作者：中國機床工具工業(yè)協(xié)會機器人分會 姜雪崑
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編者按：CIMT2023（第十八屆中國國際機床展覽會）已于4月15日圓滿落幕。展會期間，主辦方中國機床工具工業(yè)協(xié)會有關(guān)分會組織人員針對本專業(yè)領(lǐng)域展品進行評述，現(xiàn)編發(fā)部分文章，供業(yè)界參考。文章觀點僅代表作者本人。
CIMT2023是“疫情后”國內(nèi)首次舉辦的大型國際機床工具和先進制造技術(shù)盛會。展會期間，境內(nèi)外展商云集，知名企業(yè)攜新產(chǎn)品、新技術(shù)競相展示，為用戶及專業(yè)觀眾呈現(xiàn)了一場囊括機床主機、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、量具量儀、機床電器以及刃具、附件等產(chǎn)品的精彩盛宴。
通過參觀本次展會，對各展商推出的智能化技術(shù)與裝備進行深入了解和技術(shù)交流，發(fā)現(xiàn)機床企業(yè)在智能制造技術(shù)的研究進展和研究方向上雖有所差異，但主要發(fā)力點集中在工藝過程數(shù)字化技術(shù)、產(chǎn)線（設(shè)備）管理數(shù)字化技術(shù)以及車間管理數(shù)字化技術(shù)上，同時，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立起數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)對產(chǎn)線（設(shè)備）數(shù)據(jù)的采集、分析和存儲。筆者對相關(guān)情況概況總結(jié)出以下幾點：
1 智能化管理系統(tǒng)大放異彩
在提升機床的精度和性能方面，要取得突破性進步的難度越來越大。隨著加工需求日益復(fù)雜化以及智能化技術(shù)的發(fā)展，智能化管理系統(tǒng)成為豐富和完善數(shù)控機床功能、提高企業(yè)管理水平和效率，以及提升企業(yè)競爭力的關(guān)鍵因素。從本屆展會來看，智能化管理系統(tǒng)已經(jīng)成為機床企業(yè)及軟件開發(fā)企業(yè)研究的重點，其主要體現(xiàn)在對CAD/CAM、控制、仿真、檢測、補償、管理等軟件的互聯(lián)互通和集成上。
上海交大智邦科技有限公司展出的智慧工廠及智能產(chǎn)線整體解決方案，通過管理系統(tǒng)與高端數(shù)控機床的互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、數(shù)字化“雙胞胎”等智能化產(chǎn)線技術(shù)，可實現(xiàn)對車間生產(chǎn)過程的全生命周期的管控，包括智能排產(chǎn)、自適應(yīng)調(diào)度、狀態(tài)監(jiān)控、質(zhì)量預(yù)測、加工優(yōu)化、智能決策等功能。達(dá)到提升加工效率、降低加工成本、提高加工質(zhì)量及提升加工過程管理水平的效果。
HEIDENHAIN（海德漢）公司推出“數(shù)字車間”解決方案，幫助用戶實現(xiàn)360°全景監(jiān)測生產(chǎn)車間。包括采集機床數(shù)據(jù)的“狀態(tài)監(jiān)控”軟件，實時監(jiān)測CNC數(shù)控機床的生產(chǎn)狀態(tài)，可實現(xiàn)不同車間或不同生產(chǎn)基地的機床網(wǎng)絡(luò)化，實時分析多個“狀態(tài)監(jiān)控”實例提供的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。其新推出的TNC 7數(shù)控系統(tǒng)成功地將數(shù)字孿生技術(shù)集成到數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中，可用3D圖形顯示整個加工區(qū)內(nèi)的實際情況，機床裝卡期間為操作員直觀顯示機床的整個加工區(qū)，包括機床部件、夾具、刀具和工件。機床的仿真數(shù)字模型，可在海德漢編程站上使用，并提供與車間實際機床相同的運動特性、參數(shù)和功能，可在辦公室內(nèi)用數(shù)字孿生系統(tǒng)進行設(shè)計、編程、仿真，節(jié)省在機床上設(shè)置、仿真和調(diào)試的時間，提高過程可靠性和生產(chǎn)效率。
