تاريخ التحكم الرقمي

بدأ تاريخ التحكم العددي (NC) عندما تم دمج مفاهيم المنطق القابل للبرمجة بشكل مجرد في أتمتة أدوات الآلات ، ويستمر هذا التاريخ حتى اليوم مع التطور المستمر لتكنولوجيا التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC).

تم بناء أولى آلات التحكم العددي في أربعينيات وخمسينيات القرن العشرين، بالاعتماد على أدوات موجودة تم تعديلها بمحركات تحرك أدوات التحكم لمتابعة النقاط التي يتم إدخالها إلى النظام على شريط مثقوب . وسرعان ما تم تعزيز هذه الآليات المؤازرة المبكرة بأجهزة كمبيوتر تناظرية ورقمية، مما أدى إلى ظهور أدوات آلات التحكم العددي الحديثة التي أحدثت ثورة في عمليات التصنيع .

يُنسب الفضل في نشأة التحكم الرقمي عمومًا إلى جون تي. بارسونز وفرانك إل. ستولين ، ^{[ 3 ]} اللذين كانا يعملان في شركة بارسونز بمدينة ترافيرس سيتي، ميشيغان . تقديرًا لهذا الإسهام، مُنحا معًا الميدالية الوطنية للتكنولوجيا عام 1985 لـ"إحداث ثورة في إنتاج السيارات والطائرات باستخدام التحكم الرقمي للآلات". ^{[ 4 ]}

في عام ١٩٤٢، أُخبر بارسونز أن المروحيات ستكون "التقنية الرائدة القادمة" من قِبل بيل ستاوت، الرئيس السابق لإنتاج طائرات فورد ثلاثية المحركات . اتصل بارسونز بشركة سيكورسكي للطائرات للاستفسار عن فرص العمل المتاحة، وسرعان ما حصل على عقد لتصنيع الدعامات الخشبية لشفرات الدوار . في ذلك الوقت، كانت شفرات الدوار (الأجنحة الدوارة) تُصنع بنفس طريقة تصنيع الأجنحة الثابتة ، حيث تتكون من عارضة فولاذية أنبوبية طويلة مثبت عليها دعامات (أو أضلاع ) لتوفير الشكل الانسيابي، ثم تُغطى بطبقة خارجية مُقوّاة . صُممت دعامات الدوار وفقًا لتصميم قدمته سيكورسكي، وأُرسل إلى بارسونز على شكل ١٧ نقطة تُحدد الخطوط الخارجية. كان على بارسونز بعد ذلك "ملء" هذه النقاط بمنحنى فرنسي لرسم الخطوط الخارجية. تم بناء قالب خشبي لتشكيل الجزء الخارجي من الخطوط الخارجية، ووُضعت قطع الخشب التي تُشكل الدعامة تحت ضغط على الجزء الداخلي من القالب لتشكيل المنحنى المطلوب. ثم تم تجميع سلسلة من عناصر الهيكل الشبكي داخل هذا المخطط لتوفير القوة. ^{[ 5 ]}

بعد بدء الإنتاج في مصنع أثاث مهجور وزيادة الإنتاج تدريجيًا، تعطلت إحدى الشفرات، وتبين أن السبب يكمن في مشكلة في العارضة. ويبدو أن جزءًا من المشكلة على الأقل ناتج عن لحام موضعي لحلقة معدنية على العارضة الطولية بالعارضة المعدنية. تم دمج الحلقة في العارضة الطولية أثناء التصنيع، ثم تم إدخالها على العارضة ولحامها في الموضع الصحيح. اقترح بارسونز طريقة جديدة لربط العوارض الطولية مباشرةً بالعارضة باستخدام مواد لاصقة، وهي طريقة لم تُجرَّب من قبل في تصميم الطائرات. ^{[ 5 ]}

دفع هذا التطور بارسونز إلى التفكير في إمكانية استخدام دعامات معدنية مختومة بدلاً من الخشب. لن تكون هذه الدعامات أقوى فحسب، بل ستكون أسهل بكثير في التصنيع أيضاً، إذ ستلغي عملية التجميع المعقدة والتثبيت بالغراء والبراغي على الخشب. ويتطلب تكرار ذلك في مثقب معدني استبدال القالب الخشبي بأداة قطع معدنية مصنوعة من فولاذ الأدوات . ولن يكون إنتاج مثل هذه الأداة سهلاً نظراً لتصميمها المعقد. بحثاً عن أفكار، زار بارسونز قاعدة رايت الجوية لمقابلة فرانك ل. ستولين ، رئيس فرع الطائرات ذات الأجنحة الدوارة في مختبر المراوح. وخلال حديثهما، استنتج ستولين أن بارسونز لم يكن على دراية كافية بالموضوع. أدرك بارسونز أن ستولين قد توصل إلى هذا الاستنتاج، فوظفه على الفور. بدأ ستولين العمل في الأول من أبريل عام ١٩٤٦، ووظف ثلاثة مهندسين جدد للانضمام إليه. ^{[ ٥ ]}

