数控机床更加开放，可互操作的，智能的技术评论摘要新一代的计算机数控（CNC）机器的目的是可移植的，可互操作的，适应能力强。近年，G-代码（ISO6983）已广泛应用于部分编程的数控机床，但在开发新一代的数控机床上也被认为是一个瓶颈。一个叫STEP-NC的新标准正在作为一种新型数控机床的数据模型而发展起来。数据模型是一个通用的标准，专门针对智能化的数控制造工作站，来实现一个标准CNC控制器和NC代码生成工具的目标。它被认为是一个实现STEP-NC的数控机床更加开放的，更强适应性的基础架构。本文概述了STEP-NC的未来主义观点来支持通过全球网络的自主制造工作站进行的可互操作的分布式STEP兼容数据的解释，部分智能程序的生成，诊断和维护，监测和作业生产调度的智能制造。2005年，爱思唯尔B.V.保留所有权利。1.介绍从一开始在19世纪的工艺生产到20世纪初所开拓的大规模生产中已经出现了制造系统中一些革命性的配置变化。最被认可的传统配置制造系统是专用的传输（机器）线，它们使大规模生产在高效率和低成本下进行成为可能。为满足20世纪70年代和20世纪80年代生产发展中需要的应用范围更广的零部件的要求，“灵活”生产得以发展来满足这些需求较小的批次不同的生产部分。这些系统使用几组计算机数控（CNC）机器来重新编程使不同部分与自动传送系统和存储系统结合。这些CNC机床在系统中成为核心要点，例如在灵活的传输线上，柔性制造系统（FMS）中和柔性制造单元（FMC）中。然而，这些系统的灵活性还是被认为是被限制了的。为了让制造企业在面对日益频繁，不可预测的市场变化中自信的做好准备，可互操作的更加开放的制造系统是必要的。在可互操作，开放的制造系统的设计和操作过程中有必要区分系统上的问题，组件上（即机床和控制）的问题还有减少加速时间的问题。大部分的研究工作都不遗余力地放在了系统的问题上，对组件的问题的研究很少，而减少加速时间的问题就更被人忽视了。在组件层面上，研究工作主要围绕关于机床的控制问题。目的在于为模块化和开放式体系结构控制提供可行的数控技术。在任何制造系统中，数控机床都是其主要成分。需求和新的机遇赋予数控机床急需的功能，例如，互操作性，适应性，灵活性和可重构性。为此，有两个主要问题需要解决，即产品数据的兼容性/互操作性和数控机床适应性。至目前为止，很少有研究在这一领域开展，但由于被称为STEP-NC的新的CNC数据模型的发展，出现了一股研究活动在设法解决上述的问题。本文报道了这些研究活动，并试图解决数控机床的互操作性和适应性的问题。目前的CNC技术的障碍今天的数控机床设计在如多轴控制，误差补偿和多工艺制造（例如，联合车/铣/激光和磨床）的帮助下很好的发展起来了。但与此同时，这些功能的编程任务越来越困难而且机床本身也较难适应。为缓解这一问题已经付出了一些努力，特别是开放式体系结构控制的趋势方面，基于OSACA[5]和开放式模块化结构控制器（OMAC）[6]，第三方软件可用于在控制器内工作于标准的Windows操作系统下。对于软件控制器的应用是一个公认的未来产业发展方向，PLC的逻辑编辑在软件中而不是硬件。虽然这些事态发展都提高了软件工具和数控系统的体系结构，但供应商和用户仍在寻求一个共同的语言，它集成了CAD，CAPP，CAM，CNC，每个阶段的知识转换不会丢失信息。虽然有很多的辅助工具支持NC制造，但从系统到系统的适应性和互操作性问题，仍然被看作是限制更广泛地使用这些工具的关键问题之一。2.1产品数据的兼容性和互操作性数控机床完成产品的设计和制造生命周期，往往不在于他们必须与上游子系统进行沟通，如CAD，CAPP，CAM。像SET，VDA和初始图形交换规范（IGES）在中立数据交换协议的情况下就会使用，在合成的CAD/CAM系统之间会发生信息交换。然而，这只有部分成功，因为这些协议主要是为了交换几何信息但不完全适用于所有的CAD/CAPP/CAM行业的需求。因此，国际社会制定的ISO10303[7]设置标准，称为STEP为我们所熟知。通过实施STEPAP-203[8]和STEPAP-214[9]在计算机辅助设计（CAD）系统中，数据交换的屏障被除去。然而，CAD/CAM和CNC系统之间的数据交换问题仍未得到解决。CAD系统设计精确地描述了一部分的几何形状，而CAM系统根据目前的CAD模型和车间现有的资源上的几何信息来使用计算机系统生成计划和控制制造业务。最终结果是，CAM系统是一组能在数控机床上执行的数控程序。STEPAP-203和STEPAP-214只有统一为一个CAM系统的输入数据。在CAM系统的输出方面，一个50年历史的国际标准ISO6983（称为G-代码或RS274D）[10]仍占据大多数数控机床控制系统