开放式数据通信带来测量技术革命

测量技术在工业 4.0中扮演着重要角色。数字化转型成功的一个关键因素是OPC UA GMS（几何测量系统）接口，德国机械设备制造业联合会（VDMA）的一个工作组希望该接口能为测量领域的供应商中立通信铺平道路。汉诺威金属加工世界（EMO Hannover 2023）的3家参展商——马尔、温泽和蔡司——介绍了他们是如何通过参与该工作组来改进计量工作流程。

Henry Ford曾说过，质量取决于仪器的精度。一个多世纪前，这位与Frederick Winslow Taylor一起开创了质量管理的汽车业先驱，一定会对当今数字测量技术所提供的精度感到惊讶。尤其是现在的数字测量技术与他所理解的质量管理大相径庭：当时，只有在生产过程结束时才进行测量。后来，这种方法被生产过程中更早阶段的测量（在线测量）所取代。测量结果或修正值与机床的通信，使企业能够优化质量保证并显著提高生产率。这就是开放的、供应商中立的 OPC UA GMS 和 I++ DME 接口发挥作用的地方。它确保了不同机床和制造商之间高效、精确的数据交换，并为将测量技术集成到机床中打开了大门。

简化和标准化的数据访问

位于德国奥伯科亨的卡尔蔡司公司计量软件产品负责人Tiberiu Dobai强调了标准化的重要性，该公司是VDMA OPC UA GMS工作组的成员：“一旦第一个OPC UA几何测量系统配套规范（OPC UA GMS）被成功采用，重点就转移到了技术实施上。新的蔡司数据集线器（Data Hub）就是一个例子，它为客户提供了便捷和标准化的机器数据访问。”

蔡司在EMO Hannover 2023上演示了数据集线器的实际工作原理。新产品与三坐标测量设备和umati.app 仪表盘配合使用，后者可在一个用户友好的中央界面上显示机床数据。由VDMA和德国机床制造商协会（VDW）发起的umati（通用机械技术接口）连接计划将生产技术中的数字通信标准化。它使用OPC UA 作为收集和传输机器数据的通信协议。

标准化和透明的数据通信所带来的附加值的一个例子就是用于计算设备综合效率（OEE）的数据包。Dobai说：“由此产生的数据使客户能够计算和优化每台机器的产能利用率和使用率。这就产生了一定程度的透明度，使客户能够以节约资源的方式进行生产。”

几何测量系统的通用语言

位于哥廷根的马尔公司从一开始就是VDMA工作组的积极成员。马尔公司的数据科学家André Schella博士解释说：“几何测量系统种类繁多，但我们设法为它们找到了一种共同语言。在2023年5月标准发布后，马尔公司就在umati展示区实施了该标准。”

Schella博士特别将OPC UA GMS描述为实施工业4.0的关键技术。他认为，测量设备必须能够以统一的方式与周围环境进行通信。但他同时认为，这对于“......促进垂直价值链上机器数据的无缝集成”也至关重要。

卡尺和测量机：连接到umati仪表板

OPC UA还可以对生产过程进行持续监控，从而使生产过程更加透明。Schella博士认为，这将产生各种积极影响：“可以向生产机器发送反馈信息，使它们能够更高效地生产，从而减少废品，降低生产成本。”在EMO Hannover 2023上，马尔公司展示了MarCal 16EWRi无线卡尺和Mar4D圆柱坐标测量机，两者都与umati仪表板相连。

“OPC UA的引入将大大简化我们客户的日常工作，来自威斯塔尔的温泽公司总经理兼首席数字官 (CDO) Heiko Wenzel-Schinzer博士解释了他参与VDMA工作组的原因：“我们的目标是通过使用相同的语言和标准化的通信协议，使我们的测量解决方案能够与不同的机器和系统轻松互动。这将确保更高效地集成数据集成，并为故障诊断和设备维护提供便利。”

在生产线上集成所有测量技术

在一个标准化项目中，公司使用OPC UA将各种测量设备和系统集成到生产线中。“自动实时监测、控制和校准测量系统使我们能够对任何偏差或问题做出快速反应。”Wenzel-Schinzer博士解释说。其他优势还包括及早发现可能出现的故障，并通过有针对性的维护措施减少设备停机时间。

在EMO Hannover 2023上，Wenzel-Schinzer博士还发表了题为“质量保证中的数字双胞胎：测量与生产技术的整合”的演讲。这位数字专家展示了数字化如何简化过程监控和产品质量分析。Dobai也阐述了“OPC UA标准通信在制造业中的优势”。umati initiative还现场演示如何实时运行基于OPC UA信息模型的开放式标准化数据交换。

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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