汽車制造
對中國數(shù)控裝備自主創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的思考
華中科技大學校長、中國工程院院士 李培根
??? 編者按：日前出版的《機電商報》機床工具版上，刊登了華中科技大學校長、中國工程院院士李培根發(fā)表的文章，題目是：《對中國數(shù)控裝備自主創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的思考》。文章針對中國數(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、中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
??? 中國數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過“六五”引進技術，“七五”消化吸收，“八五”開發(fā)自主知識產(chǎn)權以及“九五”產(chǎn)業(yè)化等幾個五年計劃的攻關，從無到有，取得了令人矚目成績。中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)已經(jīng)渡過了最艱難的時期，開始在產(chǎn)業(yè)化的道路上開拓前進。其間總的情況可以概括為“三個基本”、“三個轉變”、“三個差距”。
??? 三個基本，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；基本建立了高素質數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才隊伍。
??? 在現(xiàn)代化數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地方面，國家重點企業(yè)的產(chǎn)量已達到數(shù)千、數(shù)萬臺，已有像華中數(shù)控、廣州數(shù)控、航天數(shù)控等可實現(xiàn)批量生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)基地。
??? 我國與數(shù)控機床配套的骨干數(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，說明我國數(shù)控系統(tǒng)技術已趨于成熟，重大關鍵技術(包括核心技術)已達國外先進水平。開發(fā)和生產(chǎn)了具有自己版權的基于工業(yè)微機的開放式體系結構的數(shù)控硬、軟件平臺，并派生出80多種應用系統(tǒng)。掌握了國外長期對我國封鎖的關鍵技術，如多坐標聯(lián)動技術、0.1μm當量精密數(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、高速主軸技術等。掌握了數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動、主機及其配套件集成技術。
??? 在高素質數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才隊伍建立方面，高校、研究所、企業(yè)中形成了一支從事數(shù)控基礎理論研究、數(shù)控主機、系統(tǒng)及其功能部件的開發(fā)、生產(chǎn)隊伍，有了一批數(shù)控企業(yè)的管理人才。建立了國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術研究中心(華中科技大學)，高檔數(shù)控國家工程技術研究中心(藍天數(shù)控集團)。各數(shù)控企業(yè)建立了數(shù)控培訓中心，可以培養(yǎng)了各層次人員。
??? 三個轉變是指各級主管部門對數(shù)控技術重要性及發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)迫切性、艱巨性的認識發(fā)生了根本轉變；數(shù)控產(chǎn)業(yè)化管理體制和機制發(fā)生了轉變，數(shù)控企業(yè)活力增強；用戶對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及國產(chǎn)數(shù)控設備信譽度提高，需求增加。
??? 三個差距首先是市場占有率低，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；再次是外觀質量相對較差，可靠性相對也較差，商品化程度不足，名牌效應相對較差，用戶信心還不足。
????具體表現(xiàn)在，一是設計與開發(fā)方面，基礎技術研究薄弱，高速切削機理研究近乎空白。設計觀念、科研投入、創(chuàng)新能力等方面存有較大差距，國際上普遍采用的龍門框架式、O型整體結構、箱中箱結構等先進結構設計，我國只在少數(shù)產(chǎn)品上開始應用。特別是在高速化、柔性化、復合化、智能化等高端數(shù)控產(chǎn)品上與國外先進水平相比差距更大。
??? 二是技術集成與成套能力方面，技術集成、工程成套、遠程服務技術等能力不強；自動生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)所需要的智能測量裝置、搬運及倉儲物流設備等相對落后，承擔“交鑰匙工程”的能力有待提高。
??? 三是工藝技術方面，現(xiàn)有制造工藝技術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；對用戶使用的新材料(如碳纖維復合材料、陶瓷基復合材料)、新工藝(如粉末合金成型、等離子噴涂等)等深入研究不夠；五軸加工編程技術及多工序復合加工編程技術還存在差距，直接影響了主機性能的發(fā)揮。
