Открытая система ЧПУ — это тип системы, характеризующийся модульностью и стандартизацией. Она обладает открытым интерфейсом, переносимостью, расширяемостью, взаимозаменяемостью и совместимостью, обеспечивая совместную работу программно-аппаратных модулей различных производителей через стандартизированные интерфейсы. IEEE подчеркивает необходимость в возможности межплатформенной интеграции приложений, реализуемой с помощью слоёв программного обеспечения (слой драйверов, ядро, прикладной уровень), функциональной модульности и конфигурации интерфейсов для пользовательского разработки. Ключевыми технологическими аспектами являются аппаратная платформа на основе ПК и расширяемая архитектура программного обеспечения [1] [5] [9].

С момента появления первой станки с ЧПУ в 1952 году технология ЧПУ прошла этапы: аппаратное управление (NC), компьютерное управление (CNC), микрокомпьютерное управление (MNC), прямое управление (DNC) и гибкие производственные системы (FMS). С глобализацией рынка производители сталкиваются с множеством вызовов, связанных с ценами, качеством, сроками поставки и индивидуальными потребностями. Традиционные замкнутые системы ЧПУ уже не способны адаптироваться к быстро меняющимся рыночным требованиям, что стимулирует переход к открытым системам управления. Эта концепция была предложена в 1980-х годах, в 1987 году США запустили программу NGC и создали Национальный центр научных исследований в области производства, способствуя процессу стандартизации. Последовательно начались международные проекты сотрудничества, такие как программа OSACA Евросоюза и программа OSEC Японии. В 2000 году Китай начал разработку новой платформы открытых систем ЧПУ, а в 2001 году завершил разработку технических спецификаций на основе программы OSACA [2–4].

Техническая реализация осуществляется по принципу «ПК + NC»: с использованием коммерческого оборудования и расширяемого программного обеспечения создаются модули функций ЧПУ. Типичные решения включают ПК + специальные платы для ЧПУ, ПК + программируемые контроллеры движения и т.д. [1] [7]. Германские системы TwinCAT 3 от Bühler и Huazhong 8 обеспечивают многодиапазонное синхронное управление и функции вторичного программирования благодаря открытой архитектуре [6] [8] [10].

Концепция
Открытая система числового программного управления (СЧПУ) еще не имеет единого определения. По определению IEEE, открытая система управления должна обеспечивать возможность реализации приложений, работающих на разных производителях и различных операционных платформах, на одной системе, а также способность координации работы с другими прикладными системами. Согласно этому определению, открытая СЧПУ должна обладать следующими основными характеристиками:

(1) Открытость: предоставлять базовую платформу стандартизированной среды, позволяя модулям программного и аппаратного обеспечения разного функционала и разработчиков участвовать в ней.

(2) Переносимость: с одной стороны, различные модули приложений могут работать на платформах, предоставляемых разными поставщиками; с другой стороны, платформа системы может работать на аппаратных платформах различного типа и производительности, при этом вся система демонстрирует разную производительность.

(3) Расширяемость: добавление или удаление функций системы сводится к загрузке или выгрузке отдельных функциональных модулей.

(4) Взаимозаменяемость: функциональные модули с разным уровнем производительности, надежности и возможностей могут взаимно заменяться друг друга без влияния на согласованное функционирование системы.

(5) Взаимодействие: предоставлять стандартизированные интерфейсы, модели связи и взаимодействия. Различные модули приложений работают на платформе системы через стандартизированные прикладные интерфейсы, между модулями сохраняется равноправное взаимодействие и координация работы.