从同步到落后万字长文讲透中国数控之难

点击：作者：沈烈初来源：装备制造发布时间:2018-09-12 11:45:37

起步并不晚，但差距巨大，我国数控机床的发展何以艰难曲折如此？04 专项实施以来，高端数控机床的产业化情况又到底如何？本文穿透历史直击现实，希望能对行业发展有所裨益。

1 机床工具行业的范围、数控机床工具的发展回顾

1952年 8 月 7 日，中央人民政府决定成立第一机械工业部，下设专业局，其中二局主管机床工具行业（后一直将二局称之谓机床工具局），并划给二局 18 个厂管辖，其业务范围涵盖金切机床、锻压设备、锻造机械、木工机床、机床附件、工具（含量仪、刃具）、磨料磨具、机床电器 8 大类。

1956 年，则按行业划分，成立了北京机床研究所等7个直属研究所（称之谓一类所）以及郑州第六设计院，后来又在主导厂设立面向分行业的十余个专业研究所（称之谓二类所）。据了解，当时一类所及二类所共计 37 个，构成了完整的科研开发体系。以后，六十年代开始三线建设，老厂一分为二，或一分为三，在西部地区成立一批国营机床工具企业。改革开放后，在市场经济机制的优胜劣汰中，一大批国企或转制或淘汰破产，但同时也迅速崛起了一大批民营企业及外资企业。

世界上最早的数控机床出现于上世纪的五十年代初，我国于五十年代末在北京机床研究所成立数控机床研究室，同时在清华大学等高校也开始研究数控系统及数控机床。由此看出，我国数控系统及数控机床的研发，起步并不晚，但为什么到现在与世界先进水平的差距，特别是高端数控机床工具还这么大呢？

原因很复杂，笔者也说不清楚，但至少有两点：一是机床工具行业在探索研发数控系统上走了一些弯路，如用于运动控制的芯片（CPU），是采用专用芯片，还是通用芯片，几次反复，因此在引进技术、合作生产、消化吸收、再创新等方面多花了时间；二是中国的半导体工业起步太晚、太弱，特别是集成电路 LSI、VLSI 包含专用及通用芯片在内，差距太大，不得不受制于人，不仅是硬件，包括操作系统等软件也大大落后于世界先进水平，连一般 PCB 板常用的片装式电阻、电容元器件也基本需要进口。国产的元器件性能、质量不稳定，因此九十年代前后，很多研究院所及企业单位选择通用芯片作为 CPU进行运动控制与逻辑控制，因为芯片技术发展速度太快，性价比按摩尔定律发展。

如笔者在七十年代，曾在企业组织研发车床的数控系统及数控车床，当时用的是半导体分立元件，有的还采用过中间继电器或通讯用的极化继电器。搞了两年，因元器件不过关，又买不到进口元器件，因此决定停止研发，转向采用 FANUC 数控系统，工厂专心把主机做好，鉴于当时的政治形势，就搞不下去了。同一段时期笔者受部委的委托与美国Unimation 公司进行机器人的技术交流与谈判，当时是直角坐标式，还不是关节式的工业机器人，控制系统相对比较简单。至于作为机床上下料的机械手，因笔者从事自动化单机及自动生产线的研发生产，如 308 轴承车加工自动生产线就用机械手上下料，不过不是柔性控制，有的采用凸轮及中间继电器硬件控制，这就是七十年代技术水平的真实情况。

改革开放至今已有四十年了，数控系统与数控机床走了一条十分艰难曲折的发展道路。从数控系统来说，原本想从日本 FANUC 走引进、消化、吸收、国产化的路子，问题就卡在专用芯片及其他硬件的国产化上。至今北京发那科也只是 FANUC 系统在中国用 SKD 模式的合资装配厂，但效益好，最高时年产四五万台套。我们虽然学不到核心技术，但熟悉了装配调试工艺、检测、维保方面的技术知识，而且 FANUC 系统质量与可靠性及维保服务在用户中口碑很好。

九十年代，开始学习 PC 机的技术路线，采用通用芯片作为 CPU，因为可以购到最新一代 Intel（x86）、ARM 的芯片，而且换代很快，操作系统采用 Windows、Linux或其组合。而我国数控系统的研发基于硬件的架构与运动控制的算法上下功夫，因此出现了广州数控（成立于 1991 年）、华中数控（成立于 1994 年）、高精数控（产品生产始于 90 年代初）、凯恩帝（成立于 1993 年）、维宏（成立于 2007 年）等一批专业数控生产企业，以及光洋（2000 年开始数控系统研发）、沈机 i5 数控系统（2007 年开始研发）、北京精雕（成立于 1994 年）等一批专业生产数控系统、自配自给的数控机床企业。

