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CIMT2023看智能制造技术在高端机床上的应用





 


【编者按】CIMT2023(第十八届中国国际机床展览会)已于415日圆满落幕。展会期间,主办方中国机床工具工业协会有关分会组织人员针对本专业领域展品进行评述,现编发部分文章,供业界参考。文章观点仅代表作者本人。

 

 

CIMT2023是“疫情后”国内首次举办的大型国际机床工具和先进制造技术盛会。展会期间,境内外展商云集,知名企业携新产品、新技术竞相展示,为用户及专业观众呈现了一场囊括机床主机、数控系统、功能部件、量具量仪、机床电器以及刃具、附件等产品的精彩盛宴。

 

通过参观本次展会,对各展商推出的智能化技术与装备进行深入了解和技术交流,发现机床企业在智能制造技术的研究进展和研究方向上虽有所差异,但主要发力点集中在工艺过程数字化技术、产线(设备)管理数字化技术以及车间管理数字化技术上,同时,应用互联网技术建立起数据管理平台,实现对产线(设备)数据的采集、分析和存储。笔者对相关情况概况总结出以下几点:

 

1.智能化管理系统大放异彩

 

在提升机床的精度和性能方面,要取得突破性进步的难度越来越大。随着加工需求日益复杂化以及智能化技术的发展,智能化管理系统成为丰富和完善数控机床功能、提高企业管理水平和效率,以及提升企业竞争力的关键因素。从本届展会来看,智能化管理系统已经成为机床企业及软件开发企业研究的重点,其主要体现在对CAD/CAM、控制、仿真、检测、补偿、管理等软件的互联互通和集成上。

 

上海交大智邦科技有限公司展出的智慧工厂及智能产线整体解决方案,通过管理系统与高端数控机床的互联互通,实现数据采集、设备控制、数字化“双胞胎”等智能化产线技术,可实现对车间生产过程的全生命周期的管控,包括智能排产、自适应调度、状态监控、质量预测、加工优化、智能决策等功能。达到提升加工效率、降低加工成本、提高加工质量及提升加工过程管理水平的效果。

 

HEIDENHAIN(海德汉)公司推出“数字车间”解决方案,帮助用户实现360°全景监测生产车间。包括采集机床数据的“状态监控”软件,实时监测CNC数控机床的生产状态,可实现不同车间或不同生产基地的机床网络化,实时分析多个“状态监控”实例提供的生产数据。其最新推出的TNC 7数控系统成功地将数字孪生技术集成到数控系统当中,可用3D图形显示整个加工区内的实际情况,机床装卡期间为操作员直观显示机床的整个加工区,包括机床部件、夹具、刀具和工件。机床的仿真数字模型,可在海德汉编程站上使用,并提供与车间实际机床相同的运动特性、参数和功能,可在办公室内用数字孪生系统进行设计、编程、仿真,节省在机床上设置、仿真和调试的时间,提高过程可靠性和生产效率。

 

MAZAK(马扎克)公司的SPSSmooth Process Support)智能化工厂管理系统,将信息技术用于产品设计、制造以及管理等全生命周期中,使得工艺、程序、计划等生产准备提前展开,能够帮助用户提升工厂管理水平,实现智能化制造。其中Smooth Scheduler模块可以提取Smooth编程软件中程序的加工工时,然后根据每台设备的产能及订单紧急程度进行自动排产,准确计算订单完成时间,将准确的生产计划、加工程序及工艺、作业指示等信息下发给机床,作业人员只需按照机床提供的信息即可轻松完成生产工作,达到提高制造效率和质量、降低制造成本、实现快速响应市场的目的。

 

西门子公司的数字孪生整体解决方案Sinumerick ONE,借助NX软件实现数字孪生,可在设计过程、加工过程等对机床进行环境虚拟并进行仿真和优化。机床用户可以利用数字双胞胎模拟加工程序编程,对机床进行设置和操作,优化加工工艺,提高生产效率。也可以应用数字孪生技术,实现产品开发规划、机床调试,优化产品的结构和功能,缩短产品的研发周期。

 

北京发那科(FANUC)推出了IoT数字化车间和MT-LINKⅰ运营管理系统,包含设备可视、程序管理、系统集成、数据采集等功能,能够实现设备运行状态及数据可视化,机床加工程序管控,并打通了生产信息通道,使设备信息在各系统中实现共享。满足了智能化解决方案,数字化工厂规划,产线规划与实施,设备物联、智能决策等需求与应用。

广州数控和华中数控也推出了自己的设备管理系统,能够实时监控设备的生产状态,提供开机时间、无故障运行时间、开机率、加工件数等设备生产数据统计功能,故障信息发送功能,实现产线管理的数字化。

 

从本届展会可以看出,各企业的智能化管理系统集成了工业管理、生产等知识,建立了数据流动规则体系,打造了制造链的大脑和神经。智能制造使生产变得更加灵活,功能可以及时调整,模拟、加速、优化和创新了传统制造过程。智能化技术改善了制造业的业务流程基础框架,是市场竞争以及改进业务的必要条件。

 

2.智能一体化解决方案争芳夺艳

 

越来越多的企业都在关注灵活的自动化生产流程,只有追求高生产力和高效率,才能在市场上保持强大的竞争力。生产设备利用率越高、柔性化加工程度越高,其经济性和环境友好性也越高。本届CIMT展出的自动化解决方案在智能化技术与创新解决方案的整合上有了极大提高,为传统生产的智能化转型提供了便利。

 

