景富軍 譚勝龍 劉 玲 范華獻(xiàn)

（西南自動化研究所數(shù)控部，四川綿陽621000）

隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的深入發(fā)展，各種型號數(shù)控系 統(tǒng)在近20年內(nèi)已被廣泛應(yīng)用于我國機床制造行業(yè)，促進(jìn)了國家數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的飛躍發(fā)展，我國已成為世界第一制造大國。數(shù)以百計的國內(nèi)數(shù)控廠家不斷研制出新的數(shù)控系統(tǒng)，與國外品牌數(shù)控系統(tǒng)競爭市場已成為他們生存、立足、發(fā)展的源動力。通過對近10余年數(shù)控機床市場發(fā)展現(xiàn)狀和未來市場需求趨勢的長期深入分析，我們對該行業(yè)未來市場的發(fā)展前景有了部分對策思路，拋磚引玉。

1 機床數(shù)控化現(xiàn)狀

1.1 機床數(shù)控化改造提升了機床數(shù)控化率

通過數(shù)控系統(tǒng)配套改造已有舊機床，使其成為多功能高效數(shù)控機床是低成本實現(xiàn)機床數(shù)控化的有效方法?！笆濉薄ⅰ笆晃濉逼陂g，國內(nèi)眾多數(shù)控系統(tǒng)廠家設(shè)計、生產(chǎn)、制造的數(shù)控系統(tǒng)大量被應(yīng)用于各種型號機床配套改造，如國家“萬臺機床數(shù)控改造工程”等的執(zhí)行，加上國外品牌數(shù)控系統(tǒng)的不斷進(jìn)口，加速了國內(nèi)機床制造水平、數(shù)控化率的大幅提高，極大地滿足了國家制造業(yè)大力發(fā)展的需求，為國家、用戶節(jié)約了大量人力、物力資本，提高了生產(chǎn)效率。目前，我國機床保有量約800萬臺，其中數(shù)控化率仍只有25%左右，而很多年前發(fā)達(dá)國家的機床數(shù)控化率就達(dá)到30%以上。我國役齡10年以上的機床占60%以上，役齡10年以下的機床中自動/半自動機床不到30%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)，而美國、日本等自動和半自動數(shù)控化機床占60%以上。未來，機床數(shù)控化市場潛力很大。

1.2 國產(chǎn)系統(tǒng)不再只滿足于低端市場

“十一五”期間，國家實施了“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項，同時針對專用機床及控制技術(shù)發(fā)展需求的不斷提高，國內(nèi)數(shù)控廠家開始轉(zhuǎn)向中高檔數(shù)控系統(tǒng)機床市場配套，研制出的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平和可靠性有了顯著提高［1］。以華中數(shù)控、廣州數(shù)控、沈陽高精等單位為代表的數(shù)控系統(tǒng)廠家為用戶提供了許多先進(jìn)的新型數(shù)控系統(tǒng)并成功應(yīng)用于機床配套。華中數(shù)控成功研制五軸聯(lián)動高檔數(shù)控系統(tǒng)，填補了國內(nèi)空白。其HNC－8型總線式高檔數(shù)控系統(tǒng)采用開放式軟硬件體系結(jié)構(gòu)及總線技術(shù)，已成功配套于10類機床中的44臺專用機床，主要技術(shù)指標(biāo)已與國外高檔數(shù)控系統(tǒng)相當(dāng);廣州數(shù)控成功研制出具有高速程序預(yù)處理、多通道及復(fù)合加工控制等功能的全數(shù)字高檔數(shù)控系統(tǒng);基于多計算機處理、支持8通道8軸聯(lián)動、64軸控制等特性的沈陽高精高檔數(shù)控系統(tǒng)也已研制成功。它們的推廣使國內(nèi)高端數(shù)控技術(shù)整體水平得到提升，但與國外高檔數(shù)控系統(tǒng)比較仍有差距。目前，投入市場的國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)有一定的性價比優(yōu)勢，正不斷打破國外品牌系統(tǒng)壟斷中國市場上的局面。