正如中国机床工具工业协会陈吉红副理事长撰写的文章中写到：数控系统经历了“六五”期间的技术引进，“七五”期间技术消化吸收，“八五”期间技术自主开发，“九五”到“十二五”用了 20 年的时间才使低、中、高档数控产业化。其中，高档数控系统缩小了与世界先进水平的差距，初步实现产业化，市场占有率也提高到 7%，以后的道路更加任重道远。

至于数控机床的机床本体，由于数控系统+伺服驱动系统+驱动伺服电机+机床的运动部件+位置测量装置（光删、磁栅、同步感应尺等），再加上各种机床部件的物理量的变化（温度、振动、位置等）的传感器信息采集，构成全闭环或半闭环系统，因而机床本体的结构设计有质的变化。如工作台设计，在满足强度及刚度和尺寸的要求情况下，运动部件的质量要降低到最小程度，以增加频率响应，满足高精、高速机床的需求；又如尽量采用对称结构及增加散热条件，工作时可尽快达到热平衡条件等。特别是多轴多联动功能及复合加工中心的出现，大大促进了机床本体的变革。

有的是颠覆性的改变，因而要求机床动静刚度好、热变形小，而且精度保持性好，可靠性高，一次装夹工件后，可完成多工序的复合加工，如车、铣、镗、磨、齿形加工、珩、研、抛光等；甚至有一些特种工艺，如激光加工、旋压、滚压、电加工等工艺也进入多轴多联动的复合加工中心。因此机床企业必须对目标的细分市场的现实工艺及潜在发展的工艺要吃透，积累用户的使用工艺数据，并建立数据库，才能开发出好用、可靠、经济、易维护保养的高档数控机床。

虽然在改革开放初期，机床工具工业走了一些合作生产返销的道路，成绩显著，大大提高了机床企业的工艺，有的进行贴牌生产光机，国外经销商在境内加上数控系统后再在国外销售，一来可赚取外汇，二来锻炼了企业的内功，如济一与马扎克的合作，南京机床厂与Traub 合作等。但由于后来国营企业改制等原因没有转化为自主开发及创新，之后不了了之，太可惜了！造成今天中低档劳动技术密集型机床工具出口，高档数控机床大量进口的局面，从中也能吸取一些经验教训。

“高档数控机床与基础制造装备” 国家科技重大专项（简称 04 专项）资助的很多机床企业难以产业化，根本问题在于机床厂对用户的使用工艺，含工艺参数及刀具、量具、夹具加工对象的使用要求极不熟悉，没有话语权，至于所谓多轴、多联动、复合加工中心大部分更是抄来的。虽然 04 专项发展了一批功能部件，但其中不少部件产业化程度较低，性价比不高。加上机床厂及终端用户对国产功能部件认知度低，不太信得过，因此市场占有率较低，甚至敌不过我国台湾省产的部分功能部件，其他高档的功能部件大都从日本、德国、瑞士、意大利、西班牙等国家进口。

笔者看来，数控机床主机存在的问题，包括精度、可靠性、精度保持性等，主机的问题多于数控系统，这要引起主管部门及主机厂的注意。

最后，还要说一个案例，即上世纪八十年代，出现一股盲目追求“数控化率”的现象，因此进口一批质量没有过关的数控系统及伺服电机系统，造成了一度走“红”的，受到市、省、部表扬的沈阳第三机床厂，因数控机床在用户处不能开机、维保又不及时，纷纷要求退货及索赔而破产。这是“十八罗汉厂”第一个破产的机床企业，正所谓“成也数控、败也数控”。这个教训极为深刻，这也是中国数控机床发展史上不能抹杀的一个重要事件。

2.数控系统的性能水平与产业化、销售的商业模式

笔者由于限于水平及年事已高，已有近二十年没有关注机床工具行业。这半年来仅到少量主导企业进行学习考察，同时向少量业内专家请教，下面仅是一些学习的启示，没有资格对现有国产数控系统进行点评，这尚待专家进行撰写。

