数字化生产管理实训中心管理方案设计与实施

南京工程学院毕业设计说明书（论文）目录前 言1第一章 绪论21.1课题的意义21.2课题背景21.3国内外研究现状31.4课题任务5第二章 数字化生产管理模式62.1数字化生产管理发展历程及特点62.2数字化生产在制造行业的的应用72.3 MES系统简述8第三章 校企共建数字化生产管理实训中心建设项目93.1项目背景93.2实验室硬件条件93.3实训中心数字化实施软件 Predator MES概述123.3.3系统目标133.3.1 Predator Travelers定义123.3.2 Predator Travelers与PDM关系123.3.4系统功能143.3.5系统功能应用介绍153.3.6 Predator Travelers系统实施应用流程163.3.7 Predator SFC组成173.3.8 Predator SFC子软件原理及关系193.3.9 MES&SFC功能及应用203.3.10 Predator MES&SFC应用效果21第四章 实训方案设计234.1生产实训预期目标234.2实训内容纲领234.3实训方案23第五章 实训方案实施与改善275.1实训示例说明275.2实训过程叙述275.2.1产品结构分析275.2.2基础信息输入285.2.3运行 MRP 运行管理模块345.2.4零件图375.2.5零件工艺分析及工艺卡片385.2.6 NC代码编制385.2.7实习操作395.2.8生产过程数据采集41第49页5.3实训方案改善46第六章 结论47致谢48参考文献49前 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。第一章 绪论1.1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。1.2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。1.3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37或28。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25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。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。1.4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。第二章 数字化生产管理模式2.1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。2.2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2.3 MES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 校企共建数字化生产管理实训中心建设项目3.1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。3.2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-MD220093387数控车床（FANUC）FANUC 0i-MD320093388数控车床（西门子）SIEMENS 802D SL420091524数控铣床（西门子）SIEMENS 802D SL520091522单轴数控电火花成型机Windows620091523数控中走丝线切割机床Windows720051974复合式三坐标测量仪Windows820030361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：图3-2 数控设备接入DNC网络连接示意图3.3实训中心数字化实施软件 Predator MES概述3.3.1 Predator Travelers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。3.3.2 Predator Travelers与PDM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。3.3.3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。3.3.4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。（3）基于一个开放的CS架构，支持Microsoft Access、SQL Server、Oracle数据库。3.3.5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。3.3.6 Predator Travelers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（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3.3.7 Predator SFC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。图3-6 Travelers界面3.3.8 Predator SFC子软件原理及关系图3-7 Predator SFC子软件原理及关系图3.3.9 MES&SFC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：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：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：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：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：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：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：1.现场操作人员将不用的刀具归还入库房；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：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。3.3.10 Predator MES&SFC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：图3-10绩效排行第四章 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。4.1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4.2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。