数字化生产管理实训中心管理方案设计与实施.doc

目录目录 前前 言言 1 第一章第一章 绪论绪论 2 1 1 课题的意义 2 1 2 课题背景 2 1 3 国内外研究现状 3 1 4 课题任务 5 第二章第二章 数字化生产管理模式数字化生产管理模式 6 2 1 数字化生产管理发展历程及特点 6 2 2 数字化生产在制造行业的的应用 7 2 3 MES 系统简述 8 第三章第三章 校企共建数字化生产管理实训中心建设项目校企共建数字化生产管理实训中心建设项目 9 3 1 项目背景 9 3 2 实验室硬件条件 9 3 3 实训中心数字化实施软件 Predator MES 概述 12 3 3 3 系统目标13 3 3 1 Predator Travelers 定义 12 3 3 2 Predator Travelers 与 PDM 关系 12 3 3 4 系统功能 14 3 3 5 系统功能应用介绍 15 3 3 6 Predator Travelers 系统实施应用流程 16 3 3 7 Predator SFC 组成 17 3 3 8 Predator SFC 子软件原理及关系 19 3 3 9 MES SFC 功能及应用 20 3 3 10 Predator MES SFC 应用效果 21 第四章第四章 实训方案设计实训方案设计 23 4 1 生产实训预期目标 23 4 2 实训内容纲领 23 4 3 实训方案 23 第五章第五章 实训方案实施与改善实训方案实施与改善 27 5 1 实训示例说明 27 5 2 实训过程叙述 27 5 2 1 产品结构分析 27 5 2 2 基础信息输入 28 5 2 3 运行 MRP 运行管理模块 34 5 2 4 零件图 37 5 2 5 零件工艺分析及工艺卡片 38 5 2 6 NC 代码编制 38 5 2 7 实习操作 39 5 2 8 生产过程数据采集 41 5 3 实训方案改善 46 第六章第六章 结论结论 47 致谢致谢 48 参考文献参考文献 49 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 1 页 前前 言言 高校实训中心是以生产产品为结果 以学生为产品实现的重要主体 建设 在校内的学生技能训练平台 对于高校学生来说 由于缺乏工作经验 而企业 对从业者的综合素质和技能要求日渐提高 学生刚进企业可能一时难以适应企 业文化 所以很有必要在学生毕业之前进行预岗实习 知识不仅仅是学生所必 须要掌握的 相应的技能也要掌握 而用传统的实训方案难以适应市场经济的 变化 所以急切需要一套先进的完整成熟的实训方案对高校学生进行技能实训 以提高学生自身能力适应时代需求 南京工程学院是一所以工科为主的院校 秉持 学以自用 的办学宗旨 培养学生的要求是能够将知识转变为生产力 学校先后建设实验中心 33 个 各 类实验室 157 个 校内实习 实训 基地 16 个 实习 实训 室 76 个 校外 实习基地 96 个 为了适应制造企业对人才的需求 机械工程学院通过了解最新 的企业需求以及国内外发展现状 为提高培养人才素质 通过与 Predator 公司 的中国代理商武汉优博睿科技有限公司进行沟通 在校实践中心建设数字化生 产实训中心 为此本毕业设计以南京工程学院的实训中心为基础 着重对南京 工程学院机械工程学院的学生技能培训方案进行了细致的研究 通过使学生在 模拟生产现场的实践与学习 进一步将其能力与企业需求接轨 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 2 页 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1课题的意义课题的意义 人才是建设创新型国家的基础 人才培养 尤其是创新人才培养 是基础 性 全局性的工作 也是战略性和前瞻性的工作 在高校人才培养工作中 学 生动手实践能力培养是提高教学质量的主要途径 其中 实验实训中心的建设 工作至关重要 当前大学生就业形势严峻 企业对大学生的要求日渐提高 而现实中由于 中国教育模式的一些弊端使得应届毕业生一时难以适应企业需求 南京工程学 院机械工程学院建设了数字化生产管理实训中心主要针对机械学院的各专业进 行了生产培训 传统的生产管理模式存在着信息采集和管理不规范 出现问题 追溯不易 效率低下 需要各相关部门及人员进行密切协调合作 沟通环节较 多 信息难以准确传达 而数字化生产管理模式解决了这些问题 不会造成信 息传递过程中出现误差 另外数字化生产管理易学易接受 其产生的数据具有 准确性 有助于管理人员进行分析研究 从而做出改善措施 另外 实训中心 促进了学生对生产管理模式的了解 有助于推动他们对管理模式的思考 为企 业和社会培养更多的人才 1 21 2课题背景课题背景 南京工程学院是一所以工科为主的院校 秉持 学以自用 的办学宗旨 培养学生的要求是能够将知识转变为生产力 学校先后建设实验中心 33 个 各 类实验室 157 个 校内实习 实训 基地 16 个 实习 实训 室 76 个 校外 实习基地 96 个 为了适应制造企业对人才的需求 机械工程学院通过了解最新 的企业需求以及国内外发展现状 为提高培养人才素质 通过与 Predator 公司 的中国代理商武汉优博睿科技有限公司进行沟通 在校实践中心建设数字化生 产实训中心 为此本毕业设计以南京工程学院的实训实训中心为基础 着重对 南京工程学院机械工程学院的学生技能培训方案进行了细致的研究 通过使学 生在模拟生产现场的实践与学习 进一步将其能力与企业需求接轨 