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1、分类号 TH12.08 学校代码 10495 621.8 学号 0415023007 武汉科技学院硕士学位论文数控机床NC代码网络传输与管理系统作者姓名： 石伟伟 指导教师： 张建钢 教授 学科门类： 工学 专 业： 机械设计及理论 研究方向： 数字化设计与控制 完成日期： 二零零七年五月 Wuhan University of Science and EngineeringM. E. DissertationNC code network transmission and management systemBySHI Wei-weiDirected byProfessor ZHANG Jia
2、n-gangMay 2007独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 武汉科技学院 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 武汉科技学院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部
3、门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 论文题目：数控机床NC代码网络传输与管理系统专业：机械设计及理论硕士生：石伟伟指导教师：张建钢 教授摘 要对于制造企业来说，利用计算机对数控设备进行网络系统集成管理，不仅可以提高数控设备的利用，而且对促进诸如敏捷制造等先进的管理制造模式在我国企业的具体实践，改造和搞活国有大中小型企业都具有重要的实际意义。本文提出了“数控机床NC代码网络传输与管理系统”的整体网络结构，并在此网络结构的基础上实现以下目标：构建一个以服务器为中心的数控机床通讯网络，企
4、业局域网各管理工作站均可对生产现场进行远程管理，根据各自的权限可随时对服务器中的NC代码进行调用、借用、添加、修改，查询加工零件的相关信息，优化加工工艺过程。各工作站可将CAD/CAM生成的加工代码通过网络服务器分发到各台加工设备中，并可对服务器中所有的加工代码、机床数据及各种反馈信息进行管理、监控。 本文通过用Visual C+面向对象的编程环境和MS SQL Server数据库开发出数控机床NC代码网络传输与管理系统，利用软件工程原理，采用生命周期方法学，根据3NF的关系模式设计数据库表，采用三层C/S体系结构，用模块化设计方式将系统的各个功能模块层层分解，设计出系统的模块化结构，并根据系
5、统的具体要求和需要实现的功能，详细地定义了各个模块的具体功能。开发主要包括后台数据库的建立和维护、前端应用程序的开发和底层网络数据通信模块三个方面，实现了数控机床NC代码数据库的创建及NC代码相关信息的输入、浏览、维护和查询以及与控机床之间的网络传输，使得系统具有功能强大，界面友好的特点。关 键 词：数控机床；软件工程；网络通信；数据库；管理信息系统研究类型：应用研究Subject ：NC code network transmission and management systemSpecialty ：Machine Design And TheoryName ： SHI Wei-weiIn
6、structor： Professor ZHANG Jian-gangABSTRACTFor manufacturing enterprises, its not only a useful tool for integrated NC equipment management to promote efficiency, but also of great meaning in the implementation of advanced management ideas, such as agile manufacturing, etc. in small & mediate enterp
7、rises in our country.This paper puts forward an overall network skeleton of the “NC code network transmission and management system”. Following objectives have been achieved on the base of this network, which are the NC machine communication network around a server, tele-management of the production
8、 workshop by management workstations in intranet, ability to call out, borrow, add, update and inquire related NC code information in manufacturing from the server regarding its own operation rights. Optimization could be implemented in the manufacturing processing. Each workstation is able to distr
9、ibute CAD/CAM created NC codes to the manufacturing machines through network server and manage/supervise all the NC codes, machine states and all kinds of feedbacks in the server.The NC code transfer and management system is developed by Visual C+ and MS SQL Server by OOP method. Three-level C/S hie
10、rarchy has been adopted based on software engineering and life-cycle methods. DB tables are developed by 3NF relationship mode. Each module has been decomposed regarding levels and functions. Systematic module structure has been worked out according to the specific requirements and the functions to
11、be implemented by detail definition.Development mainly covers the establishment and maintenance of the background database, front-end applications and the bottom-end network communication modules. Creation of the NC code database and maintenance operation have been achieved including NC code related
12、 information input, browse, update, inquiry and the network communication between NC machines. Maked system has rich functions and is quite good in human interface.Key words: CNC; Soft project; Network communication; Database; MISThesis: Application Research目 录目 录1 绪论11.1 国内外研究现状11.1.1 数控机床联网研究现状11.