MAZAK（馬扎克）公司的SPS（Smooth Process Support）智能化工廠管理系統(tǒng)，將信息技術(shù)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造以及管理等全生命周期中，使得工藝、程序、計劃等生產(chǎn)準(zhǔn)備提前展開，能夠幫助用戶提升工廠管理水平，實現(xiàn)智能化制造。其中Smooth Scheduler模塊可以提取Smooth編程軟件中程序的加工工時，然后根據(jù)每臺設(shè)備的產(chǎn)能及訂單緊急程度進行自動排產(chǎn)，準(zhǔn)確計算訂單完成時間，將準(zhǔn)確的生產(chǎn)計劃、加工程序及工藝、作業(yè)指示等信息下發(fā)給機床，作業(yè)人員只需按照機床提供的信息即可輕松完成生產(chǎn)工作，達(dá)到提高制造效率和質(zhì)量、降低制造成本、實現(xiàn)快速響應(yīng)市場的目的。
西門子公司的數(shù)字孿生整體解決方案Sinumerick ONE，借助NX軟件實現(xiàn)數(shù)字孿生，可在設(shè)計過程、加工過程等對機床進行環(huán)境虛擬并進行仿真和優(yōu)化。機床用戶可以利用數(shù)字雙胞胎模擬加工程序編程，對機床進行設(shè)置和操作，優(yōu)化加工工藝，提高生產(chǎn)效率。也可以應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃、機床調(diào)試，優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。
北京發(fā)那科（FANUC）推出了IoT數(shù)字化車間和MT-LINKⅰ運營管理系統(tǒng)，包含設(shè)備可視、程序管理、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)采集等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)可視化，機床加工程序管控，并打通了生產(chǎn)信息通道，使設(shè)備信息在各系統(tǒng)中實現(xiàn)共享。滿足了智能化解決方案，數(shù)字化工廠規(guī)劃，產(chǎn)線規(guī)劃與實施，設(shè)備物聯(lián)、智能決策等需求與應(yīng)用。
廣州數(shù)控和華中數(shù)控也推出了自己的設(shè)備管理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)，提供開機時間、無故障運行時間、開機率、加工件數(shù)等設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，故障信息發(fā)送功能，實現(xiàn)產(chǎn)線管理的數(shù)字化。
從本屆展會可以看出，各企業(yè)的智能化管理系統(tǒng)集成了工業(yè)管理、生產(chǎn)等?識，建立了數(shù)據(jù)流動規(guī)則體系，打造了制造鏈的大腦和神經(jīng)。智能制造使生產(chǎn)變得更加靈活，功能可以及時調(diào)整，模擬、加速、優(yōu)化和創(chuàng)新了傳統(tǒng)制造過程。智能化技術(shù)改善了制造業(yè)的業(yè)務(wù)流程基?框架，是市場競爭以及改進業(yè)務(wù)的必要條件。
2 智能一體化解決方案爭芳奪艷
越來越多的企業(yè)都在關(guān)注靈活的自動化生產(chǎn)流程，只有追求高生產(chǎn)力和高效率，才能在市場上保持強大的競爭力。生產(chǎn)設(shè)備利用率越高、柔性化加工程度越高，其經(jīng)濟性和環(huán)境友好性也越高。本屆CIMT展出的自動化解決方案在智能化技術(shù)與創(chuàng)新解決方案的整合上有了極大提高，為傳統(tǒng)生產(chǎn)的智能化轉(zhuǎn)型提供了便利。
通用技術(shù)集團展出的新能源汽車解決方案，對新能源汽車典型零件的加工難點和痛點進行了分析和解讀，并通過“成形+切削+自動化”的集成產(chǎn)品，為客戶提供了效率與效益兼具的行業(yè)全鏈條解決方案，充分展現(xiàn)了在車身結(jié)構(gòu)、底盤系統(tǒng)、電池及驅(qū)動系統(tǒng)等核心零件加工領(lǐng)域的技術(shù)成果和深厚底蘊，為新能源汽車在制造技術(shù)和工藝，如電池電驅(qū)系統(tǒng)、車身輕量化等方面的重大變革，提供了新的制造技術(shù)，有效支撐和助力了新能源汽車行業(yè)在“雙碳”目標(biāo)下的轉(zhuǎn)型升級，并有效助推了機床產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型升級。