4.3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：生产过程管理实训对象：工业工程专业组织形式：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：两周实训任务：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：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：（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）生产计划制定也是由学生根据生产计划课程的专业知识运用ERP软件得出。（4）工艺分析，零件图绘制，NC代码编写由小组组长自行安排。生产实习操作中，人身安全是第一，其次是设备安全。学生在实习过程过程中要端正态度，服从老师安排组长分配，女生要带工作帽，在装夹工件时要夹牢以免工件飞出，在铣床切屑时要关好设备门，避免切屑飞出划伤学生等。（5）生产过程数据采集，图表报告生成及分析由小组共同完成。实训成果：生产计划表，零件图，工艺卡片，NC代码，生产数据及报表，实习报告。实训时间安排：如图表4.1表4.1生产实训时间安排表及任务时间任务第一周周一软件介绍，安全意识强调，确定分组及各小组组长，各组长分配好成员的任务，生产计划制定第一周周二工艺卡片，刀具卡片的编制，零件图的绘制，NC代码的编写第一周周三工艺卡片的修改，零件图的完善，NC代码的最终确定第一周周四数控编程模拟仿真第一周周五仿真调试及最终确定，学生截好仿真图，为实习报告做准备第二周周一数控车间生产实习要点介绍及安全事项，并开始分组分时间段练习机床操作第二周周二组长将数控程序输入Predator DNC中，传输到数控机床中，以便生产过程数据采集第二周周三对刀，换刀等基本操作演练第二周周四生产加工零件第二周周五实习考核，开始拟写实习报告方案二：生产工艺实训对象：其它机械学院专业组织形式：由于实训人数较多，而实验室设备有限，因此采取分组形式。由于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管理员的身份，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：两周实训任务：从产品设计到工艺分析，工件的夹具设计，零件图的绘制，量具的使用实训目的：了解各部门在生产中的任务，提高计算机绘图能力，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。学会企业产品从设计到生产的流程，夹具等的设计以及量具的使用。任务介绍：查看国家手册设计出产品并绘制零件图，夹具的设计实训成果：产品零件设计图，工艺卡片，NC代码，生产数据及报表，实习报告。实训时间安排：如图表4.2表4.2生产实训时间安排表及任务时间任务第一周周一安全意识强调，确定分组及各小组组长，各组长分配好成员的任务第一周周二查阅国家标准手册计算有关数据第一周周三数据整理并绘制零件图第一周周四工艺卡片，NC代码编写第一周周五数控编程模拟仿真第二周周一数控车间生产实习要点介绍及安全事项，并开始分组分时间段练习机床操作第二周周二组长将数控程序输入Predator DNC中，传输到数控机床中，以便生产过程数据采集第二周周三对刀，换刀等基本操作演练第二周周四生产加工零件第二周周五实习考核，开始拟写实习报告第五章 实训方案实施与改善5.1实训示例说明因数字化实验室刚建立不久，还存在着许多问题，如软件系统不稳定，收集的数据与生产现场差别较大，所以本次实训以工业工程091专业作为实训对象于3月19日至3月30日进行调研。5.2实训过程叙述5.2.1产品结构分析以某产品A为例，其构成如下图5-1所示图5-1产品结构图5.2.2基础信息输入本次实训所用ERP软件为南京工程学院工业工程教研室自行研制的ERP软件图5-2员工信息管理图5-3物料信息维护图5-4物料清单维护在ERP 系统有了基础数据后，首先要进行销售管理，其主要内容是进行客户资料管理、销售产品管理、预测管理以及客户订单管理等。由于本实验内容比较多，可分为如下步骤来进行。1、进行销售管理模块的基础设置步骤 1：了解销售管理模块的功能在以人工方式进行销售管理时，当销售的产品种类及客户数量繁多时，相关文件的查询，业务信息的记录、更新等将会变得非常繁琐，而且容易出错或延误时效，从而导致管理者对于客户订单的出货进度难以控制，或者在作相关决策时，不能及时或根本无法获得相关的参考信息。使用 ERP可轻易解决销售作业中各种资料的输入、查询、统计、编表等工作，不仅可以节省大量人力，而且在时效及正确性上也远远超过人工作业。再者，对于销售工作经常需要处理同一产品以不同的价格销向不同的客户的问题，这种情况若靠人工来处理不仅容易出错而且也易造成混乱。步骤 2：输入客户资料信息 在第一次使用销售管理模块时，首先创建客户的有关信息，如下所示：（1）打开基础信息管理主界面，打开客户资料维护窗口，如图5-5 所示图5-5客户资料维护（2）输入客户资料（3）理解“客户资料”的字段客户编码：在 ERP 系统中，通常都要给客户编制一个代号，这个代号是客户的唯一标 识。本系统设定的客户编码规则为：客户编码=建立客户关系年限（XXXX）+企业性质（X）+顺序号（XX） 共7位，企业性质设置如表5.1所示。表5.1 企业性质设置企业性质代号国企1私营2合资3外商独资4有限责任公司5股份有限公司6客户名称：可以输入客户的简称或是全称，一般输入平时业务往来时所用的名称。 国家、省份、城市、地址：国家、省份、城市的输入，依平时业务要求输入简称或是全称。地址：输入城市中的区、街道、号码等详细资料。；联络人、电话、传真：联络人、电话、传真内容的输入，以平时使用中的信息为准。 送货地代码：送货地代码是一项比较重要的代码。本系统的送货地址编码规则为：送货地址编号=邮编（XXXXXX）+顺序号(XX) 共8位数字在实际业务中，有的客户可能不止一个收货地址，客户有时要求将货物送到一个地址，有时要求将货送到另一地址，这时就需要设置不同的送货地代码。注意：客户资料在系统中是共享的，当用户在其他地方需要用到客户资料时，仅输入客户代号(及送货地代号)，系统就会将这一客户的有关资料自动显示出来。(4)自行编写一个客户资料输入系统。步骤 3：建立销售清单(1)打开销售管理模块的销售清单维护功能，系统弹出销售清单维护窗口，如图5-6所示。图 5-6销售清单维护窗口销售员代号在这里是不可更改的，只能进行选择，此处的物料编码的物料分类为M（制造），一般为产品或作为备件销售的部件，此处输入的物料信息作为制定销售单的依据。(2)输入物料清单模拟一个销售清单，输入物料编码。2、制定销售单(1)在销售管理模块中打开销售清单制定窗口，系统弹出销售订单维护窗口，如图 5-7所示。图 5-7 制定销售订单窗口(2)了解销售订单的作用 销售部在实际的业务操作中，经常会碰到这样的问题：客户有自己的一套采购系统，在向客户开送货单或是发票时，客户要求加上他们的订单编号，因此本系统增加了“客户订单编号”选项，用以将销售企业销售单与采购企业的订单相对应。(3)了解“销售订单”中字段含义与要求 订单号：系统自动生成，无法更改，当审核过后，单据生效。客户编号：这里的客户代号，必须是前面在客户资料中存在的客户编号，如果这里输入的客户编号在客户资料中不存在，则系统将拒绝接受。 送货地址编号：本系统中这一字段必须输入，不能留空。销售项编码：是由销售清单中所罗列的“物料编码”项。销售员：这里的销售员用来指定一产品是由哪一个销售员所负责的。销售员字段中有一 下拉框，用鼠标左键单击下拉框箭头，可以从中挑选销售员。付款条件、送货要求、其他条件：根据情况要求填写。交货期：根据需要设定，但不小于产品的提前期。类似于主明细窗口的操作顺序如下：在窗口的上半部分以此输入各个信息单击增加销售订单按钮可以更改或删除操作（如果有必要的话）在窗口的下半部分输入明细信息后单击追加明细按钮可以更改明细或删除明细（如果有必要