公司簡介

英格索蘭（Ingersoll Rand）有著悠久而成功的歷史。自1871年公司成立以來，英格索蘭就已經成為建筑機械和工業設備等產業領域的領頭羊。如今，英格索蘭已發展為一家全球性多元化的工業企業，致力于為食品與其它易腐貨物的運輸和保存、家庭和商業財產的安全方面提供產品、服務和解決方案，并促進工業生產力與效率的提高。

1996年5月，英格索蘭（中國）投資有限公司成立。現在，英格索蘭將繼續拓展在中國這個極其重要且不斷成長的市場中的參與，并堅持不懈地為客戶提供多樣化的產品和服務。目前，公司在中國擁有4600名員工。

解決方案項目綜述

2007年，英格索蘭（常州）決定與北京數碼大方科技有限公司（以下簡稱CAXA）合作，一起完成“數字化車間”項目。

這個項目的宗旨是為了提高英格索蘭（常州）現有數控車間的生產效率。每個企業的領導都希望能夠通過合理的手段提高企業的生產效率，而這是一個綜合性的問題，包括了從生產計劃的合理定制到計劃按時完成的全過程控制。其中，數控設備的工作效率是這個環節中的重中之重，它是保證生產計劃按時完成的基本條件。所以，如何提高數控設備的工作效率是每個企業領導必須關心的問題。

在現有的數控車間的解決方案中，數控設備的生產效率是依據數控設備的工作狀況計算出來的，它的基礎數據來源于實際生產過程。也就是說，企業的領導只有看到了數控設備的實際工作狀態才可以真正了解設備的生產效率。實際的生產數據可以通過多種方式獲得，在CAXA數控車間解決方案中，一共提供了五種獲得實際數據的方法，根據英格索蘭（常州）的數控設備情況，在這個項目中，采用了其中的兩種方式：串口宏程序和網口采集。本文將在后面篇幅中具體論述這兩種方式的具體實施過程。

信息采集與分析主要包括以下幾類

1.加工（零件）信息分析

每個零件全部加工完成需要的實際時間

實際完成任務的進度

2.機床設備信息分析

機床的開機率

機床的實際加工時間

主軸轉速

進給速度

3.機床非正常工作狀態信息分析

機床保養

機床報警及維修

4.加工相關信息分析

刀具壽命管理

量具、夾具管理

各個班組操作工的任務管理（任務分派、統計）

文檔管理（派工單、工藝文檔等）

要準確得到以上分析結果，基礎的分析數據必須是系統自動采集的實際加工信息。在這個過程中，應盡量避免人為干預，以免造成數據的不準確。

實現數據采集的方法

目前已經實現的數據采集的方法有很多種，每種方式各有不同的實施方法，一般是根據數控設備狀況的不同，匹配不同的硬件及軟件解決方案。英格索蘭（常州）的設備中有一部分是具有串口傳輸的FANUC和MITSUBISHI系統，對于這些系統直接采用串口宏程序的采集方式實施。另一部分是具有網絡傳輸功能的數控系統，可以直接采用網口采集的方式，以下分別敘述。

1.采用宏程序的方式

采用宏程序的方法是在零件的加工代碼中增加信息反饋宏指令，利用機床可以自動執行宏指令的特性完成信息采集。這種方式適用于具有反饋宏指令的數控系統，例如FANUC、MITSUBISHI、HAAS等。

具體實現方法是：在零件的加工代碼中增加執行“串口打印”命令的宏指令，如DPRNT命令（下圖所示），當機床加工到程序的宏指令時，機床會自動執行DPRNT的命令，將DPRNT指令后面的信息輸出到機床的RS232口，這部分信息通過底層的網絡傳輸到CAXA網絡DNC的通信模塊，系統自動識別該信息并將記錄保存在系統的數據庫中。英格索蘭（常州）使用的是SQL Server數據庫，CAXA還支持其它數據庫如ACCESS、Oracle。

上圖中反色的部分是串口打印命令在程序中的實例，其中，在CAXA網絡DNC通信模塊中的系統設置接收指令起始字符為“Q”，接收指令終止字符為“V”、指令內容分割字符為“*”， 數控系統的串口打印命令為“DPRNT”，則反饋的通用格式定義如下：

DPRNT[Q6*提示信息1*提示信息2*提示信息3*提示信息4*提示信息5*提示信息6*狀態V]

提示信息1：字符串，256位

提示信息2：字符串，128位

提示信息3：字符串，32位

提示信息4：數字（雙精度浮點），32位

提示信息5：字符串，32位

提示信息6：數字（雙精度浮點）

狀態：數字（整形）

CAXA在系統中規定了提示信息1-6中內容的格式及字長，用戶按照這個格式來定義需要反饋的任意信息。一般來說，提示信息1中存放當前加工的“零部件號”，提示信息2中存放當前“程序號”；提示信息3和4、5和6分為兩組，分別存放需要反饋的內容名稱和內容值。例如，提示信息3中為“T”，提示信息4中為數值“5”，這一組的含義既為：“第5號刀具”。提示信息5中為“L”，提示信息6中為“30”，那么這一組的含義為“長度補償L值為30”。

如果反饋的指令是：DPRNT[Q6X-001-003*MPF0012*T*5*L*30.18*8V]的含義是：當前加工的零部件號為X-001-003，程序號為MPF0012，當前開始調用第5號刀具，長度補償值為30.18。

下圖是英格索蘭（常州）機加車間一臺三菱的床子反饋回CAXA網絡DNC的實驗數據：

除以上部分，反饋信息中還包括：序號、機床ID、機床名、機床IP、反饋時間，這些信息是自動反饋并記入數據庫中的。其中，“機床ID、機床名、機床IP”由系統自動提取CAXA網絡DNC通信模塊中設置的對應項的值反饋回數據庫，“反饋時間”為網絡DNC通信服務器的系統時間。

