数字映射与3D打印：西门子与Cms合作的两大核心
2022年1月11日“我们相聚，是一个美好的开端；我们紧密抱成一团，事业必将更上一层楼；我们团结一致，必能取得成功。”亨利·福特曾说。可以用一句话来解释Cms SpA与意大利西门子数字工业公司(Siemens Digital Industries Italia)合作的原因：他们打算一起做什么？他们希望达到什么目标？Cms是特种机床制造(Costruzione Macchine Speciali)的缩写。该公司位于Zogno(Bg)，生产用于加工先进材料(复合材料、碳纤维、铝、轻合金)、塑料、玻璃、石材和金属的机床和系统。Cms隶属于Scm集团的“其他材料”分部(与北美的Diversified Machines Systems公司和德国的HG Grimme公司一起，营业额达2亿，员工1000人)。SCM集团营业额7亿，员工4000人，从事材料加工技术，专业生产木工机械。
Cms希望从技术创新的角度出发，实现三方面的技术飞跃。首先，适应性功能。目标是研究系统规则，分析机械运行参数是否出现异常，以便及时进行干预，避免停机。正如我们所知，西门子的特有软件与IIoT工业物联网生态系统相连，该系统包括以云端为基础的MindSphere平台技术和用于数据处理的工业边缘解决方案。其次，数字映射。先模拟流程，然后在实践中运行，可以节省时间、成本并减少生产过程的低效率。在这方面，这家德国跨国公司拥有集成数字映射的工业软件解决方案。最后，增材制造。在这一领域，这家总部位于贝加莫的公司设计制造了Cms kreator，这是一种具有混合技术、3D打印和铣削功能的机床，通过增强热塑性材料层的沉积来生产大型产品(大幅面增材制造)。需要专门软件，才能优化流程，例如西门子的NX。
这些都是将来的合作目标。两间公司的合作已持续46年，多年来Cms实现了产品多元化，并涉及多个目标领域；因此，Cms需要一间具有各个领域普遍技能的公司来实现自动化。另一方面，西门子自身的理念是建立持久的技术合作伙伴关系，以便更好地诠释客户的需求。cms vm 30k是合作成果之一，这是一台用于加工金属和复合材料的机床，配备了Sinumerik 840D sl数控系统，具有基本步骤轻松切换到集成了数字映射的西门子Sinumerik One创新数控系统。 Siemens SpA的数字产业负责人、Siemens Industry Software Srl公司董事长Giuliano Busetto与Cms首席执行官Giovanni Negri也接受了采访。
近半个世纪的合作
1) 西门子技术解决方案的普遍性对于Cms来说非常重要
Giovanni Negri，Cms首席执行官
想了解两家公司合作的原因，需要回顾一下过去。52 年前的1969年，Pietro Aceti创立了Cms公司。Negri强调，1974年诞生了第一台加工中心，而次年，已经有了“第一台配备西门子数控系统的Cms机床”。
八十年代后半期到九十年代初，公司经历了一次深入的技术改革。生产出世界上第一台用于石材加工的加工中心(Brembana品牌)，涉足塑料材料切割和先进材料加工领域：“随后，Cms开始涉足加工复合材料和铝合金，涉及领域包括航空航天、汽车、铁路、1级方程式、航海工业、眼镜、风力涡轮机的生产、施工、建筑、室内设计、街道家具等”。对Zogno的两个生产基地进行扩建，生产了1万多台Cms品牌的机床，分布在全球各大公司的生产车间。Negri认为，多年来，与西门子的合作一直在持续并加强。公司需要一个在各个领域具有普遍技能的合作伙伴。因此，西门子数字工业公司对我们来说，非常重要。他还强调，客户要求我们为我们的机床配备西门子技术。
而西门子产品的应用普遍性只是合作的要素之一。合作的另一个要素是创新，Cms的目标是创新，这需要拥有广泛而丰富的技能。自2002年起，Cms隶属于Scm集团，该集团是一家来自里米尼的跨国公司，由Aureli 和Gemmani家族拥有。几年来，Scm集团一直在开发使用“增材制造”技术的项目，该项目与著名的德国研究中心Frauhofer Institut合作进行。2019年，在Zogno落成了一个新的技术中心，随后创建了IoT物联网平台Cms Connect，正如Negri所说，“它是很重要的一步，实现了更多的数字化服务”。那么，未来与西门子的关系会怎样呢？Negri认为，将来会朝着数字化方向迈进一步，“在西门子更擅长的领域”。
2) 西门子如何看待合作
Giuliano Busetto ，西门子数字产业负责人
