诸如工业物联网(IIoT)、“工业4.0”和大数据之类的流行语正在行业中广为流传，其中一些将帮助我们选择正确应用程序，对于大型生产企业而言如虎添翼。但这真的是加工车间需要的吗?车间现在应该是采用流技术将车间数据分配至云端还是将现有设备连接起来，监控各个车床的正常运行时间和优化工作流?为了解决这种情况，我们首先将问题划分为多个小块，请车间老板们在与各大“数据大亨”携手走入这一领域前，仔细思考。所谓“数据大亨”是指能够提供紧密系统，用只有数据科学家才能理解的各种条形图和圆形分格统计图表分析整个公司的全球生产情况的公司。

首先，我们的第一个建议是从数据采集和分析的地方，车间开始。车间是制造部件、机器操作员工作、编程和运行机床的地方。在车间，车间人员能够在第一时间确定部件石佛具合格，机器是否在运行。

在车间环境下，机床的计算机数控单元(或简称“数控”)起到了枢纽作用，是操作员和主要机器性能数据源交互的地方。数控单元设于整个过程链的中间位置，覆盖整个车间。从真实意义来讲，数控单元就好比数据驱动制造的神经中心。这也是为什么Heidenhain将其整个TNC机器控制系统改为了数据中心，以更好的适应新兴的数据制造环境。

请记住，车间是主要生产数据的来源，大部分数据都会由CNC经手，在做出将机器连接到网络以进行过程监控的决策之前，车间应该考虑以下问题。

图1 TNC系列机器控制系统经设计后，成为新兴数字制造环境下的数据中心。采用触摸屏面板，数据输入更方便

最终目标是什么?

首先确定需要测量的性能指标，然后确定如何处理这些数据。许多车间关注的是整体设备有效性(OEE)，但是一些车间可能会发现以整体设备有效性(OEE)公式查看某一组件可能更有作用。若将注意力放在可用性上(机器正常运行时间)，则可以收获最大的初始收益。请确保最高管理层赞成这一目标，并致力于基于数据提高支撑环境，而非他们的个人感觉。确保数据包含机器生成的数据以及直接操作员输入，比如故障原因。Heidenhain的StateMonitor是一款适用于数控机器的机器监控应用程序，经过设计后，将机器数据与操作员输入拼凑成可以理解和操作的格式。

哪些车间设备可以联网?

大多数车间都配备了许多不同类型的车床。不同类型的车床也就意味着不同类型的数控系统和同一数控品牌的不同版本。每个数控系统输出的机器性能数据在种类、质量和数量上也存在明显差异。若老款机器支持适配器，可将数据转换为该格式，则可以使用MTConnect协议连接不同类型的机器。MTConnect协议是一套适用于车间设备的免版税互操作性标准，但是无法和其他数据互换协议协作补充机器及其控制系统无法提供的数据。搭载了简单的PLC控制系统的旧机器需附加传感器，才能采集基本数据。其他障碍还包括某些最新推出的车床无法提供充足的数据，确保能够整个过程进行彻底分析，加大了准确计算主轴荷载并将荷载值与速度和进给记录关联起来的难度。通常，控制系统(比如TNC)输出的本机数据最为综合完整，能够帮助StateMonitor生成最精确和详细的分析结果。

图2 像Heidenhain公司的StateMonitor，这一类的机器监控应用程序将所有机器数据和操作员输入组拼成可以理解和操作的格式。若能支持移动设备远程访问数据，可谓更佳

您会否预置工具或使用部件探测?

若想实现机器运行时间最大化，工具和部件预设站是关键。但是，如果仅是依靠操作员手动将数据输入 预设器，则在加工程序中可能出现错误的加工数据，导致自动化过程面临其他风险。若可以将加工预设占数据直接导入控制系统的工具工作台，则可以避免这个问题。为了加快数据互换，Heidenhain推出了一款名为Software Development Kit(SDK，软件开发套件)的软件，可以帮助外周设备(比如工具预设器)的原始制造商自行创建界面，将数据转入TNC或通过DNC协议端口读取TNC中的数据。CAM软件提供商也可以采用SDK进行数据共享。

每台机器控制系统的后处理器是否经过验证?

请问您上一次检查CAM库中后处理器是什么时候?后处理器是生产流程中的关键组件，通过检查所有后处理器可以反映出CAM软件的最新状态，根据检查结果确定是否对CNC系统进行升级。某些控制系统(比如Heidenhain的TNC)支持向下兼容，表示10年前针对iTNC530推出的工作站，在10年后，还可以适用于搭载了TNC 640磨削-车削控制系统。当然，CNC供应商还研发出了许多新特征和功能，所以请务必与您的CAM提供商联系，确保最新版本的后处理器能够充分利用最新的控制循环和特征。

您是否使用验证软件或机器模拟?

如果您想一次设置，完成5个面的部件加工或使用五轴同步加工系统，则请注意程序验证的重要性。您需要确保工具路径和快速移动不会导致振动，破坏部件甚至主轴和机器。以下为某些推荐选项：购买一套模拟软件，比如Camplete或Vericut，通过实际工具路径和实际机器运动学验证程序。对于采用TNC 640的车间而言，可以访问Heidenhain官网，下载虚拟控制软软件，并在模拟器上运行NC程序，检查振动监控功能，然后再将软件发送至机器。这种方式颇具成本效益。

接下来是待联网监控的数控机器启动和准备。这个过程比较费时。个人建议在执行机器监控系统时，最好能够找到适合贵车间的“适当尺寸”。以Heidenhain的StateMonitor为例，车间最多可连接30台机器。该系统属于即插即用解决方案，适用于TNC控制系统使用已10年之久的车间。该系统支持升降台式降铣床的Acu-Rite Millpwr G2。通过MTConnect系统，可以轻松完成大部分磨削或车削机器以及放电加工机床或激光机床的连接工作。

StateMonitor安装在公司网络服务器上，主要作用是采集机器数据，进行机器监控。该软件可以捕获各种重要数据，从当前机器状态到机器报告和覆盖设置以及使用历史和错误或服务通知，并将这些数据发送至移动终端。数据也可以导出到数据表，方便未来评估和归档。该系统还能为数控系统的操作员提供关于程序可用性、工具缺失以及停机原因等信息。