（一）两类数控系统生产企业

生产数控系统及驱动系统（含伺服电机）的企业分两类：一类是专业生产厂，供机床厂配套使用，如广州数控、华中数控、沈阳高精、凯恩帝数控、维宏数控等；另一类是既生产机床主机，又生产自配的数控系统、伺服驱动系统和伺服电机，如大连光洋、北京精雕、沈阳 i5、大族激光等。

1、数控系统专业生产厂

数控系统专业生产厂可供应不同需求的主机厂，因而产品涵盖高、中、低档，品种多、产量大，便于专业化生产。但是，出现了如何与不同主机厂实现无缝衔接的问题。广州数控采取了一些措施：

（1） 每年改造与再制造不同型号的旧数控机床约 300 台，其中部分是五轴联动；

（2）约有近百台不同主机厂生产不同型号的主机，配上不同型号的广州数控的数控系统与驱动系统，进行长期可靠性试验，获得大量的数据，进行系统的升级优化；

（3）自己厂内使用的数控机床全部替换成广州数控的数控系统及伺服驱动系统，进行生产考验，也便于信息化管理、设备层的互联互通；

（4）自己开发了高精度注塑机及工业机器人，扩展了数控系统的功能、性能和用途。广州数控是全国生产规模最大的专业数控系统的研发生产企业，最高年产量曾达十二、三万台套。因为是针对不同分行业主机厂不同需求设计开发的数控系统，由不同产品主管设计师负责，又因时间上有先后顺序，因而模块化、标准化考虑较少，增加了生产组织的难度与生产效率的提升，因此盈亏点较高。

华中数控的 8 系列，即 808（通用型）、828（标准型）、848（高端型），已升级换代多次。它既考虑到现实的需求，也考虑将来扩展的可能性，硬软件都采用模块化设计，其双代码功能（G 代码、I 代码）可圈可点。因而各项性能指标已接近或达到目前世界水平，满足了用户对高、中、低档数控系统的不同需求，特别是具有前瞻性的技术路线及发展路线，与国家数控系统工程技术研究中心联手，向智能数控系统及智能数控机床发展，其特点为：

（1）帮助主机厂根据最终用户工艺的需求，进行二次开发，如与宝鸡机床厂合作开发的宝鸡数控系统，据称到现在已有十余个主机厂与华中数控进行合作；

（2）华中数控已拥有若干个机器人子公司，直接采用华中数控系统及伺服驱动系统及电机；

（3）与若干个企业如沈飞、江山重工合作合资办再制造公司，进行“换脑工程”，协同创新。

最终用户的需求是推动数控系统发展最强劲的动力。华中数控作为一家上市企业，旗下有数十家全资、合资子公司，管理难度很大，需向管理要质量、向管理要效益，保证企业顺利发展。

2、数控系统配套自产主机的企业

即为自己生产主机配套的研发生产数控系统、伺服驱动系统和伺服电机。如大连光洋，专为子公司科德数控机床公司配套，其特点是：机（械）、电（子）、仪（传感器）高度一体化，并使系统与主机高度匹配，其特点为采用多核 CPU 芯片，有自己的算法与架构，全部采用光纤通讯传导信息数据，采用多通道，控制的轴数很多，有能源回收功能、电子细分功能等，软件已经过约十个版本的升级换代，主要做多轴五联动的高档数控机床，因此数控系统产量较少。

图| 北京精雕

又如北京精雕，高、中、低档数控系统都有，从雕刻机到高精高光洁度五联动的数控系统，年产量数千套，仅为自己配套之用。特别要提出的沈阳 i5，媒体已作大量报道，认为是最新技术集成，互联网+的数控系统，已生产了几万套，专为沈机各种型号机床配套，i5 研发、生产在上海基地，主机在沈阳生产。

（二）生产模式

华中数控、广州数控、光洋数控等数控系统完全由自己生产，有自己的 SMT 车间且自己生产伺服驱动系统及伺服电机（包括力矩电机及直线电机），因此匹配比较优化。

而沈机 i5 系统、维宏数控系统，因地处上海，完全采用专业化代工模式，没有自己的生产基地。如沈机 i5，主机板在上海一家企业代工，另外 PCB 板又在另外一家企业代工，伺服电机采用贴牌生产，总装在苏州代工完成。在上海沈机基地有约 20 人专门从事组织代工生产事宜。又如维宏数控，所有数控系统、伺服系统、伺服电机都是代工生产，企业只负责研发和销售，根据不同用户需求，通过多通道平台维宏卡，称之为 Lambda（朗达），可以配置为金属切削、3C、木工机械、水切割、激光切割、机械手等行业使用。根据用户的订单，不同配置需要的部件，一同发往用户，由维宏数控派人指导装配，并与用户主机组装后进行调试。维宏的模式值得关注，这就是所谓的“轻资产”企业，并已上市，因此维宏数控发展很快。