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 3 页 1 31 3国内外研究现状国内外研究现状 目前高校实训中心实训方案相对市场经济变化有些落后 需要相对做些调 整 国外职业教育实训基地的建设的类型以德国的 双元制 模式和澳大利亚 的 TAFE 模式为代表 双元制 模式 这是以德国为代表的职业教育人才培养模式 是一种国家立法支持 校企 合作共建的办学体制 即由企业和学校共同担负培养人才的任务 按照企业对 人才的要求组织教学和岗位培训 双元制 的其中一元是指学校 其主要职能 是传授与职业有关的专业基础理论知识 进行严格的文化理论教学 另一元是 指企业 其主要职能是让学生在企业里接受职业技能专业培训 接受严格的实 际操作训练 因此 这种人才培养模式又叫 双重训练制 在实践教学实施过 程中 双元制 模式十分重视学生实践技能的培训 理论和实践教学之比约为 3 7 或 2 8 同时 理论教学注重实用性 并紧密与实践相联系 服从实践需要 在企业的培训场所包括有工作岗位 实训工场和跨企业的训练工场 实训工场 的任务是把那些在劳动岗位上无法传授或训练的技能及相应知识传授给学生 工件不形成产品 纯属消耗 此外职业学校也有教学车间 补充企业里无法完 成的培训 为理论教学提供直观和演示手段 企业的实训教师一般都是技术学 院毕业 具备 2 5 年职业实践的专业人员 实训教师同时还必须通过教育学 心理学考试 符合 实训教师资格条例 的要求 TAFE 模式 这是以澳大利亚为代表的人才培养模式 是一种国家框架体系下以产业为 推动力量 政府 行业与学校相结合 以学生为中心进行灵活办学的 与中学 和大学进行有效衔接的 相对独立的 多层次的综合性人才培养模式 该模式 注重能力本位的教育和培训 CBET 推行统一的国家职业能力资格证书制度 通过分析有关职业能力 确立权威性国家能力标准 建立了相应课程标准 并 由技术与继续教育学院承担技术职业资格等级证书课程的教学 根据学生实际 所获知识能力评定技术能力等级 采取国际上先进的案例结合情景的开放式教 学方式 是以学生为中心 以教师为主导的互动模式 能充分发挥学生的积极 主动性和创造性 学制上有全日制课程 部分制时间课程 工读交替制课程 函授与远程课程以及企业学习日课程 学校具有完善的校内实习 实训基地 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 4 页 由于澳大利亚政府的投资和企业的赞助 不仅实训设备数量充足 设施完善 而且技术先进 这就为实践教学创造了必要的 现代化的教学环境 在实践教 学实施过程中 十分注重学生动手能力的培养 教室就是实验室 学习环境与 工作环境融为一体 教室里一般摆满了教学用具及一般性试验设备 边讲边练 学生的实训操作教学都在实习车间进行 业余时间对学生开放 这种安排 方 便了学生的实习和实践 提高了教学效果和学生掌握知识和技能的速度 TAFE 的教师实践经验丰富 全部是从有实践经验的专业技术人员中招聘 专职教师至少有三年的实践经验 还需定期去企业进行专业实践 同时受过大 学专业教育和相关专业的培训 持有教师资格证书 通过 4 级职业证书 由以 上两种典型模式分析可知 它们均具有一个突出的共同点 即以能力为本位 以培养技术应用性技能型人才为目标 始终围绕理论与实践相结合 提高学生 实际动手能力 在实训教学实施过程中 对学生实训操作和技能的培养 前者 主要是通过校外基地来进行 而后者却是在校内进行 1 在国内 东南大学实训基地的建设在高校中处于领先地位 东南大学校内实训基地实验教学改革及方案 1 打破学科和专业界限 整合全校机电类实验教学资源 建立以面向全校 学生的工程基础训练 面向机电类 近机类 土建类学生的学科基础训练和面向 机电类 近机类学生的工程实现训练为三个层次 贯穿设计技术 制造技术 控 制技术和生产保障技术四大主线 分层式 模块化 开放性的网络结构实验教 学新体系 2 完善和优化与机电工程类学科理论课程体系接轨 实验队伍 仪器设备 和环境设施等资源配备科学规范完整 管理运作机制先进合理高效的机电综合 工程训练中心的体系结构 特别地 为保证实验中心的可持续发展 使其具备 示范引领作用 构建教授领衔 理论课教师 实验教师 实验技术人员 研究 生助教一体化实验教学队伍 3 凝炼和建立体现个性化教育和研究性学习的实验教学新模式 特别在实 验教学内容 实验教学方法与手段 实验考核方式和实验技术创新等方面有所 突破 使中心成为培养学生自主学习兴趣 开拓学生个性潜力 激励学生实践 创新的基地 以期达到开阔学生知识视野 陶冶学生思想情操 发展学生健全 身心 培养学生团队精神的目的 4 在优化整合校内实验教学资源 引入校外产 学 研实践教学资源的基础 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 5 页 上 加大实践教学投入 实现实践教学装备的规模化 精良化 高效化 同时 利用网络 信息等现代技术 进一步完善面向全体学生的实验开放运行机制 研究开发支撑人性化 个性化教学的计算机辅助实验教学系统 使学生真正获 得发展个性特长 培养创新精神和实践能力的现实平台 5 以 以人为本 建设和谐环境 的思想为指导 建立科学规范 公平合 理的管理体制 充分利用各种政策措施 调动中心全体人员的积极性 培养高 尚的职业道德和强烈的责任感 营造团结向上 生气勃勃 乐于奉献 勇于创 新的和谐环境 2 南京工程学院是一所应用型本科院校 实训中心的建设关系到院校的生存 