كان شقيق ستولين يعمل في شركة كورتيس رايت للمراوح، وذكر أنهم كانوا يستخدمون آلات حاسبة تعمل بالبطاقات المثقبة لإجراء حسابات هندسية. قرر ستولين تبني الفكرة لإجراء حسابات الإجهاد على الدوارات، وكانت هذه أول حسابات آلية مفصلة لدوارات المروحيات. ^{[ 5 ]} عندما رأى بارسونز ما كان يفعله ستولين بآلات البطاقات المثقبة، سأله عما إذا كان من الممكن استخدامها لإنشاء مخطط تفصيلي بـ 200 نقطة بدلاً من 17 نقطة، مع إزاحة كل نقطة بمقدار نصف قطر أداة القطع في آلة التفريز. إذا تم القطع عند كل نقطة من هذه النقاط، فسينتج عن ذلك قطع دقيق نسبيًا للدعامة. يمكن لهذا القطع أن يقطع فولاذ الأدوات، ثم يُبرد بسهولة ليصبح قالبًا أملسًا لختم الدعامات المعدنية. ^{[ 5 ]}

لم يجد ستولين أي صعوبة في تصميم برنامج كهذا، واستخدمه لإنتاج جداول أرقام كبيرة تُنقل إلى أرضية الماكينة. هنا، كان أحد المشغلين يقرأ الأرقام من الجداول لمشغلين آخرين، أحدهما على المحور X والآخر على المحور Y. لكل زوج من الأرقام، كان المشغلون يحركّون رأس القطع إلى الموضع المحدد ثم يخفضون الأداة لإجراء القطع. ^{[ 5 ]} سُمّيت هذه الطريقة "طريقة الأرقام"، أو بتعبير أدق، "تحديد موضع القطع الغاطس". ^{[ 6 ]} كانت هذه الطريقة نموذجًا أوليًا كثيف العمالة لماكينات التشغيل الآلي ثنائية المحاور ونصف (2.5 محور) المستخدمة اليوم.

في تلك المرحلة، ابتكر بارسونز آلة تشغيل آلية بالكامل. بوجود عدد كافٍ من النقاط على المخطط، لن تكون هناك حاجة لأي عمل يدوي لتنظيفه. مع ذلك، في التشغيل اليدوي، يُعوض الوقت المُوفر من خلال مطابقة القطعة للمخطط بدقة بالوقت اللازم لتحريك أدوات التحكم. إذا تم توصيل مدخلات الآلة مباشرةً بقارئ البطاقات، فسيتم التخلص من هذا التأخير، وأي أخطاء يدوية مرتبطة به، ويمكن زيادة عدد النقاط بشكل كبير. يمكن لمثل هذه الآلة أن تُنتج قوالب دقيقة تمامًا بشكل متكرر عند الطلب. لكن في ذلك الوقت، لم يكن لدى بارسونز أي تمويل لتطوير أفكاره.

عندما كان أحد مندوبي مبيعات بارسونز في زيارة إلى قاعدة رايت الجوية ، أُبلغ بالمشاكل التي تواجهها القوات الجوية الأمريكية حديثة التأسيس مع التصاميم الجديدة للطائرات النفاثة. فسأل إن كان لدى بارسونز أي حلول لمساعدتهم. عرضت بارسونز على شركة لوكهيد فكرتها عن آلة طحن آلية، لكن الشركة لم تُبدِ اهتمامًا. فقررت استخدام آلات نسخ القوالب خماسية المحاور لإنتاج الدعامات، عن طريق القطع من قالب معدني، وكانت قد طلبت بالفعل آلة القطع باهظة الثمن. ولكن كما لاحظ بارسونز:

تخيّل الموقف للحظة. تعاقدت شركة لوكهيد على تصميم آلة لصنع هذه الأجنحة. تحتوي هذه الآلة على خمسة محاور لحركة القطع، ويتم التحكم في كل محور منها باستخدام قالب. لم يكن أحد يستخدم طريقتي في صنع القوالب، لذا تخيّل فقط مدى احتمالية حصولهم على شكل جناح دقيق باستخدام قوالب غير دقيقة. ^{[ 5 ]}

سرعان ما تحققت مخاوف بارسونز، ولم تعد احتجاجات شركة لوكهيد على قدرتها على حل المشكلة مقنعة. في عام ١٩٤٩، رتب سلاح الجو تمويلًا لبارسونز لبناء آلاته بنفسه. ^{[ ٥ ]} أثبتت التجارب الأولية مع شركة سنايدر للآلات والأدوات أن نظام التحكم المباشر بالمحركات لم يوفر الدقة اللازمة لضبط الآلة للحصول على قطع سلس تمامًا. ولأن التحكم الميكانيكي لم يستجب بشكل خطي، لم يكن بالإمكان تشغيله ببساطة بقدرة محددة، لأن اختلاف القوى يعني أن نفس القدر من الطاقة لن ينتج دائمًا نفس القدر من الحركة في التحكم. ومهما بلغ عدد النقاط، سيظل الخط الخارجي خشنًا. واجه بارسونز المشكلة نفسها التي حالت دون دمج أنظمة التحكم من نوع جاكارد مع عمليات التشغيل الآلي.

