计量设备能够以前所未有的速度和更高的分辨率收集数据，但制造商应如何最好地使用所有这些数据？
“计量及其与制造的关系正在迅速发展，”Ken Woodbine Hexagon Metrology（北金斯敦，罗德岛）旗下品牌 Wilcox Associates 总裁最近观察到。 “我们看到测量数据收集的数量越来越多，速度也越来越快。下一个挑战是如何处理所有这些数据。”
Hexagon 正在扩大其重点，建立其计量学基础，更加重视优化制造流程。 Woodbine 在品牌的 Sensing、Thinking 和 Acting 口头禅的范例中描述了这种扩展。毕竟，计量学的目的是创建据以采取行动的信息。这并不是什么新鲜事——为什么要在工业环境中进行测量呢？然而，今天的新内容是加快 d 评估的挑战ata 尽可能快速准确地指导行动。
使用机内探头的数据，例如 Okuma 立式加工中心上的数据，可用于长期诊断，因为以及短期机加工操作。为了帮助从完善的计量基础创建更灵活的操作，Hexagon 提供其计量管理系统 (MMS)。 Woodbine 过去将此描述为用于计量的 PLM。 MMS 分为三个级别：Pulse、Cadence 和 Enterprise。 “第一层 Pulse 是针对单个设备的监控系统，”他解释道。 Pulse 于 2015 年 8 月新推出，它使用传感器网络记录坐标测量机 (CMM) 附近的温度、振动和湿度变化，提供可能影响测量的因素的完整画面。
Cadence 是 MMS 的下一个级别，提供仪表板和报告来监督一组 CMM 或其他计量设备。 Hexagon 最近收购了 SPC 的供应商 Q-DAS，进一步推动了这一进程。 Q-DAS 技术将成为 Hexagon 在其三部分战略中发展其 Thinking 元素不可或缺的一部分。 MMS 的第三个包，Enterprise，旨在协调多个工厂和供应链，这些工厂和供应链是完整的企业，与制造执行系统 (MES) 交换信息。根据 Woodbine 的说法，如果 MMS Pulse 通过传感提供与工业物联网 (IIoT) 的连接，那么下一级别的 MMS（Cadence 和 Enterprise）将使用统计和预测分析来关闭行动循环。
为了帮助制造商提供范例的动作部分，Hexagon 最近收购了 CAM 软件供应商 Vero Software。他们的产品帮助设计带有模块的组件用于金属制造、钣金冲压、金属切割，甚至木工。 “这完成了循环，”Woodbine 说。
异构生态系统
一些制造系统也可能在具有多个参与者的独立生态系统中发展。 Hexagon 还参与了这样一个生态系统，即 Okuma Partners in THINC 计划，这是一个由超过 46 家服务于金属切削和制造业的公司组成的协作网络，由 Okuma（北卡罗来纳州夏洛特）管理。 “合作伙伴关系包括提供夹具、工具、工具管理系统等以及计量的公司，”THINC 合作伙伴总监 Jeff Estes 解释说。他还指出，随着自动化系统变得更加重要，计量设备正在扩大其在制造系统中的作用。
MTConnect 一种数据通信标准，可以更好地实现计量设备连接。计量发展的一种方式是在加工中心本身。Estes 指出，今天大约 80% 的加工中心有机内探头。“这些探头不仅可以检查您的零件，还可以做更多的事情——您可以使用它们来测量随时间变化的工件，以确定机器本身的趋势，”他说，例如机器磨损和精度。 Okuma 通过在 Windows 平台上构建其 OSP 机器控制器，利用了强大的通用计算能力。根据 Estes 的说法，这允许用户编写一个简单的应用程序来进行此类机内探头测量，并在 Microsoft Excel 中绘制数据。“Excel有线性回归等工具来进行预测，”他说。他将这些更简单的预测分析比作小数据，与尝试使用 TB 级数据进行预测分析的大数据形成对比。“Technolo当你可以简化它时，gy 效果最好，”Estes 说。通过将复杂的过程转化为更简单、易于理解的步骤，“技术将得到利用和应用。”
