網(wǎng)絡(luò )化數控技術(shù)
網(wǎng)絡(luò )化數控技術(shù)
摘要： 網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為分布式資源的集中利用提供了有效的共享途徑，開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )化數控技術(shù)對于推動(dòng)新一代數控系統發(fā)展，提高數控系統參與市場(chǎng)競爭的綜合能力，為實(shí)現數控系統規�；a(chǎn)等方面均具有十分重要的意義。
本文分析了網(wǎng)絡(luò )化數控加工的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)，闡述了網(wǎng)絡(luò )化數控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò )化 數控技術(shù) 共享
一、引言
自從上世紀五十年代第一代數控機床問(wèn)世以來(lái)，傳統的制作業(yè)發(fā)生了革命性變化，特別是隨著(zhù)計算機輔助技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)不斷發(fā)展，數控加工在工業(yè)制造業(yè)中的作用越來(lái)越重要。
當今全球化的貿易體系和市場(chǎng)競爭已經(jīng)日益顯現，制造業(yè)同樣面臨著(zhù)激烈競爭。
建立網(wǎng)絡(luò )化的數控加工體系，可以通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )組織制造資源，把分布在不同地區的現有生產(chǎn)設備資源、智力資源和各種核心能力，按資源優(yōu)勢互補的原則有效加以利用，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )設計、網(wǎng)絡(luò )制造、網(wǎng)絡(luò )監控、網(wǎng)絡(luò )營(yíng)銷(xiāo)及網(wǎng)絡(luò )管理等功能，從而提高加工速度和質(zhì)量，降低加工成本，提高設備利用率，使企業(yè)在瞬息萬(wàn)變的激烈市場(chǎng)中立于不敗之地。
網(wǎng)絡(luò )化數控裝備是近兩年國際著(zhù)名機床博覽會(huì )的一個(gè)新亮點(diǎn)。
如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱(chēng)CPC)、日本大隈(Okuma)機床公司展出的“IT plaza”(信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱(chēng)IT廣場(chǎng))、德國西門(mén)子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(開(kāi)放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱(chēng)OME)等，反映了數控機床加工向網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展的趨勢。
二、網(wǎng)絡(luò )化數控的基本概念
數控裝備的網(wǎng)絡(luò )化將極大地滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)、制造系統、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。
網(wǎng)絡(luò )化數控就是通過(guò)Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò )將制造單元和控制部件相連，或將制造過(guò)程所需的資源(如加工程序、機床、工具、檢測監控儀器等)共享。
網(wǎng)絡(luò )化包括兩個(gè)方面：內部網(wǎng)絡(luò )(現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò ))和外部網(wǎng)絡(luò )。
所謂內部網(wǎng)絡(luò )是指數控系統內CNC單元與伺服驅動(dòng)及I/O邏輯控制等單元，以現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接。
所謂外部網(wǎng)絡(luò )，指的是數控系統與系統外的其他控制系統或外部上位電腦以網(wǎng)絡(luò )連接，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對設備的遠程控制和無(wú)人化操作、遠程加工程序(特別是大容量程序)傳輸、遠程診斷和遠程維修服務(wù)等技術(shù)服務(wù)，并提高機床生產(chǎn)率。
三、網(wǎng)絡(luò )化數控技術(shù)的特點(diǎn)
數控技術(shù)使機床向高速化方向不斷發(fā)展，不但大幅度提高了加工效率、降低加工成本，還提高了零件的表面加工質(zhì)量和精度，而且大大提高了機床加工的可靠性。
