汽車制造
對中國數控裝備自主創新發展戰略的思考
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表的文章，題目是：《對中國數控裝備自主創新發展戰略的思考》。文章針對中國數控產業發展現狀、裝備制造業自主創新的發展戰略，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、中國數控產業發展現狀
??? 中國數控技術及其產業，經過“六五”引進技術，“七五”消化吸收，“八五”開發自主知識產權以及“九五”產業化等幾個五年計劃的攻關，從無到有，取得了令人矚目成績。中國數控產業已經渡過了最艱難的時期，開始在產業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，即基本形成了現代化數控產業基地；基本掌握了具有世界水平的現代數控技術；基本建立了高素質數控研究、開發、管理人才隊伍。
??? 在現代化數控產業基地方面，國家重點企業的產量已達到數千、數萬臺，已有像華中數控、廣州數控、航天數控等可實現批量生產數控系統的現代化產業基地。
??? 我國與數控機床配套的骨干數控系統企業已初具規模，掌握具有世界水平現代數控技術，說明我國數控系統技術已趨于成熟，重大關鍵技術(包括核心技術)已達國外先進水平。開發和生產了具有自己版權的基于工業微機的開放式體系結構的數控硬、軟件平臺，并派生出80多種應用系統。掌握了國外長期對我國封鎖的關鍵技術，如多坐標聯動技術、0.1μm當量精密數控系統、數字化仿型處理、非圓齒輪加工、數字伺服控制技術、高速主軸技術等。掌握了數控系統、伺服驅動、主機及其配套件集成技術。
??? 在高素質數控研究、開發、管理人才隊伍建立方面，高校、研究所、企業中形成了一支從事數控基礎理論研究、數控主機、系統及其功能部件的開發、生產隊伍，有了一批數控企業的管理人才。建立了國家數控系統工程技術研究中心(華中科技大學)，高檔數控國家工程技術研究中心(藍天數控集團)。各數控企業建立了數控培訓中心，可以培養了各層次人員。
??? 三個轉變是指各級主管部門對數控技術重要性及發展數控產業迫切性、艱巨性的認識發生了根本轉變；數控產業化管理體制和機制發生了轉變，數控企業活力增強；用戶對國產數控系統及國產數控設備信譽度提高，需求增加。
??? 三個差距首先是市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規模生產；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。
????具體表現在，一是設計與開發方面，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，我國只在少數產品上開始應用。特別是在高速化、柔性化、復合化、智能化等高端數控產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；自動生產線、制造系統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，現有制造工藝技術和工藝裝備水平不高，影響了產品的制造精度和裝配精度；有利于環境發展的新工藝、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揮。
??? 四是功能部件方面，中檔及以上數控系統市場被國外品牌壟斷，國產品牌的中檔數控系統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、高頻響位置檢測系統等功能部件差距較大，為中檔及中高檔數控機床配套用刀庫和機械手、數控轉塔刀架主要依賴進口。
??? 五是標準研究方面，數控技術及裝備標準研究滯后，數量不足百項。現有標準自主技術含量不高，技術數據和指標來源于國外標準或產品樣本，缺乏科學試驗的支持。大量科技成果沒有及時納入標準，現有標準過分遷就產業技術的低水平現狀，形成了目前許多產品雖達到標準要求，但缺乏市場競爭力的被動局面。
??? 六是專利技術方面，據對現有數控技術及裝備等專利檢索，1985年至2003年，在我國境內申請的有關專利數僅有800余項，其中國外企業或個人申請的占17％。在已有專利中，大多數為結構和部件，實用新型專利占70%以上。反映了我國在自主創新方面的差距。
??? 二、當代數控技術發展趨勢
??? 一是持續地提高經濟加工精度；二是推進全面高速化實現高效制造；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控機床正不斷涌現，制造業產品創新促使機床結構出現“個性化”，其優點包括具有最佳的工藝適用性、避免采用通用機床出現的功能冗余、批量生產的零件，要求有最佳工藝適用性的專門化數控機床(如：飛機大型構件——工件垂直放置的五軸聯動銑床，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、對裝備制造業自主創新發展戰略的思考
??? 第一，我國機床行業在機械結構設計方面比較落后。多年來我國機床行業流行的觀點是，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。機械細節的基礎研究要加強，我國機床行業也在不斷跟蹤國外技術，但是遠沒有真正吃透。在細節方面總是略遜一籌。究其原因，我們在技術細節方面缺乏基礎研究。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，即便是非原始創新的跟蹤，也需要基礎研究。
??? 第二，我國在數控系統技術方面有可能率先取得突破。我們在數控系統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人員的努力初見成效；二則是數控系統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數控系統與國外相應產品差別不大，但是客戶顯然未建立起對國產系統的信心。應該說，已經見到國產數控系統的曙光。因此，率先在數控系統技術方面取得突破可能是現實而有效的戰略。
??? 第三，功能部件其實是我國機床行業的薄弱環節，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，社會向功能部件產業轉移的資金不多，致使我國功能部件產業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業上一個臺階。購買國外的功能部件，只能使我們的產品缺乏競爭力。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的集成商。前述國外從事制造系統集成的某些小公司，他們并不生產自己的機床，但他們能很好地根據客戶的需求，合理配置其它公司的機床等，設計一些輔助系統，并提供整個系統的控制，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。從曾經盛極一時的研究，到現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
