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想象一下，當(dāng)某機(jī)床制造商有一個(gè)新的機(jī)床生產(chǎn)計(jì)劃。

原來的做法是先制造一臺(tái)樣機(jī)，并購(gòu)置相應(yīng)的金屬切削件進(jìn)行試切，如果試切過程中出現(xiàn)加工精度不高、加工工藝不合適等現(xiàn)象，就需要對(duì)機(jī)床返工，通過不斷迭代達(dá)到要求。這讓機(jī)床的交付周期往往以年為單位。

而今天，西門子提出了一個(gè)大膽的設(shè)想，使用數(shù)字孿生的手段，以零物料消耗、零試錯(cuò)成本、零風(fēng)險(xiǎn)模擬的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)床開發(fā)。在虛擬驗(yàn)證的場(chǎng)景中，即使機(jī)床發(fā)生“孿生撞擊”，也不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際的損耗。而且制造商可以馬上進(jìn)行修正調(diào)整，讓制造過程更快速、更高效。

這得益于西門子第五代SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由西門子在CIMT 2025上面向中國(guó)市場(chǎng)正式發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)到交付的全流程本地化，為中端機(jī)床市場(chǎng)提供高質(zhì)價(jià)比的智能化解決方案。

從“物理試錯(cuò)”到“虛擬驗(yàn)證”

“中國(guó)本土機(jī)床制造商正以更高效率填補(bǔ)市場(chǎng)需求，而數(shù)字化是這場(chǎng)轉(zhuǎn)型的核心引擎。”西門子（中國(guó)）數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)運(yùn)動(dòng)控制事業(yè)部機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總經(jīng)理段龍指出，SINUMERIK 828D系統(tǒng)搭載了新一代處理器架構(gòu)，能夠?qū)⑦\(yùn)算效率提升40%，在復(fù)雜的加工場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)更敏捷的響應(yīng)。其配備的12寸高清觸控屏，則能夠進(jìn)一步優(yōu)化人機(jī)交互體驗(yàn)，助力工程師提升編程與設(shè)備監(jiān)控效率。更重要的是，新品支持?jǐn)?shù)字孿生，通過覆蓋全生命周期的虛擬調(diào)試與仿真，可顯著縮短機(jī)床開發(fā)周期。

·對(duì)機(jī)床制造商

對(duì)機(jī)床制造商而言，傳統(tǒng)機(jī)床研發(fā)需反復(fù)制造物理樣機(jī)進(jìn)行試切，耗時(shí)耗能且成本高昂。借助SINUMERIK 828D的數(shù)字孿生技術(shù)，制造商可在虛擬環(huán)境中完成機(jī)床結(jié)構(gòu)驗(yàn)證、切削參數(shù)優(yōu)化甚至碰撞檢測(cè)。“在虛擬世界零風(fēng)險(xiǎn)模擬調(diào)試，再在真實(shí)世界用硬件的物料進(jìn)行生產(chǎn)，確保一次正確。這是作為機(jī)床制造商獲益的點(diǎn)。”段龍補(bǔ)充說。借助數(shù)字化研發(fā)設(shè)計(jì)虛擬調(diào)試解決方案，東風(fēng)設(shè)備制造有限公司成功將電驅(qū)殼體、一體化壓鑄車身等新能源汽車典型零件加工設(shè)備的機(jī)床研發(fā)制造周期縮短超過30%，實(shí)現(xiàn)設(shè)備快速交付，推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

·對(duì)終端用戶

對(duì)于終端用戶，數(shù)字孿生構(gòu)建了“生產(chǎn)即優(yōu)化”的新場(chǎng)景。當(dāng)機(jī)床正在加工當(dāng)前批次零件時(shí)，操作員可同步在虛擬系統(tǒng)中調(diào)試下一訂單的加工程序，實(shí)現(xiàn)“換產(chǎn)零等待”。以更加高效、節(jié)能的方式實(shí)現(xiàn)部件加工與生產(chǎn)。

