项目背景
中国政府高度重视工业化与信息化融合，十八大以后，已经将“两化深度融合”上升为国家战略。工信部在2013年9月的“两化深度融合专项行动”中重点强调“培育数字化车间、智能工厂，推广智能制造生产模式”以及“在重点行业组织开展试点示范，以传感器和传感器网络、RFID、工业大数据的应用为切入点，重点支持生产过程控制、生产环境检测、制造供应链跟踪、远程诊断管理等物联网应用”。
1.1 项目建设的目的及意义
1）通过建立数控车间数字化整体解决方案，建立目前先进的数控设备集中控制室，用一台计算机进行所有数控机床的程序传输、数控程序编辑与仿真、程序数据库管理、机床监控与数据采集，从而对数控设备进行全面、有效的管理，为实现数字化车间管理奠定良好的基础。
2）改造后的设备应能够实现数据化、智能化及数据交互，以达到在功能、用途、产品（数据）能够使效率、操控更加方便、精准。对数控类设备进行联网通讯改造，实现 NC 程序的内外交互，设备使用状态监控，包括设备开机状态、加工产品状态、进给量、手动操作、健康状况等。
3）对设备的运行状态进行实时监测和数据采集，并可将设备的运行状况进行统计分析并得出报表，让企业管理者在第一时间了解设备的利用情况，以便及时进行管理的调整。同时改善企业各部分生产状况同步性差的状况，并配合企业现有的报完工系统以提高企业的生产节拍。
4）为企业管理系统提供基础设备采集原始数据，为各系统（MES/ERP）集成打下基础。
1.2 数控车间的管理现状和存在问题
通过前期和贵单位领导及相关技术人员进行的交流沟通，了解到目前车间现有数控设备在生产中发挥了重要作用。但是通过我们对现有应用系统的了解和分析之后，发现数控车间在机床通讯、机床监控、数控程序管理、程序传输、程序编辑等方面还存在很多不足，严重制约着数控设备生产能力的最大发挥，具体表现如下：
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车间现有的数控系统繁杂，各系统之间所用的通讯软件也不一样，相互之间不兼容，给技术人员、操作人员的编程和应用带来很多不便，大大地限制了零件的转移加工。
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程序通讯采用笔记本的单机传输形式，频繁的热插热拔容易烧坏机床或计算机接口。
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编程员缺少一套数控程序数值处理、程序模拟仿真、程序版本比较等数控编程专用软件，编程效率低，数据处理、程序检查效率低且容易出错。
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程序没有集中管理，一般是编程员自己各自保管，容易丢失或误操作。
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电脑上的程序和工艺卡、模型图、刀具清单等文档之间为孤立保存，时间久了，就不知道它们的对应关系，下次使用前还需进行反复对照。
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程序无严格的流程签署管理，职责不明晰，出了问题无法进行追溯，不符合 ISO9000 要求。
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数控程序管理没有和公司的 ERP、PDM、CAPP 等系统集成起来，无法实现设计、工艺、生产、车间管理等系统资源共享。
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机床开工状况和运转率情况不能自动采集，不能准确分析机床利用较低等瓶颈问题。
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现有生产管理软件的基础数据来自于人工采集，缺乏实时可靠性。
1.3 DNC联网设备数据需求分析
1.NC程序传输方面
许多机床仍然依靠手工编程，在机床操作面板上由操作工录入，费时费力。部分数控机床内存小，加工时需要多次分段拷贝程序，编程员和操作工感觉非常不方便。所以，需要系统实现将工艺人员编制的 NC 程序能够快速、准确地传输到数控设备是保证生产按时完成的关键。数据传输包括通过设备调试后程序上传到数据库中统一存储和程序下载到设备完成工序生产任务。
2.程序管理方面
根据车间的生产特点，数控程序数量很大，程序一般是编程员各自保管， 容易丢失或误操作，手工编制程序存储在机床上，不能有效保管。在程序调试阶段，数控设备和电脑不能实时通信，有许多在电脑上的程序到设备上调试更改后不能及时更新，电脑中保存的仍是老版本的程序，下次调用还需要重新调试修改， 数控程序没有实现权限管理，程序的修改和管理无法责任到人。由于信息不完备， 查询检索效率不高，导致 NC 文件的重复利用率低，文件无序管理造成的资源浪费。
程序管理能够与 CAM 软件进行集成，实现从 CAM 软件编制的程序自动添加到程序管理系统，对程序以及相关的工艺图纸、3D 模型等文件进行有效管理。
3.设备状态监控方面
通过MDC（设备数据采集）实现设备运行数据实时自动采集、存储，实时反馈设备开关机状态、报警信息、运行程序、负载、功率、坐标等信息。为车间科学安排生产计划、采取正确措施提供准确、可靠的数据基础。
实现对工控网内每台设备的工作负荷、运行时间统计、按照不同的周期，对设备开机时间、有效加工时间、停机时间、故障时间等进行列表和图形化统计。
通过自动采集设备的工作状态，并对故障信息、运行信息进行监控分析，为设备部门做出科学有效的保养计划提供基础数据。 自动采集设备状态数据，通过系统的业务分析，对设备的违规操作做出预警。
方案设计原则
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可靠性：在系统设计、设备选型、调试、安装等环节都严格执行国家、行业的有关标准的要求，贯彻质量条例，保证系统的可靠性。