通用技术集团展出的新能源汽车解决方案,对新能源汽车典型零件的加工难点和痛点进行了分析和解读,并通过“成形+切削+自动化”的集成产品,为客户提供了效率与效益兼具的行业全链条解决方案,充分展现了在车身结构、底盘系统、电池及驱动系统等核心零件加工领域的技术成果和深厚底蕴,为新能源汽车在制造技术和工艺,如电池电驱系统、车身轻量化等方面的重大变革,提供了新的制造技术,有效支撑和助力了新能源汽车行业在“双碳”目标下的转型升级,并有效助推了机床产品的转型升级。

 

DMGMORI(德马吉森精机)公司基于CELOS平台开发了集成数字化制造解决方案,包含生产计划、生产准备、加工生产、过程监控、产品服务等五个阶段。通过在CELOS平台中集成CAD/CAM软件、仿真程序、数字化工具软件以及加工、监控、通讯等应用程序,实现了产品从计划、编程、加工到售后服务的工艺过程和设备管理的数字化。其展出的MATRIS light机器人自动化系统搭配NLX2500车削中心和RPS托盘交换系统,又搭配NHC 5000卧式加工中心。目前可提供来自13条产品线的57款工件或托盘运送的自动化解决方案,包括全面的硬件和软件解决方案。此外,也可提供AGVAMR无人驾驶运输系统。

 

宁波海天智联科技有限公司推出的专注于金属加工行业的智能制造一站式解决方案,把关节机器人集成应用、桁架机械手上下料系统、智能仓储、智能检测系统和柔性换产等,通过工业互联网平台与智慧工厂管理系统、供应协同、信息化单元等产业配套连接,实现融合。

 

宇环数控机床股份有限公司展出的精密零件双端面加工智能化生产线,由YHDM580H磨床、YHMM300A磨床、YH2M8470高速研磨机及上下料输送线、多关节机器人及控制系统等组成,经过粗磨、精磨、研磨实现产品从来料到成品的全自动智能化磨削研磨加工。该生产线预留有MES接口,可由MES下生产订单,还可接入INC-Cloud企业私有云服务器,提供实时生产数据,具备设备监控、生产统计、故障报修及维护等功能,同时可以为使用外网特有功能提供数据支撑。

 

此外,还有上海铼钠克数控科技有限公司推出的精密五轴激光切割解决方案,浙江日发精密机械股份有限公司推出的卧式加工中心柔性生产线,以及合肥合锻智能制造股份有限公司展出的复合材料成形液压机及生产线等。

 

通过CIMT2023展会可以看出,各企业以专有的技术特长为用户开发个性化的生产解决方案,并以丰富的创新产品为用户提供连续的工艺链条。智能化解决方案可以向上兼容ERP(企业资源计划)、APS(高级排产)、PDM(产品数据管理)、MES(制造执行系统)和CAD/CAM软件,为用户实现全面智能制造提供良好支撑和基础。

 

3.高端机床在智能制造技术发展上面临的问题

 

各企业在进行数字化解决方案集成创新时,都是基于企业自身的机床产品,网络连接和通讯相对容易。但是对于用户来说,各种设备来自不同的企业,联网接口和通讯协议多种多样,实现各种设备之间以及设备和管理系统之间的联网通信会非常耗时耗力。因此,降低用户实现互联互通的时间成本和经济成本,制定标准化的数控设备互联互通协议迫在眉睫。

 

由中国机床工具工业协会牵头,联合高校、研究院所和企业研制的“数控设备互联通讯协议标准(NC-Link)”,采用先进的通讯技术,确保来自不同控制系统的机床数据,通过开放的、标准化的连接进行快捷网络传输。携汇智联公司已经针对NC-Link标准形成成套技术和产品,让机床装备兼容使用标准变得简单。同时,正在探索建立商业模式,为使用NC-Link协议的机床企业、用户企业创造价值,并在市场上形成了一定影响力。目前,很多机床企业和相关标准组织,正在洽谈加入NC-Link生态和应用推广,如华中数控、i5、广州数控、科德数控、西门子数控、发那科数控和倍福数控系统等。

 

NC-Link的实施,在机床装备层面,能帮助机床实现从物理空间到数字空间的映射;在产业层面,能为数据应用的规则化、资产化、价值化提供通用数据基础,实现装备之间、装备与控制系统之间,以及企业之间的相互连接和信息交换,推动数字经济在机床产业以及相关制造领域的实施,从而进一步推动和促进大数据、人工智能等新兴技术与装备技术的融合。

 

4.总结

 

2023227日,中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规划》,指出建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎,是构筑国家竞争新优势的有力支撑。在产业数字化飞速发展的当下,互联网、大数据、区块链、人工智能等新一代信息技术加速突破,与制造业深度融合创新,推动制造业生产方式、发展模式和企业形态发生根本性变革。

 

本届展会的主题为“融合创新 数智未来”,这一主题准确反映了市场需求的发展趋势,共同迈向智能制造。CIMT的展品涵盖了产品设计、产品制造、生产管理等各个层面,贯穿了从产品规划、设计、制造、销售到售后服务等全生命周期的各个环节。从智能制造技术在高端机床上的应用情况来看,把传统产业与新一代信息化技术深度融合,需要产业链上下游企业的广泛联盟,进行跨领域、跨行业的协作,最大限度实现资源共享、资源互配、资源互补。机床产品是加工技术和工艺的载体,数字化的属性越来越清晰,机床数字化是迈向智能化实现智能制造的必要条件。打造数智机床,构建机床产业数智化新生态,以数智机床推动智能制造领域的技术突破,赋能中国制造业高质量发展是我们共同努力的方向。           

 

来源:协会工业机器人分会(姜雪崑) 责编:张芳丽


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