王佳卓

摘? ?要：機械加工制造業(yè)進行生產(chǎn)經(jīng)營活動時，普遍借助ERP系統(tǒng)進行生產(chǎn)過程的管理與控制，但是，在長期的應用中，ERP系統(tǒng)與機加機床集成度不高，存在數(shù)據(jù)孤島和管理間斷的問題，需研究借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化管理方法，給出企業(yè)信息化管理中生產(chǎn)過程閉環(huán)控制的解決方案，即ERP系統(tǒng)與生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)集成，并能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信，以提升生產(chǎn)制造企業(yè)的信息化建設水平，推進企業(yè)兩化融合建設，文章對此進行了研究。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);企業(yè)資源計劃系統(tǒng);數(shù)控機床;文件傳輸協(xié)議

1? ? 課題背景和目標

企業(yè)資源計劃（Enterprise Resource Planning，EPR）系統(tǒng)是企業(yè)應用計算機方法實現(xiàn)對企業(yè)的經(jīng)營活動進行管理的重要方法和過程，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，是ERP系統(tǒng)執(zhí)行主生產(chǎn)計劃后，自制任務閉環(huán)信息的主要來源[1]。根據(jù)企業(yè)經(jīng)營活動和管理方式的不同，ERP系統(tǒng)呈現(xiàn)出通用性差、集成度低、職責不清的特點[2]，這些特點主要表現(xiàn)為兩個方面，一是企業(yè)的生產(chǎn)資料管理混亂，數(shù)控加工程序監(jiān)管不力;二是隨著企業(yè)生產(chǎn)工具的不斷革新，ERP系統(tǒng)也需要不斷進行相應調(diào)整，去集成不同的數(shù)控機床加工設備，這樣做不但耗費了大量的人力物力，效果也未能達到預期，最終的結(jié)果就是企業(yè)兩化融合推進遲緩、信息化建設與生產(chǎn)管理脫節(jié)，從而給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動帶來很多問題。

為了解決這些實際問題，需要解決ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床的集成問題，制定行之有效的解決方案，具體從兩個方面入手：一是制定ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床集成方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，減少人為操作。二是通過文件傳輸協(xié)議（File Transfer Protocol，F(xiàn)TP）服務器，利用ERP系統(tǒng)對所有數(shù)控機床的程序進行統(tǒng)一管理。即制定ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床集成的通用性解決方案，實現(xiàn)ERP系統(tǒng)完成數(shù)控加工程序集中管理和設備集成管理的課題目標。

2? ? 項目可行性研究

首先，ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床系統(tǒng)的集成過程，是物聯(lián)網(wǎng)的應用和建設過程，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用和推廣是“中國制造2025”的一個重要發(fā)展方向，是一項應用廣泛且成熟的技術(shù)方案，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)終端硬件設施的互聯(lián)[3]，同時，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也能夠?qū)崿F(xiàn)終端硬件設施與軟件系統(tǒng)的互聯(lián)，該課題研究ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床系統(tǒng)進行集成的解決方案，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，能夠完成兩套系統(tǒng)的集成。

其次，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動過程需要不斷地更新或更換加工設備，為了實現(xiàn)ERP系統(tǒng)對所有數(shù)控機床的集中管理，需要不斷更新和改寫ERP系統(tǒng)的程序，此種做法導致的結(jié)果是企業(yè)為了實現(xiàn)信息化管理的目標，需要投入大量資源開展上述工作。分析該問題可以得出，ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床系統(tǒng)集成的過程，實質(zhì)是數(shù)據(jù)互通的過程，即通過一個共享平臺，用于保存數(shù)控加工程序，使得ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床系統(tǒng)共用一套數(shù)據(jù)，這個過程可以通過FTP服務器來實現(xiàn)，對于實現(xiàn)集中管理的目標而言，ERP系統(tǒng)和數(shù)控機床系統(tǒng)每次在使用數(shù)控程序時，都從FTP服務器上下載或拉取相應程序，即可實現(xiàn)集中和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，利用FTP服務器強大的文件共享功能，通過TCP協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)課題的最終目標。

3? ? 解決方案及設計方案

基于上述項目背景和實際需求，制定項目解決方案，即設計開發(fā)數(shù)控程序編輯器，用于集中編輯和管理全部的數(shù)控程序，并保存于ERP服務器上。在數(shù)據(jù)庫中保存數(shù)控程序在服務器上的物理位置，用于文件定位和查找。制定標準通信方法，在各類數(shù)控機床上開通FTP服務，形成通用的集成方案。進行數(shù)控機床基本信息和ERP系統(tǒng)加工工藝文件的綁定操作，用于ERP系統(tǒng)進行任務分配時，將數(shù)控程序發(fā)送至指定的數(shù)控機床上。

軟件系統(tǒng)設計，軟件系統(tǒng)采用瀏覽器/服務器模式（Browser/Server，B/S）的架構(gòu)方式，使用Java語言進行開發(fā)，后臺采用SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫，終端操作采用PC機進行，在PC機上進行數(shù)控程序的編輯，將編輯后的數(shù)控程序以數(shù)據(jù)流的方式保存為數(shù)控機床可識別的文件，再通過ERP自制任務分配功能，將數(shù)控程序文件推送至相應的數(shù)控機床的FTP文件夾中，在數(shù)控機床上打開FTP文件夾，選擇已推送的數(shù)控加工程序進行相應零件的加工。

