DNC与MES集成系统开发

摘要

　　智能制造是当前国家乃至国际上大力推广的新型工业制造技术和制造系统，它应用了人工智能、智能机器人、新型传感器等技术，能够极大的提高生产效率和产品质量，对工业生产的改造升级具有重要的推动作用。

　　本文针对 DNC 和 MES 这两种在智能制造领域中重要的技术进行了深入的研究，总结分析了它们在国内外的应用进展，并结合系统集成技术，提出一套针对机械制造行业的 DNC 与 MES 集成系统模型，同时完成相关的软件开发工作。该系统集合了 DNC、MES 两者的优点，能够快速部署在中小型生产企业中，初步实现智能制造，并为后续的改造升级打好基础。

　　论文主要研究内容和工作成果如下：

　　1.深入了解了 DNC 和 MES 的研究、应用进展，总结了两者各自的功能特点以及在工业生产中的应用技术和实施方法。详细地分析了 DNC 和 MES 之间的关系以及两者集成方式。

　　2.深入研究了目前流行的系统集成技术和相关的系统集成模型。根据 DNC 和MES 两者的功能特点和应用范围，结合以太网技术，设计出合适的面向机械智能制造的集成系统模型。将 DNC 中的数据采集、数控程序管理功能与 MES 中的生产调度追踪、资源管理、质量管理等功能紧密结合在一起，使管理人员能够在一个系统中把控整个生产流程。

　　3.制定了软件的开发模式，根据了 DNC 和 MES 两者各自的功能需求，对集成系统的软件功能模块进行了划分。对系统整体的业务数据进行了分析，设计出各个功能模块的信息流模型。设计出系统数据库的 E-R 图，以此完成各个数据表的开发，并通过数据库，在软件的数据层实现 DNC 与 MES 两者之间的信息交换。

　　4.根据背景项目的要求与系统的设计，完成了 DNC 与 MES 集成系统的软件开发工作。利用 WebServices、JavaEE 技术在软件中实现 SOA 架构，并通过以太网TCP/IP 通信技术实现控制程序对现场生产设备的控制和信息采集。

　　5.在实验室以及实际生产现场完成了 DNC 与 MES 集成系统的软件功能测试。

　　程序顺利运行并能够完成相关的管理业务，同时在现场对系统的数控程序传输、设备信息采集以及生产调度、跟踪等功能进行了调试和验证。

　　关键词：DNC;MES;系统集成技术;以太网;SOA

ABSTRACT

　　Intelligent manufacturing is a new industrial manufacturing technology and manufacturing system which is widely popularized by the country and international. It has applied artificial intelligence, intelligent robot and new sensor technology which can greatly improve production efficiency and product quality, and play an important role in promoting transformation and upgrading of industrial production.

　　In this paper, we studied DNC and MES, which are two important technology in the field of intelligent manufacturing. The application progress of them at home and abroad is summarized and analyzed.Combined with system integration technology, a DNC and MES integrated system model for machinery manufacturing industry is proposed, and related software development work is completed. The system combines the advantages of both DNC and MES, which can quickly deploy in small and medium production enterprises.It helps them realize the intelligent manufacturing preliminarily, and make a good foundation for the subsequent upgrading.

　　The main work and research results of this paper are as follows:

　　1.Thoroughly understand the research status of DNC and MES, summarize their functional characteristics, as well as their application technology and implementation methods in industrial production.The relationship between DNC and MES and their integration modes are analyzed in detail.

　　2.The popular system integration technology and related system integration models are studied in depth.According to the functional characteristics and application scope of DNC and MES, combined with the technology of Internet of things, we design the appropriate integrated system model for intelligent manufacturing.It combines the functions of data acquisition and NC program management in DNC with the functions of production scheduling, production tracking, resource management and quality management in MES so that managers can control the entire production process in a system.

　　3.The software development mode has been worked out. According to the functional requirements of DNC and MES, the software modules of the integrated system have been divided.The business data of the whole system is analyzed, and the information flow model of each functional module is designed. The E-R diagram of the system database is designed to complete the development of each data table, and the information exchange between DNC and MES is realized in the data layer of the software 4.According to the requirements of the background project and the design of the system, the software development of DNC and MES integrated system is completed.