1.3 國外品牌出現(xiàn)了戰(zhàn)略調(diào)整

2011年國務(wù)院下發(fā)“十二五”工業(yè)轉(zhuǎn)型升級規(guī)劃，要求繼續(xù)推進(jìn)數(shù)控機床重大專項的進(jìn)一步實施。現(xiàn)在，國內(nèi)約有6%的機床采用全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)而發(fā)達(dá)國家已接近70%。很明顯，國內(nèi)機床轉(zhuǎn)型升級已成為制造業(yè)發(fā)展的熱門方向。在世界經(jīng)濟不景氣的大環(huán)境下，2011年我國數(shù)控機床進(jìn)口額同比增長了42%，極大地鼓勵了國外數(shù)控公司服務(wù)國內(nèi)機床市場的熱情，他們有針對性地調(diào)整了對我國的銷售策略。如海德漢公司加速高端數(shù)控系統(tǒng)的推廣，將iTNC530型等先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)引進(jìn)到我國，再配以他們的光柵尺和編碼器，為國內(nèi)高端機床應(yīng)用提供了全套服務(wù)平臺，推進(jìn)了國內(nèi)高檔機床數(shù)控化的發(fā)展;西門子數(shù)控公司除了進(jìn)一步推廣應(yīng)用840D系列高檔數(shù)控系統(tǒng)外，還將未來工作重點轉(zhuǎn)向我國中低端市場，如828D BASIC M/T復(fù)合加工數(shù)控系統(tǒng)等的二次開發(fā)功能進(jìn)一步拉近了和國內(nèi)制造商、用戶間的實用距離。我國機床數(shù)控系統(tǒng)配套率現(xiàn)階段還是較低的，而該公司更看中了用戶注重系統(tǒng)品牌、穩(wěn)定性、易開放性、易維護(hù)性等特點，大量的銷售網(wǎng)點增強了他們快速響應(yīng)用戶需求的能力，其系列系統(tǒng)不斷占有國內(nèi)所有檔次機床配套市場，使其成為了國內(nèi)機床市場配套強者，對國內(nèi)數(shù)控廠家沖擊很大，進(jìn)一步加劇了數(shù)控系統(tǒng)市場的競爭性。

2 機床數(shù)控化發(fā)展的制約因素

2.1 研制力量分散的制約

多年前，不少單位看準(zhǔn)機床配套數(shù)控系統(tǒng)市場需求，短期內(nèi)開發(fā)出了有自主知識產(chǎn)權(quán)、自成特色功能但并非都能做到很完善的數(shù)百種國產(chǎn)型號數(shù)控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)缺少規(guī)劃、無法制定統(tǒng)一設(shè)計理念，功能不全、用戶認(rèn)可度不高的局面加大了國家對數(shù)控廠家的監(jiān)管難度和資金的重復(fù)浪費;技術(shù)方面表現(xiàn)在改進(jìn)周期長、功能不夠完善、通用性和可靠性差;在高速度、高精度、多通道、多軸同步技術(shù)等方面算法不理想;產(chǎn)品的應(yīng)用驗證過程不夠完善、監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)不清晰等;穩(wěn)定性差、批量生產(chǎn)難度大、產(chǎn)品的系列化不足。上述現(xiàn)象極大限制了國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的推廣市場。現(xiàn)階段，國產(chǎn)中低檔次數(shù)控機床市場占有率不到50%，而高檔數(shù)控系統(tǒng)市場占有率只有5%左右，主要份額仍被國外系統(tǒng)占據(jù)。

2.2 配套市場競爭激烈

2011年數(shù)控整機機床產(chǎn)銷臺數(shù)不到當(dāng)年機床總數(shù)的1/3，機床對數(shù)控系統(tǒng)尤其是經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的配套需求量仍很大。國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)品牌多、水平差異性很大，不利于數(shù)控機床制造業(yè)配套水平的真正提高;國外中低檔次數(shù)控系統(tǒng)引進(jìn)并被大量集成應(yīng)用更突出映襯了國內(nèi)系統(tǒng)與其差距;一些用戶盲目必選國外品牌作為普通機床數(shù)控系統(tǒng)配套，限制了部分國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)市場;數(shù)控整機產(chǎn)能需求大增，進(jìn)一步降低了中低檔機床數(shù)控化改造的力度。經(jīng)過長期打拼，數(shù)控機床廠家面對用戶市場的競爭已相當(dāng)激烈。

