软件支撑制造,创新驱动发展——CIMT2023看点

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软件支撑制造,创新驱动发展——CIMT2023看点2023-03-24来源:中国机床工具工业协会

CIMT2023(第十八届中国国际机床展览会)将于2023410-15日在北京 中国国际展览中心(顺义馆)举办。展会主题为“融合创新 数智未来”。

物质财富是人类社会生存和发展的基础。制造则是人类创造物质财富最基本、最重要的手段。先进制造技术成为人类社会永恒的追求。机床工具作为当今先进制造技术的主要载体,肩负着为装备制造业提供生产工具的重任,其技术进步和发展,对人类社会的进步和发展意义重大。

本文根据CIMT2023展会部分展商的展品资料,结合美国制造技术展览会、日本国际机床展览会、欧洲机床展览会的展品,梳理归纳了当前世界机床工具行业在数字互联、工业软件、绿色技术、增材制造、集成复合以及创新技术等方面的进步与发展动态,供大家鉴析。

一、数字互联日新月异

数字化制造技术是全球制造业面对未来定制化用户需求日益显著的必然选择。制造模式的变革迫切需要得到新技术、新产品、新的解决方案的支持。面对全球制造业新的需求,机床工具企业不管是主动的还是被动的,不断推出具有鲜明的数字化特色的新技术和新产品,以及数字化解决方案,帮助用户实现向数字化、智能化制造的变革。

10年来,数字化制造技术以及互联互通技术日新月异,成为发展最快的技术之一。

数字化制造技术涵盖了产品设计、产品制造、生产管理各个层面,贯穿了从产品规划、设计、制造、销售到售后服务等全寿命周期各个环节。根据研究的进展不同,以及重点研究的方向差异,机床工具企业推出的数字化技术与装备也各有亮点,有工艺过程数字化技术、有产线(设备)管理数字化技术,还有车间管理数字化技术。

华中数控的云管家(iNC-Cloud)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,实现产线管理的数字化。


 

北京发那科(FANUC)的自动化、数字化、智能化解决方案,覆盖数字化工厂规划、产线规划与实施、设备物联、工厂运营管理、效能管理、业务分析、智能决策等需求与应用。

 

西门子公司的数字原生数控系统Sinumerick ONE,借助其数字双胞胎,可对机床整个生命周期内的各个过程在一个虚拟的环境中进行仿真和优化。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,并可用其对员工进行操作培训,提高生产效率,避免发生危险。机床制造商可以应用数字双胞胎,实现产品开发规划、机床调试,优化新产品的结构和功能,缩短新产品的开发和上市时间。



德国巨浪(CHIRON)公司的数字化解决方案SmartLine是一个多模块软件组合系统,包含了ConditionLine(自动状态监测)、DataLine(可视化机床和进程)、ProcessLine(预先模拟和优化工艺)、ProtectLine(防撞保护)、RemoteLine(远程诊断和维护)、TouchLine(可视化操作)模块,实现工艺过程的数字化和设备管理的数字化,提高生产效率,提升开机率和优化加工工艺。

为帮助用户更轻松进入数字化生产,埃马克(EMAG)向用户新交付的VL系列机床在出厂时都配置了ENDA IoT Ready套件,方便接入物联网;采用全新的操作面板EDNA HMI Lite,为在机床上实现各类数据的可视化奠定基础。其数字化解决方案还包括EDNA Health CheckEDNA VisualizeEDNA Edge Cloud套件,分析和评估机床的状态,采集和处理各类数据,可视化显示和分析生产流程,实现设备管理和工艺过程的数字化。


 

联合磨削集团的CORE操作系统,不仅赋予联合磨削集团各个品牌机床统一的操作界面,联合磨削集团旗下各品牌机床之间可轻松实现数据交换,集成的umati接口还可与第三方系统进行通信,为用户实现数字化制造奠定技术基础。CORE操作系统还预装了联合磨削集团的数字化解决方案UNITED GRINDING Digital Solutions™,具有监视设备状态、保养提醒、远程服务等数字化工具,只要激活联合磨削数字化解决方案功能,就可获取这些数字化服务,实现设备管理数字化功能。

 

  

KAPP NILES(卡帕耐尔斯)公司的数字化解决方案,由GDE导入/导出、KN链接、闭环、生产监控、刀具管理、状态监控、流程监控、工件追溯、维护管理、远程服务等10个模块组成,可以实现设备的便捷联网、产品数据的交换、工艺流程的优化、设备状态的监控以及设备保养提示。


 

GROB(格劳博)公司的数字化解决方案GROB-NET4Industry,由GROB4LineGROB4AnalyzeGROB4SimulateGROB4CoachGROB4InterfaceGROB4ConnectGROB4PilotGROB4AutomationGROB4TrackGROB4CareGROB4PortalGROB4Optimization-MSP10个模块组成,实现从生产规划、复杂编程、加工仿真、设备监控与分析、加工过程可视化到维修保养的工艺过程数字化以及设备管理的数字化解决方案。

