摘要：在网络化制造环境下，作为产品生产周期中制造执行阶段的数控加工过程还不能满足网络化制造的要求。网络化制造环境下数控加工系统和集成技术的研究是实现多企业协同制造的关键。在分析网络化协同制造和企业数控加工资源集成重要性的基础上，提出了研究网络化制造环境下数控加工系统的必要性。文章主要就网络技术的作用和网络化数控加工组成加以阐述，然后对网络化的数控加工模式和具体的应用详细探究，希望能通过此次理论研究对网络化的数控加工技术应用效率水平提高有所裨益。
关键词：网络化制造；数控加工；资源共享
引言
21世纪，数控加工作为先进制造的典型技术，应随市场的全球化、竞争的激烈化、需求的个性化、生产的人性化而体现出制造技术的信息化、科学化和服务化。目前，由于我国数控机床的开动率和利用率低、使用范围有限等问题，造成数控资源的极大浪费，阻碍了企业竞争力的增强，削弱了先进制造业的优势。数控机床的使用技术不是简单的设备使用问题，而是一项具有一定规模的系统应用工程。不仅要在数控系统软硬件上提高技术的可靠性和稳定性，还要在生产模式上发生改变。网络技术的发展为数控技术改造提供了机遇，可以在全球制造环境下，将具有不同数控资源的企业联系起来，互通信息，共享资源，互相合作，共同提高生产能力。
一、网络化数控车间加工过程的发展现状
随着PC机进入机加工领域，促使数控技术有了飞速的发展，网络化和开放化的发展趋势已经成为数控加工系统的必然发展方向。作为加工系统的执行者——数控机床自诞生以来，从NC、CNC到DNC，无论从功能上来讲，还是从精度、可靠性、性能价格比等方面数控机床都有长足的发展。企业选用数控机床的理由已由原来的考虑加工工艺能力变为主要考虑效率及快速响应需求的能力。随着数控机床普及率的越来越高，全数控化加工车间已经出现，也会越来越普及。这样一来，对加工过的信息集成就提出了更高的要求。分布式数控（Distributed Numerical Control，DNC）是现阶段大多数生产加工型企业才用的车间集成方法。
随着企业管理的发展，需要从数控系统中提取出更多的能够支持企业制造系统优化运行的信息，在理论上形成了广义 DNC 的概念，广义 DNC 是对 DNC 的内容和功能进行了拓展，除了数控程序的网络通讯功能外，还具有机床的状态数据采集功能、实时监控等功能，能为生产管理系统采集的生产过程数据，如加工工时、加工进度、剩余加工时间、刀具使用情况、生产停机（包括设备故障）等。在实际应用中，出现了大量的市场化运作的 DNC 产品，如国外的 CIMCO、EXTREMEDNC、CIMNET DNC Professional 等和国产的 CAXA DNC、ISITOR DNC 等。将数控机床的 RS232 串行接口通过服务器连入车间以太网（新式的带网口的数控机床可直接接入车间以太网），在数控程序的上传下载和在线加工等传统 DNC 功能的基础上，增加了文档管理、远程调用、机床监控与数据采集、刀具管理等功能，形成了车间 DNC 的网络化。为企业的管理信息系统提供了更多的数据支持，丰富了数控机床网络化的途径和内容。
二、网络化数控加工技术组成
运用网络通信技术，建立面向数控加工的网络化系统，实现网上设计、网上制造、网上监控、网上培训、网上营销及网上管理等功能，使先进制造装备更好地发挥其作用，不仅可以提高产品的加工质量和生产效率，还能敏捷地响应瞬变的市场。为此，我们分析数控加工整个过程，可将其划分为CAD、CAPP、CAM、MRP（物料管理计划）、PDM（产品数据管理）、虚拟制造（VM）、远程控制（CAE、刀具磨损监控等）和故障诊断等8个功能环节。为使数控机床与网络连接成一个完整系统，我们需要将以上各环节形成功能模块，既要分别实现与网络的集成，建立先进制造的外联网（Internet），又要实现各功能模块之间的相关连接及模块内部的网络化，建立先进制造的内联网（Intranet）。其中关键技术包括：异地协同设计的三维可视环境的建立；产品图形及仿真结果的网络发布与浏览；数控代码的网络传输；工艺参数网络优化与传输；异地过程监控模型；产品模型数据的异地修改；异地设计与制造的产品模型数据管理系统；安全防范机制。另外，网络化制造相对传统制造的另一优势技术就是可以跨时空的即时沟通网上交流机制。
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三、网络化制造环境下数控加工系统的运行模式
（一）系统运行模式的功能模型
网络化制造环境下数控加工系统的功能模型描述了系统的功能，主要包括：加工任务管理、工装信息管理、加工工艺管理、人员信息管理、数控程序管理、加工计划管理、加工过程查询、加工资源管理、反馈信息管理等。