展望未来，他对当今计量行业提供的快速发展的视觉系统感到兴奋。 “制造商现在正在使用测量到微米级的视觉系统，”他说。 “大多数视觉都用于后处理，下一步是在处理中使用它。”
移动数据的另一个重要特征是具有公认的标准格式。其中一个标准是 MTConnect，一种用于机器对机器数据交换的 XML 格式。 “Okuma 拥抱并支持 MTConnect，”他说。 MTConnect的优势在于它可以让来自不同制造商的机器进行通信，让制造商构建异构系统。
实现自动化和智能化
尺寸测量设备的主要目的是提供信息关于零件，但过程信息很重要。CMM 像这个使用 MTConnect 标准的 CMM。其他人认为自动化是使计量数据更易于共享和使用的发展背后的关键驱动力，尤其是对于大型计量设备Mitutoyo America Corp.（伊利诺伊州奥罗拉）的高级分析师 Larry Maggiano 说：“传统上，CMM 生成纸质报告或 PDF 格式的报告。”现在，通过以开放的数字格式生成它们，这些信息可以任何人、任何地方都可以使用。”消除纸张使工业物联网成为可能，从而实现“智能”，甚至是“卓越”的工厂。“摆脱纸张意味着智能机器可以与其他智能机器交流和共享信息，”他说。
该信息实际上有两种类型，过程结果和产品结果。 “尺寸测量设备的主要目的是提供有关零件的信息，但过程信息也很重要，”他说。 “这就是新的 MTConnect 标准令人兴奋的地方。”他报告说，截至 2015 年交付的三丰坐标测量机现在支持 MTConnect 格式的输出。它提供关于 CMM 本身的状态和监控信息，而不是产品。 “如果 CMM 空闲或忙碌，或者 CMM 是否正在等待，或者 CMM 是否离线进行设置，它会确定并广播信息，”他说。
真正令人兴奋的地方是当机床可以将 MTConnect 中的信息广播到 CMM 时。那时，关于如何修改 CMM 正在检查的内容的信息成为可能。 Maggiano 举了一个 CNC 加工中心的假设例子，指出它需要更大的功率和扭矩与正常加工特定特征不同，将该信息广播到 CMM（通过 MTConnect）并让 CMM 确定是否需要对该特征执行额外检查。
他还很快指出另一个，补充协议，也像 MTConnect 一样基于 XML，是质量信息框架或 QIF。 “MTConnect 是关于过程的，QIF 是关于零件本身的结果，”他说。 “MTConnect 是关于信任过程。”
这个 OGP SmartScope Quest 650 多传感器计量系统使用视频、接触式探头和激光传感器的组合来收集尺寸数据，可以通过 MTConnect 传递到 CAM 系统。Optical Gaging Products（纽约州罗切斯特）是另一家计量公司，提供来自其多传感器 met 的 MTConnect 格式输出rology 系统。据该公司新产品开发经理 Ken Sheehan 说，他们添加此功能的动机在于行业本身正在发生的变化。 “我们将自己视为制造过程的一部分，而不仅仅是帮助检验部门，”他解释道。虽然先进的计量设备曾经被归入检验部门的无菌室，但他认为今天的制造商对计量学的看法有所不同。计量学正在迁移到车间，与制造机器相互作用。 “过去对质量的思考方式是将好的部分从坏的部分中挑选出来。如今，重点是通过控制流程确保只制造出好的零件，”他说。 “预测分析的价值在于更好地理解制造过程。”
他认为 MTConnect 在采用和发展方面都处于起步阶段，但可能性令人兴奋。 “我们的希望计量工具继续获取准确的数据，并将该数据推送到上游，尽可能地延迟数据减少的时间，以便 CAM 软件可以使用最大量的零件信息，以更好地优化生产过程，”他说，实际上是使用测量结果实现自动化。
在他看来，一个更重要的发展是根据用于创建零件的过程设计尺寸测量。 “像铸造或 3D 打印这样的增材制造工艺可以而且应该与像机加工这样的减材工艺进行不同的测量，”他解释道。 OGP 最近推出了一个新的软件包 ZONE3，以帮助将多传感器测量系统嵌入到制造过程中。其功能之一是 3D 动画，显示零件、传感器、基准对齐和机床之间的关系，以及 MTConnect 输出。
