機(ji)床(chuang)工(gong)業(ye)是(shi)製(zhi)造(zao)業(ye)中(zhong)的(de)基(ji)礎(chu)工(gong)業(ye)，其(qi)水(shui)平(ping)和(he)質(zhi)量(liang)對(dui)於(yu)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)，機(ji)床(chuang)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)升(sheng)級(ji)轉(zhuan)型(xing)也(ye)成(cheng)為(wei)共(gong)識(shi)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)。為(wei)此(ci)，市(shi)場(chang)上(shang)已(yi)經(jing)有(you)諸(zhu)多(duo)不(bu)同(tong)層(ceng)次(ci)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，例(li)如(ru)，西(xi)門(men)子(zi)的(de)機(ji)床(chuang)製(zhi)造(zao)業(ye)數(shu)字(zi)化(hua)整(zheng)體(ti)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，麵(mian)向(xiang)機(ji)床(chuang)用(yong)戶(hu)和(he)機(ji)床(chuang)製(zhi)造(zao)商(shang)，針(zhen)對(dui)設(she)計(ji)製(zhi)造(zao)機(ji)床(chuang)和(he)使(shi)用(yong)機(ji)床(chuang)的(de)不(bu)同(tong)需(xu)求(qiu)

，可(ke)提(ti)供(gong)定(ding)製(zhi)化(hua)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)：

　　本文就一個樣例工件 - 葉輪的研發和生產為例
，對麵向機床用戶的整體數字化解決方案進行一定的探討。 

　　機床用戶使用機床生產工件，一個工件如何由需求


、構gou思si到dao合he格ge的de產chan品pin
，涵han蓋gai整zheng個ge產chan品pin生sheng命ming周zhou期qi的de全quan數shu字zi化hua方fang案an需xu要yao包bao括kuo產chan品pin設she計ji，生sheng產chan規gui劃hua，生sheng產chan工gong程cheng，生sheng產chan執zhi行xing
，服fu務wu。所suo有you環huan節jie基ji於yu統tong一yi的de數shu據ju管guan理li平ping台taiTeamcenter共享數據

，互相支持和校驗，實現設計產品和實際產品的高度一致，數字化雙胞胎在整個過程中發揮著重要作用。

　　1. 產品設計

　　當工件葉輪的需求明確後，首先需要進行產品設計。NX CAD可以協助我們高效地完成葉輪的3D設計。

　　2. 生產規劃

　　當產品設計完成之後
，如何規劃後續的生產和確保質量，Teamcenter工件工藝規劃模塊Part Planner可以協助我們進行科學、透明可追溯的規劃
，如下圖所示：

　　 

　　一個工件從構思到一個合格的產品
，需要科學合理透明的規劃
，涵蓋從軟件虛擬世界的工藝規劃，3D設計
，切削策略
，測量策略
，以及機床設備
、工裝夾具、切削刀具等生產資源規劃
；到物理世界的生產資源的透明度，生產資源準備，工件在機床設備的實際切削和成品的質量檢測和質量控製。全過程的所有數據都由Teamcenter統一管理

，很好的保證了數據共享和數據一致性。

　　3. 生產工程

　　在這個階段可以通過軟件的幫助
，在物理世界進行實際產品生產之前
，在軟件虛擬世界進行產品仿真驗證

，支持保障後續實際生產。

　　葉輪工件使用NX CAD進行3D設計之後，使用NX CAM結合Teamcenter製造資源庫中豐富的刀具數據製定加工策略，之後可以生成NC程序、刀具清單和作業指導書用於後續的實際機床生產使用。

　　NC程cheng序xu中zhong的de語yu法fa錯cuo誤wu，葉ye輪lun工gong件jian在zai機ji床chuang加jia工gong過guo程cheng中zhong的de機ji械xie幹gan涉she和he碰peng撞zhuang，加jia工gong節jie拍pai等deng和he機ji床chuang切qie削xue過guo程cheng密mi切qie相xiang關guan的de重zhong要yao事shi項xiang，都dou可ke以yi通tong過guo虛xu擬ni機ji床chuang在zai工gong件jian的de實shi際ji機ji床chuang生sheng產chan驗yan證zheng之zhi前qian進jin行xing仿fang真zhen，如ru下xia圖tu所suo示shi：　　 

　　虛擬機床可集成於NX CAM環境中，基於真實的包括工裝夾具、工件和刀具的機床3D數據和軟件數控係統Sinumerik VNCK，使用和實際物理機床相同的CNC數據確保一致的控製特性
，實現和物理機床近乎相同的測試環境。VNCK和Sinumerik硬件數控係統具備相同的控製內核，虛擬工件在由VNCK驅動的虛擬機床上進行切削加工仿真
，整個仿真加工過程和實際工件在物理機床的加工過程近乎一致。

　　NC程序經過虛擬機床的加工過程的仿真
，驗證了NC程(cheng)序(xu)的(de)正(zheng)確(que)性(xing)
，提(ti)前(qian)發(fa)現(xian)並(bing)且(qie)規(gui)避(bi)可(ke)能(neng)的(de)機(ji)械(xie)幹(gan)涉(she)和(he)碰(peng)撞(zhuang)，精(jing)確(que)預(yu)知(zhi)了(le)生(sheng)產(chan)節(jie)拍(pai)，為(wei)後(hou)續(xu)生(sheng)產(chan)執(zhi)行(xing)階(jie)段(duan)的(de)實(shi)際(ji)工(gong)件(jian)在(zai)物(wu)理(li)機(ji)床(chuang)的(de)加(jia)工(gong)提(ti)供(gong)了(le)安(an)全(quan)保(bao)障(zhang)
，縮(suo)短(duan)試(shi)製(zhi)時(shi)間(jian)。

