• 提出機床4.0概念，向數(shù)字化邁進
• 通過軸承收集數(shù)據(jù)
• 利用大數(shù)據(jù)進行數(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)品供應商舍弗勒集團與Deckel Maho Pfronten公司及其他合作伙伴共同開發(fā)出“機床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)目標邁出了實質(zhì)性的一步。為此在第四代DMC 80 FD du-oBLOCK®加工中心的基礎(chǔ)上組裝了兩臺樣機，其中一臺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，第二臺樣機將在2015年國際機床展（EMO）的德馬吉森精機（DMG MORI） 展臺上亮相。作為一家機床行業(yè)零部件供應商領(lǐng)導者和技術(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。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。作為機床用戶，舍弗勒的內(nèi)部生產(chǎn)也與這個工業(yè)4.0計劃直接相關(guān)。舍弗勒在機床數(shù)字化方面的實踐行動證明，通過制造商、供應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)展機會。

通過軸承收集數(shù)據(jù)

在機床中，軸承是機器性能的決定性部件，它們不僅影響著機器的功能，同時也影響著工件的質(zhì)量。機床中零部件當前運動狀態(tài)以及未來運動性能的數(shù)據(jù)是機器運營者做出判斷的重要依據(jù)。因此，使用現(xiàn)有的傳感器或進行適當?shù)母难b，有時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)檢測出來。

在該創(chuàng)新項目的樣機中，幾乎所有與加工流程相關(guān)的軸承都集成了測量振動、力、溫度和壓力的傳感器，以獲得有關(guān)機器狀態(tài)的最佳信息。將生產(chǎn)機器升級至“4.0版”，意味著所有記錄下的數(shù)據(jù)都能被評估和保存，并能從中分析推導出相應的應對措施。通過局域網(wǎng)絡(luò)，所有附加的傳感器、執(zhí)行器以及評估單元相連接在一起，相互之間進行數(shù)據(jù)訪問，并通過網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)云進行連接。為了實現(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)場總線技術(shù)，同時在人機界面（HMI）中使用OPC UA協(xié)議來交換其它信息。收集到機器運動數(shù)據(jù)被保存在本地網(wǎng)關(guān)并復制到舍弗勒云數(shù)據(jù)中，在機器上無需聯(lián)網(wǎng)連接也能獲取歷史數(shù)據(jù)。同時也可以通過Web服務(wù)或App來訪問云數(shù)據(jù)來進行數(shù)據(jù)分析和計算工作。

大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析是采集一個分析一個，相對于這種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值。例如，和現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行比較，則可以讀取出軸承運行狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)。利用一些數(shù)學算法，系統(tǒng)可以自動識別出數(shù)據(jù)中存在的這些關(guān)鍵特征，并自動執(zhí)行一些必要的應對措施。這需要既能獨立自主工作，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)分析評估工作可以在模塊中單獨進行，當需要更大功率來進行計算時，分析工作也可以依靠云計算來完成。當需要對來自相互關(guān)聯(lián)的機器設(shè)備的所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析的時候，也需要云計算來完成。

為了學習和適應生產(chǎn)過程中產(chǎn)品與服務(wù)的復雜性要求，舍弗勒的數(shù)字化進程不僅體現(xiàn)在從傳感器到云計算的垂直方向的集成，也體現(xiàn)在整個價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)解決方案對人工干預的依賴。將這些數(shù)字化的信息與ERP系統(tǒng)進行垂直整合，便可形成一套訂單自動處理系統(tǒng)。

生產(chǎn)數(shù)字化

“大數(shù)據(jù)”的一個非常關(guān)鍵特征就是每個零部件擁有一個唯一的標識。通過數(shù)據(jù)陣列給每個零部件分配一個唯一的編碼。該編碼伴隨部件通過整個制造過程，該編碼信息在組裝時融合到裝配件的標識中。通過分析每個零部件的歷史信息，可以完成零部件的過程追溯。

過程數(shù)字化

通過監(jiān)測分析刀具中心點的受力，可以對機器設(shè)備的負荷及工藝流程本身進行優(yōu)化：

在機械加工中，刀具負荷會導致刀具中心點產(chǎn)生位移。通過監(jiān)測這個位移，將其實時信息提供給控制中心，并通過加工計算模擬出刀具負荷。在生產(chǎn)過程中，保持這個刀具負荷在一個合理的偏差范圍內(nèi)，以避免在超出該安全范圍時發(fā)生意外事故。

能耗數(shù)字化

除了測量各個加工步驟的實時能耗外，還可以通過計算模擬出下一步所需要的能耗。結(jié)合設(shè)備的實時能耗，便能更加準確地預測出能耗需求。更精準地預測出能耗需求，有助于實現(xiàn)按需采購和按需進行生產(chǎn)計劃，從而把高峰限電對企業(yè)的生產(chǎn)影響降低到最低程度。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)字化

使用傳統(tǒng)的振動監(jiān)測方法來檢測記錄機器運行狀態(tài)，并對其潤滑狀態(tài)進行多點測量和評估，則可以實現(xiàn)對設(shè)備進行按需潤滑，從而保證其動態(tài)性能。此外還可對軸承運動狀態(tài)做出前瞻性地預測。

維修保養(yǎng)數(shù)字化

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

在一個實際投資項目中，舍弗勒和Deckel Maho Pfronten公司的專家開發(fā)出了“機床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)目標邁出了實質(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)字化的信息來實現(xiàn)。

機床4.0代表著舍弗勒在數(shù)字化生產(chǎn)的道路邁出了實質(zhì)性的一步。通過評估設(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。

機床數(shù)字化系統(tǒng)框架圖

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——責任編輯：濟南鴻慷機電設(shè)備公司01銷售顧問

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