基于力控设备监控云平台在机床行业的联网解决方案

• 关键词：力控,云平台,机床行业
• 摘要：为了满足企业对于各生产制造部门对生产过程进行实时管理的要求，机床联网项目的实施势在必行。机床联网项目在于搭建一个设备层（数控机床）的车间级分布式控制网络，并且实时采集机床数据和其他生产类数据，同时实现机床状态等的可视化展示等，在提高机床的使用效率的同时，为企业相关的生产制造执行系统奠定良好基础。

随着社会的发展进步，企业的信息化在经营管理中发挥着越来越重要的作用。传统的设备，多为本地机床独立操作，生产效率偏低，运维难度较高，无法将生产资料与生产信息接入到企业信息系统中。为了满足企业对于各生产制造部门对生产过程进行实时管理的要求，机床联网项目的实施势在必行。机床联网项目在于搭建一个设备层（数控机床）的车间级分布式控制网络，并且实时采集机床数据和其他生产类数据，同时实现机床状态等的可视化展示等，在提高机床的使用效率的同时，为企业相关的生产制造执行系统奠定良好基础。

一、项目概况

某智能装备股份有限公司成立于2003年初，专注于研发、生产制造注射量25g～300000g的智能注塑机，是二板智能注塑机专家。产品广泛应用于航空航天、国防、交通、电子、建筑、生物医药等领域。

根据现场调研的结果，拟对全厂车间内现有的四十多台数控机床，搭建DNC专用传输网络，实现DNC系统全面应用与管理。对于机床的联网改造，大部分机床使用自身出厂配置的网卡实现联网功能，对于小部分机床，由于没有网卡，则需加装专门的采集卡进行采集和转发。对于DNC网路分布，网络中心机房设置于信息中心，车间设置机柜管理现场的IT类信息点。DNC系统的网络布线需按照标准规定，在敷设时保持规定的距离，采用独立的主干、垂直、水平布线子系统。

二、需求分析

该智能装备股份有限公司需搭建一个基于设备层的车间级分布式控制网络，旨在实现对广州工厂36台设备和浙江工厂7台设备的机床联网与数据采集，便于对机床的集中管理，提高现场管理的规范性，并通过对设备实时运行状态及生产数据进行监控和采集，实现对设备OEE效率、停机原因的统计分析，并实现生产过程数据的可视化展示功能，让生产管理人员及时了解设备的生产效率、报警/故障、生产异常等情况，为生产管理决策提供数据支撑。

三、力控解决方案

3.1系统架构图：

3.2设计目标：

与车间机床局域网络连接的任意计算机，不需要安装任何软件，通过浏览器即可远程查看机床的工作状态；

对所有机床可自动地采集到其实时状态，工作状态，报警状态等丰富信息；

具有至关的机床状态电子看板，可随时查看所有机床的运行/空闲、开机/关机、报警/故障状态，并以不同颜色来表示不同状态，还可以查看机床实时信息，如：主轴倍率、进给倍率、主轴负荷、机床操作模式以及当前加工的产品信息等；

具备车间电子布局图看板，可按照车间实际布局和机床实际位置进行机床摆放，用机床醒目的颜色标识机床的不同状态；

支持液晶电视显示，可以将仪表盘、机床效率拆线图、机床状态分布图、机床报警/异常停机信息、停机原因并注那图、产量拆线图组合在1~2个页面中，进行可视化看板展示，并可以滚动显示出采集到的机床实时状态、效率、加工数量等丰富的信息；

具有B/S架构的MCD报表统计分析，MDC报表可以支持自由选择机床、机床组和时间段，进行技术数据的查询和统计；可以统计机床的开机率、机床运行效率、机床利用率，并支持对算法公式进行自定义设置；具备综合效率对比分析功能，每台机床均可通过对开机率、运行效率、利用率的柱状图进行分析对比；具备机床报警的记录和统计功能，可以查询所有机床的加工数量、加工的程序名以及加工时间；MDC报表的统计图可以支持按机床名称和实际数值高低进行排序，方便用户使用及查找定位所需要关注的机床；

