在自動(dòng)化設備工業(yè)4.0及“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，數控系統的未來(lái)發(fā)展與競爭出現了全新的改革，在中國更多的競爭將會(huì )聚焦在如何利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，讓數控系統的計算能力獲得無(wú)限擴展，并且通過(guò)對分享經(jīng)濟等新興商業(yè)模式的理解，合理打造與之相適應的功能成為未來(lái)的重要趨勢。
1、數控系統智能化要求
數控機床智能化的需求
從制造技術(shù)本身來(lái)看，數控系統的智能化在如圖4的四個(gè)方面進(jìn)行：操作智能化、加工非標自動(dòng)化、維護智能化和管理智能化。
機床在加工過(guò)程中通過(guò)采用各種傳感器，借助實(shí)時(shí)監控和補償技術(shù)，進(jìn)一步提高機床的性能。日本馬扎克、大隈等公司在智能化方面提供了許多先進(jìn)的技術(shù)，如主軸抑振、智能防碰撞等功能。沈陽(yáng)機床i5數控提供了基于特征的編程和圖形化診斷等功能。
2、基于云平臺的數控系統
在云計算的基礎上德國斯圖加特大學(xué)提出“全球本地化(glocalized)”云端數控系統，其概念如圖5所示，從圖中可見(jiàn)，傳統數控系統的人機界面、數控核心和PLC都移至云端，本地僅保留機床的伺服驅動(dòng)和安全控制，在云端增加通信模塊、中間件和以太網(wǎng)接口，通過(guò)路由器與本地數控系統通信。這樣一來(lái)，在云端有每一臺機床的“數字孿生(Digital Twin)”，在云端就可進(jìn)行機床的配置、優(yōu)化和維護，方便了機床的使用。實(shí)現所謂的控制器即服務(wù)CaaS(Control as a Service)。
云端數控系統的概念
數字孿生是指特定物理對象的數字鏡像，包括描述其幾何、材料、組件和行為的設計規范和工程模型以及其所代表實(shí)體的生產(chǎn)和運營(yíng)數據，成為形影不離的“伴侶”，是物理對象屬性及狀態(tài)的較新和準確的實(shí)時(shí)鏡像，包括形狀、位置、狀態(tài)和運動(dòng)。機床的數字孿生可在多個(gè)信息域同時(shí)存在，有多個(gè)“化身”，在產(chǎn)品設計階段承擔方案論證、結構和功能驗證以及性能參數優(yōu)化的作用；在構建工廠(chǎng)的規劃階段參與完成布局規劃、系統優(yōu)化模擬仿真等工作；在運行階段進(jìn)行加工狀態(tài)判斷和預測，實(shí)現機床的智能控制和預防性維護，直到產(chǎn)品報廢終結，甚至在其后還存在。
3、互聯(lián)網(wǎng)數控系統及其生態(tài)系統
在互聯(lián)網(wǎng)條件下，數控系統需要成為一個(gè)能夠產(chǎn)生數據的透明的智能終端，讓制造過(guò)程及其全生命周期“數據透明”。通過(guò)智能終端的“透明”，實(shí)現制造過(guò)程的透明，不僅僅方便加工零件，同時(shí)產(chǎn)生服務(wù)于管理、財務(wù)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的實(shí)時(shí)數據，實(shí)現設備、生產(chǎn)計劃、設計、制造、供應鏈、人力、財務(wù)、銷(xiāo)售、庫存等一系列生產(chǎn)和管理環(huán)節的資源整合與信息互聯(lián)。
基于iSESOL實(shí)現的智能機床互聯(lián)網(wǎng)應用框架
iSESOL(i-Smart Engineering & Services Online，是沈陽(yáng)機床旗下的公司研發(fā)的云制造平臺，例如云端產(chǎn)能分享平臺，用戶(hù)可以將閑置產(chǎn)能公示于iSESOL產(chǎn)能平臺，有產(chǎn)能需求的用戶(hù)無(wú)需購買(mǎi)設備即可快速獲得制造能力，通過(guò)這種方式產(chǎn)能提供方可以利用閑置產(chǎn)能獲得收益，產(chǎn)能需求方可以以較低的成本獲得制造能力，雙方通過(guò)分享獲得利益較大化。無(wú)疑，這種模式將會(huì )成為制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的一個(gè)重要形式。
機床數控系統的智能化與網(wǎng)絡(luò )化是大勢所趨，基于CPS的理念引導智能數控系統發(fā)展，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )、平臺從整個(gè)系統的視角實(shí)現數控機床的智能化。
智能化的發(fā)展是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，目前對智能化還有不同的理解，也沒(méi)有普遍適用的解決方案。數控機床商業(yè)模式的創(chuàng )新和落地運營(yíng)就一定依賴(lài)于數控系統的智能化與網(wǎng)絡(luò )化。未來(lái)的數控系統將會(huì )越來(lái)越多地將互聯(lián)網(wǎng)的影響滲透到制造環(huán)節，通過(guò)數據的累積、傳輸和挖掘，將會(huì )誕生越來(lái)越多的智能化制造能力，透明和分享化將會(huì )為制造業(yè)帶來(lái)翻天覆地的變革。