DMG MORI（德馬吉森精機）公司基于CELOS平臺開發(fā)了集成數(shù)字化制造解決方案，包含生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工生產(chǎn)、過程監(jiān)控、產(chǎn)品服務(wù)等五個階段。通過在CELOS平臺中集成CAD/CAM軟件、仿真程序、數(shù)字化工具軟件以及加工、監(jiān)控、通訊等應(yīng)用程序，實現(xiàn)了產(chǎn)品從計劃、編程、加工到售后服務(wù)的工藝過程和設(shè)備管理的數(shù)字化。其展出的MATRIS light機器人自動化系統(tǒng)搭配NLX 2500車削中心和RPS托盤交換系統(tǒng)，又搭配NHC 5000臥式加工中心。目前可提供來自13條產(chǎn)品線的57款工件或托盤運送的自動化解決方案，包括全面的硬件和軟件解決方案。此外，也可提供AGV和AMR無人駕駛運輸系統(tǒng)。
寧波海天智聯(lián)科技有限公司推出的專注于金屬加工行業(yè)的智能制造一站式解決方案，把關(guān)節(jié)機器人集成應(yīng)用、桁架機械手上下料系統(tǒng)、智能倉儲、智能檢測系統(tǒng)和柔性換產(chǎn)等，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與智慧工廠管理系統(tǒng)、供應(yīng)協(xié)同、信息化單元等產(chǎn)業(yè)配套連接，實現(xiàn)融合。
宇環(huán)數(shù)控機床股份有限公司展出的精密零件雙端面加工智能化生產(chǎn)線，由YHDM580H磨床、YHMM300A磨床、YH2M8470高速研磨機及上下料輸送線、多關(guān)節(jié)機器人及控制系統(tǒng)等組成，經(jīng)過粗磨、精磨、研磨實現(xiàn)產(chǎn)品從來料到成品的全自動智能化磨削研磨加工。該生產(chǎn)線預(yù)留有MES接口，可由MES下生產(chǎn)訂單，還可接入INC-Cloud企業(yè)私有云服務(wù)器，提供實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具備設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)統(tǒng)計、故障報修及維護等功能，同時可以為使用外網(wǎng)特有功能提供數(shù)據(jù)支撐。
此外，還有上海錸鈉克數(shù)控科技有限公司推出的精密五軸激光切割解決方案，浙江日發(fā)精密機械股份有限公司推出的臥式加工中心柔性生產(chǎn)線，以及合肥合鍛智能制造股份有限公司展出的復(fù)合材料成形液壓機及生產(chǎn)線等。
通過CIMT2023展會可以看出，各企業(yè)以專有的技術(shù)特長為用戶開發(fā)個性化的生產(chǎn)解決方案，并以豐富的創(chuàng)新產(chǎn)品為用戶提供連續(xù)的工藝鏈條。智能化解決方案可以向上兼容ERP（企業(yè)資源計劃）、APS（高級排產(chǎn)）、PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和CAD/CAM軟件，為用戶實現(xiàn)全面智能制造提供良好支撐和基礎(chǔ)。
3 高端機床在智能制造技術(shù)發(fā)展上面臨的問題
各企業(yè)在進行數(shù)字化解決方案集成創(chuàng)新時，都是基于企業(yè)自身的機床產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)連接和通訊相對容易。但是對于用戶來說，各種設(shè)備來自不同的企業(yè)，聯(lián)網(wǎng)接口和通訊協(xié)議多種多樣，實現(xiàn)各種設(shè)備之間以及設(shè)備和管理系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)通信會非常耗時耗力。因此，降低用戶實現(xiàn)互聯(lián)互通的時間成本和經(jīng)濟成本，制定標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)控設(shè)備互聯(lián)互通協(xié)議迫在眉睫。