في عام 1952، أعلنت شركة أرما ، التي أنجزت الكثير من الأعمال الدفاعية المتعلقة بأجهزة تحديد المدى خلال الحرب، عن أول مخرطة تجارية تعمل بالتحكم الرقمي، والتي طورها الدكتور إف دبليو كانينغهام. وكانت أرما قد صنعت أول مخرطة آلية في عام 1948، وأعلنت عنها في عام 1950. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

لم تكن هذه مشكلة مستحيلة الحل، لكنها كانت تتطلب نوعًا من أنظمة التغذية الراجعة، مثل نظام سيلسين ، لقياس مدى دوران أدوات التحكم بشكل مباشر. وأمام المهمة الشاقة المتمثلة في بناء مثل هذا النظام، توجه بارسونز في ربيع عام 1949 إلى مختبر غوردون س. براون لأنظمة المؤازرة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والذي كان رائدًا عالميًا في مجال الحوسبة الميكانيكية وأنظمة التغذية الراجعة. ^{[ 10 ]} خلال الحرب، بنى المختبر عددًا من الأجهزة المعقدة التي تعمل بمحركات، مثل أنظمة أبراج المدافع الآلية لطائرة بوينغ بي-29 سوبر فورترس ، ونظام التتبع الآلي لرادار إس سي آر-584 . وكانت هذه الأجهزة مناسبة تمامًا لنقل التكنولوجيا إلى نموذج أولي لآلة بارسونز الآلية "الرقمية".

قاد فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ويليام بيس بمساعدة جيمس ماكدونو. وسرعان ما استنتجوا أن تصميم بارسونز قابل للتحسين بشكل كبير؛ فإذا لم تقطع الآلة ببساطة عند النقطتين أ و ب، بل تحركت بسلاسة بينهما ، فلن تُنتج قطعًا ناعمًا فحسب، بل ستتمكن من القيام بذلك بعدد أقل بكثير من النقاط - إذ يمكن للآلة قطع الخطوط مباشرةً بدلًا من تحديد عدد كبير من نقاط القطع "لمحاكاة" الخط. تم التوصل إلى اتفاقية ثلاثية بين بارسونز ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والقوات الجوية، واستمر المشروع رسميًا من يوليو 1949 إلى يونيو 1950. ^{[ 11 ]} نص العقد على بناء آلتين من آلات "كارد-أ-ماتيك" للطحن، نموذج أولي ونظام إنتاج. على أن يتم تسليم كلتيهما إلى بارسونز لتركيبها على إحدى آلات الطحن الخاصة بها من أجل تطوير نظام قابل للتسليم لقطع الخيوط.

بدلاً من ذلك، في عام 1950، اشترى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مطحنة "هيدرو-تيل" فائضة من شركة سينسيناتي لماكينات الطحن ، وأبرم عقدًا جديدًا مباشرةً مع القوات الجوية، ما أدى إلى استبعاد بارسونز من أي تطوير إضافي. ^{[ 5 ]} علّق بارسونز لاحقًا قائلاً: "لم أتخيل أبدًا أن جهة مرموقة كمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ستتولى مشروعي عمدًا". ^{[ 5 ]} على الرغم من إسناد التطوير إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، تقدّم بارسونز بطلب للحصول على براءة اختراع لـ"جهاز تحكم آلي لتحديد موضع أداة الماكينة" في 5 مايو 1952، ما دفع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى تقديم طلب للحصول على "نظام تحكم رقمي مؤازر" في 14 أغسطس 1952. حصل بارسونز على براءة الاختراع الأمريكية رقم 2,820,187 ^{[ 12 ]} في 14 يناير 1958، وباعت الشركة ترخيصًا حصريًا لشركة بنديكس . حصلت شركات IBM و Fujitsu وGeneral Electric على تراخيص فرعية بعد أن بدأت بالفعل في تطوير أجهزتها الخاصة.

The Air Force Numeric Control and Milling Machine projects formally concluded in 1953, but development continued at the Giddings and Lewis Machine Tool Co. and other locations. In 1955 many of the MIT team left to form Concord Controls, a commercial NC company with Giddings' backing, producing the Numericord controller.^[15] Numericord was similar to the MIT design, but replaced the punch tape with a magnetic tape reader that General Electric was working on. The tape contained a number of signals of different phases, which directly encoded the angle of the various controls. The tape was played at a constant speed in the controller, which set its half of the selsyn to the encoded angles while the remote side was attached to the machine controls. Designs were still encoded on paper tape, but the tapes were transferred to a reader/writer that converted them into magnetic form. The magtapes could then be used on any of the machines on the floor, where the controllers were greatly reduced in complexity. Developed to produce highly accurate dies for an aircraft skinning press, the Numericord "NC5" went into operation at G&L's plant at Fond du Lac, Wisconsin in 1955.^[16]

Monarch Machine Tool also developed a numerical controlled lathe, starting in 1952. They demonstrated their machine at the 1955 Chicago Machine Tool Show (predecessor of today's IMTS), along with a number of other vendors with punched card or paper tape machines that were either fully developed or in prototype form. These included Kearney and Trecker's Milwaukee-Matic II that could change its cutting tool under numerical control,^[16] a common feature on modern machines.

