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数控系统与数控机床消除“两张皮”的现象


  随着国民经济快速的发展,汽车、船舶、工程机械、航空航天等行业将为我国机床行业提供巨大的需求。预计到2015年,我国数控机床所需的数控系统需求将达到40万台套以上(不包含进口机床所配套数控系统),其中中高档占比预计在60%左右,数控系统市场需求将超过92亿元。
  
  《高档数控机床与基础制造装备》国家科技重大专项要求,到2020年,我国将实现高档数控机床主要品种立足于国内:航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80%实现国产化;国产中、高档数控机床用的国产数控系统市场占有率达到60%以上;高档数控系统市场占有率将从现在的1%提高到20%。
  
  正是基于这些需求,中国机床工具工业协会副理事长、数控系统分会理事长陈吉红表示,数控系统行业“十二五”努力的方向是:抓住行业发展的重要战略机遇,以发展数控机床为主导、主机为龙头、完善配套为基础,重点突破数控系统和功能部件薄弱环节,加快高档数控机床产业化。依托科技重大专项,坚持科技进步和自主创新。加强创新人才队伍建设,提升企业核心竞争力,推动我国由机床工具生产大国向强国转变。
  
  数控系统的三种发展模式
  
  长期以来,我国数控系统与数控机床的发展呈现“两张皮”的现象比较突出。两者没有形成互相支持、互相促进和共同进步的局面,也没有形成开发与应用产业联盟和利益共同体的战略合作关系,这不仅制约我国数控机床产业的发展和市场竞争力,更制约了我国数控系统行业的发展。
  
  陈吉红介绍说,目前,国际上发展数控系统产业有三种模式,每种模式各有优劣,西门子模式:系统厂专业生产各种规格的数控系统,提供各种标准型的功能模块,为全世界的主机厂提供批量配套。这种模式的优点是:主机厂和系统厂发挥各自的优势,有利于形成专业化、规模化生产。缺点是:系统厂和主机厂主要是买卖关系,双方结合不够紧密;主机厂为了保护自己的知识产权,不太愿意将这些特色技术提供给系统厂。
  
  哈斯模式:主机厂独立开发数控系统,并与其自产的数控机床配套销售。这种模式的优点是:主机销售带动系统推广;其缺点是:主机厂独有品牌的数控系统很难被其他主机厂选用。
  
  马扎克模式:主机厂在系统厂提供开发平台上,研发自主品牌的数控系统,并与所自产的数控机床配套销售。这一模式既避免了“西门子模式”和“哈斯模式”可能出现的缺点,又发扬了其自身的优点。这使得主机厂所需要的特殊控制要求、加工工艺和使用特色要求可方便地融入到数控系统中;主机厂用较少的投入,形成了自己的特色技术、知识产权和数控系统产品;主机厂自主品牌的数控系统的推广,还可以进一步强化主机厂的机床品牌,增加用户对主机厂的忠诚度;降低主机厂采购数控系统的成本;同时带动数控系统产业的发展。
  
  “根据多年经验分析,马扎克模式是主机厂发展数控系统产业最适合的模式,数控系统厂和机床厂以资产为纽带,建立战略合作关系,实现主机厂、系统厂、用户多方共赢。”陈吉红举例说,“十一五”期间,华中数控积极与大连机床、北一机床、武重集团、南通机床等重点机床企业建立战略合作关系,大大促进了中高档国产数控机床和数控系统发展。
  例如:华中数控与大连机床以资产为纽带,建立战略合作伙伴关系,在华中数控系统开放式平台的基础上,大连机床集成了用户工艺,开发特色功能和界面,研制了“大连数控”品牌的数控系统。这使得大连机床的整机性价比得到提高,用户得到了实惠,也改变了大连机床以往中、高档机床全部配置国外系统的状况。
  
  为与主机全面配套奠定基础
  
  “十一五”期间,国家启动实施《高档数控及基础制造装备》国家科技重大专项,国产数控系统技术水平和可靠性都取得了显著提升。陈吉红说,数控系统的研制与开发在关键技术方面取得了明显突破,已在国产机床上得到应用,为与主机全面配套奠定了基础。
  
  例如,“十一五”期间,华中数控研制的五轴联动高档数控系统填补国内空白,打破国外封锁,300台五轴系统在军工等重点行业使用。基于“高档数控装置”、“国产CPU”、“全数字驱动及电机”三个重大专项课题研制而成的华中HNC-8型总线式高档数控系统,采用开放式软硬件体系结构及总线技术。目前,华中8型数控系统已与10类44台重大专项高档数控机床配套应用,主要技术指标已与国外高档数控系统相当。
  
  技术与市场差距
  
  “十一五”期间,国产高档数控系统技术有了突破,但和国外高档数控系统相比,差距依然较大,一方面,技术方面的差距。首先,产品在功能上存在差距:功能还不够完善,在实际应用中验证还不全面,在高速、高精、多通道控制、双轴同步控制等技术上不足;第二,产品的系列化不足:产品品种不齐、规格不足、成套性差、机电接口不一,影响配套。第三,产品的应用验证不够:产品生产完成后验证考核数量、时间不够,可靠性测试结果不能令人信服;第四,产业尚未起步:由以上等原因,导致产品的市场占有率偏低,用户认可度不高。
  
  另一方面,市场方面的差距。据工信部发布的《机床工具行业“十二五”发展规划》显示,“十一五”期间,数控系统发展滞后已成为制约行业发展的瓶颈。国产中档数控系统国内市场占有率只有35%,而高档数控系统95%以上依靠进口。
  
  因此,为解决与国外高档数控系统的差距,需要通过在数控系统的关键共性技术、应用技术上取得突破,以此带动国产中高档数控系统的生产。
  
  陈吉红建议说,首先,以利益为纽带,整合国内的技术和人力资源,集中国家的财力支持建立国产数控系统软件、硬件和共性技术研发平台。建立技术研发管理机制,建立软件开发的质量管理体系(CMM)。
  
  其次,加大在高档数控系统、数字交流伺服驱动自主技术研发的支持力度。组织国内数控系统企业制订下一代高档数控系统标准体系结构的规范和协议,形成中国数控系统的国家标准,从战略高度解决我国数控系统产业的发展瓶颈问题。
  
  第三,加大力度支持数控系统产业化核心技术开发,如:数控系统的动态性能评测技术;数控系统可靠性测试与提升技术;数控系统、伺服驱动、伺服电机系列化产品开发;规模化生产工艺技术与质量控制技术。

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