13、1.2 加工代码管理研究现状21.1.3 加工代码传输研究现状31.2 针对现状提取存在问题51.3 课题背景及意义62 数控机床NC代码网络传输与管理系统的设计与分析82.1 建立新系统的必要性82.2 系统业务分析82.2.1 制造业生产类型82.2.2 企业业务分析92.3 系统的体系结构92.4 系统目标设计102.5 数控机床联网结构设计112.6 系统软件环境设计132.6.1 操作系统132.6.2 数据库管理系统142.6.3 系统开发工具163 数控机床NC代码网络传输与管理系统实现183.1 系统的数据库实现183.1.1 数据库的需求分析193.1.2 数据库概念结构实现
14、193.1.3 数据库逻辑结构实现213.1.4 数据库的物理实现233.2 系统开发233.2.1 系统总体结构233.2.2 数据管理模块实现243.2.3 NC代码传输模块实现263.2.4 系统管理模块实现293.3 系统安全性实现303.3.1 系统安全性构成303.3.2 系统安全性实现313.4 用户界面实现323.5 系统的编译和发布343.5.1 编译生成与测试343.5.2 发布安装353.6 系统运行示例354 系统测试384.1 测试种类384.2 软件测试的设计与组织384.3 客户机/服务器系统测试方法394.3.1 C/S结构对软件测试的影响394.3.2 图形用
15、户界面(GUI)测试404.3.3 强度测试与性能测试424.4 测试的实施424.5 本章小结435 结论与展望44致谢45参考文献46附录49501 绪论1 绪论当今社会是信息社会，当今时代是计算机时代。信息社会离不开信息处理，信息处理离不开计算机，利用计算机进行信息处理成了人们追逐的热点。以计算机技术、数据库技术、多媒体技术和人工智能为代表的计算机应用技术的迅猛发展使计算机的应用越来越广泛和深入地渗透到社会生活的各个方面，使得社会的经济生活越来越紧密地依靠计算机应用系统。管理信息系统作为计算机的一个主要应用领域，在国内外己有几十年的历史。近年来，管理信息系统在国民经济的各个领域发挥着越来
16、越大的作用，尤其是在生产制造等信息化程度高的行业中，管理信息系统更是不可或缺。企业要在竞争中立于不败之地，必须采用科学的管理方法，而科学管理的重要手段就是高效地收集、管理和利用信息资源。在各种计算机应用系统中，企业级的管理信息系统应用的最为广泛，它在改善企业经营、提高企业管理和推动社会发展等方面起到了非常重要的作用。1.1 国内外研究现状随着CAD/CAM技术的发展和网络的普及，机械制造业取得了飞速的发展，敏捷化、柔性化、数字化、网络化成为先进的制造技术的主流，但早期我国生产的数控系统及现有的数控改造系统一般没有网络功能，且大多数都不拥有大容量存储设备（如硬盘）。随着各种计算机辅助设计/制造（
17、CAD/CAM）系统的完善与发展，这些CAD/CAM系统越来越快进入实际加工系统，并需要方便快捷地与数控系统进行大容量信息的通信与交换1。同时随着大中型企业生产规模的扩大，大量的数控机床需要进行统一的管理与维护。如何对机床进行合理有效的联网是需要解决的首要问题。1.1.1 数控机床联网研究现状通常的数控机床都是自动化的独立孤岛，因为它们很多都是配备专用CNC系统，这些系统使得它很难与其他企业的计算机系统联网。但是CNC技术中的革命正在使CNC系统提供PC功能和以太网的联接性，从而可以从网络系统传送数据。由于CNC系统的开放和提供以太网联结，车间就可以从其机床上获得信息以提高生产率以及更多的东西
