面向智能制造的數(shù)控機(jī)床互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究

余新軍

摘要：隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，當(dāng)前在數(shù)控技術(shù)研究方面，不僅要注重自動(dòng)化系統(tǒng)的引入，更要從效率優(yōu)化、成本優(yōu)化、質(zhì)量控制等方面升級(jí)配置，以智能制造技術(shù)加強(qiáng)裝備的自感知、自分析、自決策和自控制執(zhí)行，這成為當(dāng)前智能制造領(lǐng)域需要突破和研究的重點(diǎn)。面向智能化制造發(fā)展的嶄新階段，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)控制成為“中國(guó)制造2025”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：智能制造;數(shù)控機(jī)床;互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

智能制造技術(shù)的核心就是要實(shí)現(xiàn)物理加工流程與信息處理的深度融合，在傳統(tǒng)加工制造基礎(chǔ)之上，從大數(shù)據(jù)融入的角度提升設(shè)備自身制造效率和加工程度。依托對(duì)智能制造的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)、機(jī)機(jī)協(xié)調(diào)、人人對(duì)話的三重交互模式。其數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過(guò)程，建立數(shù)字模型，形成CPS信息物理融合系統(tǒng)，這將成為今后一段時(shí)間內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)進(jìn)一步升級(jí)，以及智慧城市搭建的一個(gè)智能化新節(jié)點(diǎn)。

一、CPS的內(nèi)涵解讀

CPS是物理加工與環(huán)境檢測(cè)反饋一體化系統(tǒng)，其定義為：信息物理系統(tǒng)通過(guò)集成先進(jìn)的信息通信和自動(dòng)控制等技術(shù)，構(gòu)建了物理空間與信息空間中人、機(jī)、物、環(huán)境、信息等要素相互映射、適時(shí)交互、高效協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)資源配置和運(yùn)行的按需響應(yīng)、快速迭代、動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

CPS進(jìn)入智能制造領(lǐng)域具有多元化意義。首先通過(guò)CPS系統(tǒng)，可以對(duì)于數(shù)控加工過(guò)程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的狀態(tài)感知。依托系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器以及外部世界的一些物質(zhì)狀態(tài)，可以對(duì)數(shù)控機(jī)床工作狀態(tài)進(jìn)行有效分析，為后續(xù)工作奠定良好基礎(chǔ)。其次，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的結(jié)合可以通過(guò)工業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)三方面的不斷循環(huán)和即時(shí)轉(zhuǎn)化，將數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)藏的價(jià)值有效挖掘和釋放，從而更好地為科學(xué)產(chǎn)能助力。通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的流動(dòng)分析，從而可以更好地為數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工提供科學(xué)決策，接著再通過(guò)控制器、執(zhí)行器等一些機(jī)械硬件實(shí)現(xiàn)目標(biāo)策略的精準(zhǔn)執(zhí)行。這很好的預(yù)防了機(jī)床加工過(guò)程中一些不確定問(wèn)題的發(fā)生。通過(guò)聯(lián)合執(zhí)行閉環(huán)閉環(huán)賦能體系，實(shí)現(xiàn)了資源配置的優(yōu)化升級(jí)，從而可以實(shí)現(xiàn)CPS智能服務(wù)平臺(tái)的螺旋式上升。

二、面向智能制造的數(shù)控機(jī)床互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析

打造與該功能相適應(yīng)的智能化控制系統(tǒng)需要以堅(jiān)實(shí)的技術(shù)做基礎(chǔ)，主要涵蓋以下幾個(gè)方面。

1.數(shù)控系統(tǒng)智能化技術(shù)

對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，數(shù)控系統(tǒng)的智能化基礎(chǔ)要涵蓋操作智能化、加工智能化、維護(hù)智能化、管理智能化等多個(gè)方面。機(jī)床作為一種現(xiàn)代化設(shè)備，基本是內(nèi)置多種傳感器操作，智能化的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)簡(jiǎn)便快捷的操作，高效率進(jìn)行圖形創(chuàng)編，工件定位檢測(cè)等過(guò)程。提升機(jī)床加工性能，提升至床機(jī)床操作體驗(yàn)。加工智能化則涵蓋了防止碰撞，自適應(yīng)控制，切削參數(shù)優(yōu)化，震動(dòng)抑制等多方面的功能，旨在更好地保證加工產(chǎn)品的質(zhì)量。維護(hù)智能化主要是指基于狀態(tài)的維護(hù)過(guò)程，故障診斷，專家維護(hù)等智能化維護(hù)的實(shí)現(xiàn)?？梢愿玫匮娱L(zhǎng)機(jī)床使用壽命，降低生產(chǎn)管理成本。管理智能化涵蓋了生產(chǎn)過(guò)程控制，生產(chǎn)準(zhǔn)備，工具管理等多個(gè)方面，是指機(jī)床智能化加工過(guò)程中一系列管過(guò)程的綜合智能化。

2.云平臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)

面向智能制造的數(shù)控機(jī)床互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要以云平臺(tái)數(shù)控基礎(chǔ)做有效支撐，這樣才可以將一些本地?cái)?shù)據(jù)、中間件、基礎(chǔ)通信設(shè)施、機(jī)床內(nèi)部通訊、分步式執(zhí)行系統(tǒng)等在一個(gè)大平臺(tái)上有效整合，實(shí)現(xiàn)多服務(wù)器之間的高速通聯(lián)。例如，在對(duì)機(jī)床加工過(guò)程中的一些材料組建或行為進(jìn)行規(guī)劃的過(guò)程中，如果沒(méi)有基礎(chǔ)信息做支撐，那后續(xù)的策略制定就是空中樓閣。只有將多方面的數(shù)據(jù)匯集在一起，才可以更好地進(jìn)行方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能檢驗(yàn)以及性能優(yōu)化方面的工作。從這一方面來(lái)講，云端控制系統(tǒng)是智能化制造的大平臺(tái)，是維持整個(gè)數(shù)控生態(tài)系統(tǒng)有序運(yùn)行的重要溫床。

3.互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)控制技術(shù)

目前，我國(guó)不斷在加強(qiáng)對(duì)智能數(shù)控機(jī)床的理論研究和技術(shù)討論，這是因?yàn)橹悄芸刂葡到y(tǒng)是推動(dòng)智能制造進(jìn)一步升級(jí)的基本單位，也是信息安全保障的重要一環(huán)。智能數(shù)控機(jī)床的研究需要更好地加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，尤其是整個(gè)生態(tài)鏈資源整合層面，智能設(shè)備需要以強(qiáng)而有效的控制技術(shù)更好地提升用戶使用體驗(yàn)，優(yōu)化訪問(wèn)終端設(shè)計(jì)，這樣才可以建立起產(chǎn)能協(xié)同、生態(tài)穩(wěn)定的數(shù)控生態(tài)大空間。

總之，智能制造、數(shù)控機(jī)床、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究，不僅要能夠與國(guó)際發(fā)展相同步，更重要的是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融入可以最大程度降低工人工作的危險(xiǎn)性，減輕現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)確認(rèn)工作強(qiáng)度，更能夠帶動(dòng)企業(yè)效益再上新臺(tái)階。加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床智能制造再上新臺(tái)階，以智能制造翻開(kāi)數(shù)控機(jī)床研究新篇章。

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