（三）销售模式

其他数控系统企业都是直销方式，只有沈机的 i5 机床除部分直销外，大部分采取租赁的方式，即组织一个合资的优尼斯融资租赁公司。沈机把 i5 机床卖给优尼斯租赁，优尼斯租赁寻找地方合作伙伴（一般地方给予不少优惠政策）成立i5 加工企业，再租赁给终端用户使用，可按加工时间收费。在这种模式中，上海的智能云科（沈机控股的合资公司）开发的 iSESOL 就十分重要，提供云平台，并进行管理收费，实践结果如何？因笔者没有视察过，不得而知。以上所述也是从媒体上得知，不对之处请沈机指正，至少这是共建、共享的新商业模式，已引起国务院领导及各方面的关注。

（四）数控系统一些值得关注的功能

1、采用 Intel（X86）或 ARM 通用芯片，后者运算速度较慢，而国外的主流品牌如日本的 FANUC、三菱，德国的西门子都是采用专用芯片，这可能与德、日等发达国家芯片的设计、制造、封装等高技术有关。我国因受制于 VLSI 的产业，不得不用通用芯片，如我国 VLSI 产业发展了，可能会重新走专用芯片的技术道路，因为专用芯片的确优点颇多。

2、有的系统采用单芯片或双芯片，有的采用单核芯片或多核芯片，如光洋就采用Intel(X86)的四核芯片，这是企业根据需要决定的。芯片用于运动控制及逻辑控制，各系统的算法各有自己的“Know How”。

3、操作系统都采用 Windows、Linux 或其组合，有的企业声称已开发自己的操作系统。

4、光洋全部采用多模的光纤传输信息。华中系统也支持光纤接口，但考虑到成本因素，实际销售光纤接口的数控系统很少（其他系统本人可能不清楚）。

5、有单通道、双通道、多通道输出信号供不同用户需求之用，可扩展在 FMC、FML 之用，既可控制主机，也可控制机器人，及线上各部分物流的动作。

6、常用功能之外，还有不少较先进的功能（仅举一些例子）：

①RTCP。②位置反馈、速度反馈、加速度反馈，甚至听说个别系统还有加加速度反馈，如此又要调节增益，既高速、高精，而无超调，十分困难。③电子细分，可达纳米级插补。④有预读程序功能，据说最多可读 3000 段，进行优化后，控制刀具运动轨迹，使加工面更平滑。⑤有能量回收功能。⑥热变形、机械系统的系统误差可以实时补偿。⑦加上高精度测头，可以锁住定位的高精度，也可以在线进行测量与补偿等等。

本人并非这方面专家，知识贫乏，这仅是短期内学习这方面知识的启示而已，错误不少，仅说明这些功能初步已满足我国高档数控机床需要了。

3.高档数控机床的主机本体比数控系统问题更多

不知提出的这个问题是否属实，请行业领导及企业界同仁们指教。近二三十年来，因工作性质变化，特别退休以后，虽有一些时间，但专注其他领域的学习，因此对机床工具行业确实了解很少，没有发言权，仅在我参观学习机床工具的用户厂时，注意用户对机床工具的一些反映及意见，仅此而已。

目前，我国数控系统在技术层面已经有了较大的提升。相比之下，主机本体的问题比数控系统的问题更多，彼此之间的衔接不够顺畅。因此，企业自行研发数控系统配置于自产机床的模式可以较好解决此问题。

在采用该模式运营的机床企业中，大连光洋和北京精雕这两家企业因笔者参观学习次数较多，稍微多了解一些。这两个厂都是民营企业，光洋的于德海董事长、精雕的蔚飞董事长都是搞自动化出身，转而搞数控系统，进一步发展到搞数控机床或雕刻机，因而有着与机床行业领导不同的思维方式。他们也详细叙述了从事数控系统及数控机床的研发经历与经验教训，在此不需我再重述。我只是从我学习他们俩的工作经历中得到的一些启示，把它记录下来。

