据处理的结果提交给Web服务器，再由Web服务器传送至客户端。  
　　第三层数据层：数据库服务器  
　　该层中包含系统的数据处理逻辑，位于数据库服务器端，其任务是接受Web服务器对数据库操作的请求，实现对数据库查询、修改、更新等功能，负责把运行处理结果提交给Web服务器。  
　　由于本系统具有较强的专业性和特殊性，开发时可考虑：客户端不需要过于庞大，只要满足浏览器的简单要求即可进行系统的操作，同时服务器端的应用程序和数据库服务器各自进行有效地集成，这样可大大降低系统代码调试、改进以及系统数据维护、更新的难度。  
　　  
　　1.2　系统框架组成  
　　根据系统的结构模式分析，面向车间层的数控机床管理系统采用面向对象的建模设计思想，详细分析设备、故障、生产任务等实际问题，并以此作为应用层基础进行具体操作的求解和实现。其系统框架设计如图1.2所示。  
　　  
　　系统分为三层：用户层、应用层、数据层。它们的作用表述如下：  
　　  
　　(1)用户层  
　　  
　　各个用户通过Internet／Intranet网络登录系统，并遵循网络协议对应用层进行操作和控制。系统交互界面会将用户层的服务请求转化为数据流，传送到应用层进行处理。  
　　  
　　(2)应用层  
　　  
　　系统主页可设置系统的主要概述、信息交流、系统登录等菜单。登录系统后可进行操作的功能项分为资源管理、设备故障信息管理、故障调度管理、系统权限管理等。

　　资源管理主要包括设备台帐添加、查询、购买、报废以及备品备件的入库、出库、调库等功能；设备故障信息管理包括机床故障报修、查询、诊断，故障知识库添加、查询、显示，故障实例、故障规则存储、故障历史记录统计分析等功能；故障调度管理则主要由调度数据管理、静态调度和动态调度等三个功能模块组成，数据调度管理主要是基本信息管理，如加工工序、物资材料、加工单生成、订单评价等，静态调度是在不考虑设备故障情况下的资源调度决策，动态调度是考虑设备故障情况下的资源调度决策；系统权限管理则包括用户资料管理、系统使用者权限管理等功能。   
　　   
　　(3)数据层   
　　   
　　系统把各车间运作过程中的订单信息、设备故障信息、加工单信息、设备台帐信息以及用户信息等转化为数据，写入数据库，并进行保存和管理。   
　　   
　　结语   
　　   
　　在欧美等先进制造国家，据统计资料分析，在数控机床使用、管理经验以及设备质量良好的前提下，机床发生故障后所需排除时间约占零件加工周期的9％，生产组织管理不完善造成的待加工时间约占11％，两者相加即停工和待工的时间总计20％。   
　　   
　　在我国，数控加工等先进制造技术还是一个新兴的领域，生产组织管理水平和使用经验远不如欧美等先进制造工业国，大部分还沿用了传统的组织生产模式，有资料显示，以这种生产管理模式引起的停工和待工时间，严重的有时会达到产品生产周期的95％，即使在强化管理的情况下，机床的生产利用率也只有50％左右。   
　　   
　　针对我国数控加工制造业的现状，在对不少企业进行大量走访和调研的基础上，同时总结了国内外制造企业成功实施车间管理的经验，本文就一般制造企业车间作业生产管理的需要，从数控机床管理、机床故障信息管理、车间调度管理及客户交货期要求等方面入手，提出了数控车间机床管理系统的结构模式和总体框架，为系统下一步的实现和开发做好了准备，体现了系统开发的可行性和合理性。   
　　   　   
　　参考文献   
　　[1]王红军，周志峰。数控机床维护及故障分析软件的研究与开发，北京机械工业学院学报，2001，16(4)