汽車制造
對(duì)中國(guó)數(shù)控裝備自主創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的思考
華中科技大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士 李培根
??? 編者按：日前出版的《機(jī)電商報(bào)》機(jī)床工具版上，刊登了華中科技大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士李培根發(fā)表的文章，題目是：《對(duì)中國(guó)數(shù)控裝備自主創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的思考》。文章針對(duì)中國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新的發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)行了深入的思考和剖析，提出了富有見地的意見和建議。
??? 一、中國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
??? 中國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過“六五”引進(jìn)技術(shù)，“七五”消化吸收，“八五”開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及“九五”產(chǎn)業(yè)化等幾個(gè)五年計(jì)劃的攻關(guān)，從無到有，取得了令人矚目成績(jī)。中國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)已經(jīng)渡過了最艱難的時(shí)期，開始在產(chǎn)業(yè)化的道路上開拓前進(jìn)。其間總的情況可以概括為“三個(gè)基本”、“三個(gè)轉(zhuǎn)變”、“三個(gè)差距”。
??? 三個(gè)基本，即基本形成了現(xiàn)代化數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地；基本掌握了具有世界水平的現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)；基本建立了高素質(zhì)數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才隊(duì)伍。
??? 在現(xiàn)代化數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地方面，國(guó)家重點(diǎn)企業(yè)的產(chǎn)量已達(dá)到數(shù)千、數(shù)萬臺(tái)，已有像華中數(shù)控、廣州數(shù)控、航天數(shù)控等可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)基地。
??? 我國(guó)與數(shù)控機(jī)床配套的骨干數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)已初具規(guī)模，掌握具有世界水平現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，說明我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已趨于成熟，重大關(guān)鍵技術(shù)(包括核心技術(shù))已達(dá)國(guó)外先進(jìn)水平。開發(fā)和生產(chǎn)了具有自己版權(quán)的基于工業(yè)微機(jī)的開放式體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控硬、軟件平臺(tái)，并派生出80多種應(yīng)用系統(tǒng)。掌握了國(guó)外長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)封鎖的關(guān)鍵技術(shù)，如多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)、0.1μm當(dāng)量精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字化仿型處理、非圓齒輪加工、數(shù)字伺服控制技術(shù)、高速主軸技術(shù)等。掌握了數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、主機(jī)及其配套件集成技術(shù)。
??? 在高素質(zhì)數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才隊(duì)伍建立方面，高校、研究所、企業(yè)中形成了一支從事數(shù)控基礎(chǔ)理論研究、數(shù)控主機(jī)、系統(tǒng)及其功能部件的開發(fā)、生產(chǎn)隊(duì)伍，有了一批數(shù)控企業(yè)的管理人才。建立了國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心(華中科技大學(xué))，高檔數(shù)控國(guó)家工程技術(shù)研究中心(藍(lán)天數(shù)控集團(tuán))。各數(shù)控企業(yè)建立了數(shù)控培訓(xùn)中心，可以培養(yǎng)了各層次人員。
??? 三個(gè)轉(zhuǎn)變是指各級(jí)主管部門對(duì)數(shù)控技術(shù)重要性及發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)迫切性、艱巨性的認(rèn)識(shí)發(fā)生了根本轉(zhuǎn)變；數(shù)控產(chǎn)業(yè)化管理體制和機(jī)制發(fā)生了轉(zhuǎn)變，數(shù)控企業(yè)活力增強(qiáng)；用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及國(guó)產(chǎn)數(shù)控設(shè)備信譽(yù)度提高，需求增加。
