基于NC-Link的機(jī)床工具新發(fā)展

劉勝勇

中國重汽集團(tuán)濟(jì)南橋箱有限公司 山東濟(jì)南 250100

高級工程師 劉勝勇

1 CIMT1989～CIMT2019回顧

中國國際機(jī)床展覽會（CIMT）與歐洲機(jī)床博覽會（EMO）、芝加哥國際制造技術(shù)展覽會（IMTS）、日本國際機(jī)床展覽會（JIMTOF）齊名，同屬國際業(yè)界公認(rèn)的四大國際機(jī)床名展。CIMT始創(chuàng)于1989年，由中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會（CMTBA）主辦，每逢單年舉辦一屆，至今已成功舉辦17屆。CIMT為國內(nèi)采購商搭建了與世界先進(jìn)機(jī)床工具對接的展臺，也為國內(nèi)機(jī)床工具制造企業(yè)提供了自我展示的舞臺，還為國際先進(jìn)制造技術(shù)快速市場化開放了一個(gè)融合發(fā)展的窗口。CIMT1989～CIMT2019數(shù)據(jù)對比，見表1。

2 CIMT2021及NC-Link展塊

第17屆中國國際機(jī)床展覽會（CIMT2021）于2021年4月12—17日在北京中國國際展覽中心（新館）成功舉辦。CIMT2021延用了CIMT2019的主題“融合共贏 智造未來”，用以表達(dá)機(jī)床工具行業(yè)在歷經(jīng)新冠疫情阻隔后的世界范圍內(nèi)交流融合、攜手共進(jìn)的希冀。

一如既往，在CIMT2021上，德馬吉森精機(jī)、埃馬克EMAG、馬扎克Mazak、大隈Okuma、牧野、哈斯和哈挺等知名整機(jī)制造商爭奇斗艷，競相展示具有核心競爭力的高精、高柔、高速的智能化多軸聯(lián)動母機(jī)；海德漢、西門子、發(fā)那科和三菱等系統(tǒng)專家同時(shí)亮劍，經(jīng)獨(dú)立模塊或搭配整機(jī)的形式，推出具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢的CNC；上銀、雷尼紹、馬波斯和雄克等部件供應(yīng)商也齊聚一堂，以微米級甚至納米級數(shù)據(jù)精度，向用戶提供具有快速適配接口的廣域模塊；秦川集團(tuán)、邦德激光、北一機(jī)床、北京精雕、江蘇金方圓、重慶機(jī)床和山東蒂德等國內(nèi)制造商也秀出強(qiáng)勢技術(shù)，展現(xiàn)了具有自主感知、自主學(xué)習(xí)、自主決策和自主執(zhí)行機(jī)能的整機(jī)單元、兼容模塊或智能產(chǎn)線。

萬花綻放之際，E1館NC-Link應(yīng)用展區(qū)向世界呈現(xiàn)了基于中國自己的數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議的智能制造案例。NC-Link是數(shù)控裝備工業(yè)互聯(lián)通訊協(xié)議的縮寫，是由中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會牽頭，數(shù)控行業(yè)15家企事業(yè)單位、研究機(jī)構(gòu)與高校共同研發(fā)制定的基于新一代信息通信技術(shù)的工業(yè)現(xiàn)場互聯(lián)互通（見圖1）的統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)。NC-Link的發(fā)布實(shí)施，有益于我國智能制造系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建，通過有線、無線等通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝備間、裝備與控制系統(tǒng)間以及企業(yè)間的相互連接和信息交換，加速我國工業(yè)大數(shù)

據(jù)在處理速度、分析深度和管理寬度方面的進(jìn)程。NC-Link的工業(yè)意義如圖2所示。

表1 CIMT1989～CIMT2019數(shù)據(jù)對比

圖1 工業(yè)現(xiàn)場互聯(lián)互通示意

圖2 NC-Link的工業(yè)意義

3 機(jī)床工具新發(fā)展

歷經(jīng)全球新冠疫情的肆虐襲擾及國內(nèi)需求拉動下各行各業(yè)的復(fù)工復(fù)產(chǎn)，繁榮的社會景象已向世界明示：政策優(yōu)勢是社會進(jìn)步的先導(dǎo)，行業(yè)引領(lǐng)是經(jīng)濟(jì)潛力爆棚的基石，技術(shù)應(yīng)用是機(jī)床工具穩(wěn)步發(fā)展的助燃劑。

3.1 最大價(jià)值下融合創(chuàng)新

包括機(jī)床工具在內(nèi)，企業(yè)經(jīng)營的長期目標(biāo)是企業(yè)在較長時(shí)期的穩(wěn)定發(fā)展下，既得滿足社會相關(guān)方的利益關(guān)系，還得實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的增長。企業(yè)價(jià)值最大化是在權(quán)衡債權(quán)人、職工、客戶、供應(yīng)商等相關(guān)群體利益的約束下，保證所有者預(yù)期的市場獲利最大。后疫情時(shí)代，企業(yè)聯(lián)盟優(yōu)勢日益顯現(xiàn)：客戶資源共享，技術(shù)資源互配，供應(yīng)資源互補(bǔ)，資金彼此兌換等，也就是說，唯有融合創(chuàng)新才能共贏未來。NC-Link已對接設(shè)備類型、品牌和方式如圖3所示。

