NC-Link(數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn))的研發(fā)應(yīng)用已進(jìn)入第5個(gè)年頭。2016年5月23日，國家工信部發(fā)布開展“智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用項(xiàng)目”，數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟啟動項(xiàng)目“數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)驗(yàn)證”，正式開始了NC-Link的研發(fā)。

智能制造的核心技術(shù)之一是CPS(Cyber-Physical Systems，信息物理系統(tǒng))，實(shí)現(xiàn)CPS的關(guān)鍵核心技術(shù)之一是數(shù)控裝備的互聯(lián)互通，為實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備互聯(lián)互通，標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟由中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會牽頭，組織數(shù)控行業(yè)15家企事業(yè)單位、研究機(jī)構(gòu)與高校(發(fā)起單位)于2016年5月在武漢成立。旨在整合行業(yè)內(nèi)優(yōu)勢企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的技術(shù)資源，圍繞智能制造的需求，制定具有國際先進(jìn)水平的數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過幾年的努力，進(jìn)行了20余次標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容修訂和10余次技術(shù)架構(gòu)調(diào)整。截至目前，NC-Link標(biāo)準(zhǔn)初步形成并在多個(gè)智能工廠進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。

一、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證平臺應(yīng)用情況

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證平臺的核心包括NC-Link代理器、數(shù)控裝備及適配器、華中數(shù)控云平臺、驗(yàn)證軟件NC-Link Test、NC-Link開放平臺用戶管理系統(tǒng)。

平臺首先在項(xiàng)目組單位進(jìn)行了應(yīng)用，連接了廣州數(shù)控智能加工單元、科德數(shù)控智能加工單元、沈機(jī)i5數(shù)控智能加工單元、西門子數(shù)控智能加工單元。

隨后在生產(chǎn)線和智能工廠進(jìn)行了應(yīng)用，主要包括華工激光板金自動化激光切割生產(chǎn)線、普什寧江FMS63柔性制造系統(tǒng)智能生產(chǎn)線、華大電機(jī)智能生產(chǎn)線，以及嘉泰多種數(shù)控系統(tǒng)混合的智能工廠。

應(yīng)用系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用包括蘭光MES應(yīng)用系統(tǒng)和華中數(shù)控的云平臺。

目前，本項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)(草案)已經(jīng)通過了國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國標(biāo)立項(xiàng)，并在聯(lián)盟單位內(nèi)和相關(guān)行業(yè)內(nèi)企業(yè)中進(jìn)行推廣。目前已應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)和單位包括：

(1)NC-Link與智能云科iSESOL平臺對接，為機(jī)床提供遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)。

(2)大連鑫豪機(jī)械有限公司：使用NC-Link采集機(jī)床信息，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)床項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)無人管理的功能。

(3)泉州佳潤新材料科技有限公司：使用NC-Link進(jìn)行車間生產(chǎn)管理。

(4)華大電機(jī)股份有限公司：使用NC-Link進(jìn)行產(chǎn)線控制。

(5)寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司：使用NC-Link進(jìn)行信息采集，實(shí)現(xiàn)機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控、報(bào)警分析、效率分析、生產(chǎn)管理和遠(yuǎn)程運(yùn)維。

(6)格力電器(蕪湖)有限公司：使用NC-Link進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)，用于激光加工生產(chǎn)。

(7)陜西航天時(shí)代導(dǎo)航設(shè)備有限公司：使用NC-Link采集機(jī)床信息，用于設(shè)備監(jiān)控。

二、標(biāo)準(zhǔn)在國家重大工程和重點(diǎn)項(xiàng)目的應(yīng)用情況

1.“便攜式電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模組精密加工智能制造新模式”項(xiàng)目

華中數(shù)控與蘇州勝利精密制造科技股份有限公司合作建設(shè)的“便攜式電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模組精密加工智能制造新模式”項(xiàng)目是中國制造2025智能制造示范專項(xiàng)。本項(xiàng)目綜合應(yīng)用自主可控智能裝備，打造便攜式電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模組精密加工智能制造車間(如圖1所示)，使用NC-Link協(xié)議原型實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)采集功能，建成了由200臺套國產(chǎn)高速高精鉆攻中心、106臺套工業(yè)機(jī)器人、10臺AGV小車、20條自動輸送線、立體智能倉庫、在線視覺檢測裝備、自動化清洗與包裝線、中央生產(chǎn)調(diào)度控制室以及3D CAPP、PLM、MES、ERP、云數(shù)控等工業(yè)軟件組成的智能化、數(shù)字化車間?；?/span>NC-Link標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及高速高精加工云服務(wù)平臺，遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，監(jiān)控診斷，大數(shù)據(jù)存儲、分析、可視化，以及可集成智能應(yīng)用，生產(chǎn)控制中心軟件提供報(bào)表組件數(shù)﹥20，圖表類型﹥20種，支持移動端展示，平均響應(yīng)時(shí)間﹤5秒。提供報(bào)表組件數(shù)﹥20，圖表類型﹥20種，支持移動端展示，平均響應(yīng)時(shí)間<5秒。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測故障或異常狀態(tài)的發(fā)生，在做出故障提示的同時(shí)自動給出對應(yīng)的診斷維修方法指導(dǎo)。有效提高了公司的生產(chǎn)效率，滿足產(chǎn)品加工效果，加工效率提升25%以上。本項(xiàng)目于2019年初通過了江蘇省工業(yè)和信息化廳組織的現(xiàn)場驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)論如圖2所示。

2.“華中9型-新一代智能型數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)及應(yīng)用驗(yàn)證”項(xiàng)目