网络化制造环境下数控加工系统的功能模型具备以下特性：1）具有功能集成性。能根据联盟企业的数控加工任务，将各成员企业的单元加工系统的资源信息、加工过程情况、加工任务完成情况等信息集成，来支持跨企业协同制造的模式。2）具有功能重构性。当联盟企业接到一个加工任务时，根据成员企业资源信息将任务分解，对单元加工系统进行优化选择，实现功能的重构。在加工任务完成之后重构结束。3）实现监督管理、调度。各成员企业能在加工过程中实现信息交互，为跨企业的车间调度提供信息支持。实现监督管理、调度等功能。
（二）系统运行模式的信息模型
1）联盟企业共享信息。主要包括联盟企业的成员企业的基本信息、联盟企业的经营策略和规范措施以及要完成项目的规划、目标、约束信息，这些是联盟存在的基本信息。如规范信息是指如何完成一个制造过程的规范，包括一系列完成的操作、设备、工具和技能需求、使用的文档。2）任务管理协调信息。主要是针对某项任务，成员之间关于任务分配的协商信息和解决任务进行过程中所产生冲突的协调与调度信息，是联盟企业在任务管理过程中中必不可少的信息。3）工程技术信息。由制造计划系统定义被加工产品的工艺要求、技术文档、图纸信息和联盟企业对某项子任务的技术要求。4）制造能力信息。人员能力、技能；材料位置、使用和质量情况；设备和工具的特性、使用成本与利用率；厂房、能源的使用状况。5）运行监控信息。使用的材料和资源成本，空闲和调整时间；在制品、成品的数量、状态等跟踪数据，过程控制参数；产品的合格率废品率等质量信息；任务的完成进度、项目的进展情况。从系统的信息来源和流程上看，
网络化制造环境下的数控加工系统的信息有来自盟主、盟员、单元数控加工系统和市场的。这些来自不同方面的信息汇集在一起，并在运行过程中不停的交换。
四、网络化的数控加工技术具体的应用
网络化技术应用在数控加工当中，就要能注重软硬件的平台建设工作的优化。在硬件平台建设中，在通用工业微机的应用下，将并行口和机床进行连接，通过 PC 总线上连接网卡微机外设等，就能将数控加工的作用得以充分发挥。在硬件中底层是网络数控的内核，其包含着数控系统的一切共性问题，在多任务的调度以及插补运算和 PLC 控制方面都是主要内容。在实际的应用过程中，用户就能结合网络数控内核的规范加以使用，然后实施二次开发。在进行网络数控内核模块的应用时，就有着自我诊断的相应功能，也能有效和网络模块集成，这样就能将网络环境数据系统的信息状态方便观察。上层部分作为数控集成开发环境，其在实际的应用中，用户就能结合系统生成规范来进行提供生成方法，从而来对专用数控系统方便生成。在这一应用系统上，有着比较鲜明的优势，能够在数控系统的可靠性方面得以有效保障。通用微机软件以及硬件资源相对比较丰富化，在开发的环境方面也相对比较方便，用户就能结合实际对数控机床的应用系统进行开发[4]。在数控机床的网络功能方面的实现也比较突出，能结合数控机床的具体情况，通过改造来将数控系统和相应的网络功能进行有效地集成，这样就能在网络接口方面得以有效优化。网络化的数控加工技术的应用过程中，对走刀轨的网络制作应用中，通过 Pro/E 软件加以应用，能实现走刀轨迹，将其转换成位图的格式加以应用，从而在网页当中插入图像方法，有效实现走刀轨迹的 WEB发布和浏览，在这一技术的应用下实现网上的沟通交流。在上传以及下载的技术应用下，就能有效地完成网上沟通交流的工作，对实际工作的效率提升就比较有利。
结束语
经济全球化环境下，市场竞争更加激烈，市场和技术发展也是瞬息万变，企业间的合作越来越频繁，特别是网络技术的发展使得网络联盟企业和网络化制造的出现成为了可能。数控加工系统是面向车间数控加工过程的实时信息系统，弥合了企业计划层和生产车间加工过程控制系统之间的信息断层，对整个生产过程进行了优化，是制造过程信息集成的关键之一。数控加工技术的网络化是先进制造业的未来发展趋势。通过分析网络化数控加工技术组成，提出了网络化数控加工的基础框架，并通过实例演示验证了数控加工网络化制造的可能性。
参考文献：
[1] 顾涛，石皋莲.数控程序员题库建设的研究与实践[J].佳木斯教育学院学报，2013，（10）.
[2] 韩鸿鸾.数控职业教育面临的机遇与挑战[J].金属加工（冷加工），2016，（13）.
[3] 王海飞.网络化数控程序管理技术研究[J].机械工程师，2013，（11）.
论文作者:范蓉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/11
标签：数控论文; 加工论文; 信息论文; 系统论文; 企业论文; 功能论文; 数控机床论文; 《基层建设》2017年第26期论文;