國(guo)(guo)(guo)際(ji)領先的(de)軸(zhou)承(cheng)產(chan)品供(gong)應商(shang)舍(she)弗(fu)勒集(ji)團(tuan)與Deckel Maho Pfronten公司及(ji)其他合作(zuo)伙伴共同開發出“機床(chuang)(chuang)4.0”概念，利用(yong)(yong)現有生(sheng)產(chan)技術與傳(chuan)感器(qi)(qi)、云技術和(he)數(shu)(shu)字化(hua)零部件的(de)連接(jie)，向數(shu)(shu)字化(hua)生(sheng)產(chan)目標(biao)邁出了實質性的(de)一步。為(wei)此在(zai)第四代DMC 80 FD du-oBLOCK®加工中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)基礎上組裝(zhuang)了兩(liang)臺(tai)樣機，其中(zhong)(zhong)一臺(tai)被用(yong)(yong)于德國(guo)(guo)(guo)赫希(xi)施(shi)泰特(te)（Höchstadt）的(de)舍(she)弗(fu)勒工廠精密(mi)軸(zhou)承(cheng)生(sheng)產(chan)線，第二臺(tai)樣機將在(zai)2015年國(guo)(guo)(guo)際(ji)機床(chuang)(chuang)展（EMO）的(de)德馬吉森(sen)精機（DMG MORI） 展臺(tai)上亮相(xiang)。作(zuo)為(wei)一家機床(chuang)(chuang)行業(ye)零部件供(gong)應商(shang)領導者和(he)技術開發合作(zuo)伙伴，舍(she)弗(fu)勒正在(zai)沿著數(shu)(shu)字化(hua)的(de)戰略(lve)前進。通過傳(chuan)感器(qi)(qi)、網絡和(he)數(shu)(shu)據分析，在(zai)不同工藝流程中(zhong)(zhong)收(shou)集(ji)信(xin)息(xi)形成大(da)數(shu)(shu)據，以(yi)此為(wei)客戶創造(zao)(zao)出更清晰明顯的(de)增值空間(jian)(jian)。作(zuo)為(wei)機床(chuang)(chuang)用(yong)(yong)戶，舍(she)弗(fu)勒的(de)內部生(sheng)產(chan)也(ye)與這個工業(ye)4.0計劃(hua)直(zhi)接(jie)相(xiang)關。舍(she)弗(fu)勒在(zai)機床(chuang)(chuang)數(shu)(shu)字化(hua)方面的(de)實踐行動(dong)證明，通過制造(zao)(zao)商(shang)、供(gong)應商(shang)和(he)用(yong)(yong)戶之間(jian)(jian)的(de)密(mi)切發展合作(zuo)，可以(yi)把行業(ye)挑戰成功轉換為(wei)新(xin)的(de)發展機會。
通過軸承收集數據
在(zai)機(ji)床(chuang)中，軸承是(shi)機(ji)器性能(neng)的(de)(de)決定性部件(jian)，它(ta)們不(bu)僅影響(xiang)著機(ji)器的(de)(de)功能(neng)，同時也(ye)影響(xiang)著工件(jian)的(de)(de)質量(liang)。機(ji)床(chuang)中零部件(jian)當(dang)前運(yun)動狀態以及未來(lai)運(yun)動性能(neng)的(de)(de)數(shu)據是(shi)機(ji)器運(yun)營者做出判(pan)斷的(de)(de)重要依(yi)據。因此(ci)，使用現有的(de)(de)傳(chuan)感器或(huo)進行適(shi)當(dang)的(de)(de)改(gai)裝，有時甚(shen)至必須將傳(chuan)感器直接集成到零部件(jian)中，才能(neng)將某些參(can)數(shu)檢(jian)測出來(lai)。
在該創新(xin)項目的樣(yang)機(ji)中(zhong)(zhong)，幾乎所(suo)有(you)與加(jia)工流程相關的軸承都(dou)集(ji)成了測(ce)量振動、力、溫度和壓(ya)力的傳感器(qi)(qi)(qi)，以(yi)獲(huo)得有(you)關機(ji)器(qi)(qi)(qi)狀態的最佳信息(xi)(xi)。將生產機(ji)器(qi)(qi)(qi)升級至“4.0版”，意味著(zhu)所(suo)有(you)記錄下(xia)的數(shu)據(ju)都(dou)能被評估和保存，并能從中(zhong)(zhong)分析推導(dao)出相應(ying)的應(ying)對措施。通過(guo)局域網(wang)絡(luo)，所(suo)有(you)附加(jia)的傳感器(qi)(qi)(qi)、執行器(qi)(qi)(qi)以(yi)及評估單元相連接(jie)在一起(qi)，相互之間(jian)進(jin)行數(shu)據(ju)訪問，并通過(guo)網(wang)關與數(shu)據(ju)云(yun)進(jin)行連接(jie)。為了實(shi)現與設備(bei)控制中(zhong)(zhong)心的數(shu)據(ju)交(jiao)換(huan)，在PLC中(zhong)(zhong)集(ji)成了過(guo)程現場總線技(ji)術(shu)，同時(shi)在人機(ji)界面（HMI）中(zhong)(zhong)使用OPC UA協議來交(jiao)換(huan)其它信息(xi)(xi)。收集(ji)到機(ji)器(qi)(qi)(qi)運(yun)動數(shu)據(ju)被保存在本地網(wang)關并復(fu)制到舍弗勒云(yun)數(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)，在機(ji)器(qi)(qi)(qi)上(shang)無需聯網(wang)連接(jie)也能獲(huo)取歷史數(shu)據(ju)。同時(shi)也可以(yi)通過(guo)Web服(fu)務或App來訪問云(yun)數(shu)據(ju)來進(jin)行數(shu)據(ju)分析和計算工作(zuo)。
