王 眇，張振明，李 龍，謝 云

（1.西北工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，西安 710072；2.蘭州蘭石集團有限公司信息化和智能制造部，蘭州 730050）

由于數(shù)控技術(shù)的特殊地位，從發(fā)展之初，國家就對其十分重視和支持。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程可分為兩個階段[1]，第1階段數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了從無到有的過程，第2階段數(shù)控技術(shù)進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段并取得豐碩成果。1958～1965年，我國開始研制數(shù)控銑床，處于試制和試用階段。1965～1972年為研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)階段，在這一階段，雖然數(shù)控機床的數(shù)量和品種不多，但是在少數(shù)復(fù)雜零件的加工中，已開始從試驗階段進(jìn)入生產(chǎn)實用階段。1972～1979年，研制成功了集成電路數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控技術(shù)在銑、鉆、鏜、磨、插齒加工、電加工等領(lǐng)域開始研究和應(yīng)用。數(shù)控加工中心研制成功，尤其是數(shù)控線切割機床，由于其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉以及模具加工的迫切需要而取得了較大的發(fā)展。1980年以后，數(shù)控技術(shù)進(jìn)入第2階段穩(wěn)步發(fā)展時期[2]。從“六五”到“十三五”的30多年里，如圖1所示，國家將數(shù)控機床列為國家科技重大專項，重點攻克高檔數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等關(guān)鍵共性技術(shù)和高檔數(shù)控機床的可靠性、精度保持性等關(guān)鍵技術(shù)，滿足航空航天、汽車領(lǐng)域?qū)Ω呔取⒏咚俣?、高可靠性高檔數(shù)控機床的急需，提高高檔數(shù)控機床自主開發(fā)能力，總體技術(shù)水平進(jìn)入國際先進(jìn)行列，部分產(chǎn)品達(dá)到國際領(lǐng)先[3]。

圖1 8個五年計劃中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展Fig.1 Development of numerical control technology during eight Five-Year Plan period

機械制造業(yè)是我國現(xiàn)代社會發(fā)展進(jìn)程中非常重要的一部分，機械制造業(yè)的發(fā)展與數(shù)控系統(tǒng)之間有著直接的關(guān)聯(lián)，數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展水平與產(chǎn)品的質(zhì)量緊密相連。數(shù)控技術(shù)作為集信息處理、自動控制、微電子、自動檢測、計算機等于一體的高新技術(shù)，具備高效率、高精度、柔性自動化等優(yōu)勢。數(shù)控技術(shù)為數(shù)字制造技術(shù)提供場景和技術(shù)支持，而數(shù)字制造技術(shù)是智能制造的基礎(chǔ)技術(shù)[3]。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)控機床上，高質(zhì)量的機械零部件依賴于高精度、高自動化水平的數(shù)控機床，要提高機械制造能力與水平就必須加大數(shù)控系統(tǒng)的研究?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)囊括了先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，將其應(yīng)用于機械制造行業(yè)中，可以提高機械制造生產(chǎn)效率，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著技術(shù)水平的提高，發(fā)展現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)已成為機械制造行業(yè)發(fā)展的必然。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，信息化和網(wǎng)絡(luò)化是數(shù)控技術(shù)的必然趨勢，是實現(xiàn)數(shù)控機床智能化的基礎(chǔ)，在智能制造影響下，數(shù)控技術(shù)必然朝著信息化、智能化的方向發(fā)展，朝著現(xiàn)代智能化高端裝備發(fā)展。當(dāng)前，德國“工業(yè)4.0”、美國“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”、“中國制造2025”、歐盟“IMS2020計劃”以及日本“智能制造系統(tǒng)國際合作”等都昭示著“第四次工業(yè)革命”的到來，而智能制造必然是工業(yè)變革進(jìn)程中的核心領(lǐng)域[4]。一個國家的智能制造水平?jīng)Q定了其機械制造水平，也決定了其在第四次工業(yè)革命中扮演的角色。而數(shù)控機床與數(shù)控系統(tǒng)是實現(xiàn)智能化制造的核心部件，因此在新的時代條件下，研究數(shù)控技術(shù)發(fā)展中遇到的瓶頸、探尋行而有效的發(fā)展路線，并研究其在智能制造發(fā)展中的作用刻不容緩。