和发展 当前科学技术不断进步 产品结构不断调整 社会呼唤高校加大对人 才的培养 为此南京工程学院针对实训中心打算建立一个先进的是实训实验室 并根据现有设备配套设计出实训方案 其设计思想是根据机械工程学院各专业 特点 因材施教 在实训中充分发挥各专业特长 来培养学生的能力 1 41 4课题任务课题任务 本课题的任务就是根据实验室现有的设备和配套使用软件进行方案设计 并将方案实施 实施完再进行改进 在方案设计前 需对实训中心使用的软件 熟练掌握 了解其工作流程和原理 另外实训中心主要针对机械工程学院各专 业 而专业各有所长 所以在方案设计时要考虑各专业特色 略有区别 在方 案设计后要找一些学生作为实训对象 分析整理实施过程并做方案改善 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 6 页 第二章第二章 数字化生产管理模式数字化生产管理模式 2 12 1数字化生产管理发展历程及特点数字化生产管理发展历程及特点 生产管理经历了机械化 自动化等两个大酌历史阶段 进入 21 世纪后 随 着计算机 数据库和网络等信息技术与现代先进的生产管理理念的不断融合 生产管理逐渐朗着强调信息的集成和共享的数字化生产管理方向发展 数字化 生产管理围绕生产计划与生产控制等过程 针对生产任务和目标 运用数字化 定量表达 存储 处理和控制方法 及时准确地采集 存储 更新和有效地组 织管理与生产有关的产品信息 计划信息 资源信息 生产活动状态信息等 并进行及时的信息处理 统计分析和反馈 为优化生产过程与经营决策提供快 捷 准确的数据和参考方案 数字化生产管理能满足现代生产管理的小批量多 品种 生产提前期短和产品质量高的要求 数字化生产管理主要有实时性 精确性 集成性 自动反馈 决策支持性 适应柔性生产和小批量多品种的生产模式等特点 由于这些持性使得数字化生 产管理更加适合现代企业环境的要求 1 实时性 计划信息在下达过程中可以通过网络及时地迭到各个操作人员 手中 资源信息和生产活动状态信息以及生产过程中需要及时响应的事件可以 及时上传到计划和控制系统 使系统能够及时做出响应和处理 2 精确性 数字化管理中计划信息的精确性可以大大地提高 从而提高了 计划的可行性和合理性 计划的粒度可以 k 常细 计划的准确性得益于制造指 令和计划指令的执行状态等各种信息的及时反馈 3 集成性 生产管理的各种计划 组织 管理和控制的手段 方法和软件 系统集成在数字化生产管理系统平台之上 各种系统能够实时进行信息交换 功能集成和管理工程的协同 整体发挥各个软件的技术特点和功能 4 自反馈性 各种计划信息 生产活动的状态信息在执行和实施过程中可 能会出现不可预测的问题 数字化生产管理系统可以在出现故障时 自动反馈 状态信息 并及时响应和处理出现的问题 5 决策支持 由于响应的实时性 信息的准确性和系统的集成性 能够对 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 7 页 历史生产数据进行统计分析 所以数字化生产管理能够对企业的经营管理和决 策支持起重要的的支撑作用 2 22 2数字化生产在制造行业的的应用数字化生产在制造行业的的应用 随着现代制造技术的发展 越来越多新的制造理念 新技术 新设备 新 工艺在制造业得到广泛应用 在推动制造业迅速发展的同时 也对传统的企业 管理 生产过程控制 生产管理模式 方法 手段提出新的要求 数字化生产 管理在这一时代背景应用而生 它是基于企业具有智能网络化功能的生产设备 涵盖所有部门和岗位的计算机网络系统以及与之相适应的各种管理系统组成的 在现代制造业中 通常企业由 MRP ERP 系统 也可能是 PDM CAPP SCM 等系统或者是它们中的某些组合制定企业决策 称之为计划 管理层 计划管理层强调企业的计划性 以客户订单和市场需求预测作为计 划的来源 制定生产计划 管理企业的各种资源 管理销售和服务等 该层 主要解决企业资源的合理利用和生产计划的编制问题 在计划的编制过程中 需要企业的设计系统如 CAPP PDM 系统提供产品工艺和图纸信息 生产计划等由计划层制定后 接下来就是任务下放到各个部门 由各个部门去 执行 在传统的制造企业中 各种信息 指令通过公司一级职能部门 分厂 车间班组等各个管理环节传递到生产 制造现场 现场的各种数据 信息又通 过以上环节逆行返回 由于环节多 周期长 执行过程中不可避免的出现各种 人为偏差 在很多拥有大量先进技术装备的现代企业里 因为没有相应的管理 系统与之匹配 使先进的设备效能得不到充分发挥 而要解决这个问题就必须 引入制造执行系统 MES 制造执行管理系统是企业 CIMS 信息集成的纽带 是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段 执行系统的 功能有 3 方面 第一 面向车间的生产过程管理与实施信息系统 它主要解决 车间生产任务的执行问题 第二 为了提高车间生产过程管理的自动化和智能 化水平 必须对车间生产过程进行集成化的管理 实现信息集成与共享 从而 达到车间生产过程整体优化的目标 第三 通过 MRP 系统输入的生产制造订 单把生产和计划实时地关联起来 成为连接二者的桥梁 接着就是企业车间现场生产 在生产现场中 需要对车间的设备运行状况 生产用时数据及其它数据进行采集 这就需要 SFC Shop floor control 车间现 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 