基于NC-Link的機床工具新發展

劉勝勇

中國重汽集團濟南橋箱有限公司 山東濟南 250100

高級工程師 劉勝勇

1 CIMT1989～CIMT2019回顧

中國國際機床展覽會（CIMT）與歐洲機床博覽會（EMO）、芝加哥國際制造技術展覽會（IMTS）、日本國際機床展覽會（JIMTOF）齊名，同屬國際業界公認的四大國際機床名展。CIMT始創于1989年，由中國機床工具工業協會（CMTBA）主辦，每逢單年舉辦一屆，至今已成功舉辦17屆。CIMT為國內采購商搭建了與世界先進機床工具對接的展臺，也為國內機床工具制造企業提供了自我展示的舞臺，還為國際先進制造技術快速市場化開放了一個融合發展的窗口。CIMT1989～CIMT2019數據對比，見表1。

2 CIMT2021及NC-Link展塊

第17屆中國國際機床展覽會（CIMT2021）于2021年4月12—17日在北京中國國際展覽中心（新館）成功舉辦。CIMT2021延用了CIMT2019的主題“融合共贏 智造未來”，用以表達機床工具行業在歷經新冠疫情阻隔后的世界范圍內交流融合、攜手共進的希冀。

一如既往，在CIMT2021上，德馬吉森精機、埃馬克EMAG、馬扎克Mazak、大隈Okuma、牧野、哈斯和哈挺等知名整機制造商爭奇斗艷，競相展示具有核心競爭力的高精、高柔、高速的智能化多軸聯動母機；海德漢、西門子、發那科和三菱等系統專家同時亮劍，經獨立模塊或搭配整機的形式，推出具有技術領先優勢的CNC；上銀、雷尼紹、馬波斯和雄克等部件供應商也齊聚一堂，以微米級甚至納米級數據精度，向用戶提供具有快速適配接口的廣域模塊；秦川集團、邦德激光、北一機床、北京精雕、江蘇金方圓、重慶機床和山東蒂德等國內制造商也秀出強勢技術，展現了具有自主感知、自主學習、自主決策和自主執行機能的整機單元、兼容模塊或智能產線。

萬花綻放之際，E1館NC-Link應用展區向世界呈現了基于中國自己的數控機床互聯通訊協議的智能制造案例。NC-Link是數控裝備工業互聯通訊協議的縮寫，是由中國機床工具工業協會牽頭，數控行業15家企事業單位、研究機構與高校共同研發制定的基于新一代信息通信技術的工業現場互聯互通（見圖1）的統一性標準。NC-Link的發布實施，有益于我國智能制造系統架構的構建，通過有線、無線等通信技術實現裝備間、裝備與控制系統間以及企業間的相互連接和信息交換，加速我國工業大數

據在處理速度、分析深度和管理寬度方面的進程。NC-Link的工業意義如圖2所示。

表1 CIMT1989～CIMT2019數據對比

圖1 工業現場互聯互通示意

圖2 NC-Link的工業意義

3 機床工具新發展

歷經全球新冠疫情的肆虐襲擾及國內需求拉動下各行各業的復工復產，繁榮的社會景象已向世界明示：政策優勢是社會進步的先導，行業引領是經濟潛力爆棚的基石，技術應用是機床工具穩步發展的助燃劑。

3.1 最大價值下融合創新

包括機床工具在內，企業經營的長期目標是企業在較長時期的穩定發展下，既得滿足社會相關方的利益關系，還得實現自身價值的增長。企業價值最大化是在權衡債權人、職工、客戶、供應商等相關群體利益的約束下，保證所有者預期的市場獲利最大。后疫情時代，企業聯盟優勢日益顯現：客戶資源共享，技術資源互配，供應資源互補，資金彼此兌換等，也就是說，唯有融合創新才能共贏未來。NC-Link已對接設備類型、品牌和方式如圖3所示。