أشار تقرير لشركة بوينغ إلى أن "التحكم الرقمي أثبت قدرته على خفض التكاليف، وتقليل أوقات التسليم، وتحسين الجودة، وتقليل الأدوات، وزيادة الإنتاجية". ^{[ 16 ]} وعلى الرغم من هذه التطورات، والتقييمات الإيجابية من المستخدمين القلائل، كان تبني التحكم الرقمي بطيئًا نسبيًا. وكما أشار بارسونز لاحقًا:

كان مفهوم التحكم العددي غريباً جداً على المصنّعين، وبطيئاً جداً في الانتشار، لدرجة أن الجيش الأمريكي نفسه اضطر في النهاية إلى بناء 120 آلة تحكم عددي وتأجيرها لمصنّعين مختلفين لبدء نشر استخدامها. ^{[ 5 ]}

في عام ١٩٥٨، نشر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تقريره حول اقتصاديات التصنيع الرقمي. وخلص التقرير إلى أن هذه الأدوات قادرة على منافسة المشغلين البشريين، لكنها ببساطة تنقل الوقت من مرحلة التصنيع إلى مرحلة إنتاج الأشرطة. في كتابه "قوى الإنتاج" ، يزعم نوبل ^{[ ١٧ ]} أن هذا كان الهدف الأساسي بالنسبة لسلاح الجو؛ نقل عملية التصنيع من أرضية المصنع ذات التنظيم النقابي القوي إلى مكتب التصميم ذي الياقات البيضاء غير النقابي . ويُلقي السياق الثقافي لأوائل الخمسينيات، وما رافقه من موجة ثانية من الخوف من الشيوعية ، وما صاحبها من مخاوف واسعة النطاق من نقص في القاذفات ومن التخريب الداخلي ، الضوء على هذا التفسير. فقد ساد خوف شديد من خسارة الغرب سباق الإنتاج الدفاعي لصالح الشيوعيين، وأن نفوذ النقابات كان طريقًا نحو الخسارة، إما بسبب "التساهل المفرط" (انخفاض الإنتاج، وارتفاع تكلفة الوحدة) أو حتى بسبب التعاطف مع الشيوعيين والتخريب داخل النقابات (الناجم عن هدفهم المشترك المتمثل في تمكين الطبقة العاملة).

بغض النظر عن أوجه القصور الاقتصادي التي شابت المحاولات الأولى للتحكم الرقمي، فإن الوقت والجهد المبذولين في إنشاء الأشرطة قد أدى إلى احتمالية حدوث أخطاء في الإنتاج. وقد كان هذا دافعًا لعقود القوات الجوية الجارية في عام 1958، مثل مشروع الأداة المبرمجة تلقائيًا، والتقرير، ثم المشروع اللاحق، "التصميم بمساعدة الحاسوب: بيان الأهداف 1960" لدوجلاس (دوج) تي. روس .

تمت برمجة العديد من أوامر الأجزاء التجريبية يدويًا لإنتاج أشرطة التثقيب المستخدمة كمدخلات. خلال تطوير حاسوب "ويرلويند" ( Whirlwind) ، وهو حاسوب يعمل في الوقت الحقيقي تابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، قام جون رونيون ببرمجة عدد من البرامج الفرعية لإنتاج هذه الأشرطة تحت تحكم الحاسوب. كان بإمكان المستخدمين إدخال قائمة بالنقاط والسرعات، ليقوم البرنامج بحساب النقاط المطلوبة وإنشاء شريط التثقيب تلقائيًا. في إحدى الحالات، قللت هذه العملية الوقت اللازم لإنتاج قائمة التعليمات وتصنيع الجزء من 8 ساعات إلى 15 دقيقة. أدى ذلك إلى اقتراحٍ لسلاح الجو لإنتاج لغة برمجة عامة للتحكم الرقمي، والذي قُبل في يونيو 1956. ^{[ 15 ]} تولى دوغ روس قيادة المشروع، وعُيّن رئيسًا لقسم أبحاث جديد آخر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. اختار تسمية الوحدة "مجموعة تطبيقات الحاسوب" (CAP)، معتبرًا أن كلمة "تطبيق" (application) تتناسب مع الرؤية القائلة بإمكانية برمجة الآلات متعددة الأغراض لأداء أدوارٍ عديدة. ^{[ 18 ]}

ابتداءً من شهر سبتمبر، وضع روس وبوبل لغةً للتحكم الآلي تعتمد على النقاط والخطوط، وطوّراها على مدى سنوات عديدة لتصبح لغة برمجة APT . ^{[ 19 ]} في عام 1957، انضمت جمعية صناعات الطائرات (AIA) وقيادة المواد الجوية في قاعدة رايت باترسون الجوية إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) لتوحيد هذا العمل وإنتاج نظام تحكم رقمي (NC) مُحوسب بالكامل. في 25 فبراير 1959، عقد الفريق المشترك مؤتمرًا صحفيًا لعرض النتائج، بما في ذلك منفضة سجائر من الألومنيوم المصنّع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي وُزّعت ضمن المواد الإعلامية . ^{[ 15 ] [ 20 ] [ 21 ]} في عام 1959 أيضًا، وصفوا استخدام لغة APT على مخرطة بطول 60 قدمًا في شركة بوينغ منذ عام 1957.