數(shù)控技術(shù)與智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國技術(shù)創(chuàng)新的不斷推進(jìn)，我國對于數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控主機、伺服驅(qū)動、專機及其配套件等基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)基本掌握，并且已經(jīng)創(chuàng)立了一批從事數(shù)控開發(fā)和生產(chǎn)制造的企業(yè)，建立了許多從事數(shù)控技術(shù)研究的機構(gòu)，而且在許多大中專院校開辦了數(shù)控專業(yè)。在數(shù)控領(lǐng)域我國部分企業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，如航天數(shù)控、沈陽數(shù)控、廣州數(shù)控、華中數(shù)控等，上述企業(yè)所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)具備普及型、經(jīng)濟型、實效性等特點。雖然數(shù)控技術(shù)在近些年的發(fā)展中已有了很大進(jìn)步，但是與國外發(fā)達(dá)國家相比還是存在著較大的差距，尤其是在高精尖數(shù)控技術(shù)方面差距更加明顯。我國的數(shù)控技術(shù)發(fā)展存在的主要問題有技術(shù)創(chuàng)新力度不夠，技術(shù)消化吸收不良，自動化水平不高，無法實現(xiàn)自動化生產(chǎn)全行業(yè)覆蓋，開放性數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展不足，國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)廠家對于數(shù)控系統(tǒng)的“包裹”使得數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)與擴展難度高，限制了數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用[5]。

2 國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展過程中遇到的問題

2.1 創(chuàng)新不足

目前國內(nèi)大多機床廠家只能生產(chǎn)中低端數(shù)控設(shè)備，高端數(shù)控技術(shù)仍掌握在國外數(shù)控龍頭企業(yè)手中。我國高端數(shù)控設(shè)備國產(chǎn)化覆蓋率僅有6%，且核心部件受制于國外技術(shù)，引進(jìn)國外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)時，由于系統(tǒng)“包裹”太緊，不能實現(xiàn)國外系統(tǒng)本地化，技術(shù)發(fā)展也只是一味地模仿國外，這在很大程度上制約了我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。將引進(jìn)國外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)作為發(fā)展數(shù)控技術(shù)的捷徑不能從根本上提高我國數(shù)控技術(shù)的水平，只有在此基礎(chǔ)上消化吸收技術(shù)，才能促進(jìn)自身的成長[6]。造成這種局面的原因在于我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展缺少自我創(chuàng)新，大部分企業(yè)將引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)作為一條捷徑，而不愿意花費成本建立自身數(shù)控技術(shù)研發(fā)體系，無法從根本上提升數(shù)控技術(shù)，技術(shù)發(fā)展上始終受制于人。

2.2 自動化程度不高

雖然數(shù)控技術(shù)自動化近幾年得到快速發(fā)展，應(yīng)用范圍也在不斷地擴大，被眾多制造企業(yè)看好，但我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展與國外相比，自動化應(yīng)用與自動化設(shè)備仍相對落后[7]。數(shù)控自動化生產(chǎn)具有高效率、高時效的優(yōu)勢，自動化操作可以實現(xiàn)高難度、重復(fù)性、強度大及環(huán)境惡劣的加工任務(wù)。但我國數(shù)控技術(shù)自動化應(yīng)用仍面臨許多問題，主要有加工工藝不夠精細(xì)，沒有規(guī)范化加工文件，無法將工藝分解并轉(zhuǎn)化為數(shù)控程序，空有數(shù)控設(shè)備而無法實現(xiàn)自動化加工。機械使用壽命短，故障率高，自動化生產(chǎn)要求設(shè)備穩(wěn)定性高，否則易導(dǎo)致生產(chǎn)事故，然而國內(nèi)大部分設(shè)備由于使用環(huán)境、工作強度等各種因素使用過程中機器故障率高且使用壽命短。自動化生產(chǎn)需要將生產(chǎn)技術(shù)與數(shù)控自動化結(jié)合，實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝設(shè)備自動化，不同行業(yè)和企業(yè)都有各自獨特的加工工藝，對于大部分企業(yè)，缺乏專業(yè)數(shù)控人才，無法將自身產(chǎn)品工藝轉(zhuǎn)化為數(shù)控加工程序，阻礙了生產(chǎn)自動化發(fā)展[8]。