18、。一般而言，CNC设备有3个层次的网络工作2：信息层、控制层和装置层。信息层是从机床到机床发送数据或在办公室环境和操作者工位之间往返传递信息；而控制层则控制设备，例如使一个控制器的动作和其他控制器同步或外围的辅助控制器与总的动作同步；最后，装置层是控制I/O的。以太网的接口并不总是用3个层次的。例如三菱生产的CNC和PC机的控制系统3，在信息层上用一个以太网接口，它进行诸如操作程序、刀具信息的数据传输，以及在办公室环境中监视设备的统计数据的传输。在装置层和控制层上支持许多接口，这就是信息通过网络被送往控制系统中的装置和外围设备。其中某些接口是专门用于三菱的。Rockwell Automatio
19、n公司IMC事业部市场经理认为：以太网联结的问题之一是：它不是“决定论”。决定性的是要保证数据在规定的时间段中在两个装置之间传送9。为了保证决定性网络必须以另一种方式设计。如果你关注的只是传递信息，例如把大文件和时间性不重要的数据由主系统（或送到主系统去）以监控机床能力和状态，决定性可能不是问题。那么以太网是很好的。关键在于了解你的要求和选取能满足你需要的网络。GE Fanuc公司的CNC软件和通讯产品经理Wayne Kotania说，无论如何选择控制系统都要考虑CNC的应用和软件支持11。他建议，CNC要遵循通用的编程标准并使用易于提供和分享信息数据的开放式工具和技术。在软件和硬件中采用现成
20、的以太网和互联网技术是很重要的，但进入机床和工艺数据-即用户能够定义并由于工艺改变而改变的数据，也是很重要的12。太多的控制系统和数据收集技术限制了用户对数据的选择，这既指能收集的数据量，也指对它的存取；为了可以改变数据收集的项目，要求用户回来找控制系统供应商的也太多，所以，控制系统应提供用户能控制和进入无限制的机床和工艺数据。机床数据涉及到维护和机床的诊断，而工艺数据则是围绕着机床的操作为中心。利用这些信息，车间可以仔细观察整个加工周期以发现什么是影响循环时间和工件质量的因素。尽管有了新的控制技术，但妨碍CNC系统使用以太网或互联网的还在于车间底层。90%以上安装的机床缺乏某些与企业其他部门
21、相连接的形式。车间当然要买带有内装控制连接的新机床，但是他们不注意NC/CNC机床已安装的基础。对于这些机床，有两种选择：用新的控制系统进行改装或在机床上增加一个DNC式的接口。就制造商的需要而言，后一个解决方案是“捷径”。这些硬件通道提供快速地进入机床的条件。但这意味着人们必须集成另一个PLC 以便将数据送入硬件通道。然而硬件通道是不能使机床运行得很快的。为了某些性能方面的好处，最好同时用以太网联接使控制系统升级。机床联网的另一问题是架线，大多数CNC系统是用RS-232联接的而不是用以太网联接，使得他们不利于联网。由于架设新的电缆比较贵，因此车间可以研究无线联接的方案，但是对于任何无线联接
22、的部署都涉及到无线检测的问题，要察看那些可能影响联接的事情-电噪声、起天线作用的金属壁等等。1.1.2 加工代码管理研究现状早期的程序管理基本采用文件夹管理方式，按照一定的规则将数控机床的程序来源与指定的文件夹相对应。文件夹可进一步细分为上传（机床到计算机）和下传（计算机到机床）目录，并可以按需要将某一部分机床与某特定的文件目录相对应。随着人员的增加，程序量的膨胀，存在程序版本混乱、查找困难等问题，如果有人调动或跳槽，其程序能否安全地调用的确是个疑问，再者，程序的安全问题，自己已调好的程序有可能误操作，乃至别人无意更改了你的程序，这些都是经常发生的问题。但是，在数控加工中无小事，很容易产生批次
