伴隨著能源價格不斷上漲，同時為了實現(xiàn)節(jié)能減排目 標，機床能否節(jié)約能源和資源對于機床行業(yè)非常重要。機床 是否能夠提高能耗透明度或直接實現(xiàn)節(jié)能目的，正成為機床 產(chǎn)品占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。因此，SINUMERIK ONE 及其數(shù)字化 軟件解決方案在機床制造方面提供的眾多助力可持續(xù)發(fā)展的 功能受到廣泛關(guān)注，這些功能可以惠及機床制造商 (OEM) 及 其最終用戶。

　　我們先從 OEM 的角度出發(fā)，探討如何在機床的開發(fā)、 生產(chǎn)、調(diào)試和操作過程中實現(xiàn)節(jié)能減排目標。機床數(shù)字孿生 是在各個環(huán)節(jié)中實現(xiàn)降低成本和提高效率的基礎(chǔ)?！癈reate MyVirtual Machine(簡稱CMVM)”在設(shè)計流程引入了完 整功能和組件的數(shù)字孿生，無需使用實際的硬件就可以完成 機床的數(shù)字化調(diào)試。此外，通過數(shù)字孿生還可以同步執(zhí)行多 項任務(wù)，在設(shè)計過程中不必嚴格按照先后順序執(zhí)行每一道工 序，從而進一步節(jié)省時間和成本。

　　1 可實現(xiàn)仿真功能的數(shù)字展示平臺

　　除了“Create MyVirtual Machine ”，我們還進一步 推出了“Run MyVirtual Machine(簡稱RMVM)”。機床 制造商可以從兩方面獲益：首先，可以將Run MyVirtual Machine作為機床虛擬展示平臺，展示尚未實際生產(chǎn)的機床 原型機。潛在買家可以看到如何通過數(shù)字孿生制造特定機床 組件。其次，機床制造商可以將 Run MyVirtual Machine 作 為虛擬編程平臺提供給客戶，幫助客戶做好生產(chǎn)準備工作。

　　這一功能可以利用數(shù)字孿生技術(shù)，實現(xiàn)真實且無風(fēng)險的仿 真。它涵蓋了工作空間、軸位置值，并兼顧空閑時間。通過 數(shù)字孿生及 Run MyVirtual Machine 進行編程、試運行、坐 標偏移值校正和點動模式，每個執(zhí)行的數(shù)控程序預(yù)計可以實 現(xiàn)超過 80% 的能耗下降(圖 1)。

　　2 能耗透明度

　　Ctrl-E 是 SINUMERIK 的一個典型功能，便于用戶掌握 能耗情況，這一功能需要機床制造商在機床上提供必要的訪 問權(quán)限。當滿足訪問此功能的條件時，按下 Ctrl + E 快捷鍵 就可以清晰顯示包括主設(shè)備和輔助設(shè)備在內(nèi)的整臺機床的能 耗情況?；谶@些信息，就可以評估并推算出如何在空閑時間降低能耗。以一臺示例機床為例， 一年內(nèi)總計節(jié)省的能 源達到 920千瓦時，這大致相當于機床基礎(chǔ)負載產(chǎn)生能耗的 5%。該示例直觀展示了該功能作為機床制造商銷售賣點的 價值所在。

　　3 加工速度更快、能耗更低

　　節(jié)能并不意味著在某些方面造成損失。相反，通過自適 應(yīng)加工控制“Optimize MyMachining /Adaptive Control自 適應(yīng)加工控制” 功能，在硬件不發(fā)生改變的條件下就可以創(chuàng) 造更多價值。這不僅可以加快加工過程，還可以節(jié)省能源。 在維也納工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)工程與光子技術(shù)研究所 (IFT) 的一項 研究資助項目中，清晰展示了這個功能的與眾不同之處。

　　僅通過在特定實驗設(shè)置中對工件進行自適應(yīng)加工控制， 便可以節(jié)省 20% 至 25% 的加工周期時間和能源。圖片中是 來自機床制造商 WFL 的一臺機床(圖 2)對鋁制工件進行不 同深度型腔的粗加工(圖 3)。該機床配備了測量設(shè)備，記 錄了整臺機床以及各個組件(如軸和冷卻系統(tǒng))的功耗。此 外，SINUMERIK 的跟蹤模塊還測量了軸和主軸的有功功率。

　　“我們專門挑選切削速度和進給量等行業(yè)常用的加工 參數(shù)。我們對采用自適應(yīng)進給控制和不采用自適應(yīng)進給控 制情況的工件粗加工進行對比，并評估了不同軸向切削深 度對組件的影響。”負責實驗的維也納工業(yè)大學(xué)研究助理 Peter Weissenb?ck 對此解釋道?！拔覀兘o與 ‘Optimize MyMachining / Adaptive Control 自適應(yīng)加工控制’最大的 自由度，進給量最大值增加到 150%。節(jié)省的周期時間和能 源非常振奮人心。”毫無疑問，控制層面的優(yōu)化可以實現(xiàn)的 節(jié)省效果因機床和工件的不同而有所差異。但值得關(guān)注的 是，該粗加工采用了行業(yè)的典型設(shè)置，其中涉及到機床、工 件和加工參數(shù)。

　　維也納工業(yè)大學(xué) IFT 控制工程與集成系統(tǒng)研究小組負責 人、助理教授 Thomas Trautner 博士對此結(jié)果感慨道：“相 對于節(jié)能 20% 或 25% 或者僅僅15% 或 10%，更重要的是， 我們開辟了一種全新的方式，可以在現(xiàn)有硬件的基礎(chǔ)之上實 現(xiàn)更多目標。通過運行軟件就能大幅提升生產(chǎn)力，這在以前 是難以想象的。”

　　通過使用 “Optimize MyMachining /Adaptive Control 自適應(yīng)加工控制”功能，在提高加工速度的同時還可以降低 能耗，實現(xiàn)了生產(chǎn)力和可持續(xù)發(fā)展的雙重目標。實現(xiàn)加快生產(chǎn)速度同時降低能耗的秘訣在于縮短周期時間，進而降低基礎(chǔ)負載。如果縮短制造過程的時間取得顯著成果，最終能夠以更快的速度和更低的綜合能耗生產(chǎn)同等質(zhì)量的零件。

　　西門子的機床產(chǎn)品組合中提供了多種可以實現(xiàn)節(jié)能降耗的功能，涵蓋了機床自身及使用機床完成的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在此并未一一例舉。無論是提高自身生產(chǎn)優(yōu)勢還是成為機床的賣點，生產(chǎn)過程中實現(xiàn)節(jié)能降耗可以惠及所有人。