图| 大连光洋高档数控机床批量装备国家航天领域

光洋从事数控系统与机床业务起步于 2000 年，引起我注意的是无锡叶片厂研发长叶片的五轴联动的数控铣床。全世界最著名的叶片生产企业都在瑞士，一为 Rigid，另一家为 Starrag。因为叶片是用我国吴仲华博士发明的三元流动理论，设计的通流部分在流体传动中效率最高，因此是变曲面，扭曲的叶型很难加工。过去数十年间，叶片的加工经过了成形铣、仿形铣，一直到数控铣及五坐标联动的加工中心，刀具也从成形铣刀、指状铣刀，一直到五轴联动的特殊指状铣刀，最后用在加工中心上的指状铣刀是变前角、变后角的专用铣刀。Starrag 不仅提供加工中心，同时提供加工用的软件（工艺包）以及专用刀具，刀具在磨损后必须送到 Starrag开设的专用刃磨服务点进行刃磨，否则很难保证达到正确的叶形，也就是达不到叶片通流部分的正确形面与光洁度，从而影响通流的效率，这就可以看出用户的使用工艺及刀具对数控机床发展多么重要啊！这一点到现在还没有引起主管领导及业界领导的重视，这就是为什么我们数控机床上不去的原因之一吧！

于德海董事长，他怀抱爱国之心、技术报国之志，希望在两三年内拿下这个项目。我曾经给他泼过“冷水”，并说不经过“三四轮”机型的不断改进是做不到的，需要“十年磨一剑”的艰苦过程，才能产业化。的确，经过光洋十年的努力，经过与无锡叶片厂协同创新，虚心向无锡叶片厂学习工艺刀具编程，学习在 Rigid、Starrag 使用的经验教训，最后一轮产品得到了无锡叶片厂的首肯，这是光洋在研发高档数控机床道路上的第一次质的飞跃。

我总结他们的经验称之谓“光洋模式”，内涵是完成了高档数控机床的技术链与产业链的布局，包括主机用的功能部件、电主轴、摇台、传感器、液压卡具、人造大理石床身及数控系统、伺服驱动系统、伺服电机、力矩电机等等。最近我去光洋学习，于总把“光洋模式”又增加了一个人才链，及创新创业需要“技术链、产业链及人才链”，突出人才这一点。于总特别有体会的是，不仅需要高素质的技术人员，而且需要高素质的技术工人与技师、工匠，因为最精密的机床最后是靠人来刮研与装配的。

图| 大连光洋工厂

第二阶段的飞跃，开始于 2013 年用两台二型车铣复合加工中心在北京 31 所试用，用于叶轮及机匣零件加工。历经两三年的生产考验，与 31 所领导、技术人员、操作工人三结合的团队协同攻关，协同创新，解决了一百多个机床缺陷，提出 47 项建议，数控系统软件升级 8 个版本，问题涵盖工艺、刀具到主机设计结构、功能部件、程序编制等等。这是又一次的完善化创新，也初步在 31 所站住脚了，赢得了用户的赞誉。尽管还有不少改进的余地，因为技术发展是无止境的，用户使用工艺发展也是无止境的，因此数控机床的功能发展也是无止境的。目前 31 所已拥有光洋高端数控机床 22 台（除各种型号的立式车铣复合加工中心之外，还有一台五轴联动的龙门铣、一台五轴联动的刀具磨床）。

第三步质的飞跃，是工信部于 2017 年 8 月在 31 所召开 04 专项示范项目的总结大会，会上工信部苗圩部长作了重要发言，肯定了这种高档数控机床的生产企业必须与用户实际需求及实际工艺相结合、协同创新。由此光洋赢得了在军工行业用户的初步信任，后继的用户不断来找光洋协商，到 2018 年 8 月止，光洋已为航空航天、模具、刀具等用户提供 142 台多轴五联动的高档数控机床，现在在手的合同有 97 台。除此之外，最近 04专项下达的“应用示范”任务，光洋为 14 个单位提供五轴联动高档数控机床 73 台。

关于北京精雕，最早起步于雕刻机，因其董事长蔚飞是学自动控制学科，后转入研发数控系统，最简单匹配的主机就是两轴联动的雕刻机，后进入模具及 3C 行业。因此精雕数控系统也不断升级，从两轴联动到三轴、四轴联动，最后到五轴联动。为了扩大适用范围，数控机床也从一般精度到研发高精度、高光洁度的小型多坐标联动的加工中心，对标的企业就是日本 Makino，其新研发的 JDGR200-A10H 不仅可以用于高端的 3C 产品，更可用于小型高精度模具等零件的加工，现已批量生产。笔者在现场看到了正在调试的 JDGR200-A10H 加工中心，切深为 0.1 微米，最小进给量为 1 微米，其高速加工铝合金零件试样，我随机送到计量室测量，采用激光干涉仪测量光洁度为Ra0.024 微米，这是我一生中直接看到的最高光洁度的零件，使我十分敬佩。