8 页 场自动化 系统 SFC 厂区监控系统 利用来自车间的数据及其它数据处 理文件 维护和传送生产订单及工作中心各种状态信息的系统 其作用 当工厂车间发生实时事件时 SFC 能对此及时做出反应 报告 并用当前 的准确数据对它们进行指导和处理 这种对状态变化的迅速响应使SFC 能 够减少企业内部没有附加值的活动 有效地指导工厂的生产运作过程 从 而使其既能提高工厂及时交货能力 改善物料的流通性能 又能提高生产回 报率 通过以上 我们可以看出制造行业中 信息系统的结构图 如图 2 1 所示 图 2 1 ERP 与 MES SFC 之间的关系 2 32 3 MESMES系统简述系统简述 制造执行系统 manufacturing execution system 简称 MES 是美国 AMR 公司 Advanced Manufacturing Research Inc 在 90 年代初提出的 旨在加 强 MRP 计划的执行功能 把 MRP 计划同车间作业现场控制 通过执行系统联系 起来 这里的现场控制包括 PLC 程控器 数据采集器 条型码 各种计量及检 测仪器 机械手等 MES 系统设置了必要的接口 与提供生产现场控制设施的 厂商建立合作 制造执行系统协会 Manufacturing Execution System Association MESA 对 MES 所下的定义 MES 能通过信息传递对从订单下 达到产品完成的整个生产过程进行优化管理 当工厂发生实时事件时 MES 能对此及时做出反应 报告 并用当前的准确数据对它们进行指导和处理 这种对状态变化的迅速响应使 MES 能够减少企业内部没有附加值的活动 有 效地指导工厂的生产运作过程 从而使其既能提高工厂及时交货能力 改善 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 9 页 物料的流通性能 又能提高生产回报率 MES 还通过双向的直接通讯在企业 内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息 第三章第三章 校企共建数字化生产管理实训中心建设项目校企共建数字化生产管理实训中心建设项目 3 13 1项目背景项目背景 高校实训中心是以生产产品为结果 以学生为产品实现的重要主体 建设 在校内的学生技能训练平台 对于高校学生来说 由于缺乏工作经验 而企业 对从业者的综合素质和技能要求日渐提高 学生刚进企业可能一时难以适应企 业文化 所以很有必要在学生毕业之前进行预岗实习 知识不仅仅是学生所必 须要掌握的 相应的技能也要掌握 5 而用传统的实训方案难以适应市场经 济的变化 所以急切需要一套先进的完整成熟的实训方案对高校学生进行技能 实训 以提高学生自身能力适应时代需求 另外在当前国内对 MES 系统的引用 处于初步阶段 应用在高校实训中心更是罕见 南京工程学院机械学院具有鲜 明的远见 与武汉优博睿科技有限公司协建了数字化生产管理实训中心 用 于加深参加实训的学生对现代的生产管理模式的理解 武汉优博睿科技有限 公司是美国 Predator 公司在中国的一家业务代理商 主要负责Predator MES 软件系统的项目实施 目前已与国内多家大型制造企业存有合作关系 数字化生产管理实训中心的建设 必须充分的利用现有的固定设备 这 样不仅可减少建设经费减少实验室的数量 而且能在不影响原有设备正常使 用的前提下充分利用设备资源 该实训中心在先进设计制造实验室中进行建 设 目前仅进行了八台设备的连接 通过对这八台设备的生产管理过程的演 示 希望能使参加实训的学生能了解从数字化设计到数字化生产全过程的基 本流程 3 23 2实验室硬件条件实验室硬件条件 数字化生产管理实训中心 实验室建设于南京工程学院工程实践中心7 号楼 依托原有的数控设备搭建数字化的生产管理系统 实验室中拥有八台 数控设备 分别可完成车削 铣削 测量 快速成形等等工作 实验室的整 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 10 页 体平面布局图以及 Predator MES 系统布线图如图 3 1 所示 图 3 1 实训中心整体平面布局图 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 11 页 目前实验室由 8 台数控设备组成 其详细说明如下表 3 1 所示 表 3 1 设备表名 序号设备编号设备名称控制系统 120093389数控加工中心FANUC 0i MD 220093387数控车床 FANUC FANUC 0i MD 320093388数控车床 西门子 SIEMENS 802D SL 420091524数控铣床 西门子 SIEMENS 802D SL 520091522单轴数控电火花成型机Windows 620091523数控中走丝线切割机床Windows 720051974复合式三坐标测量仪Windows 820030361激光快速成型机Windows 实验室建成后 每台设备都需要配备一台液晶显示屏和条码扫描器 显 示屏用作生产看板 条码扫描器用来进行人工操作数据反馈 生产看板能够 指示出当前所需进行的工作 工人根据指示进行机床操作 机床操作完成后 还需完成数据采集工作 如 当完成零件装夹 操作人员使用条码枪扫描相 应的条码 使系统能够接收到当前的机床操作状态信息 CNC 设备接入网络示意图如图 3 2 所示 CNC设备 DB25 条码枪 DIGI单串 口交换器 8口工业交换机 P Pr