2.3 用戶機床的制約

上個世紀(jì)從德國等外國引進(jìn)的部分先進(jìn)機床系統(tǒng)早已老化但主機部分機械精度仍很高，機床的數(shù)控系統(tǒng)升級換代再利用價值大，系統(tǒng)廠家和用戶都覺得劃算。國內(nèi)機床用戶大部分加工零件只要求一般精度，并不需要配套高精尖的數(shù)控系統(tǒng)，這就為國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)提供了廣闊的市場。但量大面廣且役期長的國產(chǎn)機床規(guī)格繁多、精度恢復(fù)難度大，造成機床數(shù)控化改造成本增加、難度不小而用戶希望達(dá)到的改造精度還不低，最終導(dǎo)致這類市場成為了“雞肋”，進(jìn)一步壓制了改造的積極性，對國家機床數(shù)控化率的提高影響很大。

2.4 國家監(jiān)管、推廣力度需要加強

雖然“十一五”期間國家啟動了“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項，在“總線技術(shù)”和“共性技術(shù)”等方面提升了數(shù)控系統(tǒng)水平，推進(jìn)了國產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)的建設(shè)，打破了數(shù)控系統(tǒng)先進(jìn)國家對我國引進(jìn)先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的長期限制、封鎖。但光靠這部分廠家自己推廣顯然力度不夠，應(yīng)將該類技術(shù)成果通過國家調(diào)控政策、資金和監(jiān)管等手段強力推廣到國內(nèi)其他數(shù)控廠家，讓國內(nèi)中高檔機床都能享受到該成果。上述實施過程有難度但堅持長期推動應(yīng)能收到成效。

3 機床數(shù)控化發(fā)展的未來對策

未來世界機床數(shù)控技術(shù)及其裝備正朝著下述幾個方向發(fā)展:①高速、高效、高精度、高可靠性;②模塊化、智能化、柔性化和集成化;③開放式體系結(jié)構(gòu);④出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備。按照上述方向思考，近20年來我國機床數(shù)控化進(jìn)程總體來看是順利的。通過自主研制數(shù)控系統(tǒng)到引進(jìn)國外先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，再到完善自己數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用過程，為我國成為制造大國奠定了基石。預(yù)計“十二五”期間我國數(shù)控機床市場的發(fā)展前景是光明的，市場競爭也相當(dāng)殘酷。我們不得不考慮未來如何提升國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)整體水平和發(fā)展的策略，進(jìn)一步滿足我國機床制造能力的整體提升和行業(yè)的生存、發(fā)展。

3.1 數(shù)控產(chǎn)業(yè)的兼并重組成為必然

國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)廠家眾多。在市場競爭變數(shù)很大的情況下，用戶選型數(shù)控系統(tǒng)考慮更多的會是系統(tǒng)的功能先進(jìn)性、可靠性、品牌排名、技術(shù)維護(hù)等因素。在轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展方向的大環(huán)境下，國家可制定政策鼓勵先進(jìn)的數(shù)控企業(yè)完善行規(guī)并整合市場，有重點地打造民族數(shù)控品牌，做大做強，具備更強的抗風(fēng)險能力。2008年開始，國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線聯(lián)盟制定了高檔數(shù)控系統(tǒng)NCUC－BUS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，他們研制出的型號系統(tǒng)性價比很高并已逐步推廣，應(yīng)是中高檔數(shù)控系統(tǒng)的成功范例;優(yōu)勝劣汰的市場規(guī)則必然會在未來經(jīng)濟形勢大環(huán)境中得到體現(xiàn)。部分有實力的數(shù)控廠家為了創(chuàng)立品牌、降低成本、吸引人才技術(shù)、提升市場競爭力，直接整體兼并有片區(qū)市場、有補充自身不足能力的數(shù)控廠家，逐步淘汰低端廠家不斷充實自己，將先進(jìn)的數(shù)控型號系列推廣市場補充得更全面，這些捷徑會成為未來發(fā)展的必然;實力強勁的數(shù)控機床廠家之間應(yīng)經(jīng)?；ネㄓ袩o、技術(shù)資源共享、互相借鑒，共同推進(jìn)國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)配套機床制造業(yè)的新發(fā)展。