3.2 需求供給的協調發展

圖3 NC-Link已對接設備類型、品牌和方式

經濟運行離不開市場供需間早期的物物交換及現今的貨幣兌換，而商品基于數學模型P＝m/Q的市場價格是市場供需關系的直觀表現形式（P為價格，m為需求，Q為供給）。從圖4的商品供需曲線看出，機床工具的客戶需求增加（需求曲線上移或右上移）時，供給量不變或減少，P就會上漲；反之，客戶需求減少（需求曲線下移或左下移）時，供給量不變或增加，P就會下跌。所以說，機床工具制造商必須聯盟，通過云平臺的市場大數據實時了解客戶需求，經由企業資源管理軟件SAP等派發零部件清單（傳感器、繼電器、電纜和按鈕等）。當然，供貨周期長、需時效處理的床身、缸體、立柱和床鞍等變化性小的部件，則應給予定量儲備。

圖4 商品供需曲線

3.3 工業智能的綠色環保

在工信部和人社部共同頒布的《國家職業技術技能標準》中，綠色制造是一種綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，其目標是使機床工具產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的全生命周期內，對環境負面影響最小，資源利用率最高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。

在智能制造共性技術應用方面，機床工具企業應更多地運用CPS（Cyber-Physical Systems）、MBD（Modle-based design）、DFX（Design forX）等虛擬仿真技術和工業軟件，進行系統級的數字化產品設計、開發與優化（圖5所示的WDZ350D倒立車床的主體床身就是一個很好的應用實例），提高產品模塊化設計效率，減少試制環節的物料浪費，符合國家安全環保法規。

在智能制造系統架構構建方面，機床工具企業應立足于頂層設計，基于NC-Link協議進行網絡化協同、項目管理和風險管控的架構建設，并設計應用制造系統安全保障體系，做到環保數據化、質量可視化、安全明晰化。

3.4 智能售服的廣域開放

在智能制造咨詢與服務方面，機床工具企業應依賴工業互聯網，開發親人服務系統，進行現場產線的定期監控、周期保養預警、遠程故障診斷等技術服務；憑借手機、平板等智能通信設備，開發技術咨詢小程序——西門子微課、自動化so酷、西門子微信交流群、SIEMENS 1847會員及專家大講堂直播，進行廣域的點對點式技術培訓（元器件選型、軟件編程、硬件調試和故障診斷等）。

3.5 智能建設下聯盟共贏

在智能裝備與產線開發、智能生產管控方面，機床工具企業采用NC-Link協議，能夠將來自世界各地不同品牌的CNC機床、機器人、AGV/RGV物流設備、測量設備、RFID和CAPP/MES/DNC軟件融合一體，實現機械加工車間內生產信息、質量數據、運行狀況的互聯互通，完成設備聯網、數據采集、大數據存儲和后續分析等工作任務。現今，用戶對裝備的需求已不再是單機單臺，而是多線整車間甚至工廠式。成千累萬的訂單在既定的1～2年交付用戶，并且產線完好運行，單一供應模式絕對無法滿足用戶需求。新市場形勢要求眾多機床工具企業不得不進行聯盟設計銷售，優勢互補、資源共享、資金拆借。

3.6 智能應用的安全措施

在智能裝備與產線應用、運維方面，安全措施務必齊全、有效。譬如，機器人碰撞操作門，機器人壓死操作人員，遠距離合閘觸電，產線維修中自行起動，垂直軸異常脫落，DC24V帶負荷能力不足（見圖6），動力線干擾弱電信號等。這些在不同的工業現場均曾發生過，并帶來血的教訓。所以說，機床工具企業在開發智能制造系統時，務必遵照安全標準法規，配齊安全防護措施；交付用戶使用時，務必明示危險區域，出具雙安檢、雙保險告知書等。用戶在應用產線時，務必崗前安全培訓，明晰產線運維風險點，遵章操作，懸掛警示牌等。

4 結束語

在我國“十四五”規劃的開局之年，CIMT2021的隆重舉辦對機床工具的發展有著無比重要的意義。它不僅成功搭建了智能制造世界范圍內交流融合的平臺，也有效提供了機床工具企業找差距、拼對手的機會，還明示了NC-Link協議下機床工具聯盟新發展的必由之路。