　　4. 生產執行

　　zicigongjiancongruanjianshijiejinruxianshiwulishijiedeshengchanjieduan，jinrushengchanchejian。shengchanguanlifeichangfuza

，shejiziyuanguanli
，shengchananpaideng，benwenjinjiuziyuanguanlizuoyidingdetantao，ruxiatusuoshi：

　　4.1 機床管理

　　生產安排需要機床設備的實時狀態和設備效率，機床績效分析軟件AMP (Analyze MyPerformance)可以實時采集機床狀態，分析機床的整體設備效率 (OEE)、可用性、生產力等，並且可以將這些數據上傳到製造執行係統MOM用於生產安排。

　　4.2 NC程序管理

　　在生產工程階段經過虛擬機床仿真驗證的NC程序由NX CAM上傳至Teamcenter, 然後根據生產安排把NC程序通過程序管理軟件MMP (Manage MyPrograms)釋放到目標機床。MMP還可以標注程序版本和屬性，管理使能，集中有效透明地管理NC程序。

　　4.3 切削刀具管理

　　切削刀具的管理是一項重要但複雜的工作
，需要清楚每台機床上刀具的品類
、數shu量liang和he壽shou命ming等deng的de透tou明ming度du
，需xu要yao清qing楚chu刀dao具ju庫ku房fang的de刀dao具ju部bu件jian和he成cheng品pin刀dao具ju的de透tou明ming度du，需xu要yao清qing楚chu對dui刀dao站zhan的de透tou明ming度du，需xu要yao清qing楚chu所suo需xu采cai購gou刀dao具ju的de技ji術shu數shu據ju
，更geng重zhong要yao的de是shi所suo有you這zhe些xie透tou明ming高gao度du需xu要yao一yi個ge高gao效xiao、透明的數字化管理平台。車間資源管理軟件SFI RM (Shopfloor Integrate Resource Management) + 刀具管理軟件MMT (Manage MyTools)就是可以執行此項任務的理想平台。

　　和NC程序一樣，在生產工程階段經過虛擬機床仿真驗證的刀具清單由NX CAM上傳至Teamcenter

，然後釋放到SFI RM + MMT。刀(dao)具(ju)清(qing)單(dan)中(zhong)的(de)刀(dao)具(ju)是(shi)否(fou)都(dou)存(cun)在(zai)於(yu)目(mu)標(biao)機(ji)床(chuang)，缺(que)失(shi)刀(dao)具(ju)是(shi)否(fou)在(zai)刀(dao)具(ju)成(cheng)品(pin)庫(ku)，缺(que)失(shi)刀(dao)具(ju)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)組(zu)裝(zhuang)，組(zu)裝(zhuang)需(xu)要(yao)的(de)刀(dao)具(ju)部(bu)件(jian)存(cun)放(fang)於(yu)刀(dao)具(ju)部(bu)件(jian)庫(ku)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)組(zu)裝(zhuang)說(shuo)明(ming)指(zhi)導(dao)，需(xu)要(yao)在(zai)對(dui)刀(dao)站(zhan)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)的(de)刀(dao)具(ju)
，測(ce)量(liang)之(zhi)後(hou)的(de)數(shu)據(ju)自(zi)動(dong)傳(chuan)輸(shu)到(dao)目(mu)標(biao)機(ji)床(chuang)，新(xin)刀(dao)具(ju)安(an)裝(zhuang)到(dao)目(mu)標(biao)機(ji)床(chuang)等(deng)
，SFI RM + MMT都可以透明的管理、指導操作人員準備好需要的刀具和數據，並且在目標機床上安裝好所需要的刀具，全程數據基於網絡進行透明可追溯的管理。

　　4.4 工件生產和產品檢驗

　　生產資源就緒後，操作人員按照來自於生產工程階段的作業指導書進行工件準備、試切，之後進入質量檢測

，質量檢測的數據可用於產品設計、生產規劃和生產工程階段必要的改進，所有這些工作都通過Teamcenter統一管理，確保數據一致性。

　　5. 服務

　　如何減少機床停機時間和提高設備使用效率是設備維護服務的重要內容之一。

　　機床狀態分析軟件AMC (Analyze MyCondition)可以協助用戶掌握透明的機床狀態，定期進行設備的性能測試，提供維護建議，進行有效的預防性設備維護。

　　除此之外，基於開放物聯網IoT操作係統的西門子工業雲MindSphere的機床管理軟件MMM (Manage MyMachines)，可以實時采集設備狀態和用戶定製的設備數據，生成設備看板和設備狀態透明度
，協助用戶科學地規劃設備使用和維護。

　　6. 結語

　　針對機床用戶的整體數字化解決方案可以協助用戶進行透明科學的產品全生命周期管理，從工件需求構思開始，到產品設計、規劃、仿真、生產，到產品成品，到後續的產品改進和服務。

　　從中我們可以體驗到數字化雙胞胎的重要作用。軟件虛擬世界的3D設計工件，和物理現實世界的實際工件，是一對產品數字化雙胞胎；與此類同，軟件虛擬世界的虛擬機床，和物理現實世界的實際機床，是一對設備數字化雙胞胎。

　　全程數據基於Teamcenterjinxingguanli
，quebaoshujutongyiheyizhi，jiashangshuzihuashuangbaotaidechenggongyingyong，keyilinghuodidingzhichanpin，tigaoshengchanxiaolvhechanpinzhiliang
，suoduanchanpinshangshishijian。