增材制造進入產業化, umati（通用接口）標準的重要性
近年來，3D打印-增材制造業一直被看好，工業4.0指日可待�，F實情況是，增材制造等流程的關鍵部分仍然嚴重依賴手動流程。而只有增材制造工藝能夠成功集成到未來高度自動化的工業流程鏈中，才能發揮潛力，真正意義上進入產業化。這正是 VDMA （德國機械設備制造業聯合會）成員多年來系統地努力的目標。
OPC UA
© umati
當前3D打印-增材制造在醫療、航空航天等工業制造企業獲得了蓬勃的發展，這些行業要求產品具有的可追溯性，那就需要將數字化流程鏈中的每個步驟連接起來，提供關鍵流程控制、關聯數據流和可追溯性功能。根據3D科學谷的市場了解，在現實生產中，很多設備之間的接口并沒有統一的標準，這使得數據的交互變得非常困難。
在邁向智能化的增材與減材融合的工廠的路途中，當前的局限不僅僅是增材設備之間缺乏統一的通用接口標準，減材設備之間也缺乏統一的通用接口標準。在這方面，umati（通用接口）標準的重要性正在浮現。
增材制造發展階段
© 3D科學谷白皮書
實現敏捷自動化的關鍵里程碑
在各種機器和技術組件之間實施數據標準化是實現敏捷自動化的關鍵里程碑。合作伙伴和 VDW （德國機床制造商協會）共同創造了 umati，umati 標準從標準定義開始就內化了這一目標，這使他們處于獨特的位置，可以在未來幾年兌現自動化的承諾。
umati 是基于 OPC UA 的開放式標準，目前適用于全球機床用戶，它用于探索未來制造業的新潛力，在推進增材制造的開放式標準方面的努力正在加速。
VDW（德國機床制造商協會）是 OPC 基金會的成員，因此隸屬 OPC UA 社區。它使機床和外圍設備能夠連接到客戶特定的 IT 生態系統——連接簡單、安全且無縫。
在傳統制造業，VDW正在推動國際公認的 OPC-UA 接口標準的使用以及與 umati 的數據通信，以實現網絡化。VDW正在逐步實現從設計到材料處理再到后處理的流程鏈自動化，并將用于光學全方位流程控制的解決方案集成到機器和系統中，以實現可重復的質量。
在過去的幾年中，增材制造技術和材料取得了重大進展——但即使是世界上的大部分頂級的生產企業仍然使用手動流程來處理大部分調度和質量控制。這是因為工作的復雜性，缺乏最佳實踐以及獨立機器數據系統的開發。
3D科學谷了解到一旦例如umati 的這些標準到位并投入使用 – 將大量其他流程簡化并且生產成本下降。用于3D打印-增材制造的設備也是如此——交換和共享信息越容易，制造的效率就越高。
涉及生產的所有行業的公司都需要通用機器接口，以確保清晰的數據收集、簡化的通信渠道和不同機器類型的控制。Umati 使機器供應商能夠提供連接接口，以便輕松連接到客戶特定的軟件解決方案。
為什么（機器）通信是關鍵
雖然可以通過多種方式提高制造效率，但最穩定的流程是通過自動化通信流程來完成的。這就是精益生產線所完成的。所有生產步驟都標準化為穩定的數據流。這樣，即使生產中的某些組件發生了切換，價值鏈仍會收到完整的信息內容，因此可以有效地做出決策。這有助于提高產能利用率、確保質量并創建更靈活的流程。
但是為了讓機器能夠傳輸數據并提高效率，需要一個連接接口。過去已經開發了不同的方法來簡化車間數據流（例如 REST API、MTConnect）。
不幸的是，它們都沒有實現通用的即插即用解決方案。它們要么缺乏特異性（例如，沒有明確定義端點），要么缺乏功能（例如，僅支持單向通信）。這限制了它們跨行業使用的能力，特別是當生產環境中有多臺機器時�？紤]到典型的3D打印-增材制造服務機構擁有來自四到八家供應商的 3D 打印機，在流程的后期，需要可以找到相同數量的后處理站，以及用于管理工作的質量保證系統和軟件。
為全面工業 4.0 自動化做準備
自 2018 年以來，VDW聯合工作組由來自 10 多個國家的 70 家公司發起了umati（通用機床接口）標準這項倡議。
VDW認識到建立全球認可標準是一項重大挑戰，因此使用 OPC UA 作為基礎交付方法。OPC UA 已經使用服務器-客戶端模型來查找數據、讀取和寫入新操作、執行任務并提供數據和事件通知。這使 umati 能夠通過使用 OPC UA 的基礎架構“跨越”多個競爭標準。
OPC UA 的主要現有功能是：
獨立平臺：適合嵌入各種機器類型并在基于云的軟件基礎架構中使用。
安全的：支持加密、身份驗證和審計
可擴展：可以在不影響現有應用程序的情況下添加新功能
綜合信息建模：允許定義和管理增材制造和工業 4.0 所需的復雜信息流。
應該交流什么（機器）數據？
umati 的主要初始任務是定義標準化語義，嵌入現有的 OPC UA 信息模型中。這是通過在現有 OPC UA 格式之上為服務器和客戶端創建數據結構的通用方式來實現的。這種選擇還有助于最大限度地降低供應商在實施系統時的風險，因為 OPC UA 已經作為數據標準進行了測試和驗證。
一旦完全定義，umati 將是通用的，因此可以輕松鏈接不同的機器類型和應用程序。它簡化了與多個供應商的機器連接任務，還減少了連接到其他 OPC UA 集成的工作，即使他們沒有添加 umati。
2020 年年中的官方 umati 版本將涵蓋以下：
- 識別不同制造商的機器
- 概覽正在運行的生產
- 作業中的零件概覽
- 作業運行時間概覽
- 設備狀態概述
- 即將進行的手動活動概述
- 錯誤和警告概述
- 為 KPI 計算提供信息
- 為媒體和能源使用統計提供數據
- 提供刀具數據概覽（對于CNC數控設備）
對于未來的版本，預計會有更高的功能：
- 經營狀況
- 有關零件和材料的信息
- 受控數據管理
- 機器對機器通信（自動化系統）
- 作業檔案管理
- 零部件生命周期信息
- 過程分析/質量保證
通過將所有這些信息放入不同生產機器的通用界面中，可以輕松地在機器和軟件應用程序之間跟蹤和移動關鍵參數。當涵蓋所有這些用例時，數據集將涵蓋工業 4.0 制造的用例。智能制造作為新一代的物質生產技術，與新一代人工智能技術深度融合，形成真正的新一代智能制造技術，進而成為第四次工業革命的核心技術引擎。以精微材料為起點、以數字化控制為手段，創造性地實現了在零件制造過程的同時在制備材料、制備材料的同時在制造零件，將傳統上材料選擇制備和工藝加工的串行過程轉變為成性和成形的并行過程。
在不久的未來，增材制造與減材制造將無縫的銜接在一起，形成了一個唇齒相依的工藝融合的時代，而設備的通用接口標準的重要性或許才剛剛顯現出來。
(責任編輯：admin)
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