在國家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)“華中9型-新一代智能型數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)及應(yīng)用驗(yàn)證”項(xiàng)目中采用了NC-Link技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。如圖3所示。

具體應(yīng)用情況如下：

為了進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和命令下發(fā)，NC-Link定義了一個(gè)機(jī)床定義模型，機(jī)床定義模型是一個(gè)抽象和具有擴(kuò)展性的模型，對每一種接入網(wǎng)絡(luò)平臺的數(shù)控機(jī)床和現(xiàn)場設(shè)備根據(jù)機(jī)床定義模型，生成一個(gè)實(shí)例化的具體設(shè)備描述文件，該文件描述設(shè)備的結(jié)構(gòu)和屬性，并把實(shí)例化的模型保存在本地。

NC-Link采用三層架構(gòu)即由適配器(Adapter)、代理器(Agent)和客戶應(yīng)用(Client)組成。項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的代理服務(wù)，代理服務(wù)作為中間層在適配器和應(yīng)用之間傳遞數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目針對網(wǎng)絡(luò)平臺中每一種數(shù)控機(jī)床和設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的適配器(軟件插件或者硬件)，適配器的主要功能是從數(shù)控系統(tǒng)或者設(shè)備中采集數(shù)據(jù)或者把控制命令下發(fā)到數(shù)控系統(tǒng)或現(xiàn)場設(shè)備。適配器將把自己接口在代理器上注冊，同時(shí)代理還將實(shí)現(xiàn)一個(gè)應(yīng)用接口。

代理和適配器以及應(yīng)用都需要在注冊服務(wù)器上進(jìn)行注冊，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞前，適配器需要把自己所代表的數(shù)控機(jī)床或者設(shè)備的實(shí)例化機(jī)床或者設(shè)備模型傳送到代理器上。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，適配器周期性地根據(jù)自己的模型結(jié)構(gòu)把需要采集的批量數(shù)據(jù)通過自己的注冊接口傳遞到代理器，代理器把數(shù)據(jù)緩存在自己的存儲設(shè)備上。網(wǎng)絡(luò)化平臺或者云平臺將根據(jù)代理提供的接口服務(wù)去獲取代理上緩存的數(shù)據(jù)，然后應(yīng)用將利用網(wǎng)絡(luò)平臺獲取自己所需的數(shù)據(jù)。當(dāng)應(yīng)用需要下發(fā)命令時(shí)，首先把命令發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)平臺，在傳遞到代理，代理直接把命令通過適配器提供的接口傳遞到指定的適配器，由適配器轉(zhuǎn)發(fā)到特定的設(shè)備或數(shù)控系統(tǒng)。應(yīng)用也可以不通過網(wǎng)絡(luò)化平臺直接和代理器交換數(shù)據(jù)。

通過以上過程就可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)化平臺內(nèi)設(shè)備之間的互聯(lián)互通。

三、項(xiàng)目成果應(yīng)用所取得的經(jīng)濟(jì)和社會效益

1.經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目以“數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議聯(lián)盟”為依托，聯(lián)盟成員單位包含數(shù)控系統(tǒng)廠商、數(shù)控機(jī)床廠商及高校和科研機(jī)構(gòu)等。目前，本項(xiàng)目制定的標(biāo)準(zhǔn)(草案)正在聯(lián)盟單位內(nèi)和相關(guān)行業(yè)內(nèi)企業(yè)中進(jìn)行推廣，涉及領(lǐng)域包括國內(nèi)機(jī)床制造、汽車零部件加工、3C加工等，應(yīng)用1000余臺套。

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用領(lǐng)域范圍將進(jìn)一步擴(kuò)展。數(shù)控裝備已形成了龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)品配套完善。隨著中國智能制造的推進(jìn)，需求量也將逐年遞增，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，應(yīng)用前景十分可觀。預(yù)計(jì)聯(lián)盟成員單位國內(nèi)銷售的數(shù)控系統(tǒng)平均按10萬臺/年，2萬元/臺計(jì)算，實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益可至20億元。另外，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用后，初步估計(jì)能夠節(jié)省人工、維修、備件、坯料消耗、停機(jī)損失等成本30%以上。

2.社會效益

項(xiàng)目對推動我國數(shù)控行業(yè)的自主可控，打破國外的壟斷有積極意義。美國制造技術(shù)協(xié)會和德國機(jī)床工業(yè)協(xié)會都已進(jìn)行了溝通和聯(lián)系，希望加強(qiáng)技術(shù)交流，也希望我們的標(biāo)準(zhǔn)能夠兼容他們的標(biāo)準(zhǔn)MTConnect和OPC UA。

本項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)(草案)已通過國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國標(biāo)立項(xiàng)和中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會團(tuán)標(biāo)立項(xiàng)，全社會可共享標(biāo)準(zhǔn)成果。

標(biāo)準(zhǔn)成果對使用企業(yè)所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了促進(jìn)作用。以本項(xiàng)目的驗(yàn)證單位嘉泰為例：嘉泰數(shù)控科技股份公司已成為泉州市智能制造示范工程建設(shè)的首選示范單位，泉州市政府明確了基于該項(xiàng)目，建立應(yīng)用國產(chǎn)智能數(shù)控裝備的智能制造示范車間的目標(biāo)和任務(wù)，泉州市政府將從資金、金融、土地、人才、子女入學(xué)、用電保障等多方面，出臺綜合性政策用于支持企業(yè)進(jìn)行智能制造示范車間的建設(shè)。通過本項(xiàng)目在泉州