由中國機床工具工業(yè)協(xié)會牽頭，聯(lián)合高校、研究院所和企業(yè)研制的“數(shù)控設(shè)備互聯(lián)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（NC-Link）”，采用先進的通訊技術(shù)，確保來自不同控制系統(tǒng)的機床數(shù)據(jù)，通過開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的連接進行快捷網(wǎng)絡(luò)傳輸。攜匯智聯(lián)公司已經(jīng)針對NC-Link標(biāo)準(zhǔn)形成成套技術(shù)和產(chǎn)品，讓機床裝備兼容使用標(biāo)準(zhǔn)變得簡單。同時，正在探索建立商業(yè)模式，為使用NC-Link協(xié)議的機床企業(yè)、用戶企業(yè)創(chuàng)造價值，并在市場上形成了一定影響力。目前，很多機床企業(yè)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織，正在洽談加入NC-Link生態(tài)和應(yīng)用推廣，如華中數(shù)控、i5、廣州數(shù)控、科德數(shù)控、西門子數(shù)控、發(fā)那科數(shù)控和倍福數(shù)控系統(tǒng)等。
NC-Link的實施，在機床裝備層面，能幫助機床實現(xiàn)從物理空間到數(shù)字空間的映射；在產(chǎn)業(yè)層面，能為數(shù)據(jù)應(yīng)用的規(guī)則化、資產(chǎn)化、價值化提供通用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)裝備之間、裝備與控制系統(tǒng)之間，以及企業(yè)之間的相互連接和信息交換，推動數(shù)字經(jīng)濟在機床產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)制造領(lǐng)域的實施，從而進一步推動和促進大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)與裝備技術(shù)的融合。
4 總結(jié)
2023年2月27日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》，指出建設(shè)數(shù)字中國是數(shù)字時代推進中國式現(xiàn)代化的重要引擎，是構(gòu)筑國家競爭新?勢的有力支撐。在產(chǎn)業(yè)數(shù)字化飛速發(fā)展的當(dāng)下，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等新一代信息技術(shù)加速突破，與制造業(yè)深度融合創(chuàng)新，推動制造業(yè)生產(chǎn)方式、發(fā)展模式和企業(yè)形態(tài)發(fā)生根本性變革。
本屆展會的主題為“融合創(chuàng)新數(shù)智未來”，這一主題準(zhǔn)確反映了市場需求的發(fā)展趨勢，共同邁向智能制造。CIMT的展品涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造、生產(chǎn)管理等各個層面，貫穿了從產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計、制造、銷售到售后服務(wù)等全生命周期的各個環(huán)節(jié)。從智能制造技術(shù)在高端機床上的應(yīng)用情況來看，把傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與新一代信息化技術(shù)深度融合，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的廣泛聯(lián)盟，進行跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的協(xié)作，限度實現(xiàn)資源共享、資源互配、資源互補。機床產(chǎn)品是加工技術(shù)和工藝的載體，數(shù)字化的屬性越來越清晰，機床數(shù)字化是邁向智能化實現(xiàn)智能制造的必要條件。打造數(shù)智機床，構(gòu)建機床產(chǎn)業(yè)數(shù)智化新生態(tài)，以數(shù)智機床推動智能制造領(lǐng)域的技術(shù)突破，賦能中國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我們共同努力的方向。