23、问题，性质就严重了。信息时代对DNC（Distributed Numerical Control）技术的要求除了在数控设备和程序管理系统之间双向传送NC程序、刀具补偿文件、数控系统参数外，生产管理系统的正常运行还需要实现生产任务的下发、设备状态、任务完工等生产现场的数据采集，为车间生产管理系统的正常运行提供反馈。 随着DNC技术在不断发展，仅满足程序传输和数据管理功能的DNC已经成为传统意义上的DNC软件4。需要在传统的DNC软件的基础上增加数控程序的数据库管理、程序流程管理、车间工况信息的采集以及信息查询等功能，将他们发展成为新一代的DNC网络才能满足当今车间环境中信息交换的需要。90年代国
24、内处在863/CIMS时代，设在北京机床研究所的国家863/CIMS柔性制造工程实验室等单位开展了对底层自动化的研究，其中就包括DNC网络技术，推出了JCSDNC数控车间（工段）集成管理系统软件5。进入21世纪后，机械制造业开始了大量使用数控机床进行生产的时代，越来越多的工厂开始认识并采用DNC技术。国内很多单位也相继开发出DNC软件，国外的DNC软件也进入了国内市场，DNC技术与市场呈现一派繁荣的景象。1.1.3 加工代码传输研究现状传送数控程序就是指通过特定的途径将编制好的数控加工程序(如G代码、M 代码) 准确可靠地输送到指定的数控机床的控制系统中。纵观数控技术的发展历程,传送数控程序的
25、方法大致可归纳为以下三种:手工输入法6：这种方法是由操作工人将数控程序逐条地通过数控系统的键盘输入到数控机床的控制系统中。其输入速度慢、出错率较高,但对于数控机床来说又必不可少,因为它不仅可用于小容量数控加工程序的输入,而且可以作为其他传送方法的辅助手段,在线局部修改工艺参数,所以目前所有的数控机床均配有键盘输入功能,但在现代数控机床中主要起着辅助修改的作用,尽管手工输入数控程序的方法在早期的数控机床中占据主导地位。信息载体输入法7：信息载体输入法的工作过程是:当加工程序编写完毕,将其转存到特定的信息载体上,然后数控机床通过专用的信息载体读出装置读出编制好的程序,送到数控系统的存储单元中,完成
26、数控程序的传送。特定的信息载体通常有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带、磁盘等,与之相对应的信息载体读出装置有光电读带机、光电读卡机、磁带机、磁盘机。其具体的工作原理及读取方法在此不再赘述。这种方法在早期的数控机床中应用相当普遍,有效地解决了手工输入法的局限,有利于大容量数控程序的在线输入,实现了数控程序的自动化输入,因而曾经得到普遍而广泛的应用。计算机通信输入法8：这种方法是通过规定的通信接口将计算机与数控机床连接起来,按照约定的通信协议将存储在计算机内的待加工程序传送到数控机床的控制系统中,它继承和发扬了信息载体传送数控程序方法的优点,实现了方便、高效、可靠地传送数据。自上世纪九十年代以来,几乎所有
27、的数控机床都配有计算机通信接口,以方便数据传输,实现参数、PLC 数据、刀具补偿量及用户程序的外部存储。其通信接口可分为并行通信接口和串行通信接口。并行通信指的是数据的各位同时传送,适用于短距离传输,优点是传输效率高;串行通信指的是数据逐位传输,只要一条数据线,所以串行通信可以节省数据线,尤其是需长距离传输时,这个特点尤为突出,但传输速率大为下降。在数控机床中遵行RS-232 通信协议的串行通信接口较为常见,机床侧的串行通信口一般为25针插座。其通信协议参数一般包括:选择通信口,设定波特率,设置奇偶校验,确定起始位、数据位、停止位, 以及协议方式XON/ XOFF 的选用。尽管计算机通信输入法