2.具有以太網絡傳輸功能的機床信息采集

英格索蘭（常州）有部分機床是具有以太網絡傳輸功能的數控系統，對于這部分數控系統的信息采集，可以采用CAXA網絡采集模塊來實現。

用戶在網絡采集模塊中配置機床的相關信息，系統可以自動采集機床的開關機時間、加工程序的名稱、刀具使用情況、工件名稱、主軸負荷、進給速度、報警信息、機床狀態等等。

英格索蘭（常州）“數字化車間”項目實施的層次

CAXA在英格索蘭（常州）的數字化車間項目實施從低到高分為幾個層次：

1.聯網——數控設備聯網，這是英格索蘭（常州）數字化車間解決方案的物理層，是方案實施的基礎。通過“聯網”，將企業原來孤立的數控設備接入到企業的網絡中，將設備加工的代碼在網絡上實現傳輸、管理。

2.采集——數控設備的信息采集，這是解決方案的第二層。有了底層的聯網，再通過相應軟件及硬件的配合，我們就可以了解設備的更多信息。英格索蘭（常州）項目的信息采集采用兩種形式：串口反饋和網口采集。通過搭建底層的網絡，企業的數控設備的工作狀態、報警信息、刀具使用狀況等等都可以在網絡上實現傳輸。企業領導由此可以實時了解各個設備的具體情況，掌控整體生產情況，合理安排生產計劃。下圖是機加車間部分數控設備的實時信息統計。

3.管理——企業的生產信息/設備信息統計回來之后，我們得到了一系列數據，這些數據大多是多臺數控設備混雜在一起的，而且是各種信息混合在一個數據庫中。企業的上層領導其實并不關心這些孤立的數據，而是要了解數據統計分析的結果。所以，采集回來的數據還必須經過統計和分析，形成各種報表或圖表，供企業領導察看。

4.優化——企業的領導只有充分了解了企業的生產狀況才能對現有的生產計劃做出優化。CAXA數控車間解決方案用實際的加工數據作為統計依據，代替以往人為統計生產情況的方式，以減少出錯環節。而且，所有的數據都是從數據庫中提煉出來的，所有的數據來源是上下連貫的，都是可追溯的。企業的領導隨時都可以了解目前的生產狀況，對于不合理的環節，可以迅速調整。

英格索蘭（常州）“數字化車間”項目實施的效果

英格索蘭（常州）“數字化車間”項目的實施也是從基礎的聯網開始的。實施第一步，CAXA的工程師在英格索蘭（常州）機加單元和裝配單元的數控設備上進行布線聯網，安裝智能終端設備，將企業的底層網絡平臺搭建起來。實施完成之后的效果非常明顯。以前，操作工需要在機床上用手工進行代碼輸入，或者是用軟盤（U盤）拷貝加工代碼。這兩種方式都會造成數控設備使用時間大量浪費而且代碼出錯率極高，因為機床長期在加工車間中，鍵盤上有油污，按鍵也不是很好用，操作工手工輸入代碼之后必須認真校驗才可以開始加工。還有部分大程序是操作工使用軟盤或U盤拷貝，這就需要操作工在工藝室和車間之間跑來跑去，浪費很多時間，而且軟盤頻繁使用也很容易損壞。通過CAXA的工程師布線聯網之后，每臺數控機床以獨立的IP地址接入英格索蘭（常州）的局域網內，加工代碼全部在網絡上傳輸，操作工只需要在機床上輸入簡單命令，就可以調用到需要加工的代碼，代碼的傳輸迅速而且準確，大大提高了數控機床的使用效率，對提高企業的生產效率起到關鍵性的保障作用。

當底層的聯網實現了對數控設備的物理鏈路連接之后，CAXA網絡DNC系統就可以拓展到對于數控系統的信息采集層面，進而可以根據采集回的信息分析出企業領導關心的生產效率問題。這是英格索蘭（常州）“數字化車間”項目的實施的第二步。通過本文敘述的兩種采集方法，將聯網的數控設備的工作狀態、加工零件名稱、起始和結束加工的時間點等信息反饋回數據庫，再通過CAXA的軟件對這些數據統計分析，以報表或圖表的方式展現在負責生產計劃的企業領導面前，企業的領導就可以根據這些圖表了解數控設備的生產狀況，從而對生產中的非正常狀況及時做出相應反應，調整生產計劃，以最快的速度解決問題。以前，英格索蘭（常州）的設備信息由車間工段長人為統計，數據的準確性沒有保障，而且主管生產的領導需要過一段時間才能得到相應的統計數據，設備的報警或維修也不能及時處理，延誤了生產。而當領導追查沒有按期完成生產計劃的原因時，經常出現互相推諉的情況，責任不好判定。在CAXA的數控車間解決方案實施之后，所有的采集數據來源于設備自動反饋，減少了人為參與的過程，而企業的主管生產領導隨時可以了解數控設備的生產狀況，機床已經加工的零件數量是根據設備反饋的數據實時統計的，數據準確可靠。企業的主管領導可以隨時根據這些實時數據調節每臺設備的生產計劃，從而保證整個車間的生產計劃得以按時完成。

從英格索蘭（常州）“數字化車間”整個項目來看，CAXA數控車間解決方案的實施效果是非常明顯的，從底層的聯網到數控設備的信息采集與統計分析的整體應用在英格索蘭（常州）這個項目中起到促進生產、提高數控設備使用效率的作用。CAXA數控車間解決方案是一套完整的企業車間信息化解決方案。一般企業的項目實施都是從底層的聯網開始，之后逐漸擴展到應用層的數據采集與統計分析，進而給企業的生產優化提供實際數字依據，最終目的是提高車間的生產效率。