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可扩展性：选择标准化和模块化的部件，具有最大的灵活性和容量扩展性。并且系统应在初步设计时，就考虑未来良好的发展性，以降低未来发展的成本，使系统具有良好的可持续发展性。
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兼容性：系统设计采用支持并符合国际标准、国家标准、工业标准及行业标准的产品，使系统具有良好的兼容性，以利于现在和将来的设备选型及联网集成，便与保证各供应商产品的协同运行，便于施工、维护和降低成本。
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易操作：全中文友好界面，方便准确地提供丰富的信息，帮助和提示操作人员进行操作，易学易用。
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性能价格比高：在满足要求前提下，在确保系统稳定可靠、性能良好的基础上，在考虑系统的先进性的同时，按需选择系统和设备，做到合理、实用，降低成本，从而达到极高的性能价格比。
1.2 建设目标及业务范围
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数控机床设备互联、数据采集（设备清单及数采内容详见后文对应清单）；
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DNC系统：解决数据管理混乱、流程管理等问题，将产品相关数据按产品结构树特征进行统一管理；
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NCM：实现NC程序的快速传递，重复使用，版本管理等重要功能，解决无序管理问题；
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MDC：实现设备运行数据实时自动采集、存储，实时反馈设备开关机状态、报警信息、运行程序、负载、功率、坐标等信息；
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统计决策分析：根据客户的需求进行定制性的报表开发，对于采集的设备信息，可以依据管理需求，通过报表、表格化/图形化的电子看板等多种形式按照不同维度进行统计分析；
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建立有效设备联网、数据采集系统，后续可以拓展为 MES 系统提供生产数据支撑；
2 系统技术方案
2.1 DNC系统技术要求
实现全部数控设备的联网，完成机床网络化程序传输，可以实现程序下载及上传程序，支持程序清单查询，工人无需输入程序名便可直接调用，避免工人误调用加工程序，使程序传输更准确、更方便、更高效，提高工人的效率及机床的利用率。
2.1.1 系统兼容性
l 支持跨网段传输，通过RS232接口或机床网口，一台服务器可实现超过256台数控设备
的双向并发通讯；
l 支持发那科、西门子、新代、海德汉等国内外常用数控系统；
l 数控系统统一对一设备通讯管理网络；
l DNC支持网卡传输的 FTP、NFS协议，并且和串口传输采用统一的客户端进行管理；
2.1.2 在线加工功能
软件具备该功能，应用老旧串口设备大程序模具加工及复杂零部件加工。
l 当设备为老旧设备，支持在线加工功能，如果是网卡机床直接程序推送到机床，可以直接输入到内存加工，内存加工安全稳定。
l DNC采用先进的多线程技术，机床使用单串口服务器，可以提供稳定可靠的在线加工能力，
只要项目中机床具备在线加工功能，都可方便可靠地实现在线加工，并且同时在线加工的机床数量不受限制；
2.1.3 远程程序推送功能
l 多重目录列表功能，操作者在机床端可以浏览机床对应的文件列表，并可直接在程序清单。
l 可直接通过程序管理客户端下发程序。
l 与MES生产工单集成，扫描当前设备加工任务，DNC系统自动推送加工程序到机床，在机床网络路径中将显示加工程序名称、工序。（需与MES系统集成）
l 程序推送下载：根据加工任务，机床将接收到唯一加工程序，在机床直接输入到内存中加工。（需与MES系统集成）
2.1.4 传输过程
l 系统具有完善的传输报告功能。程序每次传输都有成功或失败报告，确保程序传输准确可靠，能明确地知道程序是否有效地传到数控设备中；
l 通过远程网络配置和管理，用户可以实现对任意通讯端口的监控；
l 特有的错误调试窗口，出现错误可方便进行分析，帮助用户快速解决系统通讯故障；
2.2 NCM程序管理方面
提供基于数据库的程序数据库管理，通过一台 DNC 服务器，对各个车间的数控程序及相关联的工艺及加工文档进行集中的科学管理，对程序实现严格的权限管理、版本管理、流程管理，实现数控程序的全生命周期管理。并且完全可以满足当前及未来的程序管理模式，可以支持工艺人员和操作工人混合编程、工艺人员编程及操作工人编程的多种编程模式，系统可以根据用户的需求进行自定义配置和定制。
2.2.1产品结构树管理
NCM程序管理系统具有强大的产品结构树创建和维护功能。
一、 支持程序按产品结构树和设备树进行管理，程序自动归档到相应目录下，同时也可以将程序注册到不同的机床目录下，供机床调用。可以按照产品树来浏览程序，也可以按设备浏览。
二、程序可按设备类型分配不同的加工程序，可为每个工序关联相关的工艺文档如图纸、刀具清单、作业指导书、装夹图纸等。
三、程序与设备关联管理，可以将程序关联到不同的机器目录下，只有关联到的机器才能调用该程序，同个程序可以同时关联到不同机器目录下。
四、用户权限管理。给不同用户分配不同权限，如用户管理、查看、编辑、删除、 版本设定、 程序与设备管理等权限。
四、用户权限管理。给不同用户分配不同权限，如用户管理、查看、编辑、删除、 版本设定、 程序与设备管理等权限。