更好的数据互操作性的承诺推动了改善制造业工厂车间通信的努力
多年来，制造业一直在争论开放制造网络的利弊，但对病毒漏洞和PC 在网络上的稳定性在很大程度上限制了开放式架构 PC 控制的进展，并使根深蒂固的专有系统保持在原位。在网络和通信领域，机床和控制开发人员大多围绕以太网/IP（以太网/工业协议）和其他普遍接受的通信方法，将其作为共享制造数据和关键应用（包括机器监控和车间数据收集）的行业标准。
MTConnect 是该行业的一个相对较新的成员，它带来了一种开源、免版税的制造协议，旨在使用 HTT 等经过验证的互联网标准轻松地将制造设备连接到外部世界P（超文本传输协议）和 XML（可扩展标记语言）。轻型 MTConnect 协议通过 XML 模式定义 XML 文档中的数据结构，指定机床组件和制造设备可以提供的数据流，最近还描述了切削工具、工件夹具和夹具系统。
由制造技术协会 - AMT（弗吉尼亚州麦克莱恩）在 IMTS 2008 上正式推出，MTConnect 研究所（弗吉尼亚州麦克莱恩）仍在行业中建立势头，截至 7 月，成员名单不断增加，其中包括机床制造商 DMG / Mori Seiki、GF Agie Charmilles、Hardinge、Hurco、MAG、Makino、Mazak 和 Okuma；机器控制供应商 Bosch Rexroth、Fanuc FA 和 Fagor Automation；机器人制造商 Fanuc Robotics；模具开发商 Kennametal 和 Sandvik；软件开发商 CAMWorks 和 Predator Software；和佐治亚理工学院的顾问形成系统实验室、国家国防制造和加工中心、国家机械科学中心、TechSolve 等。
“MTConnect 是相当新的东西。这可能是机床供应商会接受的东西——并不是每个人都支持，”Shop Floor Automations Inc.（加利福尼亚州拉梅萨）总裁 Greg Mercurio 说。 “在某些方面，必须有某种类型的标准。在 PC 世界中，Windows 是一个标准；当我们查看手机上的键盘时，它是非常标准的。不幸的是，在机床领域，每个人都以不同的方式构建他们的机床控制，并且他们使用不同的通信方法，因此 MTConnect 的想法是尝试设置标准通信方法以从设备检索数据。”
在 IMTS 2010 上，MTConnect 和 OPC 基金会（亚利桑那州斯科茨代尔）宣布，这两个组织将合作开发ping 标准，称为 MTConnectOpcUa，是一组配套规范，用于确保 MTConnect 规范和 OPC 规范之间的互操作性和一致性。在最近推出的第三个版本中，MTConnect 1.2 版增加了切削工具、工件夹持系统和夹具等资产，所有与制造过程相关的元素都不是设备的组件，可以移除。
“直到这个版本，MTConnect 都是关于与机床相连的东西，”MTConnect Institute 总裁兼主席 Dave Edstrom 指出，他最近就车间主题发表了深入的演讲- DMG / Mori Seiki USA Inc.（伊利诺伊州霍夫曼庄园）创新日的现场网络和通信。 MTConnect v1.2 给出了符合 ISO 13399 的切削刀具的具体示例，ISO 13399 是描述切削刀具产品数据的标准，独立于任何特定系统，他补充道。除此之外更新后的标准描述了使用 MTConnect 对这些资产进行建模以及资产数据的管理和通信。
为什么制造商应该选择 MTConnect？
制造商Edstrom 指出，正在寻找易于连接的即插即用网络解决方案，并将关键制造数据实时传送给工厂管理层。 “对于车间所有者或工厂经理来说，精益制造需要车间监控。我的看法是，如果不进行车间监控，就不可能实现精益，”他说。
“客户确实需要即插即用的解决方案-播放解决方案，”Edstrom 说。 “他们面临的挑战是获取这些数据并将其转化为可操作的信息。”
MTConnect 规范不是应用程序，而是 Edstrom 所说的读取/读取协议使将机床连接到工厂网络变得极其简单作品。较旧的遗留机床将需要一个黑盒类型的适配器和一个代理，这是使设备能够通信的软件代码。较新的 CNC 机器只需要一个内置代理即可使用 MTConnect。 “将 MTConnect 视为制造业的蓝牙，”Edstrom 说。 “从本质上讲，它让我们的机器看起来像一个网站。
“当你看到车间里发生的所有事情时，你想得到一些简单的事情，”Edstrom 说。 “CAM 供应商的一个有趣应用是准确了解制造特定零件的能源成本。”
“将 MTConnect 视为一种协议管道，将制造设备连接到应用程序，”Edstrom 观察到。 “当它是 MTConnected 时，制造商有很多选择，他们不会被其他驱动程序所束缚。”此外，作为一个只读协议，他补充说，“没有人可以打电话说‘MTConnect 让我的机器崩溃了。’”
车间监控对精益至关重要
同时实时机器工具的数据收集和监控对于精益工作至关重要，许多商店出于各种原因不使用机器监控，很可能是出于成本考虑。但有效的精益实施取决于对关键指标的仔细分析，尤其是整体设备效率 (OEE)，这可以通过有效的车间监控系统获得（参见《制造工程》2012 年 7 月号中的“管理工厂数据”。）
“今天，MTConnect 代表了一项投资。随着时间的推移，它将加速应用程序的数量和这些应用程序的智能化，适用于范围广泛的制造商。 “作为软ware 开发人员，我们当然可以希望机器制造商将继续接受、支持并为他们出货的每台机器提供 MTConnect 标准。
