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                        数控机床成智能制造典范需过软件开发关

                        2016-02-09

                        随着新技术在制造业应用的推广及深入,中国机械行业内外对制造业如何升级转型的探索也在日益发酵。


                          一个普遍的观点是,过去30年中国制造业取得成功依赖的是“勤劳的双手”,而未来的竞争是一场不折不扣的“技术竞争”。若想继续成为世界制造业巨头,必须依靠“智慧的大脑”。


                          没有硝烟的战场


                          3D打印、机器换人、大数据制造……这些频繁出现的数据无一不在提醒我们,当下科技界三种飞速发展的技术——“人工智能、机器人和数字制造”,这些将重新构筑制造业的竞争格局,而如果将人工智能、机器人和数字制造技术综合集成应用于制造业,那将绝对是一场真正意义上的“制造业革命”。


                          早些年,外媒曾发表观点:未来20年里,美国将利用新技术挖空中国的制造业,并重新在制造业领域获取“绝对竞争优势”。


                          中国工程院院长周济也指出,当前我国制造业也面临前所未有的挑战,从外部看,一方面西方发达国家依靠科技创新,抢占国际竞争制高点、经济发展核心竞争力,谋求未来发展的主动权。例如苹果公司通过产品模式创新、各种最新技术的集成创新,成功引领了信息产品的发展方向。再如美国页岩气开发技术的突破,引起了一场页岩气革命,对世界的能源格局乃至政治、经济发展都产生了极为深刻的影响。


                          另一方面,印度、越南、印尼等发展中国家则以更低的劳动力成本承接劳动密集型产业的转移,抢占制造业的中低端。我国制造业正面临来“前后夹击”双重挑战。


                          与此同时,从内部来看,我国经济发展已由较长时期的高速增长进入中低增长阶段,对经济发展的主导力量——制造业驱动创新、转型升级提出了紧迫的要求。


                          周济说,制造业数字化、智能化是新的工业革命的核心。先进制造技术创新的内涵包含了产品创新、制造技术创新、产业模式创新三个方面。数字化、智能化技术是产品创新和制造技术创新的共性使能技术,并深刻改革制造业的生产模式和产业形态,是新的工业革命的核心技术。


                          不过对机械产品而言,数控技术是实现机械产品创新的颠覆性共性使能技术,核心是数字化。数控技术的应用使机械产品的内涵发生了根本性变化,使产品功能极大丰富,性能发生质的变化,从根本上提高产品水平和市场竞争力,并且使机械产品向智能化进行发展。


                          数控机床应为典范


                          周济强调:“说起数控,就要提及数控机床,但这显然不是全部,只能说数控机床是应用数控技术创新机械产品的典范”。他表示,数控技术是一种共性使能技术,可应用于对各种机械产品进行创新升级。比如注塑机的数控化和智能化,注塑成形是最有效的塑料成型方法。


                          提到数控机床,可能很多人都不是特别了解,可它却是众多工业生产行业的基础支柱。作为典型的机电一体化产品,数控机床可以解决复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向。


                          中国目前一些行业的劳动力成本的不断上升,随之出现的“用工荒”为数控机床提供了又一具有潜力的应用领域——智能制造。中国企业越来越多地向智能制造转型以减轻人力短缺的影响,企业需要能够720小时连续不断高质量运转的机床设备,这就使得机床设备的可靠性变得尤其重要。


                          特别是近来,数控机床与工业机器人的配合使用更使得智能生产或者“无人化”工厂成为发展趋势。


                          在周济看来,数控一代和智能一代是信息化和工业化深度融合的产物,可以看到机械产品的数控化和智能化创新具有鲜明的特征、本质的规律,可以普遍运用于各种机械产品创新,可以引起机械产品的升级换代,引起机械工业的深刻变革。这也是现在提出“数控一代”和“智能一代”概念的缘由和根据。


                          二次开发是瓶颈


                          西门子(中国)有限公司工业业务领域驱动技术集团运动控制部数控驱动业务总经理许政顺认为,所谓智能制造就是数控机床产品除了完成直接加工任务之外,更应提升产品工艺适应性,能够适应不同行业、不同产品的加工特点,这是智能制造必不可少的,而要达到这些要求就需要机床设备拥有一个足够开放的数控系统平台,只有在一个开放性的系统上,用户才有机会把各种最新的创意和想法融到机床设计制造中。


                          然而目前的普遍情况是产品同质化泛滥,出现这一情况的原因在于,很多制造商在使用上过于追求简便、省事,采用一些进入中国市场较早的封闭性极强的数控系统,最终导致装备极为标准化,工艺适应性差,产品雷同,最终成为低端产能的推手。


                          “这就如同傻瓜相机和智能相机。”许政顺表示,“傻瓜式”的CNC产品,用户调整的内容很少,使用方便,但系统开放程度不足,许多核心和关键功能的使用受到限制,不利于进一步研发和扩大使用范围,最终也只能导致低产能的市场现象。


                          然而数控平台二次开发并非易事。威海华东数控股份有限公司曾在高铁轨道磨市场获益颇多,其公司负责人当时在接受采访时表示,公司生产的第一台用于机车轨道博格板磨床的软件是公司花10万欧元进口德国的软件,约占一台产品售价的十分之一。


                          据了解,数控系统硬件部分的核心是高效的运算平台和一组控制设备的接口,也就是说,数控硬件部分可以看做是一台工业计算机。从这方面来看,无论是工业控制电源、工业控制计算机主板、还是其他嵌入式设备,我国的产业化水平都很高。


                          而问题在于数控系统的另一组成部分——软件。数控系统技术方案中软件承载着数控系统的运动控制、逻辑控制和人机交互等主要功能。同时,在数控系统硬件趋同化的趋势下,软件正在成为系统中重要的价值构成部分。因此,软件产业化的问题已经成为数控系统产业化的关键。


                          然而我国数控系统供应商的创业之路大多都始于某个数控系统核心技术的突破,然后由核心技术转化为产品,再通过产品逐步滚动,逐步发展起来。


                          因此,我国的数控产业规模都比较小,缺乏相关产业链的支撑。加上数控产品同质化导致的价格恶性竞争,产品利润率都处于较低水平,因此能够支持的软件开发团队规模更是非常有限。


                          此外,目前我国数控软件的开发模式与其他应用领域的软件开发模式也存在较大差距。这是由于数控软件要求具有实时性、嵌入式特征以及面向特定制造工艺特殊分析的特点,使得数控软件行业准入门槛较高,一般的软件企业较难深入这一领域。


                          由于我国数控产业技术开发源于某个技术关键点的突破,缺乏系统的需求分析,没有很好的进行抽象和概念、逻辑设计,造成的结果是很难从以往的产品中提取出一些有用的、共性的技术为后来的产品所使用。加之,国内很多公司的产品很少具有连续性,往往是新的一个产品完全重起炉灶,和老的产品没有半点关系,在这种开发模式下,软件功能完善程度,软件产品的可靠性,可持续发展能力都受到很大的局限。在整个产业发展过程中,低水平的重复研发的现象也较为普遍,使得技术积累缓慢。


                          如此一来,凭借我国目前控制软件的开发模式很难与国际知名数控厂商进行有效地竞争。因此,如何借鉴其他应用领域软件产业的发展经验已经成为数控产业改进软件开发模式的一个重要问题。

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