大數據和數據分析
現有(you)的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)分(fen)(fen)析(xi)是采(cai)集(ji)一個分(fen)(fen)析(xi)一個，相(xiang)對(dui)于這(zhe)種1：1比例的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)分(fen)(fen)析(xi)法(fa)，大(da)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)分(fen)(fen)析(xi)呈現出嶄(zhan)新的(de)(de)意義。假設(she)在(zai)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)與數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)之間存在(zai)相(xiang)互(hu)關聯，這(zhe)些關聯構成(cheng)(cheng)了數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)關鍵特(te)征(zheng)，分(fen)(fen)析(xi)這(zhe)些特(te)征(zheng)便可(ke)以(yi)獲(huo)得更(geng)多(duo)的(de)(de)價值。例如，和(he)現有(you)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)庫(ku)的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)進行(xing)比較，則可(ke)以(yi)讀取出軸承(cheng)運行(xing)狀態和(he)設(she)備狀態。利用一些數(shu)學算(suan)(suan)法(fa)，系統(tong)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)識別出數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中(zhong)存在(zai)的(de)(de)這(zhe)些關鍵特(te)征(zheng)，并自(zi)動(dong)執行(xing)一些必(bi)要(yao)的(de)(de)應(ying)對(dui)措施(shi)。這(zhe)需要(yao)既(ji)能獨立自(zi)主(zhu)工作(zuo)，又能在(zai)網絡中(zhong)集(ji)成(cheng)(cheng)工作(zuo)的(de)(de)分(fen)(fen)布式的(de)(de)功能模塊(kuai)。數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)分(fen)(fen)析(xi)評(ping)估工作(zuo)可(ke)以(yi)在(zai)模塊(kuai)中(zhong)單獨進行(xing)，當需要(yao)更(geng)大(da)功率來進行(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)時(shi)，分(fen)(fen)析(xi)工作(zuo)也(ye)可(ke)以(yi)依靠云計(ji)(ji)算(suan)(suan)來完成(cheng)(cheng)。當需要(yao)對(dui)來自(zi)相(xiang)互(hu)關聯的(de)(de)機器設(she)備的(de)(de)所有(you)數(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)進行(xing)統(tong)計(ji)(ji)分(fen)(fen)析(xi)的(de)(de)時(shi)候，也(ye)需要(yao)云計(ji)(ji)算(suan)(suan)來完成(cheng)(cheng)。
為了學習和(he)適應生產過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)產品與服務的(de)復(fu)雜(za)性(xing)要求，舍(she)弗(fu)勒的(de)數字化進程(cheng)(cheng)不僅(jin)體(ti)現在從傳感器到(dao)云(yun)計(ji)算(suan)的(de)垂(chui)直方向的(de)集成，也體(ti)現在整個價值鏈水平(ping)方向的(de)集成。
生產過程的數字化集成
不僅生(sheng)產(chan)加工設備需(xu)要數(shu)字(zi)化(hua)(hua)，生(sheng)產(chan)環(huan)境的改善也(ye)需(xu)要通(tong)過數(shu)字(zi)化(hua)(hua)的信息(xi)來實(shi)現。通(tong)過這些(xie)數(shu)字(zi)化(hua)(hua)的信息(xi)，可以避免技術解(jie)決方(fang)案(an)對人工干預的依賴。將(jiang)這些(xie)數(shu)字(zi)化(hua)(hua)的信息(xi)與(yu)ERP系(xi)統進行垂直整(zheng)合，便(bian)可形成一套訂(ding)單自(zi)動處理系(xi)統。