??? 三個(gè)差距首先是市場(chǎng)占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；其次是成套性較差，伺服、主軸配套能力不強(qiáng)；再次是外觀質(zhì)量相對(duì)較差，可靠性相對(duì)也較差，商品化程度不足，名牌效應(yīng)相對(duì)較差，用戶信心還不足。
????具體表現(xiàn)在，一是設(shè)計(jì)與開發(fā)方面，基礎(chǔ)技術(shù)研究薄弱，高速切削機(jī)理研究近乎空白。設(shè)計(jì)觀念、科研投入、創(chuàng)新能力等方面存有較大差距，國(guó)際上普遍采用的龍門框架式、O型整體結(jié)構(gòu)、箱中箱結(jié)構(gòu)等先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我國(guó)只在少數(shù)產(chǎn)品上開始應(yīng)用。特別是在高速化、柔性化、復(fù)合化、智能化等高端數(shù)控產(chǎn)品上與國(guó)外先進(jìn)水平相比差距更大。
??? 二是技術(shù)集成與成套能力方面，技術(shù)集成、工程成套、遠(yuǎn)程服務(wù)技術(shù)等能力不強(qiáng)；自動(dòng)生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)所需要的智能測(cè)量裝置、搬運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)備等相對(duì)落后，承擔(dān)“交鑰匙工程”的能力有待提高。
??? 三是工藝技術(shù)方面，現(xiàn)有制造工藝技術(shù)和工藝裝備水平不高，影響了產(chǎn)品的制造精度和裝配精度；有利于環(huán)境發(fā)展的新工藝、新方法推廣緩慢；對(duì)用戶使用的新材料(如碳纖維復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)、新工藝(如粉末合金成型、等離子噴涂等)等深入研究不夠；五軸加工編程技術(shù)及多工序復(fù)合加工編程技術(shù)還存在差距，直接影響了主機(jī)性能的發(fā)揮。
??? 四是功能部件方面，中檔及以上數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)被國(guó)外品牌壟斷，國(guó)產(chǎn)品牌的中檔數(shù)控系統(tǒng)為主機(jī)配套率有待提高。電主軸、高速滾珠絲杠、直線電機(jī)、高速工具系統(tǒng)、高頻響位置檢測(cè)系統(tǒng)等功能部件差距較大，為中檔及中高檔數(shù)控機(jī)床配套用刀庫和機(jī)械手、數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架主要依賴進(jìn)口。
??? 五是標(biāo)準(zhǔn)研究方面，數(shù)控技術(shù)及裝備標(biāo)準(zhǔn)研究滯后，數(shù)量不足百項(xiàng)?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)自主技術(shù)含量不高，技術(shù)數(shù)據(jù)和指標(biāo)來源于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品樣本，缺乏科學(xué)試驗(yàn)的支持。大量科技成果沒有及時(shí)納入標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)過分遷就產(chǎn)業(yè)技術(shù)的低水平現(xiàn)狀，形成了目前許多產(chǎn)品雖達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的被動(dòng)局面。
??? 六是專利技術(shù)方面，據(jù)對(duì)現(xiàn)有數(shù)控技術(shù)及裝備等專利檢索，1985年至2003年，在我國(guó)境內(nèi)申請(qǐng)的有關(guān)專利數(shù)僅有800余項(xiàng)，其中國(guó)外企業(yè)或個(gè)人申請(qǐng)的占17％。在已有專利中，大多數(shù)為結(jié)構(gòu)和部件，實(shí)用新型專利占70%以上。反映了我國(guó)在自主創(chuàng)新方面的差距。
??? 二、當(dāng)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
??? 一是持續(xù)地提高經(jīng)濟(jì)加工精度；二是推進(jìn)全面高速化實(shí)現(xiàn)高效制造；三是復(fù)合加工機(jī)床促進(jìn)新一代高效機(jī)床的形成；四是工藝適用性的專門化數(shù)控機(jī)床正不斷涌現(xiàn)，制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新促使機(jī)床結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“個(gè)性化”，其優(yōu)點(diǎn)包括具有最佳的工藝適用性、避免采用通用機(jī)床出現(xiàn)的功能冗余、批量生產(chǎn)的零件，要求有最佳工藝適用性的專門化數(shù)控機(jī)床(如：飛機(jī)大型構(gòu)件——工件垂直放置的五軸聯(lián)動(dòng)銑床，汽車零件高效加工——雙主軸頭加工中心)；五是配套裝置和功能部件的品種日趨完善。
