智能化加工控制国外发展趋势

1、智能控制策略研究：在神经网络控制加工领域，专家提出了一种粒子群驱动的鱼群搜索算法，用来优化数控机床加工参数。神经网络需要进行过程迭代、收敛受网络复杂度的影响要花费一定时间的问题，为了解决这一问题，提出了基于神经网络和遗传算法的混合方法以减少神经网络的计算复杂度和时间消耗，并对平面加工的特征识别进行模拟实验，证明其可行性。有人提出了一种基于遗传算法，适用于求解细小的切削力预测模型，该模型可以实现对切削力的预测和对切削参数的优化。

2、加工过程的监控应用：监控监测加工过程中的不正常现象，进而采取停止加工过程、调整加工过程参数（如主轴转速）以避免机床破坏。加工过程的不正常现象可能是渐进产生的，如刀具磨损；也可能突然产生，如刀具破损；或者可以预防，如振动或颤振。

在智能化控制下，自动化系统能够主动对故障进行检修，因为自动化系统在应用过程当中能够很好地将所有的机器通过计算机语言联系在一起，并产生一个具有联动性的处理系统。根据采用的传感器、控制方法和控制目标的不同，对加工过程监控的研究主要集中在以下几个方面：

①通过对刀具磨损的研究，实现加工状态监控；

②通过对测力仪或测量电机电流等间接方式获得的切削力的研究，对加工过程状态进行改进；

③CAM领域的离线参数优化研究；

④智能加工控制算法仿真研究等。

数控机床全生命周期管理服务平台

智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。数据和信息是智能制造中流动着的“血液”，数字化将数据转变成信息，通过网络化和智能化决策创造出有用的价值，因此，智能产品制造都是由数据驱动的。产品全生命周期建档分为4个阶段。

①部件生产阶段：采购环节数据、生产环节数据、测试入库记录；

②配套产品入库阶段：配套产品入库检测记录、配套产品采购订单信息；

③机床整机调试阶段：机床制造过程数据、机床出厂测试调机数据、机床出厂记录；

④机床交机阶段：用户开机、调机数据记录、自主维修、—键报修、用户维修记录、用户使用过程数据。

数控机床全生命周期管理服务平台应用物联网、云服务、大数据等关键技术，采集数控机床从设计、加工到机床整机调试，用户交机使用等全生命周期数据，建立机床档案数据库，进行全生命周期信息追溯，为用户提供远程设备监控、生产统计管理、设备运行维护等服务。

（1）故障案例知识库：为用户提供故障解决方案；

（2）故障报修：设备故障在线报修、报修订单及时派遣、工程师快速跟进等；

（3）定期保养：跟踪设备全生命周期性能变化，提供定制化保养计划；

（4）预测性维护：预测设备潜在的故障风险并及时备件。

数字化生产线系统集成

随着集成控制系统技术的快速发展，自动化生产线向着更高的自动化和集成化方向发展。生产线集成控制是通过某种网络将其中需要连接的智能设备进行组网，使之成为一个整体，使其内部信息实现集成及交互进而达到控制目的。生产线集成控制的种类有设备集成和信息集成两种。设备集成是通过网络将各种具有独立控制功能的设备组合成一个有机的整体，这个整体是一个既独立又关联而且还可以根据生产需求的不同而进行相应组态的集成的控制系统。信息集成是运用功能模块化的设计思想实现资源的动态调配、设备监控、数据采集处理、质量控制等功能，构成包括独立控制等处理功能在内的基本功能模块，各个功能模块实现规范互联，构造功能单元时采用特定的控制模式和调度策略，达到预期的目标，进而实现集成控制。

传统的自动化企业专注于设备级的自动化实现，但对上层SCADAMES/ERP等系统不熟悉，致使忽视生产线信息的数字化获取及生产信息的横向、纵向流动。MES/ERP等软件系统企业专注于上层系统级的数据分析与调配控制，对于底层型号各异的执行设备和控制器等硬件设备以及控制方式难以涉及，影响信息纵向流动。通过数字化测量实现制造信息（关键参数）的数字化获取及流转，可打通上层系统与底层生产线之间的阻隔，释放已有的优质生产力，加快我国制造业发展进程。通过集成工装设计、制造、管理技术，构建工装数字化生产线，实现工装研发过程各环节数据流的畅通，才能充分发挥数字化技术在工装研发过程中的作用，从而提高工装制造精度和效率，缩短研制周期，降低研制成本。

生产线集成控制是将通信、计算机及自动化技术组合在一起的有机整体。为了使生产线中各设备和分系统能够协调工作，系统采用PLC及其分布式远程I/0模块实现生产单元的“集中管理、分散控制”；同时PLC接收来自上位MES系统的管理，包括操作人员信息核对、产品控制、物料管理等信息。生产线控制系统结构如图9所示，通信内容包括操作人员身份识别、生产线线体状态、机械手信息、机器人信息、工件加工信息、机床工作状态及各种故障信息等。

控制系统硬件组态，采用PROFINET网络与底层的现场IO设备通信， IO设备包括IM151-3PN现场模块、ET200ecoPN输入输出模块、RF180C通信模块等具有以太网功能的模块。为了与车间其他单元PLC系统数据共享，控制系统还配备了工业级PN/PN耦合器，通过该网桥，可以实现自动生产线与车间其他PLC系统之间的信息交互。同时，为了保证生产的可靠性，在各单元的控制器间采用光纤环网连接，一旦MES系统出现故障，控制系统可以脱离MES系统正常运行。

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