2.3 開放性數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展不足

數(shù)控技術(shù)發(fā)展了幾十年，但是目前絕大部分的數(shù)控技術(shù)仍被封閉在系統(tǒng)框架中[9]，各模塊功能固定，不同廠家軟硬件不兼容。用戶無法進(jìn)行系統(tǒng)擴展和開發(fā)，且維護成本高，增加了投資風(fēng)險和成本。專用數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足制造業(yè)日益激烈的市場競爭和變化，也不能滿足制造業(yè)向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展的趨勢。因此需要打破以往被封閉的數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)出開放性強、易于擴展、功能靈活的開放式數(shù)控系統(tǒng)[10]（Open numerical control system，ONC），使用戶可以對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位、修改、擴展和集成模塊化傳感器，甚至可以對過程進(jìn)行監(jiān)控和遠(yuǎn)程診斷。根據(jù)IEEE（美國電氣與電子工程師協(xié)會）的定義，開放式數(shù)控系統(tǒng)允許各種應(yīng)用系統(tǒng)在不同制造商提供的平臺上運行，并能與其他系統(tǒng)和用戶進(jìn)行交互操作。

開放式數(shù)控的概念最早出現(xiàn)是在美國的NGC（Next generation controller）計劃。隨后世界各國相繼開展了相關(guān)研究。如美國的OMAC計劃，主張構(gòu)造較完整的體系結(jié)構(gòu)，通過定義各種API接口模塊構(gòu)建不同類型的控制器，各模塊之間的接口采用微軟IDL接口定義語言規(guī)定[11]；歐洲的OSACA計劃提出系統(tǒng)平臺軟件部分由操作系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和配置系統(tǒng)組成，開放式數(shù)控系統(tǒng)由一系列邏輯上互相獨立的控制模塊構(gòu)成，各模塊之間、系統(tǒng)平臺之間具有友好的接口協(xié)議，如圖2所示[12]。日本的OSEC計劃按照數(shù)控系統(tǒng)中各模塊控制目標(biāo)、處理內(nèi)容和實時性等要求將控制系統(tǒng)劃分為不同的機能塊，處于同一水平的機能塊組成一個機能群。歐共體提出的STEP–NC充分利用信息技術(shù)，實現(xiàn)CAD、CAM、CNC之間的無縫連接，為CNC系統(tǒng)提供完整的產(chǎn)品數(shù)據(jù)[13–14]。

圖2 ONC系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 ONC system architecture

目前國內(nèi)開放式系統(tǒng)主要包括兩種形式，一種是以軟件芯片為基礎(chǔ)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，將數(shù)控系統(tǒng)的主要功能加以抽象并進(jìn)行封裝，其局限在性能受芯片所決定，僅為簡單程序源的重復(fù)性應(yīng)用，適用范圍很窄。另一種是以現(xiàn)場總線技術(shù)作為技術(shù)基礎(chǔ)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)將大量的并行信號轉(zhuǎn)化為串行信號，可以使用雙絞線或光纜在上百臺設(shè)備之間進(jìn)行信息傳遞與發(fā)送，但總線技術(shù)成本高，使得這種技術(shù)難以普及。此外，國內(nèi)對于STEP–NC技術(shù)也有一定研究，清華大學(xué)的葉佩青團隊長期研究開放式數(shù)控系統(tǒng)機STEP–NC的應(yīng)用[15]?？傮w來看，國內(nèi)開放式數(shù)控技術(shù)發(fā)展不足，現(xiàn)有開放式數(shù)控技術(shù)還不能廣泛應(yīng)用。