28、与信息载体输入法相比,程序传送速度、可靠性,以及传送的程序容量都有明显的提高,但是随着数控加工的速度、精度和光洁度的要求越来越高。这时基于RS-232 的计算机通信接口就捉襟见肘了,传送数据的速度很慢,远远不能满足现代高速、高精、高效加工的要求,再者每台数控机床配一台计算机,大大增加了数控加工的成本。随着先进制造技术以及计算机网络技术,尤其是Internet技术的飞速发展,基于Internet的网络化全球制造已经成为制造系统的发展趋势,作为制造系统的重要组成部分,数控系统的网络化是数控技术发展的必由之路。具有网络功能的数控系统,能够把车间内的设备有机地联系起来,实现信息资源的网络共享,其运行模
29、式也将由原来的单机工作模式变成联网运行模式,这时待加工的数控程序可直接通过网络超高速输送。因此在PCNC 的飞速发展过程中,网络功能将逐步完善,通过网络传输数控程序也是必然趋势8。可以预见：一旦网络数控技术得以应用和推广,数控系统和数控机床无论是性能还是在功能,都将发生质和量上的改观,数控加工将朝着速度更快、精度更高、性能更好的方向发展,那时也正是实施制造业信息化工程的收获季节,以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,必将有效地促进传统制造业的结构调整和优化升级,实现社会生产力的跨越。1.2 针对现状提取存在问题目前在数控机床联网程序管理与传输中存在的问题主要有以下几个方面：程序管理方面：(1
30、)有些程序通过传输保存在电脑上，但一般都只能用文件夹的方式保存，程序一多，经常花费大量时间去查找程序，而且程序容易被人更改或导致误操作。 (2)电脑上的程序和工艺卡、模型图、刀具清单等之间都是孤立保存，时间久了，就不知道它们的对应关系，还需要反复进行对照，才能知道某个程序是做什么的。 (3)对数控程序没有权限的管理和版本的管理，程序常常发生被误改现象，而且无法追溯到修改者和原始版本。程序传输方面:(1)车间现有的数控系统繁杂，各系统之间所用的通讯程序也不一样，造成相互之间互不兼容的现状，给技术人员、操作人员的编程和应用带来很多不便，大大限制了零件的转移加工。 (2)通讯程序为1对1的通讯程序，
31、不具有程序自动反应和监测功能，在进行机床与计算机的通信时，必须2个操作者同时工作，1个在机床前操作机床，另一个在计算机终端前操作通讯软件，二者交替操作，才能完成通讯工作，所以十分不便。现实操作中大部分工厂采取的方式是数控机床边上放一台电脑，或多台数控设备共用一台电脑的形式，传输软件大多为机床厂随机带的软件，dos版居多。程序的传输采用交互的形式进行，即机床设为等待状态后，电脑端再传输。 (3)不能实现远程传输，技术人员工作环境差。车间中噪音、灰尘、油气等，环境较差，应尽可能减少技术人员为传输程序而在机房、机床之间奔波，安心在机房把程序编好，由操作人员在机床边远程调用，技术人员在调试程序时再与操
32、作人员一起调试程序，程序调通之后在机床边由远程传输功能，自动传输到对应的目录下或数据库内。 (4)车间对各台数控设备加工程序的管理，采用的是磁盘管理方式。一方面磁盘介质容易损坏；另一方面，对于没有软驱的数控系统，必须先将磁盘上的程序拷贝到通讯用的计算机上，临时连接进行通讯。不仅操作不便，而且不便于对机床的加工任务进行管理，更无法对设备现场的加工程序进行检测。一般来说，车间离编程室都有较远的距离，技术人员通过拷软盘或抱笔记本电脑的方式传输程序，来回奔波于两地之间，浪费很多时间，不利于提高工作效率，并且频繁的热插拔容易烧坏机床接口。(5)一个单位的数控机床可能使用了多种不同的数控系统，按照传统的联
