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未来制造技术大揭秘(中篇)

来源:荣格 发布时间:2018-05-16 741
工业金属加工金属加工金属切削机床模具及冲模金属成型机床电子芯片电子芯片设计/电子设计自动化(EDA)设计/电子设计自动化(IP类软件)
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德国机床制造商协会(VDW)出台了关于网络化生产制造的倡议计划。其目的在于发展和建立以软件为基础的互联标准协议,将高度分散的设备控制系统连接到在一个共享接口上。 该项目初始阶段的核心团队组成不仅包括VDW,还包括德马吉森精机(DMG Mori)、埃马克(Emag)、格劳博(Grob)、Heller机床、联合磨削集团(United Grinding)和通快(Trumpf)等知名公司。VDW与实力强劲的机床设备制造商以这样独特的形式进行密切合作,有利于将机床行业推向数字化未来,也为“工业4.0”的到来打下了及时的、必要的基础。互联标准协议要做到使不同设备、不同控制系统之间的数据传输成为可能,实现数据向制造执行系统传输或云传输,最终要进行数据评估,并利用评估结果完成优化任务。这次倡议计划的目标是,建立基于电子数据处理系统(EDP)安全接口和云技术的网络化生产操作平台。

德国机床制造商协会(VDW)出台了关于网络化生产制造的倡议计划。其目的在于发展和建立以软件为基础的互联标准协议,将高度分散的设备控制系统连接到在一个共享接口上。 该项目初始阶段的核心团队组成不仅包括VDW,还包括德马吉森精机(DMG Mori)、埃马克(Emag)、格劳博(Grob)、Heller机床、联合磨削集团(United Grinding)和通快(Trumpf)等知名公司。VDW与实力强劲的机床设备制造商以这样独特的形式进行密切合作,有利于将机床行业推向数字化未来,也为“工业4.0”的到来打下了及时的、必要的基础。互联标准协议要做到使不同设备、不同控制系统之间的数据传输成为可能,实现数据向制造执行系统传输或云传输,最终要进行数据评估,并利用评估结果完成优化任务。这次倡议计划的目标是,建立基于电子数据处理系统(EDP)安全接口和云技术的网络化生产操作平台。

智能刀具

来自于瑞典的刀具制造商山特维克公司(Sandvik Coromant)展出了一系列新型刀具产品,是其在“工业4.0”道路探索过程中获得的最新成果。在推出CoroPlus® 系列工业物联网解决方案之后,这次他们将集成传感器技术引入到刀具和刀柄制造中,也同样引人注目。抗震阻尼钻杆、静音刀具的使用状态,以及精密部件的最终加工步骤,都可以用基于应用程序的监控系统来监测。客户可以清楚知道该刀具是否在使用中,并且可以看到刀杆的热应力分布图。这样就实现了对昂贵、复杂零部件的制造过程的全面监测。另外,智能刀柄会将包括运行时间、加载状态、电池用量在内的多个数据传输给一个应用程序,用以预测刀具的维护时间。在进行高精度钻孔加工时,精密钻头的动作受到应用程序的细致调节和控制。瑞士的BIG Kaiser公司提出了与此相似的解决方案。这意味着刀具无需在预置装置中进行手动调整了,通过操作面板上的程序可以完成对刀具伸长量的控制,或切换不同直径的刀具。这就大大缩减了制造工序链的长度,减少了刀具调节所占用的非生产时间。

来自于德国埃斯林根的精密刀具制造商Hermann Bilz公司,从事埋头刀具制造已有多年经验。这种刀具用于工件型腔内部加工,只有通过孔道刀具才能接触到待加工区域。刀具刀刃的伸出动作是依靠旋转离心力来完成的。在机加结束后,要将刀具从孔道中取出,就必须将刀刃部分收缩回来。为此,Hermann Bilz公司与O. Bilz和EWS公司开展了合作项目,开发出一款专门用于监测埋头刀具刀刃收回情况的监控器。监控器会将采集到的数据传输到机床的控制系统,传输过程会使用到专门为此目的开发的通信协议,这样就可以准确无误的收回刀具,避免刀具与工件的擦碰事故了。

德国生产工程学会:未来制造业发展

德国生产工程学会(WGP)开展了主题为“生产制造业的未来”的研讨会。会上,与会成员对生产制造业未来发展所面临的机遇与挑战进行了展望。所有的发言人都是来自于各个大学和研究机构的专业学者,他们的发言都围绕德国生产制造技术现状和未来发展趋势展开。

时任WGP主席以及Darmstadt大学应用科学系生产管理、技术、机床研究所(PTW)主任的Eberhard Abele教授,在他的主题演讲中指出,机电一体化、数字化、能源转型、新生产技术和智能工厂,未来会向着互融共通的趋势发展。为了证实这一观点,他引用了一些让人印象深刻的,来自于他在WGP的同事们所涉及的专业领域的实例:智能传感器技术可应用于设备负载的可视化测量、管控中,以及复杂制造过程的模拟、优化中,云端计算机辅助制造系统(CAM systems in the cloud)将为数字化革命和增材制造的发展提供更多可能性。来自于Stuttgart大学机床研究所的Hans-Christian Möhring教授,在他的报告中强调了由智能设备组件开创的未来可能性。例如,工装夹具智能解决方案用于防止工件在装夹过程中出现翘曲,自适应过程控制能力用于避免复杂工件在铣削过程中发生表面损伤,以上两项技术都是自优化生产系统不可或缺的组成部分。