3 智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

隨著競爭日益激烈以及市場的動態(tài)需求和先進(jìn)技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造企業(yè)不僅需具備快速整合資源的能力來應(yīng)對市場，還需有能力提升資源利用效率。智能制造及“工業(yè)4.0”是基于互聯(lián)網(wǎng)的制造模式面向產(chǎn)品全生命周期實現(xiàn)互通互聯(lián)，利用下一代信息、人工智能、制造和管理技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化設(shè)計、制造、管理和服務(wù)。

智能制造的研究對象是知識而不是數(shù)據(jù)智能制造過程，因此，智能制造不僅僅是大量生產(chǎn)過程信息的集合，同時也對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，指導(dǎo)生產(chǎn)決策和應(yīng)用，通過不斷學(xué)習(xí)，智能制造系統(tǒng)的知識不斷更新，利用現(xiàn)有知識創(chuàng)造新知識。

智能制造包括3種模式：數(shù)字化制造、網(wǎng)絡(luò)化制造和新一代智能制造[16–19]。智能制造包括智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)和智能系統(tǒng)服務(wù)。如圖3所示[20]，該圖基本闡明了智能制造的框架及其構(gòu)成要素之間的相互關(guān)系。通過內(nèi)部業(yè)務(wù)的縱橫向整合，形成了一個復(fù)雜制造網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)實時管理和產(chǎn)品生命周期優(yōu)化，智能系統(tǒng)服務(wù)對智能設(shè)備、智能生產(chǎn)（數(shù)控等）的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、挖掘并支持智能決策[21]。

圖3 智能制造基本架構(gòu)Fig.3 Basic architecture of intelligent manufacturing

在科技飛速發(fā)展的今天，世界上很多國家對智能制造與數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用都十分重視。在一些數(shù)控技術(shù)與智能制造技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，已形成了智能制造數(shù)控技術(shù)的完整體系，而在國內(nèi)，智能制造和數(shù)控機床的發(fā)展水平明顯不足，尚未形成完整體系。首先，要對智能制造數(shù)控技術(shù)的機器設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，精密高端設(shè)備可提高智能制造發(fā)展水平及效率，使數(shù)控技術(shù)更加精確。當(dāng)下很多國家都對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了開放式的研究和設(shè)計。在以后的數(shù)控技術(shù)發(fā)展中，有必要建立一個數(shù)控技術(shù)與智能制造相結(jié)合的模型，模擬智能數(shù)控的工作程序，讓人們可對其有更加直觀清晰的認(rèn)知。

數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢與智能制造發(fā)展挑戰(zhàn)

1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢

1.1 自動化程度更高

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是為機械制造服務(wù)的，但目前數(shù)控系統(tǒng)仍然需要人為操作，這就需要一批熟悉數(shù)控技術(shù)使用的操作人員，因此，數(shù)控技術(shù)自動化水平的提高是市場的期望?；谧詣踊夹g(shù)可使企業(yè)降低人力成本、提高生產(chǎn)效率以及實現(xiàn)安全生產(chǎn)，自動化技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)已經(jīng)成為大趨勢。自動化制造是實現(xiàn)“中國制造2025”目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)工藝精細(xì)化與完善的背景下，我國的制造業(yè)必然朝著精細(xì)化、批量化以及專業(yè)化發(fā)展。在數(shù)控技術(shù)的支持下，機械制造朝著自動化發(fā)展[21]，不斷增長的市場需求得到有效滿足，市場將朝著多樣化發(fā)展，產(chǎn)品系列越來越多，設(shè)計與生產(chǎn)也將朝著多元化方向發(fā)展。隨著數(shù)控設(shè)備制造能力以及安全穩(wěn)定性的提升、企業(yè)生產(chǎn)工藝精細(xì)化、企業(yè)數(shù)控專業(yè)人才的引入，我國數(shù)控自動化水平將會快速提升。

