【探析云計算在智能機床控制體系中的應(yīng)用】控制系統(tǒng)是智能機床實現(xiàn)未來智能制造的核心決定因素，它通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、建模、提取特征，自動感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速做出實現(xiàn)最佳目標的智能決策，對機床的工藝參數(shù)進行實時控制，使機床的加工過程處于最佳狀態(tài)。盡管目前的機床控制系統(tǒng)正從特殊的閉環(huán)控制轉(zhuǎn)變到通用、實時、動態(tài)的閉環(huán)控制，具備了高精度、高效率、柔性自動化等特征，能夠完成自動修正、調(diào)節(jié)補償和在線故障診斷。但是由于采用了中心式封閉體系結(jié)構(gòu)，計算能力僵化，系統(tǒng)內(nèi)部沒有實現(xiàn)信息回路，信息到?jīng)Q策再到控制系統(tǒng)的反饋無法實時和自動完成，加工過程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)所蘊含的信息和價值也沒有被充分挖掘。而在這種大數(shù)據(jù)環(huán)境下，控制系統(tǒng)對機床實時的狀態(tài)估計、精確決策和穩(wěn)定控制主要取決于控制系統(tǒng)能否具有一個能夠提供所需計算能力、開放的控制結(jié)構(gòu)。

制造系統(tǒng)功能變化歷程

近年來，工業(yè)發(fā)達國家的產(chǎn)品設(shè)計和制造由傳統(tǒng)的基于網(wǎng)絡(luò)的分布式協(xié)同設(shè)計和制造轉(zhuǎn)變?yōu)榛谠频脑O(shè)計和制造。眾多學(xué)者對云計算在制造領(lǐng)域的應(yīng)用進行了前瞻性的研究，特別是SCHLECHTENDAHL研究控制系統(tǒng)作為一種服務(wù)的可能性。但是由于采用的是現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實時性不能保證。沈陽機床集團建立i5云制造平臺，開拓了制造模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)+制造模式的先河。華中8型智能數(shù)控系統(tǒng)依托云計算技術(shù)平臺，實現(xiàn)高速、高精、高效的加工。

雖然云計算技術(shù)已經(jīng)在機床控制系統(tǒng)領(lǐng)域取得了成績，但是，到目前為止，國內(nèi)外尚未開展以云計算為基礎(chǔ)對機床控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和調(diào)整的研究。

西安交通大學(xué)的黃瑩，盧秉恒，趙萬華在《云計算在智能機床控制體系中的應(yīng)用探析》一文中，以智能機床的控制體系為著眼點，通過分析機床控制系統(tǒng)的發(fā)展及所存在問題，提出將云計算的概念與數(shù)控機床智能控制相結(jié)合是解決問題的有效途徑。針對國內(nèi)外云計算在制造業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析得出以云計算為基礎(chǔ)設(shè)計和調(diào)整機床控制體系這一研究思路，具有一定的創(chuàng)新性，可以依靠云計算的本質(zhì)特點，構(gòu)建一種新穎的、具備云計算基本特點的開放式控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)計算的壓力來對計算能力進行配置，符合機床智能化的總體趨勢。研究提出智能機床云控制體系的概念，剖析其內(nèi)涵，并結(jié)合云計算架構(gòu)，給出控制體系設(shè)計可采取分層級、任務(wù)化、數(shù)據(jù)流控制的思路。最后，設(shè)計智能機床云控制體系的總體結(jié)構(gòu)，并研究將智能機床云控制體系的進行分解而后依據(jù)總體框架匯總的具體實施方法。研究結(jié)果為進一步分析在這種控制架構(gòu)下，數(shù)控系統(tǒng)的計算能力、存儲能力、數(shù)控機床的加工精度等內(nèi)容，用以驗證設(shè)計方案的可行性及特點提供了總體構(gòu)想。因此，研究結(jié)果可以為解決智能機床的系統(tǒng)集成、大數(shù)據(jù)處理、計算速度和精度以及開放性問題提供一定的方法論。