今天谁似乎需要 MTConnect？大客户aSheehan 表示，还有那些拥有更灵活生产线的公司。 “例如，如果他们有一条大容量传输线，那么 MTConnect 提供的可能性就会减少使用，”他说。尤其是医疗和航空航天公司可能会成为使用 MT Connect 等工具将测量数据集成到其制造过程控制方案中的先行者。
像SPC报告这样的数据只有在需要时才有用阅读速度快，易于理解。来自 Hexagon 的 Datapage+ 允许将多种类型的统计图排列在单个页面上。能够显示嵌入在报告中的零件的 CAD 文件以及针对特定特征的自定义标记，这对于将计量数据与各种最终用户联系起来特别有用。制定标准 – 它定义了什么
为什么是制定一个特定的通信标准这么难吗？根据 System Insights（加利福尼亚州伯克利）的首席战略官 Will Sobel 的说法，这完全是关于计算机科学意义上的语义。 “MTConnect 确实是第一个开放车间的标准，它为数据提供了一个通用词汇表，因此现在我们能够从机器上获取数据并解释其含义，”他解释说。
在该标准出现之前，每个制造商都会孤立地开发他们的数据模型和格式。共享信息和数据是一种翻译练习，除非一家商店只使用一种特定品牌的设备；即使是同一品牌，机器的年龄也常常导致不兼容。这很困难，因为很少有一家公司能够提供所需的所有设备。 “这就是为什么你需要标准。一旦你拥有它们，你就可以开始做一些真正聪明的事情，”Sobel 说。他公司的主要产品 VIMANA，用于示例专门用于以 MTConnect 等格式获取数据并使用大型数据集执行预测分析。 Sobel 还是定义 MTConnect 标准的委员会的主要成员。
测量数据通常分散在整个制造工厂中，并使用各种设备收集，例如 CMM、激光跟踪仪、关节臂或视觉系统。根据 ot Hexagon 的说法，结果以不同的格式创建，并且经常保持孤立，受限于设备。使用他们的 DataPage+，用户可以从任何 EMS 套件程序（如 PC-DMIS Vision 和 PC-DMIS Portable）收集所有测量数据，加上各种其他格式的导入数据，并自动构建一个 Microsoft SQL Express 数据库结果。但是，一个 s 中固有的信息模型标准针对不同的用途。这就是差异及其力量。 “QIF 就是我所说的检查语义模型。 MTConnect 是制造设备数据的语义模型，”他说。正如他所解释的那样，许多标准都提供了语法和通信等元素。它们是一种发出请求并通过消息格式的定义取回数据的方法。语法之外的下一步是语义，解释数据的含义。它定义了图案中特定位置的特定数字指的是机床轴的位置，并且以毫米而不是英寸表示。 “语义意味着无需额外解释即可理解数据的含义，”他说。
最新版本的 MTConnect 1.3.1 更多地关注机床兼容性，而不是计量数据和设备，据称AMT – The Associat 制造技术副总裁 Tim Shinbara离子制造技术（弗吉尼亚州麦克莱恩）。 “首件检验的运输规则已经包含在该标准中，”他解释说。 “对于任何制造商投入生产而言，这些都是需要进行首件检验的关键项目。所以我们知道我们需要将其作为主要部分，并将其包含在标准中。”然而，要推进计量学和相关检测任务的通用标准，首先需要制定零件定义的先决条件。 “我所说的零件，是指在 GD&T 特征上下文中定义的工件，”他说。
标准制定的一个重点是不要以不同的方式重新发明现有标准。这有助于混淆而不是澄清。因此，作为下一版标准（他称之为 1.5 版）开发的一部分，他们的工作组将仔细研究现有标准（如 QIF）并包括
为什么参与制造技术开发或部署的人会对数据标准产生浓厚的兴趣？ “避免非增值工作，”Shinbara 解释说。不应花费专业知识和时间以某种方式理解、重新格式化和重命名数据以使单个机器或整个系统协同工作。 “它消除了代价高昂的必要之恶。”
本文首次发表于 2015 年 9 月版的《制造工程》杂志。