3.1? 開發(fā)數(shù)控程序編輯器

數(shù)控程序是用于數(shù)控機床加工零件使用的程序指令，由于世界上存在多個數(shù)控程序編碼標準，導致各個機床生產(chǎn)廠家選擇和執(zhí)行的標準也不同，這就意味著組成數(shù)控程序的程序編號、程序內(nèi)容、程序段也不相同[4]，主要表現(xiàn)為數(shù)控程序的命令中多帶有特殊的半角字符，為了讓數(shù)控機床能夠按數(shù)控程序執(zhí)行相應的操作，在數(shù)控機床操作系統(tǒng)編寫的程序，需要滿足兩個基本要求，一是數(shù)控程序文件是數(shù)控機床操作系統(tǒng)可識別的文件格式;二是數(shù)控程序中的特殊字符和程序格式不能發(fā)生改變。

基于上述兩方面原因，開發(fā)數(shù)控程序編輯器只能使用TEXTAREA格式域，而不能使用富文本編輯器，原因是富文本編輯器在數(shù)據(jù)庫中保存時會生成HTML格式代碼，該代碼在生成文本文件時，也會導入到文件中，且該代碼是不能被任何一種數(shù)控機床系統(tǒng)識別的，由于編輯器的開發(fā)使用Java語言，而且Java語言進行Web開發(fā)時，會將部分英文半角字符進行轉(zhuǎn)義，導致保存到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)控程序或從數(shù)據(jù)庫中讀取的數(shù)控程序錯誤，這個問題的解決方案是，利用JS腳本在客戶機頁面上將需要保存的數(shù)控程序中的半角字符首先進行轉(zhuǎn)義，再由Java程序保存到數(shù)據(jù)庫中，此外，鑒于數(shù)控程序長度的不確定性，在數(shù)據(jù)庫中應使用TEXT字段格式。

3.2? 開發(fā)數(shù)據(jù)流處理程序

數(shù)控程序編輯器是為了輸入、查看、修改數(shù)控程序，是利用計算機程序通過讀寫數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)的，在數(shù)控機床的系統(tǒng)中，數(shù)控機床的存儲空間較小，在數(shù)控機床的控制系統(tǒng)上再開發(fā)讀取數(shù)據(jù)庫的程序，不但需要增加硬件配置，而且無法實現(xiàn)通用性使用目的，二次開發(fā)成本較高，首選的解決方案是將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)控程序，讀取出來生成數(shù)控系統(tǒng)能夠識別的TXT文本文件的方式，發(fā)送到數(shù)控系統(tǒng)中即可。具體辦法是使用FILEWRITER函數(shù)，生成TXT文件，并從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)控程序，以數(shù)據(jù)流的形式寫入到該文件中。

3.3? 創(chuàng)建數(shù)控程序緩存空間

通過程序生成的文本文件，需要保存在ERP應用服務器上，該文件僅作為上傳數(shù)控機床時使用，為了快速找到數(shù)據(jù)庫中數(shù)控程序?qū)臄?shù)控程序文件，需要完成兩項操作，一是將生成的數(shù)控程序文件的名稱，寫入到數(shù)據(jù)庫對應的記錄字段中，二是在服務器上，創(chuàng)建存儲空間，用于保存生成的文本文件，并將存儲路徑信息也保存到數(shù)據(jù)庫中。

3.4? 創(chuàng)建FTP服務端

目前，多數(shù)數(shù)控機床的控制系統(tǒng)采用的是Linux操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)的優(yōu)點是占用空間小、執(zhí)行速度快，本課題研究的一項重要內(nèi)容就是將Windows操作系統(tǒng)中的文本文件傳動到該系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)這項操作，需要在Linux操作系統(tǒng)下，創(chuàng)建FTP服務器，即在每個數(shù)控機床的控制系統(tǒng)中創(chuàng)建FTP服務器，由于創(chuàng)建的過程是基于Linux操作系統(tǒng)，而不是數(shù)控系統(tǒng)，所以該操作具有通用性，這個解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)所有數(shù)控系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信問題。

3.5? 推送數(shù)控程序

為了在ERP系統(tǒng)中分配任務時，能夠直接將任務分配到具體機床上，還應做如下操作：

首先，在ERP系統(tǒng)的工藝文件維護程序中，增加工藝過程和工序?qū)臄?shù)控機床綁定信息，對應綁定信息是多對一關(guān)系，即允許多個加工工序?qū)慌_加工機床設備，將對應關(guān)系保存到數(shù)據(jù)庫中，以機床編號作為主鍵。

其次，將數(shù)控機床的基本信息，包括IP地址、FTP目錄、登錄用戶名密碼信息保存到數(shù)據(jù)庫中，以機床編號作為主鍵，與上一操作使用的數(shù)據(jù)表中的機床編號形成關(guān)聯(lián)關(guān)系。

最后，在ERP系統(tǒng)中分配任務時，選擇待分配任務后，即可將該加工任務使用的數(shù)控程序發(fā)送到指定數(shù)控機床的控制系統(tǒng)中。

4? ? 結(jié)語

信息化系統(tǒng)在實施的過程中，應盡量避免二次開發(fā)和重復開發(fā)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)ERP系統(tǒng)與數(shù)控機床系統(tǒng)通信，需要進行一次性開發(fā)，降低項目建設成本和實施風險，該課題研究的結(jié)果，能夠滿足上述項目建設要求，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信和應用集成，實現(xiàn)了ERP系統(tǒng)中自制任務的閉環(huán)控制，解決企業(yè)經(jīng)營管理脫節(jié)和數(shù)據(jù)孤島問題，滿足實際應用的需要，具有推廣和應用價值。

[參考文獻]

[1]謝永.制造企業(yè)車間敏捷信息化解決方案[J].信息化管理，2010（3）：19.

[2]董玉紅.數(shù)控技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]于恩.機床改造中數(shù)控系統(tǒng)的選擇[J].機械與電氣（社會科學版），2018（3）：56-57.

[4]畢妍.經(jīng)濟型數(shù)控機床改造的優(yōu)化方案研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（26）：68.