في غضون ذلك، كان باتريك هانراتي يُجري تطويرات مماثلة في شركة جنرال إلكتريك كجزء من شراكتها مع شركة جي آند إل على جهاز نوميريكورد. وقد سبقت لغته البرمجية، برونتو، لغة APT في الاستخدام التجاري عند إصدارها عام 1958. ^{[ 22 ]} ثم انتقل هانراتي لتطوير أحرف الحبر المغناطيسي MICR التي استُخدمت في معالجة الشيكات، قبل أن ينتقل إلى شركة جنرال موتورز للعمل على نظام DAC-1 CAD الرائد.

سرعان ما تم توسيع نطاق برنامج APT ليشمل المنحنيات "الحقيقية" في الإصدار 2D-APT-II. ومع إتاحة البرنامج للاستخدام العام ، قلل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من تركيزه على التحكم العددي (NC) وانتقل إلى تجارب التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD). تولى معهد المهندسين المعماريين الأمريكيين (AIA) في سان دييغو تطوير برنامج APT، وفي عام 1962، تولى معهد إلينوي لأبحاث التكنولوجيا تطويره أيضًا. بدأ العمل على جعل APT معيارًا دوليًا في عام 1963 تحت مظلة USASI X3.4.7، ولكن كان بإمكان أي مصنّع لآلات التحكم العددي إضافة ملحقاته الخاصة (مثل PRONTO)، لذا لم يكتمل التوحيد القياسي حتى عام 1968، عندما أُضيفت 25 ملحقًا اختياريًا إلى النظام الأساسي. ^{[ 15 ]}

مع إطلاق برنامج APT في أوائل الستينيات، ظهر جيل ثانٍ من الحواسيب الترانزستورية منخفضة التكلفة في السوق، والتي كانت قادرة على معالجة كميات أكبر بكثير من المعلومات في بيئات الإنتاج. وقد أدى ذلك إلى خفض تكلفة برمجة آلات التحكم العددي، وبحلول منتصف الستينيات، شكلت عمليات تشغيل برنامج APT ثلث إجمالي وقت استخدام الحواسيب في شركات الطيران الكبرى.

يجمع نظام CAD/CAM بين نظام CNC

بينما كان مختبر الآليات المؤازرة بصدد تطوير أول مطحنة له، ألغى قسم الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام ١٩٥٣ شرط دراسة طلاب البكالوريوس لمقررات الرسم. وتم دمج المدرسين الذين كانوا يُدرّسون هذه البرامج سابقًا في قسم التصميم، حيث بدأت مناقشة غير رسمية حول التصميم المحوسب. في الوقت نفسه، كان مختبر الأنظمة الإلكترونية، الذي أعيدت تسميته حديثًا إلى مختبر الآليات المؤازرة، يناقش إمكانية البدء بالتصميم باستخدام المخططات الورقية في المستقبل. ^{[ ٢٣ ]}

في يناير 1959، عُقد اجتماع غير رسمي ضمّ أفرادًا من مختبر الأنظمة الإلكترونية وقسم التصميم التابع لقسم الهندسة الميكانيكية. وتلت ذلك اجتماعات رسمية في أبريل ومايو، أسفرت عن "مشروع التصميم بمساعدة الحاسوب". ^{[ 24 ]} في ديسمبر 1959، منحت القوات الجوية شركة ESL عقدًا لمدة عام واحد بقيمة 223,000 دولار لتمويل المشروع، بما في ذلك 20,800 دولار مخصصة لـ 104 ساعات من استخدام الحاسوب بسعر 200 دولار للساعة. ^{[ 25 ]} وقد تبيّن أن هذا المبلغ ضئيل جدًا بالنسبة للبرنامج الطموح الذي كانوا يخططون له. ^{[ 25 ]} في عام 1959، كان هذا مبلغًا كبيرًا. كان المهندسون حديثو التخرج يتقاضون آنذاك ما بين 500 و600 دولار شهريًا. ولتعزيز التزام القوات الجوية، استعرض روس نجاح نموذج تطوير APT. وقد ضمّ برنامج AED التعاوني، الذي استمر لخمس سنوات، موظفين من خارج الشركات، وكوادر تصميمية ذات خبرة واسعة مُعارة من شركات أخرى. انتقل بعضهم إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لفترات تتراوح بين ستة أشهر و14 أو 18 شهرًا. وقدّر روس لاحقًا قيمة هذه الفترة بنحو ستة ملايين دولار لدعم أعمال تطوير نظام AED، وأبحاث الأنظمة، والمترجمات. كان نظام AED مشروعًا هندسيًا للبرمجيات مستقلًا عن الآلة، وامتدادًا للغة ALGOL 60، المعيار المعتمد لنشر الخوارزميات من قِبل علماء الحاسوب الباحثين. بدأ التطوير بالتوازي على جهازي IBM 709 وTX-0، مما مكّن لاحقًا من تشغيل المشاريع في مواقع مختلفة. أُتيح نظام الحساب الهندسي وتطوير الأنظمة، AED ، للاستخدام العام في مارس 1965.