re ed da at to or r G Gr ri iz zz zl ly y C Ca ab bl le e网网线线 P Pr re ed da at to or r G Gr ri iz zz zl ly y C Ca ab bl le e网网线线 P Pr re ed da at to or r G Gr ri iz zz zl ly y C Ca ab bl le e网网线线 P Pr re ed da at to or r G Gr ri iz zz zl ly y C Ca ab bl le e网网线线 电电源源 电电源源 逻辑采集仪 四通 工工位位生生产产数数据据 显显示示和和输输入入终终端端 图 3 2 数控设备接入 DNC 网络连接示意图 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 12 页 3 33 3实训中心数字化实施软件实训中心数字化实施软件 PredatorPredator MESMES概述概述 3 3 13 3 1 PredatorPredator TravelersTravelers 定义定义 Predator Travelers 电子化工艺工单管理子系统 是一个用计算机来实现创 建 组织发放和记录详细生产数据 过程和作业指导的应用程序 其实现的主 要软件应用技术是基于 Predator MES SFC Travelers 模块 通过 Predator MES SFC Travelers 获取从 CAPP 或 MRP ERP 系统过来的信息 可以被系 统根据现场实际情况进行有效的分类管理 由生产车间的管理人员和工程师互 动地创建或配置有效而合理的电子作业指导文件 电子工单 并迅速发放 到生产现场的各个环节 可通过各类电子终端最终实现车间的无纸化生产和装 配 3 3 23 3 2 PredatorPredator TravelersTravelers 与与 PDMPDM 关系关系 产品数据管理 PDM Product Data Management 有效地将产品数据从概念 设计 计算分析 详细设计 工艺流程设计 加工制造 销售维护至产品消亡 整个生命周期内及其各阶段的相关数据 按照一定的数学模式加以定义 组织 和管理 使产品数据在其整个生命周期内保持一致 最新 共享及安全 具体 地说 PDM 技术是对工程数据管理 文档管理 产品信息管理 技术数据管理 技术信息管理 图像管理以及其它产品信息管理技术的一种概括与扩展 PDM 以软件为基础 是一门管理所有与产品相关信息 包括工程规范 电 子文档 扫描图像 CAD CAE CAM 文件 产品结构 产品定单 供应商状况 等 和所有与产品相关的过程 包括作业流程 审批 发放过程 工程更改单等 的技术 他提供产品全生命周期的信息管理 并在企业范围内 为企业的设计 制造建立一个并行化的产品开发协作环境 它将整个企业视为一体 能跨越整 个工程技术群体 是促使产品快速开发和业务工程快速化的催化器 也是在分 布式企业管理模式的基础上 与其它应用系统建立直接联系的重要工具 它将 很好地面向企业的生产组织 使企业提高其产品质量 缩短研制周期 提高工 作效率 加快产品投放市场速度 从而提高产品竞争能力 PDM 管理几乎所有产品数据 但它运用于企业的计划层 管理层 无法将 产品相关信息 产品二维图 三维图 刀工具清单 装夹说明 作业流程 工 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 13 页 程更改单等 发放到车间现场 无法指导现场操作人员进行生产 Predator Travelers 系统面向于企业执行层和控制层 利用 PDM 管理的几乎所有产品数 据 整个关联生产过程中的大量生产文件 派工单 工艺卡片 设计图纸 刀 工具清单 装夹工艺文件 工程更改单等 并下发到车间现场 实现信息的共 享 搭建无纸化生产管理平台 3 3 33 3 3 系统目标系统目标 1 提高图纸的有效管理 通过对图纸及用户进行分级管理 有效控制非本系统操作人员的非法操作 通过建立图纸的产品结构树 以建立工程的形式完成 使产品与图纸相关联 利于对产品的进一步管理 2 提高工作效率 通过应用网络和数据库技术管理各种图库 减少设计人员的检索旧图纸时 间 提高部门的运作效率 对各部门生产的文件统一管理 并提供给相关部门 访问 在更深层次上利用这些信息 提高整个企业的运作效率 3 确保设计数据安全性 数据文件的组织由应用程序管理 有权限控制 源程序可由软 硬 件加 密 在文件系统和通用的商用数据库上建立自己的数据文件管理方法 采用面 向对象技术 在数据库上建立一层对象库 对数据和文档的管理通过对象库与 文件系统和数据库系统进行管理 确保数据和文件可靠 4 提供集中的 模块化的管理 使信息化维护繁重为轻松 采用 Internet 技术 使管理员能够从任何一台 计算机来管理 配置整个系统 建立并维护用户及其他系统资源 系统的主要 应用集中于少数服务器 很大程度上减少了系统维护的工作量 通过网络实现 了多个使用者直接的协同工作 5 无纸化生产 整个车间信息资源 整个关联生产过程大量的生产文件 保证生产相关数 据的完整 一致 安全及可追溯 实现共享 让现场操作人员清楚知道零件制 造需要的工艺过程和资源 需要的刀工具 量具 设备 材料 检验等 同时 车间人员能够实时互动浏览最新作业流程 零件设计图纸和 工艺订单情况 搭建了一个无纸化生产管理平台 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 