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基于计算机网络的远程加工工况信息集成技术研究

作者:哈尔滨工业大学机电学院 姚英学 路勇2006.02.02阅读 2263

    近年来,制造业无论在观念上还是在技术上都发生了很大的变化。市场瞬息万变导致产品生命周期越来越短,对制造业的敏捷性提出了越来越高的要求,企业对市场的快速反应能力、产品生产的柔性度、企业重组与动态联盟的能力以及面向客户的全方位服务观念等已成为决定企业生存的重要因素。为提高企业的敏捷性,一方面要在企业中宣传贯彻敏捷制造的哲学思想,强化企业组织与管理,建立适应现代市场经济的企业内、外部管理机制;另一方面,需要用现代科学技术的新成果,研究提高企业敏捷性的新方法和新手段。远程工况信息集成便是提高企业敏捷性的重要手段之一。

    1 远程加工工况信息集成的基本思想
    经过多年的研究和发展,计算机集成制造技术取得了长足进步控制工程网版权所有,从系统集成管理与决策、车间自动化、设备运行控制与调度仿真、设计自动化到计算机辅助质量保证技术等诸多方面都取得了可喜的成就,并在生产中应用,获得了良好的经济效益。近年来,虚拟制造、并行工程、敏捷制造、基于信息的制造技术的发展和自动化加工过程检测监控与多传感器数据融合技术的成熟,

为CIMS向更深层次和更广泛的应用方向发展注入了新的研究内容。如何将现实的物理制造系统与基于信息的制造系统有效地集成于一体成为计算机集成制造技术发展的又一研究热点和关键。

    任何一个计算机集成制造系统都是由实际物理制造系统和基于物理系统而抽象出来的信息制造系统组成的。要实现更广泛的计算机集成制造和基于信息的制造,就必须构造起联通实际物理制造系统与基于信息的制造系统的桥梁。数控机床,特别是加工中心的发展,为这一桥梁的建立奠定了初步基础。近年来,计算机网络技术的发展,为CIMS打破地域局限、建立异地集成制造系统提供了强有力的技术支持,从而为建立实际物理制造系统和基于信息的制造系统之间更紧密、更广泛的深层次和智能化联系奠定了基础。

    异地加工工况信息集成www.cechina.cn,就是应用多传感器数据融合、信号处理和计算机网络技术将实际物理制造系统和基于信息的制造系统有机地联系起来,从而为基于信息的制造系统提供更加符合实际的初始数据,使其产生更加符合实际的结果,为指导实际物理系统有效工作提供新的手段。通过远程工况信息集成系统,产品设计人员、工艺规划人员、相关产品开发和系统维护、组织、调度人员可及时获得设备运行及设备误差分布等状况,为生产调度与运行仿真系统、设备维护与故障诊断系统提供了必不可少的信息,为数控编程系统有效补偿各种加工误差、提高加工精度以及虚拟制造系统初始化提供数据,为高级专家和高级管理人员指导生产提供了更加有效的手段。
 
    2 远程加工工况信息集成研究的发展状况
    异地加工工况信息集成的研究历史很短,其理论和技术尚不成熟。在制造领域CONTROL ENGINEERING China版权所有,由于加工设备与环境交互的复杂性和非确定性,以及大数据量的实时传输受到通信条件的限制www.cechina.cn,针对加工设备远程操作的研究才刚刚开始。研究主要针对信息感知、信息处理、数据融合和集成方法几个方面,所涉及的信息主要包括设备运行状态信息、与切削过程有关的信息、与加工质量有关的信息、设备精度状况信息、系统工作环境状况信息等。该项技术研究得到了美国、日本、英国、澳大利亚及韩国等国家的高度重视,各国竞相开发相关技术。

    日本的IMS国际合作计划将制造设备远距离控制技术、远程传感技术、相应于人感觉的测量技术和生产中的人工现实感技术等列为其第一个十年计划的重要研究内容。在日本智能制造系统计划的支持下,日本东京大学的光石卫助教授等与美国乔治华盛顿大学的Bruce Kramer等联合开展了加工系统远程操作技术的研究,分别于1991年、1992年和1994年进行了3次机床异地加工工况信息集成和远程操作的原理性试验,被称为“从地球背面操作机床”。3次试验虽然都取得了预期的效果,但是仍然存在许多有待解决的理论和技术问题。澳大利亚在这方面也进行了研究www.cechina.cn,开发了利用因特网的加工单元异地加工工况信息集成与控制系统。

    韩国的Pohang理工大学于1996年建成了基于Internet的网络虚拟制造系统,开发出异地设计系统、异地车间控制系统、异地监控系统以及服务于以上3个系统的通信媒介。这4个系统的计算机集成满足了用户异地设计的需要,将生产命令送到位于Pohang Chargwon的工厂,从而通过虚拟制造预测远程制造的可行性,为实现制造敏捷性提供了有力支持。德国阿亨工业大学开展了切削过程远程监控技术的研究,建立了演示实验系统。美国林肯大学以Int





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