“这取决于每个人的进取心着手改造他们现有的设备，这也取决于建筑商对运输设备的认真程度，”Abbassian 在谈到 MTConnect 的验收时补充道。 “典型的问题是它是额外成本选项，还是每台机器的标准配置？作为一个行业，多年来，我们从机器制造商那里获得了改进的连接性和车间选项，但它们总是需要额外付费。”
许多机器制造商提供他们自己的机器监控版本，Shop Floor Automations 的 Mercurio 补充说，但没有充分支持它。 “关键是每个人对设备的利用率和生产力。随着公司越来越精简，他们必须拥有有效的监控，”Mercurio 说。 “你可以问企业主，他们的设备利用率如何？他们会给你答案，但我敢打赌这不准确。”平均值可能接近 50% 或 60% 的时间，这不是很好，他补充道。
像 MTConnect 这样的基于网络的标准带来了根据 Mercurio 的说法，对于寻求监控 OEE 指标的制造商来说，这有很多好处，多年来一直支持 Fanuc 的 FOCAS 网络标准。 “如果你与 MTConnect 交谈，那是他们可以带来的东西之一，OEE 可以用于任何行业。这就是 Predator、Okuma 以及所有这些公司聚在一起说，‘好吧，我们会采用那个标准。’我们想要接受一个标准。硬币的另一面是越来越多的机床供应商正在接受以太网连接。”
让 SneakerNet 落后
对于当今大多数机器控制，车间通信系统包括 USB、CF 卡和以太网，Siemens Industry Inc. 经销商支持经理 Randy Pearson 指出（Elk Grove伊利诺伊州村庄）。 “USB、紧凑型闪存卡和以太网减轻了将零件程序传入和传出 CNC 的痛苦，”Pearson 说。 “USB 和 CF 卡使机器操作员和编程人员能够快速轻松地将零件程序从机器传输到机器，而且由于不需要电缆，因此设置起来又快又容易。至于以太网，这使得机器操作员只需按几下按键就可以从编程部门加载零件程序；但是，这确实需要运行以太网电缆并在 CNC 控制器中设置 TCP/IP 地址。”
以太网是大多数制造设施中使用的主要网络协议，皮尔逊说。 “但另一方面，在许多较小的商店中，USBCF 卡似乎是首选方法，”他补充道。 “西门子在其所有控制平台中都包含这些选项。 USB 和 CF 卡基本上是即插即用的，而以太网则需要设施 IT 人员进行一些设置和配合。”以太网和 ProfiNet 是行业标准，他补充说，因此在全球范围内兼容。 “以太网用于与离线存储机床零件程序的外部计算机通信，”他说，“而 ProfiNet 用于控制硬件和外围设备的内部通信。”
无论现场总线通信的版本是什么——Ethernet/IP、ProfiNet、Modbus、TCP/IP——像 Fanuc 这样的全球供应商都会支持它，Fanuc FA America 的 CNC 工程经理 Paul Webster 指出（伊利诺伊州霍夫曼庄园）。 “以太网 IP 在美国占主导地位，但它正在全球范围内获得认可。但是，还有其他领域我们支持的用途包括 Profibus、ProfiNet、FL-Net 和 Modbus。
“重要的是这些都是基于以太网的现场总线，”Webster 说。 “他们为我们提供的是使用通用以太网电缆传输 I/O 点的能力，并且通过同一条电缆，我们可以传输离散的 I/O 和数据。数据传输的一个例子是使用 Fanuc 的 FASConnect，这是一种用于网络分布式数据管理的软件解决方案，它允许从网络上的任何计算机管理工厂中所有机器的 CNC 数据。”
Fanuc FA 和 Fanuc Robotics 都是 MTConnect 成员，也是该联盟的技术顾问组成员。 “就协议本身而言，它类似于任何其他协议。这只是与 CNC 通信的另一种方式，”Webster 评论道。 “已经有几个可用的。 Fanuc 使用所谓的 FOCAS [Fanuc Open CNC API 规范]，这是我们的原生协议。
“几乎所有在 CNC 中可用的东西都可以通过 FOCAS 获得。 MTConnect 被编写为跨制造商的工业协议。这里的优势是您可以从工厂中的所有 CNC 获得相同的数据，但是您可以获得的数据类型是有限的。”
使用像这样的协议Fanuc FOCAS，用户可以访问比 MTConnect 这样的通用协议更多的数据，他补充道。 “因此，如果您在 FOCAS 中编写应用程序，您可以获得任何您想要的东西。”
MTConnect 的方法确实有一些便利，他补充道。 “基于 XML 的信息是人类可读的，并且可以被通用的 Web 应用程序读取，”Webster 说。 “但是因为我们谈论的是通过互联网式通信进行的事情，所以它并不是特别快吨。 FOCAS 是专门为 CNC 编写的，因此速度要快得多。”
协议也以不同的方式执行数据，他说。 “一个是 API，而 XML 是一个平面文件，基本上就像一个文本文件，”Webster 说。 “你正在来回发送平面文件，这不如调用一个位、一个字节或一个字那么快。您必须创建它，然后发送它，然后由应用程序在另一端翻译它。但它是通用的，所以 XML 数据可以发送给任何人，并被任何应用程序使用，基本上，只要您知道您正在接收的数据是什么意思。所以很简单。可用性取决于您的应用程序和您想要做什么。”