借助于已经开发并投放市场的解决方案，作为世界公认的自动化巨头已准备好帮助Cms进行技术升级。Giuliano Busetto肯定地表示：“西门子不仅是自动化领域的领先供应商，还是理想的技术合作伙伴，凭借其技能与独一无二的将现实世界与虚拟世界联系起来的组合解决方案来指导企业进行数字化转型。“长期和持久的关系是相互了解的最佳方式。坚持不懈和信守承诺是我们与Scm集团旗下Cms公司合作的要素，在我们非常感兴趣的各个领域开展业务”。我们了解一下这家跨过公司为Cms首席执行官确定的三大创新支柱提供了哪些解决方案。
适应性功能、数字映射和增材制造：合作目标
1) 适应性功能
Negri认为，不仅需要开发分析机床参数是否存在异常的规则系统，还需要开发用来优化加工的新的数字化功能，以便辅助服务能够进行适当的干预。得益于以云端为基础的IIoT MindSphere操作系统，能够存储操作信息并可以通过专用的数字应用程序访问这些信息，使得西门子成为目标合作公司。借助这项技术，可以进行与性能指标相关的高级分析，而工业边缘解决方案支持通过规则系统处理大量参数，这些规则系统基于统计方法和机器学习的概念，除了优化本身加工外，还可以预测操作趋势和异常情况。
2) 数字映射
Sinumerik One，第一个完全集成数字映射的原生数控系统
从数字化转型的角度来看，对于Cms而言，机床的数字映射是必不可少的一步，它可以创建机床本身的数字准确副本，有关特定加工过程和优化流程的步骤：所有一切无须在车间进行实际加工，而只是通过虚拟化过程来实现。Negri肯定地表示：“西门子在这个领域非常先进”。 这家跨国公司拥有一个“数字企业套件”，可提供出色的软件和自动化解决方案，例如“Sinumerik One”，第一个完全集成数字映射的原生数控系统。此外，Sinumerik和NX的结合可以模拟机器或机器系统并创建相关的数字孪生，从而确保优化开发时间；它还为制造商的销售网络提供了获得新商机的途径，也是最终用户培训其操作员的绝佳工具，以及在虚拟环境下即使机器处于加工时，测试操作、程序和加工时间的有效工具。
3) 增材制造
在这个领域，这家总部位于贝加莫的公司当然不是毫无经验：开头提到了与“Fraunhofer Institut”(一段时间还与特伦托大学)的合作，并开发了Cms kreator，它使用40%碳纤维强化热塑性聚合物。其工作原理是：热塑性材料沉积在叠加层中，结合起来形成最终产品。Cms kreator目前的尺寸非常大： 目前尺寸是4.7x2米，很快将达到6x2.6米的尺寸，以满足汽车、航空航天和航海领域的所有需求。“大尺寸“切片”(块、层)的加工需要一款能够优化我们机床性能的先进检控软件” - Negri说。西门子还为增材制造提供端到端集成解决方案，管理整个Cad–Cam–CNC工艺链。借助整个平台，可以通过极其灵活的方式管理多种技术，包括材料去除机器和存储机器，直至机器人。
目前合作成果之一
在“增材制造”领域，Cms设计制造了Cms kreator，这是一种具有混合技术、3D打印和铣削功能的机床，通过增强热塑性材料层的沉积来生产大型产品(大幅面增材制造)。需要专门软件，才能优化流程，例如西门子的NX
Vm 30k是一台用于加工金属和复合材料的机床。“Negri表示，“加工金属和复合材料，需要Cms积累的50多年的经验，必须去除加工某些金属例如钢所需强度和刚度。路径的精确度和准确性是Vm 30k的最佳属性之一”。这台机床长三米，宽两米。机床的有效路径为1.3米，“该机床系列中还有更大尺寸”。该机床配备Sinumerik 840D sl数控系统，可确保不同机床应用(车削、铣削、磨削、钻孔、冲压等)的速度和灵活性。具有高性能的硬件架构和智能规则系统，以及用于操作员和仪表的集成安全功能。
Sinumerik One
“基本步骤轻松切换到Sinumerik One数控平台", Negri说。它是一个数字原生数控系统，具有最新一代的集成PLC，可最大限度地提高机床的性能，其周期时间比普通PLC快10倍。Sinumerik One实现了数字孪生，通过它可以模拟加工过程和机器的整个自动化，具有相当大的优势：可以在设计阶段解决操作问题，通过机械模型测试软件，显着缩短了投放市场的时间。在生产力方面，Sinumerik One具有Top Speed Plus功能，使用动态过滤器优化处理时间而不影响加工品质，而智能负载调整功能可以通过自动调整参数提高加工精度。在防撞领域也有重要的创新，例如Protect MyMachine 3D Twin新功能的扩展，借助该功能可以导入工具和夹紧组件的3D模型，并根据轴的未来和实际位置模拟材料去除，确保在任何操作模式下，考虑到移除区域，对机器进行全面保护；在工业边缘计算技术的支持下，实时更新刀具几何形状和偏移量。
【转载2021年11月3日发表的文章】