??? 四是功能部件方面，中檔及以上數(shù)控系統(tǒng)市場被國外品牌壟斷，國產(chǎn)品牌的中檔數(shù)控系統(tǒng)為主機配套率有待提高。電主軸、高速滾珠絲杠、直線電機、高速工具系統(tǒng)、高頻響位置檢測系統(tǒng)等功能部件差距較大，為中檔及中高檔數(shù)控機床配套用刀庫和機械手、數(shù)控轉塔刀架主要依賴進口。
??? 五是標準研究方面，數(shù)控技術及裝備標準研究滯后，數(shù)量不足百項。現(xiàn)有標準自主技術含量不高，技術數(shù)據(jù)和指標來源于國外標準或產(chǎn)品樣本，缺乏科學試驗的支持。大量科技成果沒有及時納入標準，現(xiàn)有標準過分遷就產(chǎn)業(yè)技術的低水平現(xiàn)狀，形成了目前許多產(chǎn)品雖達到標準要求，但缺乏市場競爭力的被動局面。
??? 六是專利技術方面，據(jù)對現(xiàn)有數(shù)控技術及裝備等專利檢索，1985年至2003年，在我國境內(nèi)申請的有關專利數(shù)僅有800余項，其中國外企業(yè)或個人申請的占17％。在已有專利中，大多數(shù)為結構和部件，實用新型專利占70%以上。反映了我國在自主創(chuàng)新方面的差距。
??? 二、當代數(shù)控技術發(fā)展趨勢
??? 一是持續(xù)地提高經(jīng)濟加工精度；二是推進全面高速化實現(xiàn)高效制造；三是復合加工機床促進新一代高效機床的形成；四是工藝適用性的專門化數(shù)控機床正不斷涌現(xiàn)，制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新促使機床結構出現(xiàn)“個性化”，其優(yōu)點包括具有最佳的工藝適用性、避免采用通用機床出現(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)控機床(如：飛機大型構件——工件垂直放置的五軸聯(lián)動銑床，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、對裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的思考
??? 第一，我國機床行業(yè)在機械結構設計方面比較落后。多年來我國機床行業(yè)流行的觀點是，我們主要落后在相關的控制技術。這一觀點令人質疑。看了國外展覽之后，深切感到我們在機械結構方面的設計落后。即使我們跟蹤模仿了多年，但在結構設計上沒有真正屬于我們自己的東西。機械細節(jié)的基礎研究要加強，我國機床行業(yè)也在不斷跟蹤國外技術，但是遠沒有真正吃透。在細節(jié)方面總是略遜一籌。究其原因，我們在技術細節(jié)方面缺乏基礎研究。譬如說主軸技術，潤滑、冷卻對機床性能的影響，機械結構對潤滑和冷卻性能的影響，我們做的基礎分析和實驗都不夠。又如主軸頭、工作臺的運動，如何盡可能地減小振動，如何盡可能減小或補償發(fā)熱的影響，我們也缺乏深入的基礎研究。即便我們看到人家的結構，然后去模仿，但是細微之處和個中奧妙，不做深入的基礎研究是體會不到的。所以，即便是非原始創(chuàng)新的跟蹤，也需要基礎研究。
??? 第二，我國在數(shù)控系統(tǒng)技術方面有可能率先取得突破。我們在數(shù)控系統(tǒng)技術方面的落后要小于在機械方面，一則基于我國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)技術所涉及的面沒有機械本身的那么廣。目前，用于中低檔機床的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與國外相應產(chǎn)品差別不大，但是客戶顯然未建立起對國產(chǎn)系統(tǒng)的信心。應該說，已經(jīng)見到國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的曙光。因此，率先在數(shù)控系統(tǒng)技術方面取得突破可能是現(xiàn)實而有效的戰(zhàn)略。
??? 第三，功能部件其實是我國機床行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，長期以來我們對此關注不夠。盡管“十五”期間國家863計劃等有所投入，但成效不盡如人意。實際的研究成果不多，社會向功能部件產(chǎn)業(yè)轉移的資金不多，致使我國功能部件產(chǎn)業(yè)始終未真正興旺起來。功能部件上無所作為，很難使我們的機床產(chǎn)業(yè)上一個臺階。購買國外的功能部件，只能使我們的產(chǎn)品缺乏競爭力。況且功能部件真正上去了，說明我們的設計和工藝能力都可以大大提高。目前我們有些機床廠家自己生產(chǎn)部分功能部件，如工作臺、主軸等，設計和制造水平不高，而且成本也上去了，顯然不利于提高國產(chǎn)機床的競爭力。
??? 第四，集成能力要提高。我們顯然缺乏自動化制造系統(tǒng)的集成商。前述國外從事制造系統(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床等，設計一些輔助系統(tǒng)，并提供整個系統(tǒng)的控制，如此就能形成—個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，絕對不能盲目跟蹤。因為我們的技術的確落后，因此跟蹤就是很自然的事情。但是，要想縮短與國外的差距，絕不能盲目跟蹤，否則只會拉大差距。不能盲目跟蹤的原因有二：一則國外的研究總是會有部分走彎路，我們在后面應該仔細分析什么可能是彎路。正是因為我們在后面，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。從曾經(jīng)盛極一時的研究，到現(xiàn)在展覽會上無人問津的工作，應該能給我們以啟示。二則，即使國外某項技術走的是正確的道路，但是我們是否
