数控车间信息集成技术研究

    数控车间是一个信息流和物质流交汇的复杂生产系统，其生产活动涉及到人、过程、信息、技术、资源、管理等多个层面的相互服务和制约，作用方式不同于普通的机加车间。因此，传统的管理模式不适应现代化数控设备加工环境，并制约了数控加工效率的提高，而实现数控车间管理的信息化则是提高生产效率的有效途径。数控车间数字化改造是信息化的一个重要研究方向，其中的关键技术之一就是数控车间的信息集成。
    车间数字化信息集成因信息的多领域性、信息的不确定性和信息来源的多样性，给信息集成带来了一定的难度。基于公共对象请求代理体系结构（Common Objcct Request Broker Architecture，CORBA）和分布式组件对象模型（Distributed Component Object Model，DCOM）等组件技术的信息集成，对车间内的信息集成而言，因环境可控，具有速度快等优点，但对车间与企业其他部门，甚至企业外部的集成来说，就存在许多缺点。如在与其他协议进行交互时，它们都不能很好地发挥作用，使用DCOM无法调用Java组件，无法通过远程方法调用（Remote Method Invocation，RMI）调用组件对象模型（Component Object Model，COM）对象，防火墙常常阻碍TCP/IP对端口请求的访问等。而基于Web服务的集成对于车间内部对象之间的集成没有太大的意义，它没有组件技术（如DCOM）快速高效的特点。
    目前，针对数控车间生产的特点，提出的整体集成解决方案还不是很多。因此，本文在分析数控车间数字化硬件集成特点和业务活动的基础上，提出了基于DCOM组件和Web服务的数控车间信息混合集成的方法，构建了集成框架，有效地解决了数控车间内外部的信息集成问题。
    1 数控车间整体业务流程
    数控车间硬件环境涉及到多种异构的数字化功能实体，如数控机床、数字测量设备（三坐标测量机）、运输设备（自动导引小车、机器人）及存储设备（自动化立体仓库）等。由于这些实体的分布环境和组合形式不同，需要为其提供一系列使能服务（信息交互、功能集成），以支持异构环境下不同功能实体之间的互操作和协作，实现高效运作、因此，决定了其业务活动不同于普通的机械加工车问，信息描述、信息载体和传输，如工艺制定、数字控制（Numerical Control，NG）程序编制和传输、生产辅助保障等。
    目前，多数企业的工艺部门只承担工艺文件的审批，工艺设计任务下放到车间技术部门完成，车间活动应包含计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning，CAPP）。此处的LAPP不同于传统的CAPP，它要求其底层数据（如工装、设备等资源信息）均来自车问系统集成平台，通过工艺资源组件来获取，同时又要集成在企业级的产品数据管理（Product Data VIanagement，PDM）平台，实现零件设计信息、工艺知识获取和工艺文件存储。而车间生产任务管理系统不仅需要从企业资源管理系统获得生产计划信息，从工艺设计系统获得零件加工工艺路线和所用资源信息，还要从车间资源管理系统获得资源使用状况信息。因此，车间整体业务流程需要各单项业务间的信息交互。数控生产车间的生产模式是面向任务的，车间通过工三艺编制、订单接收、计划管理、任务分配、生产准备、生产调度、信息采集、成品人库、成本核算等联结活动，在集成制造资源管理的支持下，实现生产目标。如图1所示为数控车间业务执行流程图。

图1 车间业务执行流程图

    本文根据车间业务的执行流程，考虑数控车间活动域及数据冗余度等要求，把数控车间生产业务分为以下几个主要执行功能系统，分别为CAPP、NC、加工仿真、生产过程管理、生产准备、资源管理、现场信息采集、设备管理与能力评价、信息导航显示等；另外，集成系统还有一些辅助子系统，如系统用户管理、基础数据管理等。