西门子“数字化双胞胎”：推进机床行业“工业4.0”

在刚刚结束的第十五届中国国际机床展览会(CIMT2017)上，西门子展示了数字化、自动化和机床加工体验。其中重点展示了机床加工与制造过程中如何借助“数字化双胞胎”实现从产品研发、设计、生产到服务的全过程，进而提高生产力、增加可用性和过程可靠性，优化设计、加工精度、加工过程以及维护和服务。西门子(中国)有限公司数字化工厂集团运动控制部机床数控系统总经理许政顺介绍说，“这是自去年6月西门子向中国介绍关于‘机床制造数字化’概念以来，第一次展出实物样机。充分诠释了西门子如何理解‘机床制造数字化’的概念。”

“数字化双胞胎”：机床加工制造数字化秘钥

“数字化双胞胎”是西门子展台的亮点之一。随着小批量、多批次、定制化生产趋势的涌来，企业对计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助生产(CAM)以及数控机床(CNC)的全过程提出更高要求，其中最重要的是将CAD/CAM信息无差错转换为数控程序。西门子全方位展示了一体化工程中借助“数字化双胞胎”进行工件设计和编程，集成、关联的CAD/CAM-CNC工序链，集成VNCK虚拟机床仿真工件加工过程。虚拟调试，即在机床物理装配之前进行机床调试和测试，可缩短机床调试时间，降低调试过程中机床碰撞或损坏的风险，提高机床在用户端的生产力。

针对目前市场上对“数字化”概念的误区：认为实现自动化上下料和生产信息管理就是“数字化”。许政顺指出，“‘机床制造数字化’具有两个原素：机床本身制造和工件加工两个维度下的‘数字双胞胎’。西门子‘数字化’是基于自动化、工业软件、通讯与信息安全、网络云平台四大要素构成生态系统开发数字化技术，西门子帮助客户从一开始就沿着正确方向走向‘数字化’。‘数字化双胞胎’是要对整个生产过程中全过程、全工艺、全信息化进行优化和提高效益，需要大量工业软件。”

西门子一直致力于数控制造领域的仿真、虚拟机床以及数控系统与工厂IT系统的集成。西门子有独立工业软件系统，采用西门子虚拟的机床控制系统与西门子Sinu鄄merik数控系统使用相同的语言代码，借助虚拟NC内核，生成仿真和试运转的“数字化双胞胎”，即完全对应的虚拟镜像，提前对程序和复杂运动序列虚拟测试。机床数控系统在执行数控程序时，能够识别序列和程序错误、机床与刀具的碰撞、评估运动行为、确定程序运行时间。提高后续实体机床加工的精确度和可靠性，最大限度缩短调整时间。许政顺总经理介绍“这是一个离线过程，在制造前对效果、策略等进行全方位数学描绘，理论上可以说加工时间、加工效果等可达到真实制造的100%。目前西门子这一技术在世界上是独一无二。”另外，在工件设计完成，机床加工制造过程中，借助数控系统与IT技术的集成，可采集零件与加工信息并将其反馈制造执行系统中，从而形成一个信息的闭环。这样，产品出现任何问题或调整，都可进行设计与生产的同步更新。这种数控系统与控制层、生产层、管理层端到端联网，使智能、优化、自主的生产流程成为可能。借助SinumerikIntegrate解决方案，西门子数控系统可帮助机床厂商快速、方便、高效地将其机床集成到客户的整体生产和通讯流程中。已经使用工程数据管理系统(PLM系统)或制造执行系统(MES)的客户也可通过西门子解决方案，将机床制造过程连接到企业高层管理系统中，企业管理层到具体控制层所使用的数据全部保持一致。

全面数控系统解决方案：“工业4.0”推手

西门子在展示产品维度时重点展示应用维度。一系列数控系统软硬件新产品推出成为又一亮点。具有功能性更新的全系列Sinumerik808D、828D和840Dsl数控系统，全面覆盖从普及型机床和标准机床控制方案到模块化高级解决方案，直至高端工件生产的智能解决方案。其中，全新升级的V4.7软件集成了“TopSurface”臻优曲面加工技术，采用先进的预读算法和智能程序段压缩、平滑功能，在线优化CAD、CAM的NC数据，在模具制造中实现高速、高精铣削加工与完美的表面质量。Sinumerik840DslBASIC是一款紧凑强大的系统，采用新硬件NCU730，新的智能操作面板OP019black彩色多点触控屏，新的软件SW4.7，多任务复合加工功能和丰富工艺循环，以及在数控系统上实现对机器人直接一体化控制，使得自动化集成更加安全。西门子同台展出的还有与之相配套的Sinamics驱动系列、Simotics电机系列、电主轴等产品在机床厂应用案例，数控系统在航空航天、汽车、医疗、电力、电子零件加工和教育等行业的成功应用，以及PLM产品生命周期管理软件、融资租赁、电柜集成等增值服务解决方案。

借助SinumerkIntegrateRunMyRobot，西门子机床数控系统能够将机器人无缝集成到生产环境中，以实现方便灵活的工件装卸。Sinumerk数控系统轻松编程、轻松操作。用户可以在同一界面对机器人和其它机床单元进行操作和编程，浏览报警和诊断信息等，让数控机床和机器人的操作达到一体化。该解决方案还能够进一步扩展，从独立的自动化加工岛到整套的网络加工系统，使独立加工站的零件流实现自动化乃至全面的生产规划和控制，从而优化刀具和原料管理及维护，以达到极高的生产效率。

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