3.2 取長補短，共同進(jìn)步

部分?jǐn)?shù)控廠家通過引進(jìn)國外中低檔次品牌數(shù)控系統(tǒng)集成服務(wù)國內(nèi)機床的數(shù)控化需求，為國內(nèi)機床制造業(yè)不斷提升數(shù)控化率具有積極作用;用戶通過選擇國外高檔先進(jìn)配套數(shù)控系統(tǒng)，去實現(xiàn)超重型、高精度、高速度、特種加工等機床特殊功能的控制需求;通過借鑒先進(jìn)系統(tǒng)的控制思想不斷改進(jìn)我們自己數(shù)控系統(tǒng)，不斷提升數(shù)控系統(tǒng)的創(chuàng)新性、專用性和可靠性，獲取更多用戶市場應(yīng)為必然。

3.3 提升功能模塊優(yōu)化技術(shù)

近幾年，國外數(shù)控系統(tǒng)年進(jìn)口率百分比維持在較大的兩位數(shù)增長，遠(yuǎn)高于國內(nèi)新機床產(chǎn)量的增速，刺激國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)廠家功能模塊優(yōu)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)有更高更快更強的改進(jìn)要求［2］。作為機床裝備制造業(yè)重要支撐的數(shù)控系統(tǒng)功能模塊包括系統(tǒng)模塊、操作顯示模塊、伺服驅(qū)動模塊、I/O接口模塊等。系統(tǒng)模塊是數(shù)控技術(shù)的核心模塊，選擇新型號、快速度、性能穩(wěn)定、接口豐富的多片CPU去優(yōu)化控制算法和相關(guān)資源，充分接軌NCUC－BUS現(xiàn)場總線技術(shù)思想，進(jìn)一步快速規(guī)范、完善該模塊的控制功能;按鍵快速準(zhǔn)確被采集，顯示器界面功能的進(jìn)一步豐富和智能化，其物理壽命的延長等是操作顯示模塊未來必須再完善的性能;作為執(zhí)行機構(gòu)的關(guān)鍵部件，交流伺服驅(qū)動模塊技術(shù)的研究一直被所有數(shù)控廠家重視。國家可組織行內(nèi)專家制定新的驅(qū)動技術(shù)規(guī)范和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，形成驅(qū)動方向的研究行規(guī)，加大研制政策的支持力度以形成國產(chǎn)伺服驅(qū)動器的通用系列。該系列模塊的閉環(huán)算法先進(jìn)性、精度指標(biāo)和性能穩(wěn)定可靠性的大力提高應(yīng)成為突破國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)和功能部件快速發(fā)展瓶頸、決定數(shù)控廠家生存發(fā)展的關(guān)鍵所在;I/O接口模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊、結(jié)構(gòu)精簡、抗干擾性的可靠提升是需要進(jìn)一步優(yōu)化的環(huán)節(jié)。只有在國家政策鼓勵下進(jìn)一步提高上述模塊性能的可靠性，數(shù)控系統(tǒng)的整體性能和推廣性才會真正提高，國內(nèi)數(shù)控廠家才有可能生存、發(fā)展并進(jìn)一步壯大，才可能成就我國數(shù)控行業(yè)的真正崛起。

3.4 大力提升國內(nèi)機床市場數(shù)控化率

3.4.1 低端機床數(shù)控化市場仍然巨大

機床數(shù)控化改造是個“永恒”的課題且市場潛力巨大。超過10年以上役齡的國內(nèi)舊機床配套數(shù)控系統(tǒng)改造市場巨大，數(shù)控化技術(shù)隨著國家制造業(yè)的進(jìn)程越來越成熟;舊機床淘汰率大增，購買普通型號數(shù)控整機的用戶會越來越多，批量會越來越大，價位也會越來越低;隨著機床數(shù)控系統(tǒng)升級換代時代的到來，如何進(jìn)一步提升數(shù)控系統(tǒng)性能、降低系統(tǒng)價格、降低改造成本、減少恢復(fù)機床精度成本、強化系統(tǒng)試驗檢測過程、不斷挖掘市場潛力等仍是一般數(shù)控廠家必須要面對的綜合性課題。否則數(shù)控廠家的獲利空間和投入熱情會受到限制，在用戶需求已出現(xiàn)增長乏力的形勢下其發(fā)展前景會不妙。

3.4.2 復(fù)合型數(shù)控機床是未來機床發(fā)展的一大趨勢

復(fù)合型數(shù)控系統(tǒng)機床功能（如車銑數(shù)控復(fù)合加工機床等）硬成本增加不多，功能增強不少而用戶產(chǎn)品生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)的大量減少、成本降低，成品效率、自動化程度和機床利用率大幅提升能讓數(shù)控廠家和機床用戶收獲雙贏。