3.2 需求供給的協(xié)調(diào)發(fā)展

圖3 NC-Link已對接設(shè)備類型、品牌和方式

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行離不開市場供需間早期的物物交換及現(xiàn)今的貨幣兌換，而商品基于數(shù)學(xué)模型P＝m/Q的市場價(jià)格是市場供需關(guān)系的直觀表現(xiàn)形式（P為價(jià)格，m為需求，Q為供給）。從圖4的商品供需曲線看出，機(jī)床工具的客戶需求增加（需求曲線上移或右上移）時(shí)，供給量不變或減少，P就會上漲；反之，客戶需求減少（需求曲線下移或左下移）時(shí)，供給量不變或增加，P就會下跌。所以說，機(jī)床工具制造商必須聯(lián)盟，通過云平臺的市場大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)了解客戶需求，經(jīng)由企業(yè)資源管理軟件SAP等派發(fā)零部件清單（傳感器、繼電器、電纜和按鈕等）。當(dāng)然，供貨周期長、需時(shí)效處理的床身、缸體、立柱和床鞍等變化性小的部件，則應(yīng)給予定量儲備。

圖4 商品供需曲線

3.3 工業(yè)智能的綠色環(huán)保

在工信部和人社部共同頒布的《國家職業(yè)技術(shù)技能標(biāo)準(zhǔn)》中，綠色制造是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使機(jī)床工具產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的全生命周期內(nèi)，對環(huán)境負(fù)面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

在智能制造共性技術(shù)應(yīng)用方面，機(jī)床工具企業(yè)應(yīng)更多地運(yùn)用CPS（Cyber-Physical Systems）、MBD（Modle-based design）、DFX（Design forX）等虛擬仿真技術(shù)和工業(yè)軟件，進(jìn)行系統(tǒng)級的數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)與優(yōu)化（圖5所示的WDZ350D倒立車床的主體床身就是一個(gè)很好的應(yīng)用實(shí)例），提高產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)效率，減少試制環(huán)節(jié)的物料浪費(fèi)，符合國家安全環(huán)保法規(guī)。

在智能制造系統(tǒng)架構(gòu)構(gòu)建方面，機(jī)床工具企業(yè)應(yīng)立足于頂層設(shè)計(jì)，基于NC-Link協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、項(xiàng)目管理和風(fēng)險(xiǎn)管控的架構(gòu)建設(shè)，并設(shè)計(jì)應(yīng)用制造系統(tǒng)安全保障體系，做到環(huán)保數(shù)據(jù)化、質(zhì)量可視化、安全明晰化。

3.4 智能售服的廣域開放

在智能制造咨詢與服務(wù)方面，機(jī)床工具企業(yè)應(yīng)依賴工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，開發(fā)親人服務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)行現(xiàn)場產(chǎn)線的定期監(jiān)控、周期保養(yǎng)預(yù)警、遠(yuǎn)程故障診斷等技術(shù)服務(wù)；憑借手機(jī)、平板等智能通信設(shè)備，開發(fā)技術(shù)咨詢小程序——西門子微課、自動化so酷、西門子微信交流群、SIEMENS 1847會員及專家大講堂直播，進(jìn)行廣域的點(diǎn)對點(diǎn)式技術(shù)培訓(xùn)（元器件選型、軟件編程、硬件調(diào)試和故障診斷等）。

3.5 智能建設(shè)下聯(lián)盟共贏

在智能裝備與產(chǎn)線開發(fā)、智能生產(chǎn)管控方面，機(jī)床工具企業(yè)采用NC-Link協(xié)議，能夠?qū)碜允澜绺鞯夭煌放频腃NC機(jī)床、機(jī)器人、AGV/RGV物流設(shè)備、測量設(shè)備、RFID和CAPP/MES/DNC軟件融合一體，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工車間內(nèi)生產(chǎn)信息、質(zhì)量數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀況的互聯(lián)互通，完成設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)存儲和后續(xù)分析等工作任務(wù)。現(xiàn)今，用戶對裝備的需求已不再是單機(jī)單臺，而是多線整車間甚至工廠式。成千累萬的訂單在既定的1～2年交付用戶，并且產(chǎn)線完好運(yùn)行，單一供應(yīng)模式絕對無法滿足用戶需求。新市場形勢要求眾多機(jī)床工具企業(yè)不得不進(jìn)行聯(lián)盟設(shè)計(jì)銷售，優(yōu)勢互補(bǔ)、資源共享、資金拆借。

3.6 智能應(yīng)用的安全措施

在智能裝備與產(chǎn)線應(yīng)用、運(yùn)維方面，安全措施務(wù)必齊全、有效。譬如，機(jī)器人碰撞操作門，機(jī)器人壓死操作人員，遠(yuǎn)距離合閘觸電，產(chǎn)線維修中自行起動，垂直軸異常脫落，DC24V帶負(fù)荷能力不足（見圖6），動力線干擾弱電信號等。這些在不同的工業(yè)現(xiàn)場均曾發(fā)生過，并帶來血的教訓(xùn)。所以說，機(jī)床工具企業(yè)在開發(fā)智能制造系統(tǒng)時(shí)，務(wù)必遵照安全標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，配齊安全防護(hù)措施；交付用戶使用時(shí)，務(wù)必明示危險(xiǎn)區(qū)域，出具雙安檢、雙保險(xiǎn)告知書等。用戶在應(yīng)用產(chǎn)線時(shí)，務(wù)必崗前安全培訓(xùn)，明晰產(chǎn)線運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，遵章操作，懸掛警示牌等。

4 結(jié)束語

在我國“十四五”規(guī)劃的開局之年，CIMT2021的隆重舉辦對機(jī)床工具的發(fā)展有著無比重要的意義。它不僅成功搭建了智能制造世界范圍內(nèi)交流融合的平臺，也有效提供了機(jī)床工具企業(yè)找差距、拼對手的機(jī)會，還明示了NC-Link協(xié)議下機(jī)床工具聯(lián)盟新發(fā)展的必由之路。