14 页 3 3 43 3 4 系统功能系统功能 1 作业流程电子化 Predator Travelers 包括一个强大的基于目标的数据库 支持无限多的零件 工艺要求 NC 程序 材料 刀夹量具 设备 图纸 检验要求 工程变更通 知 ECN 等等 为生产车间提供电子化的派工单 指导生产人员现场操作 2 电子指导文件集中管理 Predator Travelers 允许用户以附件的形式添加和查看无限多本地的二维图 三维图 工艺卡片 刀具清单 装夹说明 工艺说明 更改单 更改说明 仿 真图 视频文件等 3 作业流程重用 Predator Travelers 通过向导框操作实现以下流程 电子工艺工单的发放 不发放和召回 电子工艺工单的修改 复制和创建交替 电子工艺工单的删除 恢复和清除 电子工艺工单 工序 零件等的 ECN 工程变更通知和版本控制 4 支持条码枪 条码枪可用于 Predator Travelers 每个操作界面 通过扫描工单号 零件号 或工序号轻松方便快捷的查看电子工艺工单 利用现场的 PC 显示终端显示二 维图 三维图 工艺说明 刀工具清单 工程更改说明等指导现场操作人员生 产 5 详细的历史记录 详细跟踪每个电子工艺工单整个生命周期 Predator Travelers 系统自动提 供每个流程的历史记录 9 种详细的权限安全报告记录用户 用户组及他们的 操作 6 80 多种标准报告 图表 Predator Travelers 系统具备强大的数据分析能力 提供 80 多种标准图表 报告 报告能被打印 输出成 PDF XLS HTML 文件 7 开放的 API 和数据库结构 1 提供超过 300 个方法的 API 文件 集成你的 ERP MES 系统 2 支持 C C VB net VB script Delphi 等多种编程语言 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 15 页 3 基于一个开放的 CS 架构 支持 Microsoft Access SQL Server Oracle 数 据库 3 3 53 3 5 系统功能应用介绍系统功能应用介绍 Predator MES SFC Travelers 是以企业的 CAPP PDM MRP 或者其他上层 管理系统所发放的工艺规程 装配 计划等信息作为数据源 将各个部门 设 备部门 采购部门 生产统计部 刀具量具库 设计部门 编程室等 所提供 的基础生产信息组织起来 创建成具有完整丰富数据的电子文件 通过公司的 内部局域网 发放到各个部门的客户端上 或者打印出纸质文档送交有关人员 让相关人员能够全面的了解生产计划及其生产准备信息 为按时而有效的做好 生产准备提供快速简易的查看平台和科学依据 同时车间管理层也能实时地监 控到 电子工单 的整个过程 而到现场的电子工单或者系统生产的纸质工单 被跟踪到车间现场所负责的每一个现成工作人员 现场工作者在工作的同时 计划工单的每一个工序和质量都能够通过 Predator MES SFC 生产车间信息集成 管理系统中的另一个主要子系统 生产数据采集和分析子系统 MDC 进行 跟踪和信息反馈 直接提供给 CAPP MRP ERP 等系统 一旦计划工单发放到现场 现场人员开始按照计划进行零部件加工 装配 时 与这个零组件相关的信息 人员 设备 工艺 材料 组件 都会被记录 在数据库中 就可对生产现场的工艺管理及工单管理实现跟踪 而这些数据通 过生产数据采集和分析系统的采集 软件采集 宏命令采集 条形码采集等 可以在线客户化统计和汇总现场信息和历史信息 能够以报告或者图表的形式 输出 提供给网络中任何一个有可登陆查看权限的客户端以便查阅 例如 一 个在企业网上的某位工程师可以看到在企业的某个生产车间的计划工单 并能 够实时看到某台数控机床加工过程状态或装配工位的进度 发现当前加工或装 配所采用的方法 并设计出一种在 3 个月可以大量采用的改进方法 查询可以是连续的 并且能和历史数据进行比较 使得基于真实生产数据 的实时查询开始变得关键 基于真实生产数据的实时答案 能够帮助制造商做 出决策和提高生产率 而计划工单的跟踪则能够提供查询到当前某车间的哪一 台机床 在加工某一零件的哪一个工序 用的是什么刀具 量具 物料 质量 检验情况如何 装配进度如何 以上这些是否合理 也可查询在过去的一段时 间里 某一工序用时 合格率 废品率是多少等等 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 16 页 3 3 63 3 6 PredatorPredator TravelersTravelers 系统实施应用流程系统实施应用流程 调研基础数据 1 刀具类型 刀具类型名称 2 刀具号 刀具类型名称 刀具号 刀具名称 ISO 号 直径 定位角 最 小订购量 最小库存量 最大库存量 3 刀头类型 刀头类型名称 4 刀头号 刀头类型名称 刀头号 刀头号 ISO 号 刀头材料类型名称 涂层 最小订购量 最小库存量 最大库存量 螺纹类型名称 螺纹数 形状 单位 直径 螺纹长 角度 半直径 底直径 底高 底角 螺旋角 柄直径 总长 通过冷却液进给 可丢弃 5 刀片类型 刀片类型名称 6 刀片号 刀片类型名称 刀片号 刀片名称 ISO 号 公差 刀片材料类 型名称 涂层 最小订购量 最小库存量 最大库存量 形状 内切圆 单位 厚度 半径 形角 可丢弃 当前库存数量 供应商信息 材料参考 零件参 考 7 组装刀具类型 组装刀具类型名称 8 