數控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )化有以下主要特點(diǎn)：
1.開(kāi)放性
數控系統的開(kāi)發(fā)可以在統一的運行平臺上，面向機床廠(chǎng)家和最終用戶(hù)，通過(guò)改變、增加或剪裁結構對象(數控功能)，形成系列化，并可方便地將用戶(hù)的特殊應用和技術(shù)訣竅集成到控制系統中，快速實(shí)現不同品種、不同檔次的開(kāi)放式數控系統，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。
2.柔性化
“柔性自動(dòng)化技術(shù)”以數控技術(shù)為核心，將計算機技術(shù)、信息技術(shù)與生產(chǎn)技術(shù)有機結合在一起。
其應用范圍可包括產(chǎn)品設計、加工制造和相應的信息與管理系統。
柔性自動(dòng)化技術(shù)是當今機械制造業(yè)適應市場(chǎng)動(dòng)態(tài)需求，加速產(chǎn)品更新的主要手段。
網(wǎng)絡(luò )化數控技術(shù)使柔性技術(shù)從點(diǎn)(數控單機、加工中心和數控復合加工機床)、線(xiàn)(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車(chē)間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò )集成制造系統)的方向發(fā)展，不僅能夠提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強度，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短制造周期和交貨期、大幅度降低成本。
3.實(shí)用性
數控機床的網(wǎng)絡(luò )化，把數控加工機床、加工信息、加工數據圖紙等硬件、軟件和信息資源共享到網(wǎng)絡(luò )上，大大減少了加工圖紙、加工程序編制的時(shí)間，從而大大提高了生產(chǎn)效率。
機床聯(lián)網(wǎng)可以使數控機床共享大容量、高可靠性的硬盤(pán)，并及時(shí)地向遠程監控點(diǎn)提供當前加工狀態(tài)信息，接收遠程監控命令，為遠程監控及網(wǎng)絡(luò )制造提供基礎。
四、網(wǎng)絡(luò )化數控的關(guān)鍵技術(shù)
1.接口技術(shù)
統一標準的接口是數控系統開(kāi)放化的基礎，數控系統中的各個(gè)功能模塊就是通過(guò)標準的接口和通信協(xié)議連接起來(lái)。
STEP-NC是數控加工領(lǐng)域內一個(gè)新的NC編程接口標準(ISO14649)，STEP-NC將產(chǎn)品模型數據交換標準(Standard for the Excharge of Product model data，STEP)擴展至數控系統領(lǐng)域，重新規定了CAD/CAM與數控系統之間的接口，為數控系統的智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò )化提供了良好的接口平臺。
2.集成技術(shù)
網(wǎng)絡(luò )數控系統的集成是將原來(lái)獨立運行的多個(gè)單元系統集成為一個(gè)能協(xié)調工作和功能更強的新系統。
集成不是簡(jiǎn)單的連接，而是要解決系統之間的互連和互操作性問(wèn)題，它是一個(gè)多廠(chǎng)商、多協(xié)議和面向各種應用的體系結構。
數控系統的集成不僅需要解決各類(lèi)設備、子系統間的接口、協(xié)議、系統平臺、應用軟件等網(wǎng)絡(luò )和功能集成問(wèn)題，同時(shí)還需要解決建筑環(huán)境、施工配合、組織管理和人員配備相關(guān)的一切面向集成的問(wèn)題。
集成的目的在于制造企業(yè)組織結構和運行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高企業(yè)對市場(chǎng)變化的快速響應能力，并追求最高的效果和長(cháng)期利益。
集成要借助現代管理技術(shù)、計算機技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現技術(shù)的集成，同時(shí)還要強調人的集成。
計算機是集成的工具，計算機輔助單元技術(shù)是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關(guān)鍵。
3.網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展是網(wǎng)絡(luò )數控的前提和必要條件，完善的網(wǎng)絡(luò )系統和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)是數控網(wǎng)絡(luò )化的基礎。
計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展為數控系統網(wǎng)絡(luò )化提供了軟硬件技術(shù)條件，同時(shí)數控系統中數控機床的加工程序、控制信號及測量反饋信號都已數字化，滿(mǎn)足了網(wǎng)絡(luò )化的需求。
