如何使机床联网?

在提高效率的激烈竞争压力下，制造商需要从他们的机床获得更详细的数据，而且他们需要实时的数据。如果你不能衡量它，你就不能管理它。数据需要是可访问的和可交换的，不需要昂贵的附加组件，否则会从操作中获利。来自机床的完整的机器和过程数据，很容易连接到工厂网络，很容易输出，是互联网制造的关键。

问题是你如何到达那里?

从机床上获取数据

目前在制造业中收集和分析数据的方法有四种:

1.手工数据采集。工程师使用剪贴板和秒表进行手工时间研究。这种方法代价高昂，既不精确也不及时。

2.购买配备专用传感器和数据采集设备的新机器。这种方法也有缺点。首先，更换旧机器是昂贵的。其次，由于传统的封闭cnc的局限性，新机器很可能具有有限的数据采集能力，通常只有通过PLC的数据链路。最后，如果由于制造过程的变化，需要收集的数据发生了变化，那么数据收集设备就必须进行更改，这就使得数据收集变得困难且昂贵。

3.使用螺栓连接或第三方数据收集设备。这些设备价格昂贵，收集数据的精细程度有限，而且由于它们是通过PLC与机器控制绑定在一起的，所以不灵活。因此，数据采集的速率由PLC的扫描速率来定义。这意味着工程师没有能力深入挖掘数据来回答为什么会发生这样的问题。

4.使用一个软件数控系统，将生产和机器数据收集到一个单一的数据存储库中。该方法提供了控制功能与数据采集的灵活性和集成性。它集成了CNC和PLC数据。

问题不在于发生了什么，而在于为什么

为什么第三班的循环时间增加了?是什么导致机器故障的?对于复杂的制造操作来说，仅仅知道发生了什么是不够的。管理者需要实时知道原因，以便及时修改流程。

传统的机器控制技术依赖于松散耦合或集成的解决方案。机器控制的两个组成部分——运动和PLC(可编程逻辑控制)——通常由独立的公司或大型公司的独立运营单位提供。在CAD/CAM行业中也存在类似的情况，计算机辅助设计产品来自一家公司，而计算机辅助制造(NC编程)产品来自不同的公司。

CAD产品有一个关于零件设计信息的数据库。该凸轮产品有一个数据库的制造过程，以加工零件。在许多情况下，连接是通过IGES或类似的数据翻译程序。因此，建立因果关系是困难的、昂贵的、耗时的。然而，CAD/CAM产品，如IDEAS、Pro/Engineer或Catia，在10年前就解决了这个长期存在的数据问题，因为它们提供了建立在公共数据库上的集成解决方案。目的是提供设计和制造之间关联关系的数据。

同样，在机器控制中，需要在运动和PLC元件之间建立因果关系。这是真正理解制造过程并继续改进这些过程所必需的。理想情况下，机器控制应该在其软件中集成运动和PLC功能，并共享一个共同的数据存储库。这使得PLC功能(如冷却剂开/关)和运动功能(如高速切割)之间的关联关系得以发展。所有这些信息都应该可以从操作界面或通过网络远程访问。

一个以实时数据库为核心的基于软件的CNC符合这些标准。实时采集和分配机床数据是机器运行的自动结果。数据的收集和分配是数控系统的一个组成部分。数据由操作员、零件程序、运动控制和PLC同时生成，所有数据都被收集在一个单一的数据仓库中。数据收集不需要操作员干预，也不需要专门的硬件或软件。当控制系统运行机床时，数据会自动实时采集。

把数据放到互联网上

互联网制造要求机床:1)能够通过网络推送其数据;2)与公司内部网和互联网相连接。使用开放式架构的CNC软件，连接问题并不困难:以太网电缆可以用于连接工厂，就像它用于办公环境一样。可以将机床连接起来，使它们成为工厂网络中的节点，就像网络打印机或其他外围设备一样。

与任何网络一样，必须决定几个问题，首先是谁有权访问网络和网络上的设备(如数控机床)。质量工程师吗?维护工程师?制造工程师吗?企业高管吗?那对网络的远程访问呢?你的客户可以拨号吗?你的供应商吗?