组装刀具号 组装刀具类型名称 组装刀具号 组装刀具名称 ISO 号 入库时保持 装配状态 单位 加工深度 主要长度 第二长度 主要直径 第二直径 库 位 9 量具类型 量具类型名称 10 量具号 量类型名称 量具号 量具名称 ISO 号 最小订购量 最小 库存量 最大库存量 主量具号 11 库位 库位号 库位名称 12 客户 公司名称 姓 名 电话 电话 2 电话 3 电话 4 传真 地址 1 地址 2 市 省 邮编 国家 国家代码 E mail 网址 13 检验 检验号 检验名 参考备注 14 工序 工序编号 工序名称 版本 15 班次 班次编号 班次名称 周一班次间隔 周二班次间隔 周三班次 间隔 周四班次间隔 周五班次间隔 周六班次间隔 周日班次间隔 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 17 页 16 班次间隔 开始时间 结束时间 17 供应商 公司名称 姓 名 电话 电话 2 电话 3 电话 4 传真 地 址 1 地址 2 市 省 邮编 国家 国家代码 E mail 网址 18 部门 部门编号 部门名称 8ik 19 位置 部门 位置编号 位置名称 20 组 部门 位置 组编号 组名称 21 设备 部门 位置 组 设备编号 设备名称 供应商 每小时成本 22 零件类型 零件类型名称 23 零件 零件类型 零件编号 零件名称 模具号 版本 蓝图版本 24 材料类型 零件 材料类型名称 25 材料 零件 材料类型 材料编号 材料名称 蓝图版本 26 刀头材料类型 刀头材料类型名称 27 刀头材料类型 刀头材料类型名称 3 3 73 3 7 PredatorPredator SFCSFC 组成组成 DNC 利用 物联网 技术 搭建信息双向传递的数据平台 实现数字化生 产管理的车间级网络覆盖 提供生产管理必要的信息流转平台 图 3 3DNC 界面 MDC 通过多种便捷有效的手段采集从接受工单开始至产品制成的各种生产 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 18 页 数据 提供强大的查询分析工具对数据进行分析 并提供相关报告和图表作为 使用者管理依据 图 3 4 MDC 界面 Tracker 实现刀工夹量具等数字化的统一管理 为采购 工艺 调度 生产 准备 刀具库房等各生产环节提供及时准确的资源和状态信息 实现库房管理 和刀工夹量具使用过程管理 图 3 5 Tracker 界面 Travelers 提供平台组织释放工作指令 电子作业指导书 工艺卡片 二维 三维数据 行业规范 特殊要求等 同时将该电子文档与制造过程结果打包存 档 保证文档可追溯 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 19 页 图 3 6 Travelers 界面 3 3 83 3 8 PredatorPredator SFCSFC 子软件原理及关系子软件原理及关系 图 3 7 Predator SFC 子软件原理及关系图 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 20 页 3 3 9 MES SFC 功能及应用功能及应用 Predator MES SFC 系统的整体应用 打开制造黑匣 加工生产过程透明 可视化 Predator MES SFC 系统整体应用流程描述 步骤一 基础数据的整理维护步骤一 基础数据的整理维护 1 根据零件加工设计要求 整理零件加工工艺路线 工序 工序加工用时 零件加工所需资源信息 人员 设备 材料 刀具 刀头 刀片 量具 2 基础数据导入数据库 通过 Travelers Tracker MDC 系统分别导入相关 基础数据 步骤二 按照零件加工设计要求编辑制作电子作业流程步骤二 按照零件加工设计要求编辑制作电子作业流程 1 利用 Travelers 系统软件编辑制定零件作业流程 编辑工艺路线 并编辑 工序加工所需的资源信息 设备 材料 刀具等 作业流程编辑过程中可在 Tracker 系统中查询刀具库存数量 以便确定工序加工刀具信息 2 零件作业流程编辑并审核完毕 作业流程下发 步骤三 生产任务手动派工 派工单的派发 步骤三 生产任务手动派工 派工单的派发 1 零件生产任务制定 手动指定零件生产时间 加工设备 加工人员 完 成数量 步骤四 现场操作人员领取加工任务 步骤四 现场操作人员领取加工任务 1 操作人员接收派发的纸质派工单 根据派工单提供的零件信息 利用触 摸屏查看零件加工作业流程 2 根据作业流程中要求的加工要求 向刀具库房领取加工刀具 刀头 刀 片或量具 步骤五 刀具库房出入库管理 步骤五 刀具库房出入库管理 1 操作人员根据派工单要求的刀具信息 向刀具库房借出所需刀具 刀头 刀片或量具等 步骤六 现场操作人员加工及数据反馈 步骤六 现场操作人员加工及数据反馈 1 零件的加工 根据需要操作人员利用条码枪反馈零件信息 零件装夹调 试信息 设备停机信息及质量检验信息 步骤七 零件加工结束归还刀具 步骤七 零件加工结束归还刀具 1 现场操作人员将不用的刀具归还入库房 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 21 页 2 库房管理人员对归还刀具等进行检验校验 步骤八 生产调度人员统计生产任务完成情况 步骤八 生产调度人员统计生产任务完成情况 1 生产调度根据反馈的派工单完成情况 确定零件实际完成数量 步骤九 管理人员查看生产任务完成情况步骤九 