1.2 開放化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化

目前，“柔性”制造技術(shù)與數(shù)控技術(shù)使得制造能力有了很大提升。然而“柔性”制造與數(shù)控系統(tǒng)的靈活性仍然有限。為了應(yīng)對日益頻繁和不可預(yù)測的市場變化，制造企業(yè)需要具有開放性的制造系統(tǒng)，同時，開放性系統(tǒng)也是實現(xiàn)智能制造的重要基礎(chǔ)。開放式數(shù)控系統(tǒng)提供二次開發(fā)平臺，可供用戶進(jìn)行拓展與二次開發(fā)，方便用戶將自身特殊應(yīng)用與加工技巧集成到控制系統(tǒng)中。

數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢，數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化將極大促進(jìn)生產(chǎn)過程、制造執(zhí)行系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對于信息集成的需求，也是實現(xiàn)如敏捷制造、虛擬制造、全球制造等新型制造模式的基礎(chǔ)單元。為了實現(xiàn)制造信息化，企業(yè)需要進(jìn)行系統(tǒng)集成，將數(shù)控系統(tǒng)與CAD、CAM、CAPP等計算機輔助系統(tǒng)連接起來，通過集成接口將圖紙、加工工序等傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中[22]。

智能制造的特點是制造數(shù)字化、制造信息化、制造智能化，要實現(xiàn)制造信息化需要不同制造系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。制造智能化是在信息化的基礎(chǔ)上，利用制造過程數(shù)據(jù)與智能學(xué)習(xí)算法賦予機器“智慧”，在自動化制造的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，實現(xiàn)制造過程自適應(yīng)控制、智能故障診斷[7，23]與智能生產(chǎn)控制等目標(biāo)。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)必將朝著智能化方向發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)智能化的內(nèi)容體現(xiàn)在以下方面：收集生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的制造數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析與智能學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)制造過程質(zhì)量管理；通過提高設(shè)備自動化程度、傳感器性能以及應(yīng)用智能算法實現(xiàn)數(shù)控機床加工自適應(yīng)控制；實現(xiàn)電機參數(shù)自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載、自動選定模型等；通過設(shè)備運行數(shù)據(jù)監(jiān)控，運用圖像識別、智能學(xué)習(xí)模型等先進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)智能監(jiān)控及智能裝備故障診斷[24]。

2 智能制造發(fā)展挑戰(zhàn)

分布式自主制造系統(tǒng)以多Agent制造系統(tǒng)為代表，是CPS （Cyberphysical systems）的主要組成部分，整合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬制造技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)使實體在CPS中有感知、采集和傳輸數(shù)據(jù)的能力，是智能制造在數(shù)控技術(shù)的具體落腳點。智能制造、CPS和物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things, IoT）之間的關(guān)系如圖4所示[14，25–26]。

圖4 智能制造、CPS和物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系Fig.4 Relationships of IM, CPS and IoT

智能制造、CPS和基于物聯(lián)網(wǎng)的制造之間的關(guān)系是交織在一起的。智能制造的關(guān)鍵是實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、信息通信技術(shù)、制造技術(shù)和管理技術(shù)的集成。這樣，制造業(yè)就能準(zhǔn)確捕捉到多樣化的市場需求，快速響應(yīng)環(huán)境變化，實現(xiàn)產(chǎn)品智能化設(shè)計、制造、管理與服務(wù)、生產(chǎn)決策與應(yīng)用。嵌入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、平臺系統(tǒng)技術(shù)、虛擬信息技術(shù)和傳感技術(shù)是CPS實現(xiàn)的關(guān)鍵[27]，CPS促進(jìn)了虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理世界的集成，使制造業(yè)不僅能夠提供有形產(chǎn)品，同時也提供與產(chǎn)品相關(guān)的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實。