尤其值得一提的是,“工业4.0特别展”呈现出的激动人心的未来网络化生产技术。该展览由来自于各个大学的学术研究机构承办。亮点之一是由政府资助的BazMod研究项目,这项研究旨在开发出制造业独立使用的标准接口,用于机床与信息物理附件模块之间的媒体、数据、能量传输。该研究极具创新性地扩展了机床设备的功用,此项技术基于由传感器/执行器所组建的信息物理系统(cyber physical systems,简称CPS),事实上取决于机床制造商是哪家,在很多类型的机床上都装载了CPS。标准接口协议的建立成就了一个真正的智能接口的产生,通过它,智能工具设备间的数据与能量传输不再是纸上谈兵。例如,集成在主轴中的信号传输器,建立了主轴与机床主体间的连接,使得装载在刀柄上的极其复杂的信息接收器不再是奢华的摆设了,从而扩展了执行工具的技术可能性。

建立数字化工厂的计划方案

德马吉森精机公司(DMG Mori)在本次EMO Hannover 2017会展上展示了多个最新的创新成果。其中广受关注的要数他们开发的工业物联网(IIoT)平台Adamos,该平台将在200名专家指导下于2017年10月开始运行。这是德马吉森精机公司与杜尔集团、Software AG软件公司、Zeiss ASM PT公司的合作项目,目的是为数字化网络生产平台提供全面的软件与硬件解决方案。另外,德马吉森公司还开放了它的Celos-生态系统的连接路径,这样就保证了第三方制造商或者是手工制造场所的数据流的一致性与和谐性,这一举措可以说是在通向数字化工厂的道路上又前进了一步。除了为网络化生产提供新型软件解决方案外,他们还展出了最新型的机床产品,其中包括:专为钛合金加工设计的坚固耐用的卧式加工中心NHX 6300;专为大型零部件加工设计的高动态响应龙门机床DMU 200/340;专为提高细长回转工件加工效率而研发的多主轴自动车床Multisprint 25/36。

系统的网络化是分不同层级的。机床用户普遍存在的疑问在于,是不是所有的数据都需要立即被传输到云端。答案是否定的,至少博世力士乐公司(Bosch Rexroth)给出的回答是这样的。现今的云端网络并没有足够容量,也没有必要承载所有的巨量的来自于机床传感器的信息。正是出于这样的考虑,博世公司推出了数据分析服务器(Data Analytics Server),该产品已经集成到由Pfiffner公司生产的机床中,并在本次EMO 2017机床展上完成了首次亮相。安装这一产品,相当于在机床的控制柜中安装额外的本地计算模块,用以来完成加工过程数据的采集、储存和分析。 开发此产品的目的是做数据的预先处理,保证上传到云端的是真正需要的、压缩过的数据,这就避免了数据过载的发生。不过,我们还需要了解哪些数据是适宜发送的。这个问题可以由用户自己决定,通过使用合适的分析工具和配置程序,动用最少的技术资源就可以完成这项任务。

为了使机床能够更快地进入运行状态,博世力士乐将测量传感器和评估电子元件集成到直线导轨中,因此无需任何参照就可以实时地获取到绝对位置数据。在这次展会上,博世公司还展出了能够进一步提高位置准确度的创新设备——动态温控导轨。这项新发明意在去除导轨热膨胀引起的位置偏离。

无需云技术就可实现机床联网

来自于德国特罗因罗伊特的Dr. Johannes Heidenhain GmbH公司,在本次EMO机床展上展出了他们的机加设备连接功能包,用以实现持续稳定的数字化作业管理,其具有过程管理透明化,工作序列更省时,数据调用更方便的优点。另外,Heidenhain公司还展示了他们最新开发的远程桌面管理器(Remote Desktop Manager),通过它,客户可以访问联网下的个人电脑,并且可以实现控制系统软件的一键安装。在本次展会中,Heidenhain的产品演示不仅局限于他们自己的展台,还将分散于会场各处的22台机加设备都连接在了一起。这样一来,检查设备状态就无需四处奔走于巨大的展览中心了,应用状态检查软件包StateMonitor的RAG状态展示功能,只需扫一眼屏幕,每台设备的运行状态都了然于心。该软件包还有一些高级功能,例如显示当前的加工程序,或是使用过滤器只显示特定操作状态下的设备,这些功能使机床操作人员的工作大大简化了。Heidenhain计划在拥有10-15台机床的中小型制造企业中应用该机床联网解决方案。出于这个原因,他们刻意不去运用云技术,也避免了随之而来的风险,比如数据安全问题。取而代之的是,他们以本地服务器建立局域网的方式来实现设备连接。


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