33、网方式，一般是给每台机床配备1台PC机，针对不同的数控系统使用不同的通信程序，弊端是显而易见的。而且车间放很多电脑，工业环境恶劣，电脑寿命大大缩短，而且凌乱、不利于管理。而数控设备正朝向集成化、智能化、网络化方向发展，越来越具有PC机等高级计算机的特点，当前的数控设备大多处于一种单机操作的形式，需要像PC机一样，进行网络化改造，实现资源的共享。针对以上的不足，预测进一步的研究方向有：(1)研究数控机床的联网方案，对数控设备进行网络化管理，为程序的网络传输提供平台。(2)开发相应网络管理软件与硬件。 1.3 课题背景及意义课题来源：湖北省数字化纺织装备重点实验室重大项目资助(编号：DTL2006
34、20)项目名称：数控设备故障远程诊断与网络管理系统。随着互联网日益深入社会生活，以网络作为信息交流平台，进行内外信息交流，已成为大众的迫切需要。数控机床的广泛使用带动了中国制造业的飞速发展，产品的质量和产量有了大幅度提高。目前，已有许多性能优良的商品化的CAD、CAPP、CAM系统。这些独立的系统分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数据编程自动化方面起到了重要的作用11。但是，采用这些各自独立的系统，不能实现系统之间信息的自动化传递和交换。新技术运用随机产生了新的矛盾，原有的管理体系所代表的生产关系已无法适应新技术的要求，作为孤岛智能技术，仅从企业生产的各个侧面来提高效率，效果是有限的。
35、企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，必须利用计算机网络将各种计算机辅助技术集成起来，构筑起企业级的信息集成系统，这样才能从根本上改变企业现有生产管理的低效率，同时促进企业的技术进步和人员素质的提高，实现经济和社会效益双丰收12。针对目前大多数的数控车间都是实行一对一的程序传输与管理模式13，即每台加工中心都要一台计算机进行管理，不同的加工中心之间都是相互独立，各成一体。不能实现加工信息的共享与交互。没有专门的NC程序管理系统，往往会遇到以下这些问题14：由于传输不便，有好多程序都是在控制面板上现编现用。由于内存小、误操作等原因，程序经常丢失；有些程序通过传输保存在电脑上，但一
36、般都只能用文件夹的方式保存，程序一多，经常花费大量时间去查找程序； 电脑上的程序和工艺卡、模型图、刀具清单等之间都是孤立保存，时间久了，就不知道它们的对应关系，还需要反复进行对照，才能知道某个程序是做什么的； 由于机床和电脑不能实时通讯，有很多在电脑上编的程序到机床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；由于对NC代码没有权限的管理和版本的管理，程序常常发生被误改现象，而且无法追溯到修改者和原始版本；信息简单，不能对零件实现工艺管理；针对以上情况，开发“数控机床NC代码网络传输与管理系统”，将这些管理方面的工作交由计算机处理，无疑会大大提高工作效率，
37、节省人力，物力资源，以上也就是课题开发的实际意义。数控机床NC代码网络传输与管理系统最终目标是要为操作人员、编程人员、管理人员提供了一个畅通的信息交流平台，使他们无需离开自己的工作岗位和办公环境，就能完成NC程序的编制、修改、审核、批准、查询、调用、备份等所有工作。该系统面向制造企业的数控车间，以科学、高效地管理NC代码为目的，同时该系统应具有较强的扩展性，对于车间的特殊模式可以定制开发。同时可以和车间、企业其他管理系统集成，有效地利用企业的现有资源，为企业创造更高的产值。2 数控机床NC代码网络传输与管理系统的设计与分析2 数控机床NC代码网络传输与管理系统的设计与分析2.1 建立新系统的必