في عام ١٩٥٩، بدأت شركة جنرال موتورز مشروعًا تجريبيًا لرقمنة وتخزين وطباعة العديد من الرسومات التصميمية التي كانت تُنتجها أقسام التصميم المختلفة في الشركة. ولما أثبتت الفكرة الأساسية جدواها، أطلقت الشركة مشروع DAC-1 (التصميم المُعزز بالحاسوب) بالتعاون مع شركة IBM لتطوير نسخة إنتاجية. تمثل جزء من مشروع DAC في التحويل المباشر للرسومات الورقية إلى نماذج ثلاثية الأبعاد، والتي حُوّلت بدورها إلى أوامر APT وقُطعت باستخدام آلات التفريز. في نوفمبر ١٩٦٣، انتقل تصميم غطاء صندوق سيارة من رسم ورقي ثنائي الأبعاد إلى نموذج أولي طيني ثلاثي الأبعاد لأول مرة. ^{[ ٢٦ ]} وباستثناء الرسم الأولي، اكتملت دورة التصميم والإنتاج.

في هذه الأثناء، كان مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والواقع خارج مقر المعهد، يُطوّر حواسيب لاختبار تصاميم جديدة تعتمد على الترانزستورات. كان الهدف النهائي هو تصميم حاسوب Whirlwind يعمل بالترانزستورات، يُعرف باسم TX-2 ، ولكن لاختبار تصاميم الدوائر المختلفة، تم بناء نسخة أصغر تُعرف باسم TX-0 أولًا. مع بدء بناء TX-2، أصبح الوقت المتاح في TX-0 متاحًا، مما أدى إلى إجراء عدد من التجارب التي تضمنت إدخالًا تفاعليًا واستخدام شاشة CRT الخاصة بالجهاز لعرض الرسومات. أدى تطوير هذه المفاهيم لاحقًا إلى ابتكار إيفان ساذرلاند لبرنامج Sketchpad الرائد على TX-2.

انتقل ساذرلاند إلى جامعة يوتا بعد عمله على برنامج Sketchpad، لكن ذلك ألهم خريجي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الآخرين لمحاولة ابتكار أول نظام تصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) حقيقي. كان هذا النظام عبارة عن آلة الرسم الإلكتروني (EDM)، التي بيعت لشركة Control Data وعُرفت باسم "Digigraphics"، والتي استخدمتها شركة لوكهيد لتصنيع أجزاء الإنتاج لطائرة C-5 Galaxy ، وهو أول مثال على نظام إنتاج متكامل يجمع بين التصميم بمساعدة الحاسوب والتحكم الرقمي بالحاسوب (CAD/CNC).

بحلول عام 1970 كان هناك مجموعة واسعة من شركات التصميم بمساعدة الحاسوب بما في ذلك Intergraph و Applicon و Computervision و Auto-trol Technology و UGS Corp. وغيرها، بالإضافة إلى البائعين الكبار مثل CDC و IBM.

انتشار أجهزة التحكم الرقمي الحاسوبي

انخفض سعر دورات الحاسوب بشكل كبير خلال ستينيات القرن الماضي مع الانتشار الواسع للحواسيب الصغيرة المفيدة . وفي نهاية المطاف، أصبح التحكم في المحركات وردود الفعل باستخدام برنامج حاسوبي أقل تكلفة من استخدام أنظمة المؤازرة المخصصة. خُصصت حواسيب صغيرة لماكينة طحن واحدة، مما وضع العملية برمتها في صندوق صغير. وكانت حواسيب PDP-8 و Data General Nova شائعة الاستخدام في هذه الأدوار. أدى ظهور المعالج الدقيق في سبعينيات القرن الماضي إلى خفض تكلفة التنفيذ بشكل أكبر، واليوم تستخدم جميع آلات CNC تقريبًا نوعًا من المعالجات الدقيقة لإدارة جميع العمليات.

أحدث إدخال آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) منخفضة التكلفة تغييرًا جذريًا في قطاع التصنيع. أصبح قص المنحنيات سهلًا كقص الخطوط المستقيمة، وأصبح إنتاج الهياكل ثلاثية الأبعاد المعقدة أسهل نسبيًا، وانخفض عدد خطوات التشغيل التي تتطلب تدخلًا بشريًا بشكل كبير. مع زيادة أتمتة عمليات التصنيع باستخدام آلات CNC، تحققت تحسينات ملحوظة في الاتساق والجودة دون أي إجهاد على المشغل. قللت أتمتة CNC من معدل الأخطاء، ووفرت للمشغلين وقتًا لأداء مهام إضافية. كما تتيح أتمتة CNC مرونة أكبر في طريقة تثبيت الأجزاء في عملية التصنيع، والوقت اللازم لتغيير الآلة لإنتاج مكونات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، مع ازدياد الطلب على مشغلي آلات CNC، أصبحت الأتمتة خيارًا أكثر جدوى من الاعتماد على العمالة.