值得一提的是SINUMERIK 828D搭載的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，讓機(jī)床不再是信息孤島。通過實(shí)時(shí)連接產(chǎn)線中的機(jī)器人、物流系統(tǒng)和質(zhì)檢設(shè)備，系統(tǒng)可自主協(xié)調(diào)生產(chǎn)節(jié)拍，動(dòng)態(tài)調(diào)整能效分配，這就意味著機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)從單機(jī)到產(chǎn)線的智能躍升。段龍?zhí)貏e強(qiáng)調(diào)：“這是中端機(jī)床首次大規(guī)模實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線級(jí)智能協(xié)同，數(shù)字化紅利正從高端市場(chǎng)向主流市場(chǎng)滲透。”

從“耗能大戶”轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮?jié)能先鋒”

傳統(tǒng)機(jī)床的能耗猶如“黑箱”，用戶僅能看到總電量消耗，卻難以定位能耗癥結(jié)。西門子第五代SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)通過“能耗可見”與“主動(dòng)優(yōu)化”雙引擎，為制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了可復(fù)制的技術(shù)范式。

SINUMERIK 828D搭載的Ctrl E能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床能耗的“解剖級(jí)”透視。據(jù)段龍介紹，該系統(tǒng)主要有四個(gè)特點(diǎn)：首先是主動(dòng)優(yōu)化，把整個(gè)機(jī)床的能源使用率透明化，可以清楚地看到機(jī)床各個(gè)部件到底是誰在用電，哪里是用電大戶，如何優(yōu)化，從而形成閉環(huán)。其次是能夠清晰地比較同一個(gè)工件，在不同的工藝生產(chǎn)條件下，哪一種工藝更加的節(jié)能。再次，西門子針對(duì)主軸的加速度控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的主動(dòng)加減速，在不需要加速特別快的情況下緩慢地加速，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能。最后，西門子還專門建立機(jī)床節(jié)能檢查清單，幫助客戶從設(shè)計(jì)、研發(fā)、使用到整個(gè)運(yùn)維階段全面檢查在哪個(gè)環(huán)節(jié)上可以減少能耗，以及通過機(jī)床的使用情況來選擇到底使用哪一種節(jié)能方式進(jìn)行整體機(jī)房的節(jié)能控制。

“根據(jù)對(duì)Ctrl-E功能的測(cè)算，以一臺(tái)示例機(jī)床為例，使用 Ctrl E功能后一年內(nèi)總計(jì)節(jié)省的能源達(dá)到 920千瓦時(shí)，這大致相當(dāng)于機(jī)床基礎(chǔ)負(fù)載產(chǎn)生能耗的 5%。”段龍透露說。

值得一提的是，西門子還將碳足跡生態(tài)解決方案應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)碳足跡的追蹤和測(cè)算上。SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)使用從原材料上游到產(chǎn)品出貨，整個(gè)碳足跡清晰可查。段龍指出，“我相信對(duì)于機(jī)床制造商來講，全周期可查的碳足跡將來會(huì)是非常重要和關(guān)鍵的一環(huán)，因?yàn)橹袊?guó)的機(jī)床也將走向全世界。”

談及行業(yè)應(yīng)用，段龍?zhí)寡裕群托室廊皇菣C(jī)床行業(yè)關(guān)注的核心價(jià)值點(diǎn)，在人形機(jī)器人、低空經(jīng)濟(jì)、新能源汽車等熱點(diǎn)行業(yè)，西門子有針對(duì)性地為機(jī)床制造商和機(jī)床用戶研發(fā)、匹配相應(yīng)的解決方案。“我們借助最新的技術(shù)，例如第五代SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)的功能提升，以及數(shù)字孿生為代表的數(shù)字化技術(shù)，可以幫助他們掃清技術(shù)障礙，更快地進(jìn)入新行業(yè)，更好地滿足用戶需求”。