數控機床可以通過(guò)串口方式、現場(chǎng)總線(xiàn)和局域網(wǎng)等方式聯(lián)網(wǎng)。
4.信息管理技術(shù)
數控加工信息管理是整個(gè)數控系統運行的保證，對于數控系統來(lái)說(shuō)信息管理是至關(guān)重要的。
數控加工信息包括數控機床管理、任務(wù)管理、刀具管理、機床通信管理、文件管理等。
數控加工的所有信息需要建立數據庫，數據采集、處理和維護都是通過(guò)相應的信息管理系統完成的。
五、網(wǎng)絡(luò )化數控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
1.可以提高數控設備的生產(chǎn)效率
通過(guò)網(wǎng)絡(luò )不僅能夠及時(shí)、準確地采集數控設備的加工時(shí)間信息、不良品信息、停機信息、機床報警信息、首件檢驗信息和刀具使用壽命等信息，對信息進(jìn)行分析，從而加大對設備的監控力度，產(chǎn)品質(zhì)量得到保障，而且可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )平臺，實(shí)現制造資源的全球共享、支持跨地區跨平臺的全球制造，極大地提高數控設備的利用率。
2.可以遠程監控和診斷
網(wǎng)絡(luò )化數控系統可以滿(mǎn)足用戶(hù)對數控機床的遠程故障監控、故障診斷、故障修復的要求。
當數控系統產(chǎn)生故障時(shí)，生產(chǎn)廠(chǎng)家可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )得到數控系統生產(chǎn)廠(chǎng)家、數控設備專(zhuān)家對設備的快速診斷與維護，從而大大減少維護的盲目性，提高設備完好率。
3.實(shí)現虛假制造
在網(wǎng)絡(luò )化環(huán)境里，可以實(shí)現虛擬生產(chǎn)環(huán)節，通過(guò)虛擬設計、制造、檢測和分析以減少重復勞動(dòng)，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、修正錯誤和偏差，縮短產(chǎn)品設計開(kāi)發(fā)和制造周期，提高一次成功率。
虛擬制造技術(shù)的應用對提高產(chǎn)品研制生產(chǎn)能
力，提高制造質(zhì)量，縮短制造周期有著(zhù)非常重要的意義。
六、網(wǎng)絡(luò )化數控系統在我國的應用
近年來(lái)，我國已開(kāi)發(fā)華中I型、航天I型、中華I型等數控系統，達到了國際先進(jìn)水平，獲得了國家科技進(jìn)步二等獎、國家教委科技進(jìn)步一等獎。
在國家863計劃和科技攻關(guān)計劃多年連續的支持下，我國基本掌握了網(wǎng)絡(luò )化數字化制造系統的基礎。
2001年北京國際機床博覽會(huì )上，華中數控與北京第一機床廠(chǎng)合作，展示了基于Internet的遠程故障診斷技術(shù);與桂林機床股份有限公司合作，展出了由四臺機床聯(lián)網(wǎng)組成的遠程控制技術(shù);又在常柴股份有限公司的模具車(chē)間，將5臺加工中心與仿形數控機床聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行遠程設計、編程，然后通過(guò)Internet傳送和共享零件加工程序，實(shí)現了CAD/CAM/CNC網(wǎng)絡(luò )集成。
七、結語(yǔ)
日本Mazak公司認為：在多品種小批量制造環(huán)境下，單臺數控設備僅有25%的時(shí)間在切削，創(chuàng )造價(jià)值，而余下的75%時(shí)間不創(chuàng )造價(jià)值，機床聯(lián)網(wǎng)后，大大提高了機床的開(kāi)工時(shí)間和效率。
雖然我國目前也自主開(kāi)發(fā)了具有較高水準的數控加工系統，但是不可否認，我國加工設備整體水平與國際先進(jìn)水平差距較大，存在著(zhù)設備閑置、信息封閉、效率低下等問(wèn)題，造成數控設備資源的極大浪費，阻礙了企業(yè)競爭力的增強，削弱了先進(jìn)制造業(yè)的優(yōu)勢。
運用網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，建立面向數控加工的網(wǎng)絡(luò )化系統，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )設計、網(wǎng)絡(luò )制造、網(wǎng)絡(luò )監控、網(wǎng)絡(luò )培訓、網(wǎng)絡(luò )營(yíng)銷(xiāo)及網(wǎng)絡(luò )管理等功能，使先進(jìn)制造裝備更好地發(fā)揮其作用，不僅可以提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且能敏捷地響應瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)。
參考文獻
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