精雕的几个特点是：

①自己生产刀具与机床配套，不同材料的精加工刀具完全不同，包括变前角、变后角、断屑槽、横刃的挤压作用、刀具螺旋槽的排屑等，很多刀具材料采用人造金刚石及立方氮化硼（CBN）。

②自己做不锈钢刀柄 HSK，与主轴锥孔接触面积可达85%，这是一般高精度机床厂及刀具厂难以做到的，绝对是精雕“Know How”。加上自己做电主轴，主轴的锥度孔在专门的母机上加工；用 SKF 高精度轴承与严格的动平衡，因此主轴锥孔与刀具连接后，在高速旋转时其振摆达到微米级，这对高档数控系统的 RTCP 功能十分有益，非常匹配。

③有强大的研发队伍，从系统到主机，再到刀具与加工工艺都进行超前研究。

④维保服务及对用户企业实际使用工艺现场采集、分析及研究试验的约有 1000多人，通过他们生产厂与用户厂水乳交融，这又是精雕特点之一。

⑤在东莞设立一个技校，专门培训操作、维修精雕的数控机床。我看到这些学员做的样品，已十分精致，像工艺品一样，这又是精雕的一个特点。精雕不仅为用户提供数控机床，还提供刀具、工艺及操作工人，这种集成式的为用户提供解决方案，值得主管机关、业界同仁重视。精雕创造了一个品牌与新的模式。由于 3C 加工门槛低，很多新兴机床企业都涌入这个行业，竞争十分激烈，精雕应该考虑利用自己的优势与特点进入高端装备类或军工类的用户拓展，否则会出现一个生存与发展的危机。

再举一个例子。今年我在上海数控机床展览会上看到一家我从来不知道的、名为“拓璞”的公司，即上海拓璞数控科技股份有限公司，专门为航空航天生产非常规工艺的数控机床，采用数控系统的镜面功能（即对称），一个控制支承，一个控制工具，飞机上的薄壁零件如尾翼、蒙皮、导弹桶体等。现在采用西门子 840Dsl，后续计划采用华中系统。看完拓璞的数控非标机床后，内心久久不能平静，也许这是我国高档数控机床发展方向之一，把细分市场的用户需求、加工工艺特点、将来发展的趋势吃透，用“一米宽百米深”的哲理发展具有数控机床工具自己特点的产品，这才有生命力。

图| 上海拓璞的VMC-B50C五轴联动数控机床

环顾发达国家的机床工具行业，都有自己的“拿手”产品“引领技术、引领市场”。千万不要做“百米宽一米深”所谓多品种、盲目追求体量大的机床企业，这也许是机床行业面临的供给侧改革之重点：追求的是细分市场占有率、竞争力与可持续发展能力，不要再走盲目做大的“虚胖子”企业了，“一打就倒”、“不打也倒”的前车之鉴，教训深刻。

4.数控系统及数控机床的扩展

近年来，所谓传感器、物联网、互联网+、+互联网、工业互联网、大数据、云平台、人工智能等新技术与新名词快速传播，给数控系统及数控机床的功能拓展起到了革命性的推动作用，给设备层的互联互通既带来了很多机遇，也带来了很多困难，使用户与供应商有些不知所措，一些用户与机械制造企业提出的这些新技术、新名词到底与智能制造或“三化”（数字化、网络化、智能化）有什么关系，笔者也理不清头绪。在此试图梳理，算是抛砖引玉吧！

笔者在 1985 年所撰写的文章“新技术革命与机械工业发展战略”（登在 1985 年《科学研究》第八卷第四期）中阐明，现代机械装备技术的几个特征：j装备与工艺（指用户使用工艺）密切结合；k硬件与软件（广义上的概念）密切结合；l技术与管理结合。并提出“机（械）电（子）仪（传感器）”一体化的概念。三十三年过去了，高新技术的迅猛发展与工业 4.0 的到来，完全与笔者的预测相吻合，这是有科学根据的。