3.4.3 專用機床的數(shù)控化應(yīng)用有前途

目前我國可供市場需求的機床有2 000多種。市場需求的專用機床具有型號多、批量少、每一專機的數(shù)控系統(tǒng)必須具有專用特殊控制功能、具有二次開發(fā)功能等特點。因?qū)Ｓ眯蕴珡?，一般?shù)控廠家不愿涉足該類機床配套，這為具有機電一體化設(shè)計制造能力的數(shù)控廠家提供了開發(fā)獨創(chuàng)數(shù)控功能、解決差異化機床數(shù)控需求、創(chuàng)造可觀經(jīng)濟利益和社會效益等機遇;為了降低數(shù)控系統(tǒng)的研制成本，具備二次開發(fā)功能接口的數(shù)控系統(tǒng)越來越被數(shù)控制造商青睞，這為許多非標(biāo)準(zhǔn)機床依托已有數(shù)控系統(tǒng)提供的平臺（諸如西門子標(biāo)準(zhǔn)HMI人機接口平臺）再開發(fā)創(chuàng)造了條件，從而提升系統(tǒng)制造商的競爭力。

3.4.4 加工中心配套會形成規(guī)模

國內(nèi)加工中心發(fā)展迅速、整機成本不斷降低、功能不斷增強，用途廣泛，未來推廣市場應(yīng)很廣闊;機器人與加工中心機床配套成柔性一體化加工生產(chǎn)線，前途光明。

3.5 提高國產(chǎn)機床主機產(chǎn)品配套水平

機床有了高水準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)配套，高質(zhì)量的主機產(chǎn)品裝備也必須進(jìn)一步完善，如精密高速滾珠絲杠副、機床直線導(dǎo)軌、高速精密數(shù)控轉(zhuǎn)臺、大型刀庫及自動換刀裝置、高速主軸、精密動力卡盤等;國產(chǎn)刀具的性價比如同國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)一樣也必須改進(jìn)材質(zhì)、工藝、推陳出新去適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的加工需要。只有機床主機的相關(guān)產(chǎn)品水平共同提高，國產(chǎn)機床的數(shù)控化水平才能達(dá)到較理想的境界，從而實現(xiàn)我國數(shù)控化率的快速提高并能不斷降低國外數(shù)控產(chǎn)品的進(jìn)口率。

3.6 提升國際化經(jīng)營規(guī)模

通過長期學(xué)習(xí)、借鑒、創(chuàng)新和發(fā)展，國內(nèi)已有一批數(shù)控廠家技術(shù)水平和推廣實力達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。近幾年，一些制造企業(yè)已在開展國際化機床推廣業(yè)務(wù)并取得了實效。將部分優(yōu)秀國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及整機遠(yuǎn)銷需要的國家地區(qū)，價廉物美、國家間的政策推動等優(yōu)勢正逐步為這些產(chǎn)品出口打開銷路;部分有實力的企業(yè)并購境外擁有先進(jìn)技術(shù)和市場的數(shù)控企業(yè)，或直接將國內(nèi)數(shù)控技術(shù)和生產(chǎn)廠房建在對應(yīng)國家，國內(nèi)機床直接在國外配套先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)就地發(fā)展用戶市場。我國的民族數(shù)控系統(tǒng)必須大量銷出國門才能得到世界承認(rèn)并真正成為世界名牌。加大機床主機零部件的外配力度。制造大國逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌隹诖髧鴳?yīng)成為數(shù)控機床行業(yè)以后發(fā)展的方向之一。

4 結(jié)語

挑戰(zhàn)和機遇并存。了解現(xiàn)狀，有了對策，未來我們就有了努力的方向和動力。只要我們選準(zhǔn)機床數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展方向，在國家主管部門、機床數(shù)控廠家、相關(guān)研究院所、加工企業(yè)等共同努力下，我國機床數(shù)控化的前景應(yīng)相當(dāng)美好!

［1］陳吉紅.國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級之我見［J］.金屬加工:冷加工，2012（6）:10－12.

［2］陳小明.探索國產(chǎn)機床功能部件發(fā)展之路［J］.金屬加工:冷加工，2012（5）:03－06.