38、要性数控机床的广泛使用带动了中国制造业的飞速发展，产品的质量和产量有了大幅度提高。目前，已有许多性能优良的商品化的CAD、CAPP、CAM系统。这些独立的系统分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数据编程自动化方面起到了重要的作用。但是，采用这些各自独立的系统，不能实现系统之间信息的自动化传递和交换。新技术运用随机产生了新的矛盾，原有的管理体系所代表的生产关系已无法适应新技术的要求，作为孤岛智能技术，仅从企业生产的各个侧面来提高效率，效果是有限的。企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，必须利用计算机网络将各种计算机辅助技术集成起来，构筑起企业级的信息集成系统，这样才能从根本
39、上改变企业现有生产管理的低效率，同时促进企业的技术进步和人员素质的提高，实现经济和社会效益双丰收。 系统的总体目标是为厂领导和生产管理部门提供全面、准确、及时的决策信息和科学的管理控制手段，以提高管理水平和工作效率，使企业在激烈的市场竞争中赢得优势，并产生较大的经济效益。2.2 系统业务分析2.2.1 制造业生产类型制造业生产过程的组织方式和技术，从大的方面来说可分为两类，即流程式生产和离散式生产34。例如，化工、制药均属流程式生产。离散式生产也常称为车间任务型生产，其中用连续的或流水线的方式制造离散零件和装配件的称为重复生产或大批量生产。下面我们就主要介绍这种生产类型的特点:(1)车间任务型
40、生产的特点车间任务型生产的特点之一是，每项生产任务仅要求整个企业组织的一小部分能力和资源；另一特点是，将功能类似的设备按空间和行政管理建成一些生产组织(工段或小组)，如车、铣、磨、钻和装配等。在每个部门，工件从一个工作中心到另一个工作中心进行不同类型的工序加工。常常基于主要的工艺流程来安排生产设备的位置，以使物料的传输距离最小。对于车间任务型生产的组织方式，其设备的使用是灵活的，工艺路线也可以是灵活的。在以车间任务型方式组织生产时，生产计划的编制和管理必须处理大量的生产任务。常通过订单的编制、发放和监控来组织车间任务的生产，订单是按确定的批量、生产提前期、物料清单及库存状态制订的。在这种生产组
41、织方式中，包括原材料、外购件、在制品、成品、半成品的库存管理是最复杂的，计划保证生产物料的可用性是管理的关键。 (2)重复生产的特点重复生产指的是大批量生产，重复生产的特点是:对一个特定产品的生产、所需的加工能力和工装设备是专门设定的。工艺路线是固定的。加工的零部件以流水方式通过工作中心或设备，而工作中心或设备按加工的先后顺序排列。各个工作中心生产率之间的平衡比车间任务型生产更为重要，因为它将确保流水生产的顺利进行。各个工作中心的生产率通常是设计所需生产设备时所要考虑的一个重要因素。生产加工时间短，零件排队等候加工的队伍短。与车间任务型生产方式相比，在制品库存也比较少。区分车间任务生产方式与重
42、复生产方式的主要方法是看生产中使用什么样的加工设备及生产零部件数量的大小。不少企业包含车间任务与重复生产两种生产类型，甚至有的企业还包括流程式的生产类型。进行生产类型分类的目的在于分析并确定在不同的情况下，如何用不同的方式来管理生产。2.2.2 企业业务分析目前，制造企业里面的数控加工都是基于任务式的加工。作为加工的重要载体-加工代码的传输是极其混乱的。而对于一些程序输入量比较大的数控机床，则使用一个台式计算机放在机床旁边专门用于程序传输。这种方法的缺点是：环境恶劣，计算机维护困难；程序文件的管理混乱。用电脑进行程序传输，由于频繁地对传输电缆进行插拔操作，电脑的串行接口极易被烧毁。生产的大部分