上面所说的特征，通过这些高新技术的应用，完全体现在装备“三化”的控制上，生产过程利用“三化”业务流程的优化上，在用户处在役产品利用“三化”手段加强维保服务，为用户创造更多的价值，为生产企业获得更多装备使用时的有用信息，进一步为装备升级换代积累海量的数据，会更加证明这一技术发展的趋势。从NC、DNC 发展到 FMC、FML、无人化工段，以至于无人化工厂，再进一步发展到 NC+PC+IOT+工业互联网+大数据+云平台，以后再发展到+人工智能。从“工程控制论”与“系统工程论”对以上技术链的分析，整个过程是一个巨系统，下面包含若干大系统，大系统下又包含若干中系统，以此类推，最后是无数的小系统。每个小系统都将是闭环的，再推上去，中、大、巨系统都是闭环，系统之间又互相连接，同一层次的系统与系统之间又互相相连。

我这一观点与光洋的于总类似。光洋新盖的 25 万平方米地下恒温厂房就采用“大数据+互联网+物联网+人工智能”，实现数字化、网络化、智能化工厂管控。以信息流程为依托，把技术架构分为感知层、网络层、平台层及应用层。但尚有不少问题有待探讨，如与一般公认的 RAMI4.0，以业务流程为依据的技术架构分管理层、执行层、控制层、实体层（设备层），即我在《四论“新一代智能制造发展战略研究”——实体层（设备层）的互联互通是智能制造最基础的工作》中所言，这两种技术架构如何互相兼容，互相映射，还需要理论上的阐述。不管怎样，我支持光洋实践下去。理论来源于实践，又高于实践并指导以后实践。望光洋新厂实现数字化、网络化、智能化工厂管理，摸索出一条新的路子来，为国家、社会、用户及企业与员工做出贡献。

从近几年出现的所谓“智能数控机床”中，可窥见一些新技术发展的端倪。如马扎克数控加工中心的控制系统从 Smart Mazatrol 发展到新一代的 Smooth Mazatrol，最大的变化是在三菱数控系统进行二次开发的基础上，加了一个 PC 功能，集成在控制装置内，可以大大地增加计算功能与数据存储的容量。还可任选各种工艺软件包，优化加工工艺，提高生产效率，降低成本，为用户创造更多价值，并可以通过一个名为 Smart Box 的装置与其他系统兼容。日本与美国一样，采用 MT Connect 接口，并把数据上传到云平台。

图| 马扎克数控加工中心的控制系统

又如 DMG MORI 发展的 CELOS 系统，如使用智能手机一样简单，它能将现有机床的数据与公司的管理层、执行层、信息架构连接在一起（与 ERP、PDM、MES、CAD/CAM），因此用户能持续管理及显示任务单、工艺与机床的数据。16 款 APP 软件帮助操作人员可靠地优化生产任务、文档查看及处理生产任务。CELOS 系统是数控系统外接一台 PC 机，可以从附加功能的单机开始，扩展到柔性制造生产线的功能。

又如瑞士的Starrag的IPS集成制造系统，其特点是系统内部开发的“单元控制器技术”，并形成适应各专业化任务的模块，如在 FMS 上的上下料，工序间传递、库存、可靠的生产计划、监控设备的运行状态，确保生产安全，大幅降低维护和停机成本，监控过程中的能源需求和消耗，而优化能源管理。这种“单元控制技术”或“适应各种专业和任务模块”可以与其他系统打造 IOT 解决方案，具有直观与美观的人机界面（HMI）、机床保护系统（MPS），包括 3D 视面、静态和移动部件，五轴联动切削和车床 B 轴切削。特别是在复合机床上，如在采用可更换主轴头的机床上用侧头防止机床移动部件碰撞等；效率控制、过程质量控制（POS），机床认证系统（MQS）用于机床状态监控与诊断等。据 Starrag 副总裁讲，国内很多用户已用了这套系统，反映良好。

再说德国 Grob 公司，我今年去访问了Grob 在大连设立的生产基地。Grob 主要从事内燃机缸体、缸盖的金切加工，国内已有很多 Grob 自动线在使用。最近开发的自动生产线，全部采用复合多轴联动加工中心组成，大大缩小了占地面积，特别在二次装卡工件时，保证工件定位精度后，尽可能多地完成各种工序，保证加工工件尺寸链的一致性，提高 Cpk 值及KPI值。Grob发展了一套Grob-NET4 Industrg系统，有10个模块完成10种功能，即Grob4Line，可在智能手机上查看智能机床的状态；Grob 4Analyze，机床对 CIP 过程做出反应；Grob 4Simulate，模拟复杂工件仿真加工工艺的优化；Grob 4Coach，编程、模拟和培训；Grob4Interface，接入机床通讯；Grob4Connect，连接实体世界和 ERP 系统；Grob4Pilot，多功能交互式机床操作；Grob4Automation，无人操作直观生产控制软件；Grob4Track，机床主轴状态监控及停机情况；Grob4Care，网上维保服务及采购备件。