خلال أوائل سبعينيات القرن العشرين، كانت الاقتصادات الغربية تعاني من تباطؤ النمو الاقتصادي وارتفاع تكاليف التوظيف، ما جعل آلات التحكم الرقمي (NC) أكثر جاذبية. تأخرت الشركات الأمريكية الكبرى في الاستجابة للطلب على آلات مناسبة لأنظمة التحكم الرقمي منخفضة التكلفة، فبرزت الشركات الألمانية في هذا المجال. في عام 1979، تجاوزت مبيعات الآلات الألمانية (مثل سيمنز سينوميريك ) مبيعات الآلات الأمريكية لأول مرة. وتكررت هذه الدورة سريعًا، وبحلول عام 1980، احتلت اليابان مركز الصدارة، بينما تراجعت المبيعات الأمريكية باستمرار. فبعد أن كانت شركة سينسيناتي ميلاكرون في المركز الأول من حيث المبيعات ضمن قائمة تضم عشر شركات أمريكية فقط في عام 1971، تراجعت بحلول عام 1987 إلى المركز الثامن في قائمة تهيمن عليها الشركات اليابانية بشكل كبير. ^{[ 27 ]}

أشار العديد من الباحثين إلى أن تركيز الولايات المتحدة على التطبيقات المتطورة جعلها في وضع غير تنافسي عندما أدى الركود الاقتصادي في أوائل سبعينيات القرن الماضي إلى زيادة كبيرة في الطلب على أنظمة التحكم العددي منخفضة التكلفة. وعلى عكس الشركات الأمريكية التي ركزت على سوق الطيران والفضاء المربح للغاية، استهدفت الشركات المصنعة الألمانية واليابانية قطاعات ذات ربحية أقل منذ البداية، وتمكنت من دخول أسواق التكلفة المنخفضة بسهولة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، أنشأت الشركات اليابانية الكبرى فروعًا خاصة بها أو عززت أقسام الآلات لديها لإنتاج الآلات التي تحتاجها. وقد نُظر إلى هذا على أنه جهد وطني، وشجعته إلى حد كبير وزارة التجارة الدولية والصناعة اليابانية (MITI). في السنوات الأولى من التطوير، وفرت وزارة التجارة الدولية والصناعة موارد مركزة لنقل المعرفة التقنية. ^{[ 27 ] [ 28 ]} في المقابل، ركزت الجهود الوطنية في الولايات المتحدة على التصنيع المتكامل من منظور تاريخي، كما فعل قطاع الدفاع. وقد تطور هذا في أواخر ثمانينيات القرن الماضي، مع إدراك ما يُسمى بأزمة أدوات الآلات، إلى عدد من البرامج التي سعت إلى توسيع نطاق نقل المعرفة إلى مصنعي الأدوات المحليين. على سبيل المثال، رعت القوات الجوية برنامج الجيل القادم للتحكم عام 1989. واستمرت هذه العملية خلال التسعينيات وحتى يومنا هذا من خلال حاضنات داربا والعديد من المنح البحثية.

مع تطور الحوسبة والشبكات، تطورت تقنية التحكم الرقمي المباشر (DNC) أيضاً. ويُعزى استمرار وجودها على المدى الطويل جنباً إلى جنب مع أنواع أقل اعتماداً على الشبكات من تقنيتي التحكم العددي (NC) والتحكم العددي المحوسب (CNC) إلى ميل الشركات إلى التمسك بما هو مربح، ومحدودية وقتها ومواردها المالية لتجربة البدائل. وهذا ما يفسر استمرار استخدام نماذج أدوات الآلات ووسائط التخزين الشريطية بشكل تقليدي حتى مع تقدم أحدث التقنيات.

لا تزال قارئات الأشرطة موجودة في مرافق التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) الحالية، نظرًا لعمرها التشغيلي الطويل. كما تُستخدم طرق أخرى لنقل برامج التحكم الرقمي الحاسوبي إلى هذه الأدوات، مثل الأقراص المرنة أو التوصيل المباشر بجهاز كمبيوتر محمول. وتُعد أشرطة المايلر المثقوبة أكثر متانة. وقد حلت الأقراص المرنة ووحدات تخزين USB المحمولة وشبكات المنطقة المحلية محل الأشرطة إلى حد ما، لا سيما في البيئات الكبيرة ذات التكامل العالي.

أدى انتشار تقنية التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) إلى الحاجة لمعايير جديدة لا تخضع لقيود الترخيص أو مفاهيم التصميم الخاصة، مثل الإضافات الاحتكارية لـ APT. ^{[ 19 ]} وقد انتشرت لفترة من الزمن عدة "معايير" مختلفة، غالباً ما كانت تعتمد على لغات ترميز الرسومات المتجهة التي تدعمها الراسمات . وأصبح أحد هذه المعايير شائعاً جداً، وهو " رمز G " الذي استُخدم في الأصل على راسمات Gerber Scientific ثم جرى تكييفه للاستخدام في تقنية CNC. وقد أصبح تنسيق الملف واسع الانتشار لدرجة أنه تم تضمينه في معيار EIA . وبالمقابل، في حين أن رمز G هو اللغة السائدة المستخدمة في آلات CNC اليوم، إلا أن هناك توجهاً لاستبداله بنظام STEP-NC ، وهو نظام صُمم خصيصاً لتقنية CNC، بدلاً من أن يكون مشتقاً من معيار موجود للراسمات. ^{[ 33 ]}

على الرغم من أن لغة G-code هي الطريقة الأكثر شيوعًا للبرمجة، فقد ابتكر بعض مصنعي أدوات وآلات التحكم طرق برمجة "تفاعلية" خاصة بهم، في محاولة لتسهيل برمجة الأجزاء البسيطة وتبسيط عمليات الإعداد والتعديل على الآلة (مثل Mazatrol من Mazak وIGF من Okuma وHurco). وقد حققت هذه الطرق نجاحًا متفاوتًا. ^{[ 34 ]}