支持机床操作者通过现场的PC终端，选择机床停机原因，如：机床故障、机床维修、等待物料、等待刀具等，停机原因可以有系统管理员进行自定义配置；提供机床停机原因分析报表，便于管理人员通过饼状图或柱状图，直观明了地查看并分析机床的停机原因占比。

四、显示面板功能详解

4.1概览

通过看板登录界面登陆成功后，首先进入概览，在这个界面上，可以直接查看设备的运行效率，点击下方柱形图的任意一个机床名称，可以查看对应机床的开关机时间，报警时间，空闲时间等等。

4.2效率分析

1)、机床总开机率

机床总开机率 = 开机时间 / 自然时间。

本画面主要展示每个机床的开机率。从下图可以看到有最高开机率，平均开机率，最低开机率等供企业进行查看。

2)、机床运行效率

机床运行效率 = 运行时间 / 开机时间。

从下图的柱形图中可以看到每个机床的运行效率，下方的环形图还能看到最高运行效率的设备，最低运行率的设备以及平均运行效率。

3)、机床总利用率

机床总利用率 = 运行时间 / 自然时间。

从下图的柱形图中可以看到每个机床的利用率，下方的环形图还能看到最高利用率的设备，最低利用率的设备以及平均利用率。

4.3综合分析

1)、效率对比分析

效率对比分析是把效率分析页面中的每一台机床的机床总开机率、机床运行效率、机床总利用率3个参数为一组，放到一个柱状图中，让所有机床的参数进行对比，直观并且一目了然。点击柱状图下方任意一个参数，可以让该参数在柱状图中处于显示/影藏的状态切换，方便用户在使用时自定义查看参数柱状图。

柱状图下方准备了相应的报表，提供给用户详细数据。点击表头中某列的名称，则报表以该列为基准列进行排序显示。

2)、运行状态对比

运行状态对比是把设备的运行比率、空闲比率、报警比率、关机比率等4个参数放到一个柱形图中进行比对，直观并且一目了然。点击柱状图下方任意一个参数，可以让该参数在柱状图中处于显示/影藏的状态切换，方便用户在使用时自定义查看参数柱状图。

柱状图下方准备了相应的报表，提供给用户详细数据。点击表头中某列的名称，则报表以该列为基准列进行排序显示。

4.4报警分析

1)、报警统计

报警统计用于展示每个机床一段时间内的报警次数，随便点击任意一个机床，可以查看该机床的每个报警的详细产生时间。

2)、倍率异常统计

倍率异常统计可以用于查看每个机床的倍率异常时间，由此可以分析该设备是否长期处于非正常操作状态，员工是否经常为了提高加工速度，提高机床的运行速率，导致设备的寿命减少等等。

4.5加工统计

1)、加工信息

加工信息页面用于查看机床某个时间段中的加工次数，很容易能了解到设备的使用强度。

2)、辅助状态

辅助状态画面用于查看机床每个步骤持续时间占用整个加工周期的比率。

3)、OEE看板

机台稼动率，本画面用于查看每个机台设备的稼动率，以图表，曲线，柱形图的方式进行展示。

4.6设备信息

1)、布局图

布局图用于查看车间的设备的当前状态（运行状态，空闲状态，故障状态，离线状态等），点击运行中的设备能够查看当前设备所处在的加工步骤，点击故障状态的设备可以查看设备产生的故障信息。

2)、电子看板

电子看板和布局图类似，不同的是电子看板会整合全部设备在一个画面中，可以直观的查看机台的状态（运行、空闲、故障、离线），选中设备可以查看当前设备的其他状况。

五、结论

机床联网项目的实施，为设备层级的有效管控提供了技术支撑，作为底层设备的信息化，是实施数字化制造的基础手段是公司推行数字化制造技术的基础，为公司推行的数字化工厂的建设起到举足轻重的作用。利用DNC的通信网络可以把车间内的数控机床通过中央监控室对机床状态进行集中监控，由中控室管理人员根据机床的待机、工作、故障、停机等状态，实现对现场工作人员和机床的充分合理调度，从而掌握整个车间的加工情况，便于实现加工物件的传送和自动化检测设备的连接,同时为生产制造执行系统的实施奠定良好的基础。