　　Using WebServices and JavaEE technology to implement the SOA architecture in the software, and realizing the control and information acquisition of the field production equipment by Ethernet TCP/IP communication technology.

　　5.The software function test of DNC and MES integrated system was completed in the laboratory and the actual production site. The program runs smoothly and the management business are completed. At the same time, we debug and verify the functions of the system's numerical control program transmission, equipment information collection and production scheduling in the production site.

　　Keywords: DNC; MES; System integration technology; Ethernet; SOA

　　DNC与MES集成系统部分功能展示：

车间客户端软件界面

生产计划管理界面

在线监控界面

历史信息查询界面

数控程序管理界面

仓库管理界面

基础数据管理界面

目录

　　摘要
　　ABSTRACT
　　目录
　　CONTENTS
　　第一章 绪论
　　　　1.1 论文研究背景及意义
　　　　1.2 国内外研究与应用进展
　　　　　　1.2.1 MES 国内外研究与应用进展
　　　　　　1.2.2 DNC 国内外研究与应用进展
　　　　　　1.2.3 DNC 和 MES 集成技术研究与应用进展
　　　　1.3 课题来源
　　　　1.4 论文主要研究内容
　　第二章 DNC 与 MES 集成技术概述
　　　　2.1 MES 概述
　　　　　　2.1.1 MES 的起源与定义
　　　　　　2.1.2 MES 在企业中的定位
　　　　2.2 DNC 概述
　　　　　　2.2.1 DNC 起源及定义
　　　　　　2.2.2 DNC 功能结构
　　　　2.3 企业应用集成概述
　　　　2.4 集成系统以太网通信技术
　　　　2.5 集成系统软件开发技术
　　　　　　2.5.1 SOA 概述
　　　　　　2.5.2 WebServices 概述
　　　　　　2.5.3 MVC 概述
　　　　　　2.5.4 MySQL 数据库概述
　　　　2.6 本章小结
　　第三章 DNC 与 MES 集成系统框架
　　　　3.1 DNC 和 MES 关系分析
　　　　3.2 基于 SOA 的 DNC 与 MES 集成方案模型
　　　　3.3 系统逻辑框架
　　　　3.4 系统物理框架
　　　　3.5 本章小结
　　第四章 DNC 与 MES 集成系统设计
　　　　4.1 系统开发模式
　　　　4.2 系统功能性需求
　　　　　　4.2.1 DNC 功能设计
　　　　　　4.2.2 MES 功能设计
　　　　4.3 系统非功能性需求
　　　　4.4 系统功能模块设计
　　　　4.5 系统业务设计
　　　　　　4.5.1 系统业务数据
　　　　　　4.5.2 系统业务信息流
　　　　　　4.5.3 MES 功能模块业务信息流模型设计
　　　　　　4.5.4 DNC 功能模块信息流模型设计
　　　　4.6 DNC 与 MES 数据交换方式设计
　　　　4.7 系统数据库设计
　　　　　　4.7.1 数据库 E-R 图设计
　　　　　　4.7.2 数据交换表设计
　　　　4.8 系统安全设计
　　　　　　4.8.1 系统数据安全设计
　　　　　　4.8.2 系统操作安全设计
　　　　4.9 本章小结
　　第五章 DNC 与 MES 集成系统的软件实现
　　　　5.1 现场加工流程
　　　　5.2 系统与现场设备通信方式
　　　　　　5.2.1 数控车床通信方式
　　　　　　5.2.2 机器人通信方式
　　　　　　5.2.3 尺寸检验设备通信方式
　　　　5.3 系统应用软件
　　　　　　5.3.1 车间客户端
　　　　　　5.3.2 办公室客户端
　　　　5.4 本章小结
　　结论与展望
　　参考文献
　　攻读学位期间获得的科研成果
　　学位论文独创性声明
　　学位论文版权使用授权声明
　　致谢

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