數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及產(chǎn)業(yè)化思考

 

編輯:玉興數(shù)控

 

      為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題睬仿。目前許多國(guó)家對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究负稚，如美國(guó)的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)络跷、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)绑僵，中國(guó)的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路俺阻。所謂開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上池致，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過(guò)改變督靶、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能）剥犯，形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中铃挠，快速實(shí)現(xiàn)不同品種固弥、不同檔次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品念秧。目前開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范淤井、通信規(guī)范、配置規(guī)范摊趾、運(yùn)行平臺(tái)币狠、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大 地滿足生產(chǎn)線砾层、制造系統(tǒng)漩绵、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造肛炮、虛擬企業(yè)止吐、全球制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)侨糟，如在EMO2001展中碍扔，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心瘩燥，簡(jiǎn)稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)不同，簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng))露揽；德國(guó)西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開(kāi)放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱OME）等酵吴，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)屏部。 　

 

　1.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立 　

 

　1.4.1 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)規(guī)范 　　如前所述律腊，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性藐捉、柔性、適應(yīng)性辑蛔、擴(kuò)展性氛玛，美國(guó)、歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃手财，并進(jìn)行開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC论稠、OSACA、OSEC)的研究和制定徐扯，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定经融，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)臨。我國(guó)在2000年也開(kāi)始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定苫馏。 　　　

1.4.2 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) 　　數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)雏节。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G高职，M代碼描述如何（how）加工钩乍，其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程，顯然怔锌，他已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要寥粹。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC）埃元，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制涝涤，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程岛杀，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化阔拳。 　

　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)类嗤，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響糊肠。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念遗锣，傳統(tǒng)的制造理念中捌养，NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上湾蝙。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上唾囚，這正是數(shù)控技術(shù)開(kāi)放式冗宠、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向善占。其次君哮，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時(shí)間（約35％）和加工時(shí)間（約50％）遮英。 　　

目前焊槐，歐美國(guó)家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計(jì)劃(1999.1.1～2001.12.31)厅瘩。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來(lái)自歐洲和日本的20個(gè)CAD/CAM/CAPP/CNC用戶斗液、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國(guó)的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開(kāi)發(fā)者紊尺，他已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(Super Model)彰晌，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過(guò)程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS达吞、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證张弛。 　　　

 

2 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì) 　

 

　我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年酪劫，即封閉式發(fā)展階段吞鸭。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制覆糟，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢刻剥。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期滩字，即引進(jìn)技術(shù)造虏，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段麦箍。在此階段漓藕，由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視，以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善内列，我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究撵术、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間话瞧，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究邪盼，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段鹅媒，我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步梗擅。在“九五”末期慧菜，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％ 　　縱觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程意苞，特別是經(jīng)過(guò)4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān)祖匕，總體來(lái)看取得了以下成績(jī)。

a.       奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)美域，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)汪怒。我國(guó)現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)茧纵、數(shù)控主機(jī)杭厘、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)郭销，部分技術(shù)已商品化隶丁、產(chǎn)業(yè)化。

b.       初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地呕童。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上漆际，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠夺饲。蘭州電機(jī)廠奸汇、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠钞支。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地茫蛹。 　　

c.       建立了一支數(shù)控研究、開(kāi)發(fā)烁挟、管理人才的基本隊(duì)伍婴洼。 　　

雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到撼嗓，我國(guó)高端數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)柬采，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國(guó)的發(fā)展速度很快且警，但橫向比（與國(guó)外對(duì)比）不僅技術(shù)水平有差距粉捻，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)阿钞。從國(guó)際上來(lái)看杖荤，對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下。

a.        技術(shù)水平上篇张，與國(guó)外先進(jìn)水平大約落后10～15年窥吮，在高精尖技術(shù)方面則更大。 　

b.       產(chǎn)業(yè)化水平上胀蹭，市場(chǎng)占有率低哗搏，品種覆蓋率小甫沉，還沒(méi)有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低酒危；外觀質(zhì)量相對(duì)差似靖；可靠性不高，商品化程度不足败旋；國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)录切，用戶信心不足。 　　

c.       可持續(xù)發(fā)展的能力上畸裳，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)缰犁、工程化能力較弱淳地；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)怖糊；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后颇象。

分析存在上述差距的主要原因有以下幾個(gè)方面伍伤。 　　

a.                  認(rèn)識(shí)方面。對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性遣钳、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足扰魂；對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國(guó)外的封鎖加扼殺蕴茴、體制等困難估計(jì)不足劝评；對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠 　　

b.                  體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題的時(shí)候多倦淀，從系統(tǒng)的蒋畜、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題的時(shí)候少；沒(méi)有建立完整的高質(zhì)量的配套體系撞叽、完善的培訓(xùn)姻成、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。 　　

c.                  .機(jī)制方面劣搪。不良機(jī)制造成人才流失能盈，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新斟迁，且制約了規(guī)劃的有效實(shí)施接寥，往往規(guī)劃理想，實(shí)施困難邻因。 　　　

d.                  .技術(shù)方面季础。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)浴蝉。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后亥戒，水平較低薪丐，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。 　　

 

　3 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 　

 

3.1 戰(zhàn)略考慮 　　　我國(guó)是制造大國(guó)率偏，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移脱睛，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中浙于，我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”护盈。我們以資源、環(huán)境羞酗、市場(chǎng)為代價(jià)腐宋，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位檀轨，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程胸竞。 　　我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái)重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題，首先從社會(huì)安全看参萄，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè)卫枝，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力讹挎，保障社會(huì)的穩(wěn)定校赤；其次從國(guó)防安全看，西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì)筒溃，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制马篮，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。 　　

3.2 發(fā)展策略 從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)条舀，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向诽泪，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法钥币，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)荡偶、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展嘁老。 強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向烧乙，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床醉镇、銑床辱窘、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械觉祸、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展膝班。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品庇晤；沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品虱硝；當(dāng)然，沒(méi)有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日厕氨。

 　在高精尖裝備研發(fā)方面进每，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)命斧、研以及最終用戶的緊密結(jié)合田晚，以“做得出、用得上国葬、賣得掉”為目標(biāo)贤徒，按國(guó)家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國(guó)家之急需汇四。