??? 三、對(duì)裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的思考
??? 第一，我國(guó)機(jī)床行業(yè)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面比較落后。多年來我國(guó)機(jī)床行業(yè)流行的觀點(diǎn)是，我們主要落后在相關(guān)的控制技術(shù)。這一觀點(diǎn)令人質(zhì)疑?？戳藝?guó)外展覽之后，深切感到我們?cè)跈C(jī)械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)落后。即使我們跟蹤模仿了多年，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上沒有真正屬于我們自己的東西。機(jī)械細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)研究要加強(qiáng)，我國(guó)機(jī)床行業(yè)也在不斷跟蹤國(guó)外技術(shù)，但是遠(yuǎn)沒有真正吃透。在細(xì)節(jié)方面總是略遜一籌。究其原因，我們?cè)诩夹g(shù)細(xì)節(jié)方面缺乏基礎(chǔ)研究。譬如說主軸技術(shù)，潤(rùn)滑、冷卻對(duì)機(jī)床性能的影響，機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)潤(rùn)滑和冷卻性能的影響，我們做的基礎(chǔ)分析和實(shí)驗(yàn)都不夠。又如主軸頭、工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，如何盡可能地減小振動(dòng)，如何盡可能減小或補(bǔ)償發(fā)熱的影響，我們也缺乏深入的基礎(chǔ)研究。即便我們看到人家的結(jié)構(gòu)，然后去模仿，但是細(xì)微之處和個(gè)中奧妙，不做深入的基礎(chǔ)研究是體會(huì)不到的。所以，即便是非原始創(chuàng)新的跟蹤，也需要基礎(chǔ)研究。
??? 第二，我國(guó)在數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)方面有可能率先取得突破。我們?cè)跀?shù)控系統(tǒng)技術(shù)方面的落后要小于在機(jī)械方面，一則基于我國(guó)多年來政府在這方面的支持和廣大研發(fā)人員的努力初見成效；二則是數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)所涉及的面沒有機(jī)械本身的那么廣。目前，用于中低檔機(jī)床的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與國(guó)外相應(yīng)產(chǎn)品差別不大，但是客戶顯然未建立起對(duì)國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)的信心。應(yīng)該說，已經(jīng)見到國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的曙光。因此，率先在數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)方面取得突破可能是現(xiàn)實(shí)而有效的戰(zhàn)略。
??? 第三，功能部件其實(shí)是我國(guó)機(jī)床行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期以來我們對(duì)此關(guān)注不夠。盡管“十五”期間國(guó)家863計(jì)劃等有所投入，但成效不盡如人意。實(shí)際的研究成果不多，社會(huì)向功能部件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的資金不多，致使我國(guó)功能部件產(chǎn)業(yè)始終未真正興旺起來。功能部件上無所作為，很難使我們的機(jī)床產(chǎn)業(yè)上一個(gè)臺(tái)階。購(gòu)買國(guó)外的功能部件，只能使我們的產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。況且功能部件真正上去了，說明我們的設(shè)計(jì)和工藝能力都可以大大提高。目前我們有些機(jī)床廠家自己生產(chǎn)部分功能部件，如工作臺(tái)、主軸等，設(shè)計(jì)和制造水平不高，而且成本也上去了，顯然不利于提高國(guó)產(chǎn)機(jī)床的競(jìng)爭(zhēng)力。
??? 第四，集成能力要提高。我們顯然缺乏自動(dòng)化制造系統(tǒng)的集成商。前述國(guó)外從事制造系統(tǒng)集成的某些小公司，他們并不生產(chǎn)自己的機(jī)床，但他們能很好地根據(jù)客戶的需求，合理配置其它公司的機(jī)床等，設(shè)計(jì)一些輔助系統(tǒng)，并提供整個(gè)系統(tǒng)的控制，如此就能形成—個(gè)零件甚至部件的完整解決方案。我們今后要培植這樣的集成廠商。
??? 第五，絕對(duì)不能盲目跟蹤。因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)的確落后，因此跟蹤就是很自然的事情。但是，要想縮短與國(guó)外的差距，絕不能盲目跟蹤，否則只會(huì)拉大差距。不能盲目跟蹤的原因有二：一則國(guó)外的研究總是會(huì)有部分走彎路，我們?cè)诤竺鎽?yīng)該仔細(xì)分析什么可能是彎路。正是因?yàn)槲覀冊(cè)诤竺?，所以更容易理性地判斷是否是彎路。然而恰恰相反，我們總是缺乏分析。從曾?jīng)盛極一時(shí)的研究，到現(xiàn)在展覽會(huì)上無人問津的工作，應(yīng)該能給我們以啟示。二則，即使國(guó)外某項(xiàng)技術(shù)走的是正確的道路，但是我們是否