可以设置网络防火墙、密码和其他安全协议等问题，以提供管理所需的尽可能多或尽可能少的访问。管理人员还需要决定是否所有这些组都可以直接访问机床或访问收集数据的中央文件服务器。理想情况下，公司的IT人员和制造工程师一起工作，建立一个系统，使机器数据能够导出和访问公司认为合适的数据。

在互联网上有效使用cnc生成的数据

生产经理每天都在做重要的决定。作为一种基础设施技术，互联网正在帮助管理人员获得他们做出这些决定所需的信息。由全软件控制的CNC生成的数据可用于与库存、调度、SPC、ERP、MES和其他供应链应用程序的接口。

XML(可扩展标记语言)支持行业对制造数据的标准格式的需求。例如，MDSI已经提出了一个用于发布生产、维护和质量数据的XML标准。这种格式将允许SAP、SQL、Oracle和其他供应链应用程序将生产数据导入其数据库，而无需进行昂贵的转换。XML是向从机器控制到企业供应链应用程序的开放性和互操作性迈出的又一步，是向加速在工厂采用Internet应用程序以及向在制造业中增加知情决策迈出的又一步。

互联网“推送”和“Ping”技术

通过互联网推送技术实现数据的及时访问。一种可以在工厂网络或因特网上自动将机器数据广播到本地PC的数控系统是push技术。它的工作方式与股票行情或天气频道自动向台式电脑广播实时信息的方式相同。

“Ping”技术在机床联网方面也发挥了作用。例如，如果一个单元正在验证一种新的涡轮机叶片的制造工艺，就可以设置零件程序，通过电子邮件或呼机通知制造工程师，让他们来到机器前，观察制造过程中的一个关键点。如果制造工程师位于一个远程站点或另一个工厂，他们可以通过电子邮件，然后通过电话、电子邮件或工厂内部网站协助验证。质量控制工程师可以被调来检查公差，或者维护工程师可以被调来对故障做出反应。

“Ping”技术支持协同工程和远程诊断，提高了效率，并提供了一种成本效益高的方式来维持或改善制造质量。

使用以数据为中心的软件控制

MDSI开发的全软件CNC具有集成的开放数据服务器，将所有产品和机器数据收集到一个单一的数据存储库中。该系统已成功应用于控制机床，并将机床集成为网络上的数据采集、数据分发设备。它提供了push和ping技术。

例如，在堪萨斯州威奇托的塞斯纳飞机公司(Cessna Aircraft)，制造工程师肯·斯特龙伯格(Ken Stromberg)和柯蒂斯·库克(Curtis Cook)正在使用OpenCNC软件CNC及其数据收集技术，跟踪Trumpf路由器上的几条数据流:例如，主轴开启的时间百分比，机器实际铆接的时间百分比，或者只是检查一个特定的开关。根据斯特罗姆伯格和库克的说法，他们可以指定并查看单个I/O点。

斯特龙伯格说:“一个巨大的优势是，如果一个零件已经报废了。”“我们可以进入OpenCNC的Significant Events文件，并准确跟踪哪个部分运行，它来自哪个嵌套，哪个机器，甚至是哪个操作员。因此，如果检验员在下游发现有孔的部件，我们可以跟踪该组中的其他部件，并在更多部件流向下游之前纠正问题。”塞斯纳公司的工程师还利用数据向管理层提交一份报告，以证明新机器的支出是合理的。

在Dana公司位于北卡罗来纳州斯泰茨维尔的非公路部门，CNC专家Tom Payne挖掘了数据，以检查主轴的运行时间、进给量的百分比、零件的数量和机器的正常运行时间。

佩恩说:“现在的做法是在每台机器上安装红、绿、黄灯，就像他们在欧洲做的那样。”“有了OpenCNC，我可以在一台联网的计算机上调出10台计算机，每台计算机上都有红色、黄色或绿色的指示灯，指示每台计算机的状态。此外，经理也可以在办公室或家里做同样的事情。”

有了正确的软件数据收集技术(这是机床的核心)，管理人员就能从互联网制造中获益。他们可以获得他们需要的高层次的观察他们的运营，以最大化利润和不断提高生产效率。

关于作者:James R. Fall是MDSI (Ann Arbor, Michigan)的总裁兼首席执行官。