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2018年8月3日

非标自动化设备智能数控系统的展望

在这个背景下自动化设备工业4.0和“互联网+”,数控系统的未来发展和竞争都经历了新的变革。中国更多的竞争将集中在如何利用互联网的优势上。数控系统的计算能力得到无限扩展,通过对共享经济等新兴商业模式的理解,合理构建相应的功能成为未来的重要趋势。

1.数控系统的智能化要求


对智能数控机床的需求

从制造技术本身来看,数控系统的智能化主要体现在如图4所示的四个方面:运行智能化、加工非标自动化、维修智能化和管理智能化。

采用多种传感器和实时监测补偿技术,进一步提高了机床的性能。日本Mazak、Okuwa等公司提供了许多先进的智能技术,如主轴的减振、智能防碰撞等功能。沈阳机床i5数控提供基于特征的编程和图形化诊断。

2.基于云平台的数字控制系统


基于云计算,德国斯图加特大学提出了“全球定位”云数控系统。其概念如图5所示。从图中可以看出,传统数控系统的人机界面、数控核心、PLC都被移到了云端。本地只保留机床的伺服驱动和安全控制,将通信模块、中间件和以太网接口添加到云中,通过路由器与本地数控系统通信。这样,就可以在云端对每台机床的“数字孪生”进行配置、优化和维护,极大地便利了机床的使用,实现了所谓的“控制器即服务”。

云数控系统的概念

数字孪生是指特定物理对象的数字镜子,包括描述其几何形状、材料、部件和行为的设计规范和工程模型,以及它们所代表的实体特有的生产和运营数据,成为不可分割的“伙伴”。他们是最新和准确的实时图像的物理对象的属性和状态,包括形状,位置,状态和运动。

机床的数字孪生可以同时存在于多个信息领域,有多个“化身”。在产品设计阶段,他们承担了程序演示、结构和功能验证以及性能参数优化的角色;在工厂建设规划阶段,参与完成布局规划、系统优化仿真等工作;在运行阶段,对加工状态进行判断和预测,实现对机床的智能控制和预防性维护。直到产品的最后,他们甚至还存在。

3.网络数控系统及其生态系统


在互联网的条件下,数控系统必须是一个能够产生数据的透明智能终端,使制造过程及其整个生命周期都是“数据透明”的。通过智能终端的“透明化”,可以实现制造过程的透明化,不仅便于零件的加工,而且可以为管理、财务、生产、销售等提供实时数据。实现设备、生产计划、设计、制造、供应链、人力、财务、销售、库存等一系列生产管理环节的资源与信息整合。

数控系统的智能化和网络化是这一发展趋势。基于CPS的概念,指导智能数控系统的开发,从整个系统的角度,通过网络和平台实现数控机床的智能化。

智力的发展是一个循序渐进的过程。目前,人们对智力的理解存在差异,也没有普遍适用的解决方案。数控机床的创新和实际操作依赖于数控系统的智能化和网络化。在未来,数控系统将越来越多地将互联网的影响渗透到制造过程中。通过数据的积累、传输和挖掘,将会诞生越来越多的智能制造能力。透明和共享将给制造业带来巨大的变化。