 

DMG MORI(德马吉森精机)的基于CELOS平台的集成数字化制造解决方案,涵盖了生产计划、生产准备、加工生产、过程监控、服务等五个阶段。通过集成在CELOS平台中的CAD/CAM软件、仿真程序、数字化工具软件以及加工、监控、通讯等27个应用程序,实现产品从计划、编程、加工到售后服务的工艺过程和设备管理的数字化。

 

生产计划阶段的5AppJob ManagerJob SchedulerOrganizerTech CalculatorProduction Planning,用来控制和制定生产指令。

生产准备阶段的6AppApplication ConnectorJob AssistantDocumentsTulip PlayerRobo2Go3D Part Analyzer,为作业计划人员和机床操作员提供直接可用的作业数据并直接访问CELOS

加工生产阶段的7AppControlEnergy SavingPallet ManagerTool HandlingProduction FeedbackSurface Analyzer Power Probe,为机床操作员提供支持。

过程监控阶段的5AppStatus MonitorMessengerPerformance MonitorCondition AnalyzerProduction Cockpit,可以对生产过程进行连续的数字分析,提供有关当前生产状态的信息,分析和可视化机器传感器数据,并能够及早发现可能的机器故障。

服务阶段的4Appmy DMG MORIWERKBLiQNETserviceService Agent,支持持续服务和维护过程。

 

OKUMA(大隈)的数字化工厂(Okuma Smart Factory)由Smart Manufacturing(智能化制造)和Smart Machines(智能化机床)构成,通过OKUMAConnect Plan物联网技术将他们连接在一起。数字化工厂按照确定时间生产所需产品的机制,供应链管理(SCM)向制造链下发作业计划,工程链管理(ECM)向制造链下发加工信息,并通过可视化监控管理加工设备的状态,以及工厂的运行情况,及早发现并消除设备故障,最大限度发挥工厂的制造能力,实现多品种、短交期,灵活应对需求变动,高生产效率的生产。

  


MAZAK(马扎克)的SPSSmooth Process Support)智能化工厂管理系统,能够帮助用户提升工厂管理水平,实现智能化制造。SPS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。作业人员只需要读懂信息,配合机床即可完成任务,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。

 

SPS智能化工厂管理系统包含Smooth CAM RS(编程管理)、Smooth Scheduler(日程管理)、Smooth Tool Management(刀具管理)、Smooth Monitor(监控管理)、Smooth PMCFMS管理软件)等模块组成。其中,Smooth CAM RS可以将客户的3D-CAD图纸转化为生产所需的加工程序,提高编程效率和编程准确性,同时还可以对加工程序进行分析和优化,以助加工问题的早期解决。Smooth Scheduler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,作业负担大幅降低,同时,任务完成情况可被实时掌控。Smooth Tool Management用来检查每台设备的刀库状态,提前配置生产所用的刀具,并对刀具寿命进行监控。Smooth Monitor对机床的运转信息、开动状态、维护情况,进行实时管理和数据采集分析;无论管理者身在何处,都可以通过软件查看机床信息,掌握生产计划的真实执行情况,从而发现生产过程中存在的问题,有针对性地进行解决。这样,就可以充分激发设备潜能,提高生产效率。

 

分析比较这些企业的数字化解决方案可以看出,多数企业的数字化解决方案聚焦于设备管理数字化和工艺过程数字化。有的企业的数字化解决方案可以向上兼容ERP(企业资源计划)/PPS(生产计划与控制系统)/PDM(产品数据管理)/MES制造执行系统和CAD/CAM软件,为用户实现全面数字化制造提供良好支撑和基础。马扎克的SPS和大隈的Smart Factory数字化解决方案整合了生产计划系统以及CAD/CAM软件,基本实现了工厂运营的数字化管理。

另外,这些企业的数字化解决方案都基于企业自身的机床产品,网络连接相对方便。但是对于用户来说,各种设备来自不同的企业,联网接口多种多样,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更耗时耗力。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势在必行。目前,有3个针对数控设备之间的互联互通协议。

中国机床工具工业协会牵头,联合部分高校、研究院所、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。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。

美国制造技术协会(AMT)牵头研制的数据交换标准协议MTConnect,用于数控机床、PLC、工业机器人、测量设备在内的数控设备之间的数据交换。该协议已经正式批准为美国国家标准(ANSI/MTC 1.4),并已经推出了MTConnect 2.0版。

德国umati数控设备互联标准,由德国机床制造商协会(VDW)和德国机械与设备工程协会(VDMA)联合德马吉森精机、埃马克、巨浪、恒轮、格劳博、利勃海尔、通快、+GF+、联合磨削等德国、瑞士的主要机床工具制造商,并邀请了西门子、海德汉、发那科、博世力士乐、倍福、发格、三菱电机等全球主要数控系统制造商共同研发。

数字化技术能改善制造企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。实施数字化转型是全球制造业无法回避的必然选择。


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