43、时间花在了手工输入程序上，输入程序的时间可占机床开机时间的五分之二，严重影响了机床的使用效能。而对于工人，必须先从技术编程人员那里拿到加工代码，然后通过CF卡或者串口送到机床里面，在整个过程中，是很容易出现问题的，对于零件加工的可靠性也不是很高。更不便于程序的维护与修改。2.3 系统的体系结构数控机床NC代码网络传输与管理系统采用怎样的体系结构，决定了系统建设的投资规模、运行效率、维护代价以及企业业务的正常开展和顺利发展。数控机床NC代码网络传输与管理系统各成员之间的数据交换量很大，对系统的安全性和开放性要求较高；企业改革的迫切性也要求在短期内开发出稳定可靠、符合要求的系统。根据以上情况，结合
44、前面已经分析的几种体系结构的特点，本次设计的系统采用三层“客户/服务器”体系，如图2.1所示。图2.1 三层客户机/服务器模型首先是因为C/S结构具有安全性高、开放性好和数据交换能力强的特点，同时也考虑到开发人员在三层C/S结构开发方面积累的经验和可供利用的丰富类库资源。客户/服务器是在网络基础上，以数据库管理为后援，以计算机为网上工作站的一种系统结构。该结构的关键在把网络环境上的数据库存取和应用程序一分为二，分别由网上的数据库服务器和网上客户来执行。虽然本系统客户/服务器是建立在LAN的基础上，但它比以往的文件服务系统有了很大的改进。首先，它消除了不必要的网络传输负担；其次，它可以使作为数据
45、库服务器的计算机被高度优化，以适应数据处理的需要。客户/服务器已经能够应用于复杂的网络上，并使之能够更有效地进行选择、检索、索引排序等数据处理。作为一种高级的分布式计算机环境、客户/服务器有足够的能力把处理后的结果（不是整个文件）通过网络传输出去，并根据用户需求灵活地配置各种大、中、小型计算机系统。数据库前端通常用Visual C+，Visual Basic，Delphi或一些4GL（第四代语言）编写。在Visual C+里，利用许多特定的数据控件，可简单的提供指向后端数据源的一个图形化链接，由此，便可方便的创建一个双层客户机/服务器应用程序。之所以会这么方便，是由于这些应用程序开发方案将图形
46、用户界面(GUI)与后端数据访问直接关联到一起。这种方案的优点在于实现数据访问相当简单，允许用很快的速度开发出应用程序。GUI与数据源直接约束在一起，数据维护的所有细节都可以得到自动控制。但是，在这些优点的背后，也存在不利因素。尽管数据访问得到了简化，但缺乏灵活性。我们通常都无法对自己与数据源的交互作用进行完全的控制，因为这种控制是自动的。2.4 系统目标设计本论文研究开发的数控机床NC代码网络传输与管理系统用于支持企业完成制造生产管理工作，有如下几个方面的目标：(1)支持企业实现规范化的管理。(2)支持企业高效率完成生产车间管理的日常业务，实现NC代码的数据库管理，克服了文件夹管理方式的弊端
47、。可对NC代码的各种信息，如程序号、图号、零件号、机床、用户信息等进行管理。(3)数据库以程序为主线，保存NC程序相关的工艺信息、刀具信息、机床信息等。 (4)提供复合模糊查询，利用编制人、产品型号、加工零件号、零件类别等查询条件进行组合查询。(5)通过权限管理和存取控制保证NC程序的唯一性和安全性。 (6)与网络通信模块互操作，将数据库中指定的NC程序自动送至智能终端服务器中，以便数控系统调用并进行加工。(7)调度人员可以通过数控机床NC代码网络传输与管理系统创建和维护工单列表（加工任务列表），并将工单分派给指定的生产人员。 (8)管理者（车间主任或工段长）可以通过数控机床NC代码网络传输与管理系统，根据生产人员工号、机床号、任务名称或时间段等条件组合查询工单的完成情况。 基于以上系统设计目标，本论文在开发数控机床NC代码网络传输与管理系统时遵循了以下开发设计思想37：(1)尽量采用实验室现有的软硬件环境及先进的管理系统开发方案，从而达到充分利用实验室现有
