• 提出機(jī)床4.0概念，向數(shù)字化邁進(jìn)
• 通過軸承收集數(shù)據(jù)
• 利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析
• 生產(chǎn)過程的數(shù)字化集成

國際領(lǐng)先的軸承產(chǎn)品供應(yīng)商舍弗勒集團(tuán)與Deckel Maho Pfronten公司及其他合作伙伴共同開發(fā)出“機(jī)床4.0”概念，利用現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)與傳感器、云技術(shù)和數(shù)字化零部件的連接，向數(shù)字化生產(chǎn)目標(biāo)邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。為此在第四代DMC 80 FD du-oBLOCK®加工中心的基礎(chǔ)上組裝了兩臺(tái)樣機(jī)，其中一臺(tái)被用于德國赫希施泰特（Höchstadt）的舍弗勒工廠精密軸承生產(chǎn)線，第二臺(tái)樣機(jī)將在2015年國際機(jī)床展（EMO）的德馬吉森精機(jī)（DMG MORI） 展臺(tái)上亮相。作為一家機(jī)床行業(yè)零部件供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)開發(fā)合作伙伴，舍弗勒正在沿著數(shù)字化的戰(zhàn)略前進(jìn)。通過傳感器、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析，在不同工藝流程中收集信息形成大數(shù)據(jù)，以此為客戶創(chuàng)造出更清晰明顯的增值空間。作為機(jī)床用戶，舍弗勒的內(nèi)部生產(chǎn)也與這個(gè)工業(yè)4.0計(jì)劃直接相關(guān)。舍弗勒在機(jī)床數(shù)字化方面的實(shí)踐行動(dòng)證明，通過制造商、供應(yīng)商和用戶之間的密切發(fā)展合作，可以把行業(yè)挑戰(zhàn)成功轉(zhuǎn)換為新的發(fā)展機(jī)會(huì)。

通過軸承收集數(shù)據(jù)

在機(jī)床中，軸承是機(jī)器性能的決定性部件，它們不僅影響著機(jī)器的功能，同時(shí)也影響著工件的質(zhì)量。機(jī)床中零部件當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及未來運(yùn)動(dòng)性能的數(shù)據(jù)是機(jī)器運(yùn)營(yíng)者做出判斷的重要依據(jù)。因此，使用現(xiàn)有的傳感器或進(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b，有時(shí)甚至必須將傳感器直接集成到零部件中，才能將某些參數(shù)檢測(cè)出來。

在該創(chuàng)新項(xiàng)目的樣機(jī)中，幾乎所有與加工流程相關(guān)的軸承都集成了測(cè)量振動(dòng)、力、溫度和壓力的傳感器，以獲得有關(guān)機(jī)器狀態(tài)的最佳信息。將生產(chǎn)機(jī)器升級(jí)至“4.0版”，意味著所有記錄下的數(shù)據(jù)都能被評(píng)估和保存，并能從中分析推導(dǎo)出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。通過局域網(wǎng)絡(luò)，所有附加的傳感器、執(zhí)行器以及評(píng)估單元相連接在一起，相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，并通過網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)云進(jìn)行連接。為了實(shí)現(xiàn)與設(shè)備控制中心的數(shù)據(jù)交換，在PLC中集成了過程現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，同時(shí)在人機(jī)界面（HMI）中使用OPC UA協(xié)議來交換其它信息。收集到機(jī)器運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)被保存在本地網(wǎng)關(guān)并復(fù)制到舍弗勒云數(shù)據(jù)中，在機(jī)器上無需聯(lián)網(wǎng)連接也能獲取歷史數(shù)據(jù)。同時(shí)也可以通過Web服務(wù)或App來訪問云數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算工作。

大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析是采集一個(gè)分析一個(gè)，相對(duì)于這種1：1比例的數(shù)據(jù)分析法，大數(shù)據(jù)分析呈現(xiàn)出嶄新的意義。假設(shè)在數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間存在相互關(guān)聯(lián)，這些關(guān)聯(lián)構(gòu)成了數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征，分析這些特征便可以獲得更多的價(jià)值。例如，和現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，則可以讀取出軸承運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)。利用一些數(shù)學(xué)算法，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別出數(shù)據(jù)中存在的這些關(guān)鍵特征，并自動(dòng)執(zhí)行一些必要的應(yīng)對(duì)措施。這需要既能獨(dú)立自主工作，又能在網(wǎng)絡(luò)中集成工作的分布式的功能模塊。數(shù)據(jù)分析評(píng)估工作可以在模塊中單獨(dú)進(jìn)行，當(dāng)需要更大功率來進(jìn)行計(jì)算時(shí)，分析工作也可以依靠云計(jì)算來完成。當(dāng)需要對(duì)來自相互關(guān)聯(lián)的機(jī)器設(shè)備的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的時(shí)候，也需要云計(jì)算來完成。