生產數字化
“大數據”的(de)一個非常關(guan)鍵(jian)特(te)征就是每(mei)個零(ling)部件(jian)擁有一個唯(wei)一的(de)標(biao)識。通(tong)過(guo)數據陣(zhen)列給每(mei)個零(ling)部件(jian)分配(pei)一個唯(wei)一的(de)編碼。該編碼伴隨部件(jian)通(tong)過(guo)整個制造過(guo)程，該編碼信(xin)息在組裝時融合到裝配(pei)件(jian)的(de)標(biao)識中。通(tong)過(guo)分析每(mei)個零(ling)部件(jian)的(de)歷史信(xin)息，可(ke)以完成零(ling)部件(jian)的(de)過(guo)程追溯。
過程數字化
通過監測分析(xi)刀具中(zhong)心點的(de)受力，可以(yi)對機器設(she)備(bei)的(de)負荷及工藝(yi)流程本身進行優(you)化：
在機械(xie)加(jia)工中(zhong)(zhong)，刀(dao)(dao)具(ju)負荷會導致刀(dao)(dao)具(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)點產生位移(yi)。通過(guo)(guo)(guo)監測(ce)這個(ge)位移(yi)，將其實時(shi)信息提(ti)供給控制中(zhong)(zhong)心(xin)，并(bing)通過(guo)(guo)(guo)加(jia)工計算模擬出刀(dao)(dao)具(ju)負荷。在生產過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，保(bao)持這個(ge)刀(dao)(dao)具(ju)負荷在一個(ge)合理的偏差范圍內，以避免在超出該安全范圍時(shi)發生意外事(shi)故。
能耗數字化
除了(le)測量各個(ge)加(jia)工步驟的(de)(de)實(shi)(shi)時能(neng)耗(hao)外，還可以通過計算(suan)模擬出(chu)(chu)下一步所需(xu)(xu)(xu)要的(de)(de)能(neng)耗(hao)。結合(he)設備的(de)(de)實(shi)(shi)時能(neng)耗(hao)，便能(neng)更(geng)加(jia)準(zhun)確地(di)預測出(chu)(chu)能(neng)耗(hao)需(xu)(xu)(xu)求。更(geng)精準(zhun)地(di)預測出(chu)(chu)能(neng)耗(hao)需(xu)(xu)(xu)求，有助(zhu)于實(shi)(shi)現按需(xu)(xu)(xu)采購和按需(xu)(xu)(xu)進行(xing)生(sheng)產計劃，從而把高峰限電對(dui)企業的(de)(de)生(sheng)產影響降(jiang)低到最低程度。
設備狀態監測數字化
使用(yong)傳統的振動監(jian)測(ce)(ce)方(fang)法(fa)來(lai)檢測(ce)(ce)記錄(lu)機(ji)器運(yun)行(xing)狀態，并對其潤(run)滑狀態進(jin)行(xing)多點(dian)測(ce)(ce)量和評估，則可以實現對設備(bei)進(jin)行(xing)按需潤(run)滑，從而保證其動態性能。此外還可對軸承(cheng)運(yun)動狀態做出(chu)前(qian)瞻(zhan)性地預測(ce)(ce)。
維修保養數字化
通(tong)過對加(jia)工過程進行分類(lei)，使(shi)機器設(she)備的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)負荷透明化，從而有(you)利于生(sheng)(sheng)產(chan)管理(li)。例如，通(tong)過Web來使(shi)用舍(she)弗勒軸承計算程序BEARINX，在線計算出軸承剩余的(de)使(shi)用壽命(ming)。根據加(jia)工任務(wu)計劃，結合(he)在線預測出的(de)剩余使(shi)用壽命(ming)，合(he)理(li)安排(pai)調控生(sheng)(sheng)產(chan)，以便(bian)更(geng)準(zhun)確地(di)安排(pai)出維修計劃，從而最大限(xian)度地(di)提高設(she)備的(de)利用率(lv)。
在一個實際投資(zi)項目(mu)中，舍弗勒和Deckel Maho Pfronten公司的(de)專家開發出了“機床4.0”，利用現(xian)有生產技術與傳感器、云技術和數字化(hua)零部件的(de)連接，向數字化(hua)生產目(mu)標(biao)邁出了實質性的(de)一步。
不(bu)僅生產加(jia)工設備需要數(shu)字(zi)化，生產環境的改善也(ye)需要通過(guo)數(shu)字(zi)化的信(xin)息來(lai)實現(xian)。
機床4.0代表著(zhu)舍弗(fu)勒在數字化生產的道路邁出了實質性的一(yi)步。通過評估設備本(ben)地和云數據中(zhong)的數據信息，其(qi)將結果反(fan)饋到其(qi)它(ta)不(bu)同(tong)位置。
機床數字化系統(tong)框架圖(tu)
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