數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

智能制造的核心是貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式，是“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的制高點[28]，其理念是先進(jìn)制造技術(shù)、新一代信息通信技術(shù)以及人工智能技術(shù)在制造裝備上的集成和深度融合，主要包括高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人、智能測控裝置、3D打印設(shè)備、柔性化自動生產(chǎn)線等。智能制造實現(xiàn)的特征是智能工廠的建立，智能工廠依賴于生產(chǎn)計劃層的智能計劃排產(chǎn)、生產(chǎn)過程中的智能生產(chǎn)協(xié)同、車間設(shè)備的智能互聯(lián)互通、企業(yè)資源管理的智能管控、制造過程智能質(zhì)量管理以及智能大數(shù)據(jù)分析與決策把持等環(huán)節(jié)。車間制造與管理智能化需要以信息化為基礎(chǔ)，制造數(shù)據(jù)信息化和管理方式信息化依賴于數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、工業(yè)信息化系統(tǒng)、現(xiàn)代化數(shù)據(jù)采集、云計算與大數(shù)據(jù)挖掘等新興信息技術(shù)的集成，建立企業(yè)制造與管理信息一體化[29]。高檔數(shù)控機床具有工具管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷、智能測量、實施補償與加工優(yōu)化等特征，高檔數(shù)控機床通過接口和網(wǎng)絡(luò)可為企業(yè)信息化系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析提供生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)，這就需要先進(jìn)數(shù)控技術(shù)作為支撐，數(shù)控技術(shù)自動化程度的提高可實現(xiàn)數(shù)控機床自動換刀、自動裝夾、自動加工與加工優(yōu)化等功能；數(shù)控技術(shù)的開放化與網(wǎng)絡(luò)化使得制造過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)可通過機床接口與網(wǎng)絡(luò)傳輸集成到數(shù)據(jù)管理平臺中，以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；數(shù)控技術(shù)的智能化賦予數(shù)控機床智能測量、實時補償與設(shè)備智能故障診斷等功能。先進(jìn)數(shù)控技術(shù)與智能制造間的邏輯關(guān)系如圖5所示[30]。

圖5 先進(jìn)數(shù)控技術(shù)與智能制造間的邏輯關(guān)系Fig.5 Logic relationship between advanced numerical control technology and intelligent manufacturing

結(jié)論

本文對我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程與“中國制造2025”背景下我國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，分析了在第四次工業(yè)革命來臨之際，我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展面臨的創(chuàng)新性不足、自動化程度不高以及數(shù)控技術(shù)開放性不足等問題。在“中國制造2025”以及實現(xiàn)智能制造的目標(biāo)驅(qū)動下，我國數(shù)控技術(shù)必然朝著自動化程度更高、更開放化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)逐漸從專用封閉式開環(huán)控制模式向通用開放式全閉環(huán)控制模式發(fā)展，硬軟件系統(tǒng)及控制方式也日趨智能化。在此趨勢下，智能工具管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能設(shè)備故障診斷、智能測量、自適應(yīng)加工以及智能質(zhì)量控制等數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展成為實現(xiàn)智能制造的基石。我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展與西方發(fā)達(dá)國家相比有很大差距，需要清楚地認(rèn)清發(fā)展現(xiàn)狀，明確未來我國制造業(yè)的發(fā)展趨勢，在我國大力發(fā)展制造業(yè)水平的政策驅(qū)動下實現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)控技術(shù)的重點突破，切實提高我國智能制造技術(shù)水平，加快我國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)變進(jìn)程，加快我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變。