為了學(xué)習(xí)和適應(yīng)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品與服務(wù)的復(fù)雜性要求，舍弗勒的數(shù)字化進(jìn)程不僅體現(xiàn)在從傳感器到云計(jì)算的垂直方向的集成，也體現(xiàn)在整個(gè)價(jià)值鏈水平方向的集成。

生產(chǎn)過程的數(shù)字化集成

不僅生產(chǎn)加工設(shè)備需要數(shù)字化，生產(chǎn)環(huán)境的改善也需要通過數(shù)字化的信息來實(shí)現(xiàn)。通過這些數(shù)字化的信息，可以避免技術(shù)解決方案對(duì)人工干預(yù)的依賴。將這些數(shù)字化的信息與ERP系統(tǒng)進(jìn)行垂直整合，便可形成一套訂單自動(dòng)處理系統(tǒng)。

生產(chǎn)數(shù)字化

“大數(shù)據(jù)”的一個(gè)非常關(guān)鍵特征就是每個(gè)零部件擁有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)。通過數(shù)據(jù)陣列給每個(gè)零部件分配一個(gè)唯一的編碼。該編碼伴隨部件通過整個(gè)制造過程，該編碼信息在組裝時(shí)融合到裝配件的標(biāo)識(shí)中。通過分析每個(gè)零部件的歷史信息，可以完成零部件的過程追溯。

過程數(shù)字化

通過監(jiān)測(cè)分析刀具中心點(diǎn)的受力，可以對(duì)機(jī)器設(shè)備的負(fù)荷及工藝流程本身進(jìn)行優(yōu)化：

在機(jī)械加工中，刀具負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致刀具中心點(diǎn)產(chǎn)生位移。通過監(jiān)測(cè)這個(gè)位移，將其實(shí)時(shí)信息提供給控制中心，并通過加工計(jì)算模擬出刀具負(fù)荷。在生產(chǎn)過程中，保持這個(gè)刀具負(fù)荷在一個(gè)合理的偏差范圍內(nèi)，以避免在超出該安全范圍時(shí)發(fā)生意外事故。

能耗數(shù)字化

除了測(cè)量各個(gè)加工步驟的實(shí)時(shí)能耗外，還可以通過計(jì)算模擬出下一步所需要的能耗。結(jié)合設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗，便能更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出能耗需求。更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)出能耗需求，有助于實(shí)現(xiàn)按需采購和按需進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃，從而把高峰限電對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)影響降低到最低程度。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)字化

使用傳統(tǒng)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法來檢測(cè)記錄機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)其潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量和評(píng)估，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行按需潤(rùn)滑，從而保證其動(dòng)態(tài)性能。此外還可對(duì)軸承運(yùn)動(dòng)狀態(tài)做出前瞻性地預(yù)測(cè)。

維修保養(yǎng)數(shù)字化

通過對(duì)加工過程進(jìn)行分類，使機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)負(fù)荷透明化，從而有利于生產(chǎn)管理。例如，通過Web來使用舍弗勒軸承計(jì)算程序BEARINX，在線計(jì)算出軸承剩余的使用壽命。根據(jù)加工任務(wù)計(jì)劃，結(jié)合在線預(yù)測(cè)出的剩余使用壽命，合理安排調(diào)控生產(chǎn)，以便更準(zhǔn)確地安排出維修計(jì)劃，從而最大限度地提高設(shè)備的利用率。

在一個(gè)實(shí)際投資項(xiàng)目中，舍弗勒和Deckel Maho Pfronten公司的專家開發(fā)出了“機(jī)床4.0”，利用現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)與傳感器、云技術(shù)和數(shù)字化零部件的連接，向數(shù)字化生產(chǎn)目標(biāo)邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。

不僅生產(chǎn)加工設(shè)備需要數(shù)字化，生產(chǎn)環(huán)境的改善也需要通過數(shù)字化的信息來實(shí)現(xiàn)。

機(jī)床4.0代表著舍弗勒在數(shù)字化生產(chǎn)的道路邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。通過評(píng)估設(shè)備本地和云數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息，其將結(jié)果反饋到其它不同位置。

機(jī)床數(shù)字化系統(tǒng)框架圖

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——責(zé)任編輯：濟(jì)南鴻慷機(jī)電設(shè)備公司01銷售顧問

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