基于NC-Link的机床工具新发展

刘胜勇

中国重汽集团济南桥箱有限公司 山东济南 250100

高级工程师 刘胜勇

1 CIMT1989～CIMT2019回顾

中国国际机床展览会（CIMT）与欧洲机床博览会（EMO）、芝加哥国际制造技术展览会（IMTS）、日本国际机床展览会（JIMTOF）齐名，同属国际业界公认的四大国际机床名展。CIMT始创于1989年，由中国机床工具工业协会（CMTBA）主办，每逢单年举办一届，至今已成功举办17届。CIMT为国内采购商搭建了与世界先进机床工具对接的展台，也为国内机床工具制造企业提供了自我展示的舞台，还为国际先进制造技术快速市场化开放了一个融合发展的窗口。CIMT1989～CIMT2019数据对比，见表1。

2 CIMT2021及NC-Link展块

第17届中国国际机床展览会（CIMT2021）于2021年4月12—17日在北京中国国际展览中心（新馆）成功举办。CIMT2021延用了CIMT2019的主题“融合共赢 智造未来”，用以表达机床工具行业在历经新冠疫情阻隔后的世界范围内交流融合、携手共进的希冀。

一如既往，在CIMT2021上，德马吉森精机、埃马克EMAG、马扎克Mazak、大隈Okuma、牧野、哈斯和哈挺等知名整机制造商争奇斗艳，竞相展示具有核心竞争力的高精、高柔、高速的智能化多轴联动母机；海德汉、西门子、发那科和三菱等系统专家同时亮剑，经独立模块或搭配整机的形式，推出具有技术领先优势的CNC；上银、雷尼绍、马波斯和雄克等部件供应商也齐聚一堂，以微米级甚至纳米级数据精度，向用户提供具有快速适配接口的广域模块；秦川集团、邦德激光、北一机床、北京精雕、江苏金方圆、重庆机床和山东蒂德等国内制造商也秀出强势技术，展现了具有自主感知、自主学习、自主决策和自主执行机能的整机单元、兼容模块或智能产线。

万花绽放之际，E1馆NC-Link应用展区向世界呈现了基于中国自己的数控机床互联通讯协议的智能制造案例。NC-Link是数控装备工业互联通讯协议的缩写，是由中国机床工具工业协会牵头，数控行业15家企事业单位、研究机构与高校共同研发制定的基于新一代信息通信技术的工业现场互联互通（见图1）的统一性标准。NC-Link的发布实施，有益于我国智能制造系统架构的构建，通过有线、无线等通信技术实现装备间、装备与控制系统间以及企业间的相互连接和信息交换，加速我国工业大数

据在处理速度、分析深度和管理宽度方面的进程。NC-Link的工业意义如图2所示。

表1 CIMT1989～CIMT2019数据对比

图1 工业现场互联互通示意

图2 NC-Link的工业意义

3 机床工具新发展

历经全球新冠疫情的肆虐袭扰及国内需求拉动下各行各业的复工复产，繁荣的社会景象已向世界明示：政策优势是社会进步的先导，行业引领是经济潜力爆棚的基石，技术应用是机床工具稳步发展的助燃剂。

3.1 最大价值下融合创新

包括机床工具在内，企业经营的长期目标是企业在较长时期的稳定发展下，既得满足社会相关方的利益关系，还得实现自身价值的增长。企业价值最大化是在权衡债权人、职工、客户、供应商等相关群体利益的约束下，保证所有者预期的市场获利最大。后疫情时代，企业联盟优势日益显现：客户资源共享，技术资源互配，供应资源互补，资金彼此兑换等，也就是说，唯有融合创新才能共赢未来。NC-Link已对接设备类型、品牌和方式如图3所示。

3.2 需求供给的协调发展

图3 NC-Link已对接设备类型、品牌和方式

经济运行离不开市场供需间早期的物物交换及现今的货币兑换，而商品基于数学模型P＝m/Q的市场价格是市场供需关系的直观表现形式（P为价格，m为需求，Q为供给）。从图4的商品供需曲线看出，机床工具的客户需求增加（需求曲线上移或右上移）时，供给量不变或减少，P就会上涨；反之，客户需求减少（需求曲线下移或左下移）时，供给量不变或增加，P就会下跌。所以说，机床工具制造商必须联盟，通过云平台的市场大数据实时了解客户需求，经由企业资源管理软件SAP等派发零部件清单（传感器、继电器、电缆和按钮等）。当然，供货周期长、需时效处理的床身、缸体、立柱和床鞍等变化性小的部件，则应给予定量储备。

图4 商品供需曲线

3.3 工业智能的绿色环保

在工信部和人社部共同颁布的《国家职业技术技能标准》中，绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目标是使机床工具产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全生命周期内，对环境负面影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

在智能制造共性技术应用方面，机床工具企业应更多地运用CPS（Cyber-Physical Systems）、MBD（Modle-based design）、DFX（Design forX）等虚拟仿真技术和工业软件，进行系统级的数字化产品设计、开发与优化（图5所示的WDZ350D倒立车床的主体床身就是一个很好的应用实例），提高产品模块化设计效率，减少试制环节的物料浪费，符合国家安全环保法规。

在智能制造系统架构构建方面，机床工具企业应立足于顶层设计，基于NC-Link协议进行网络化协同、项目管理和风险管控的架构建设，并设计应用制造系统安全保障体系，做到环保数据化、质量可视化、安全明晰化。

3.4 智能售服的广域开放

在智能制造咨询与服务方面，机床工具企业应依赖工业互联网，开发亲人服务系统，进行现场产线的定期监控、周期保养预警、远程故障诊断等技术服务；凭借手机、平板等智能通信设备，开发技术咨询小程序——西门子微课、自动化so酷、西门子微信交流群、SIEMENS 1847会员及专家大讲堂直播，进行广域的点对点式技术培训（元器件选型、软件编程、硬件调试和故障诊断等）。

3.5 智能建设下联盟共赢

在智能装备与产线开发、智能生产管控方面，机床工具企业采用NC-Link协议，能够将来自世界各地不同品牌的CNC机床、机器人、AGV/RGV物流设备、测量设备、RFID和CAPP/MES/DNC软件融合一体，实现机械加工车间内生产信息、质量数据、运行状况的互联互通，完成设备联网、数据采集、大数据存储和后续分析等工作任务。现今，用户对装备的需求已不再是单机单台，而是多线整车间甚至工厂式。成千累万的订单在既定的1～2年交付用户，并且产线完好运行，单一供应模式绝对无法满足用户需求。新市场形势要求众多机床工具企业不得不进行联盟设计销售，优势互补、资源共享、资金拆借。

3.6 智能应用的安全措施

在智能装备与产线应用、运维方面，安全措施务必齐全、有效。譬如，机器人碰撞操作门，机器人压死操作人员，远距离合闸触电，产线维修中自行起动，垂直轴异常脱落，DC24V带负荷能力不足（见图6），动力线干扰弱电信号等。这些在不同的工业现场均曾发生过，并带来血的教训。所以说，机床工具企业在开发智能制造系统时，务必遵照安全标准法规，配齐安全防护措施；交付用户使用时，务必明示危险区域，出具双安检、双保险告知书等。用户在应用产线时，务必岗前安全培训，明晰产线运维风险点，遵章操作，悬挂警示牌等。

4 结束语

在我国“十四五”规划的开局之年，CIMT2021的隆重举办对机床工具的发展有着无比重要的意义。它不仅成功搭建了智能制造世界范围内交流融合的平台，也有效提供了机床工具企业找差距、拼对手的机会，还明示了NC-Link协议下机床工具联盟新发展的必由之路。