管理人员查看生产任务完成情况 1 利用 MDC 系统软件 输出所需了解的图报告 了解车间设备利用率 生 产任务完成情况等 3 3 103 3 10 PredatorPredator MES SFCMES SFC 应用效果应用效果 1 建立数据双向传输的平台 Predator DNC 系统能够提供一个与生产相关所有工位 数控设备 三坐标 测量仪 线切割 激光成型机等数字化设备 联网的平台 为由计算机主机平 台 网络平台 数据库平台等所组成的系统平台的信息传递建成了一条信息 高速公路 实现车间执行层控制系统与管理层应用系统的生产数据双向传 递 构建安全 快速的系统平台 2 全面生产过程管理 Predator MDC 系统完整记录整个生产过程 为生产过程管理提供全面准确 的数据 利用 MDC 系统强大的数据分析能力 并提供详细全面的生产管理数 据图表和报表 为以后的生产管理改善方案提供有力依据 帮助企业实现以下 目标 1 实现生产过程跟踪管理 跟踪人 设备和标准加工流程 记录生产过程每个具体动作 详细了解 生产各个生产环节 清楚资源利用情况 通过生产率及设备用时图报告 清楚了解设备的实际利用率 并清楚生 产各个环节生产用时情况 通过实时的工单看板 及时了解任务执行情况 为生产周期管理提供依 据精准工时定额 减小加工用时水分 在制品跟踪 了解零件生产实时物流情况 生产过程跟踪 还原生产加工过程 实现生产流程优化并再造 2 跟踪记录设备状态时间分布情况 详细了解生产各个生产环节 清楚资源 利用情况 通过设备状态时间分布图表 分析机器状态时间分布情况和利用情 况 并清楚在哪个环节可以降低准备时间 停机时间和空闲时间 提高生产效 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 22 页 率 如图 3 9 所示 图 3 9 设备状态分布表 3 跟踪记录生产详细数据 分析生产详细数据真正理解生产资源的数量和效 率 另外 分析生产详细数据能看出可以在哪个环节上提高质量和产品比例 如图 3 10 所示 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 23 页 图 3 10 绩效排行 第四章第四章 实训方案设计实训方案设计 实训中心实训方案的设计一定要根据实验室现有的实验设备和学校经费的 实际情况 结合各专业学科特点 运用 Predator MES 软件 达到设备最有效的 利用 培养学生团队协作的精神 并在实习过程中明确每一个人的职责 最重 要的是在实习过程中安全意识一定要强调 避免在实习过程中出现不和谐的画 面 4 14 1生产实训预期目标生产实训预期目标 1 熟悉实际生产过程的流程 2 熟悉实训中心实验室项目所涉及的软硬件工作原理及工作流程 3 掌握实验室机床的基本操作 4 掌握一些简单的加工工艺方法 如数控车 铣加工 5 实训生结合生产实习对专业知识更深的理解 并学会应用 4 24 2实训内容纲领实训内容纲领 实训内容虽然对专业的不同侧重有所不同 但总体流程差不多 实训内容 如下 对制造型企业的整体生产过程进行介绍 让学生能够了解今后工作的职 责范围 对 MES ERP PDM 系统间的关系 以及各管理信息系统之间的联系进 行介绍 使得参加实训的学生对企业信息化的结构有较深层次的理解 对实训中心的条件进行介绍 并介绍Predator MES 的具体功能和实 现的技术支撑 通过具体的实训对象 进行生产安排 该过程应根据不同专业进行偏重 如有生产管理方面要求的专业需进行详细的生产安排 而对于其他一般机械 专业则要求进行工艺管理 刀工夹量具管理等 4 34 3实训方案实训方案 南京工程学院数字化实训中心主要针对的是机械类或近机械类专业的学生 需结合各专业学科的特点 因材施教 设计不同方案 工业工程专业对生产过 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 24 页 程管理有所侧重 而机设 制造专业则对加工工艺 量具使用等有所关注 但 无论哪个专业 在实训过程中一定要明确每个人的责任任务 加上学生平时出 勤情况 对实训成果进行考核 方案一方案一 生产过程管理 实训对象实训对象 工业工程专业 组织形式组织形式 由于实训人数较多 而实验室设备有限 因此采取分组形式 因为 工业工程专业对加工工艺等方面不是很侧重 所以涉及的设备仅仅是四台机床 所以将人数分为四大组 大组再细分为两小组 即共八小组 每小组设定一个 组长 在实训过程中组长全程参与每一个环节 需要对每一个环节都所了解 另外也充当了 Predator Travelers 管理的身份 需要对生产流程信息等进行输 入和生产数据采集 任务繁重 一般由学生组别中自行推荐产生 另外小组中 还需工艺卡片刀具卡片编制 NC 代码编程 UG 零件图绘制 因此结合小组成员 自身特点由组长分配实训任务 实训时间实训时间 两周 实训任务实训任务 软件介绍 产品结构分析 生产计划制定 工艺分析 零件图绘制 NC 代码编制 生产实习操作 生产过程数据采集 图表报告生成及分析 实训目的 实训目的 对企业的生产流程有些初步了解 了解各部门在生产中的任务 提 高产品结构分析能力 计算机绘图能力 工艺分析能力和团队协作精神 学会 机床的基本操作 刀具补偿 半径补偿等 简单零件图数控代码的编写 学会 收集整理生产过程的数据并做分析改善 任务介绍 任务介绍 1 软件介绍由武汉优博睿科技有限公司提供产品说明书 2 产品结构分析由学生根据产品结构图自行分析 3 生产计划制