من التطورات الحديثة في مُفسِّرات التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) دعم الأوامر المنطقية، والمعروفة بالبرمجة البارامترية (أو برمجة الماكرو). تتضمن البرامج البارامترية أوامر الجهاز ولغة تحكم مشابهة للغة BASIC . يستطيع المبرمج كتابة عبارات if/then/else، وإنشاء حلقات تكرارية، واستدعاء برامج فرعية، وإجراء عمليات حسابية متنوعة، ومعالجة المتغيرات، مما يوفر مرونة كبيرة ضمن البرنامج الواحد. يمكن برمجة خط إنتاج كامل بأحجام مختلفة باستخدام المنطق والرياضيات البسيطة لإنشاء وتوسيع نطاق مجموعة كاملة من الأجزاء، أو إنشاء جزء قياسي قابل للتوسيع حسب طلب العميل.

منذ عام 2006 تقريبًا، طُرحت فكرةٌ وسُعيَ إلى تعزيز التقارب بين أنظمة التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) والتحكم الرقمي بالحاسوب (DNC) والعديد من التوجهات الأخرى في عالم تكنولوجيا المعلومات، والتي لم تؤثر بشكلٍ كبيرٍ على هذه الأنظمة بعد. أحد هذه التوجهات هو الجمع بين جمع البيانات على نطاقٍ أوسع (باستخدام المزيد من أجهزة الاستشعار)، وتبادل البيانات بشكلٍ أكبر وأكثر آلية (عبر بناء مخططات XML جديدة مفتوحة المصدر ومتوافقة مع معايير الصناعة )، واستخراج البيانات ، وذلك للوصول إلى مستوى جديد من ذكاء الأعمال وأتمتة سير العمل في التصنيع. توجهٌ آخر هو ظهور واجهات برمجة التطبيقات (APIs) واسعة الانتشار ، إلى جانب معايير البيانات المفتوحة المذكورة آنفًا، لتشجيع بيئةٍ من التطبيقات والتطبيقات المُدمجة التي يُنشئها المستخدمون ، والتي يُمكن أن تكون مفتوحة المصدر وتجارية في آنٍ واحد. بعبارةٍ أخرى، نقل ثقافة تكنولوجيا المعلومات الجديدة لأسواق التطبيقات، التي بدأت في تطوير مواقع الويب وتطبيقات الهواتف الذكية، ونشرها لتشمل أنظمة التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) والتحكم الرقمي بالحاسوب (DNC) وأنظمة أتمتة المصانع الأخرى المتصلة بشبكاتها. يُعد مشروع MTConnect جهدًا رائدًا لتحويل هذه الأفكار إلى واقعٍ ملموس.

• تاريخ التصنيع
• نول جاكار

• بريتين، جيمس (1992)، ألكسندرسون: رائد في الهندسة الكهربائية الأمريكية ، مطبعة جامعة جونز هوبكنز، رقم ISBN 0-8018-4228-X.
• هولاند، ماكس (1989)، عندما توقفت الآلة: قصة تحذيرية من أمريكا الصناعية ، بوسطن: مطبعة كلية هارفارد للأعمال، ISBN 978-0-87584-208-0، OCLC 246343673 . 
• نوبل، ديفيد ف. (1984)، قوى الإنتاج: تاريخ اجتماعي للأتمتة الصناعية ، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: كنوبف، ISBN 978-0-394-51262-4، إل سي سي إن 83048867 . 
• رينتجيس، ج. فرانسيس (1991)، التحكم العددي: صناعة تقنية جديدة ، مطبعة جامعة أكسفورد، رقم ISBN 978-0-19-506772-9.
• وايزبرغ، ديفيد إي. (2008)، ثورة التصميم الهندسي (PDF) ، مؤرشف (PDF) من الأصل في 2010-07-07.
• وايلدز، كارل ل.؛ ليندغرين، نيلو أ. (1985)، قرن من الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، رقم ISBN 0-262-23119-0.

• بانفيلد، جيه تي (1978)، تحليل تطبيق التحكم العددي لأدوات الآلات في شمال غرب إنجلترا وتاريخ موجز للتحكم العددي في المملكة المتحدة ، معهد العلوم والتكنولوجيا بجامعة مانشستر.
• هيرين، جولدن إي. "الصناعة تكرم مخترع التحكم العددي" ، ورشة الآلات الحديثة ، 12 يناير 1998.
• سيجل، أرنولد. "البرمجة التلقائية لأدوات الآلات التي يتم التحكم فيها رقميًا"، هندسة التحكم ، المجلد 3 العدد 10 (أكتوبر 1956)، ص  65-70.
• سميد، بيتر (2008)، دليل برمجة آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (  الطبعة الثالثة)، نيويورك: دار النشر الصناعية، رقم ISBN 9780831133474، إل سي سي إن 2007045901 . 
• توماس، ريتشارد أ. (2007)، تاريخ التحكم العددي: تاريخ الدور الذي لعبته شركة جنرال إلكتريك في تطوير التحكم العددي لأدوات الآلات، 1943-1988 .
• فاسيلاش، غاري. "رجل عصرنا "
• كريستوفر جون باجاريجان (فيني) إدمونتون، ألبرتا، كندا. معلوماتية CNC، تصميم وإنتاج السيارات .