图| 德国GROB发动机零部件全自动装配线-158机床

国内探索扩展数控系统的企业也越来越多，如华中数控新一版的具有智能化的 8 型系统配置的数控机床，称之谓“智能数控机床”，多次在展览会的论坛上亮相，并具有大数据、云服务功能，从智能机床通过传感器采集的数据，通过 NC Link 通道，到达云平台或数据中心，再通过 NC Link 到达应用层，并与 ERP、MES 等系统连接。

再如沈机的 i5——iSESOL（i-Smart Engineering & Service on Line），即形成 i5数控端+互联网+iSESOL 云模式。设想将来扩展从单机智能→智能车间→智能区域协同→智能制造新业态，其功能包括装备全生命周期服务（装备服务、生产服务、资源管理）、知识服务（百科、工艺、培训认证）、金融服务（贷款、租赁等）、数据服务（数据收集、趋势分析、商业智能）。祝沈机能在实践中进一步完善，推动智能制造的发展，使社会、用户及本企业实现三盈局面，创造新模式、新业态。实践是检验真理的唯一标准，最后要用实践验证。可喜的是，沈机研发成功 i5OS 操作系统，在目前世界政治经济发展具有不确定因素的情况下是具有战略意义的。

再说仅有十余年历史的维宏数控系统，也开始上“云”（即“维宏云”），并进行云服务。还有很多企业，就不一一列举了。

5.结束语

目前，国际政治、经济处于不确定、不稳定的情况，中美贸易争端不是短期内能解决的，加之“中兴事件”及美国对我国四十余个单位实施无理制裁。高档数控系统及高档数控机床是带有战略性的产业，是制造业的母机，机床工具行业应该是“市场机制+国家意志”的结合。国家兴亡，匹夫有责，行业内的领导、专家及企业家要特别关注。对于我国数控系统和数控机床的发展，笔者有以下建议。

（1）04 专项支持完成的高端数控机床及功能部件如何加速从样机、样品产业化，真正造福于国家与用户，同时产业化也必须与用户密切结合，这比样机、样品研发更困难。这涉及到机床企业内部的制造工艺水平与精细化管理，也涉及到后续用户的需求与维保服务。如上海机床厂研发成功的数控随动曲轴磨床，仅生产两台，一台在上海通用生产线上考验，一台作为展品展览用，无后续用户订货，怎么办？隔几年这些样机就没有多大用处了。其他04 专项很多样机也没有后续用户订货！值得 04 专项领导思考！

（2）组织力量，使数控系统的硬件（如 CPU）及操作系统（现在大都采用 Windows、Linux或其组合）及重要的应用软件国产化，这是核心技术，不能受制于人。

（3）扩大国产数控系统及功能部件的应用范围，大力推进产业化。有“量”才能保证“质”，才能降低成本，进入良性循环。推动机床厂采用二次开发的数控系统，发挥机床厂的优势与能动性，包括“换脑工程”，用自己生产的设备再制造。

（4）主机厂生产的主机问题较多，如何提质增效，要贯彻习近平新时代经济思想体系，以供给侧结构性改革为主线，为达到“质量第一，效率优先”两个目标，优化生产要素的组合，达到具有市场竞争力与可持续发展能力，集中攻克用户急需的产品，强调“专、精、强”，不要盲目追求体量。希望主管部门不要再以企业的规模或体量来排名所谓“百强企业”、“五十强企业”，没有什么意义，“大”不等于“强”。我们很多机械百强企业，如大连机床集团、山东常林工程机械集团、沈阳东北重工等企业的破产说明什么？评价企业的“强弱”，也要用习近平新时代的经济思想来指导，创新评价指标。有一些企业的体量（即营业收入）数字并不科学，弄虚作假，所谓大口径计算，其中很多是重复计算，这种评价指标会误人、误己、误导国家，不知我说的有没有道理，请专家领导指教。