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| 數(shù)控產(chǎn)業(yè)對基礎(chǔ)工業(yè)與制造業(yè)的影響 |
| 來源： 點擊數(shù)：1731次 更新時間：2018/7/19 9:50:30 |
一、數(shù)控產(chǎn)業(yè)基本內(nèi)容 什么是數(shù)控？通常意義上認為是計算機數(shù)字控制的簡稱，即CNC（Computer Numerical Control）； 什么是數(shù)控機床？數(shù)字控制機床，一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床；被尊稱為“工業(yè)母機”；什么是數(shù)控系統(tǒng)？利用數(shù)字指令控制機器動作的系統(tǒng)，常用受控對象包括位移、角度、速度、力等模擬量和電流、功率、扭矩等數(shù)字量；也就是說，用數(shù)控系統(tǒng)控制加工的機床，就是數(shù)控機床。數(shù)控機床應(yīng)該算是工業(yè)自動化最基本的制造單元了。 什么是數(shù)控產(chǎn)業(yè)？一般泛指數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)。但本人認為，除數(shù)控機床外，數(shù)控產(chǎn)業(yè)還應(yīng)包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器、電機、傳感器、執(zhí)行部件、機床本體和機床制造工藝、機床加工工藝等內(nèi)容，涵蓋了機械、電子、控制、自動化、軟件、材料、工藝等學科。數(shù)控產(chǎn)業(yè)是一個集資金密集型、勞動力密集型、知識密集型等于一體的產(chǎn)業(yè)，如果把數(shù)控機床比作一個人的話，數(shù)控系統(tǒng)是人的大腦，伺服驅(qū)動器是人的肌肉，電機是人的關(guān)節(jié)，傳感器是人的眼睛，執(zhí)行部件（回轉(zhuǎn)工作臺或擺角銑頭）是人的手腳，機床本體（床身/裸機）是人的骨架。通俗地講，數(shù)控機床的出現(xiàn)就是替代了人的手工操作，使得生產(chǎn)制造更規(guī)范、更專業(yè)、一致性好，不依賴于人力。但其為工藝服務(wù)的本質(zhì)是不變的。 什么是機床制造工藝？機床制造工藝是指機床的生產(chǎn)制造過程，機床加工工藝是指機床加工零部件的使用過程，其中有一些關(guān)鍵概念，常見包括：1) 五軸聯(lián)動：準確地說是五坐標聯(lián)動。核心是刀尖點旋轉(zhuǎn)編程（RTCP），意思是刀尖點可以到達空間中任意位置，作用是可實現(xiàn)空間任意曲面的加工，例如船用推進器的螺旋槳，汽車增壓器葉輪、飛機發(fā)動機整體葉盤、汽輪機和燃機用葉片等關(guān)鍵工業(yè)零件。換句話說，就是復(fù)雜的自由曲面，沒有這個功能就不能由圖紙變成實物。2) 復(fù)合加工：多種工藝手段在工件一次裝卡下完成，例如車銑復(fù)合、車削復(fù)合、銑削復(fù)合、磨削復(fù)合、增材制造（3D打印）與金切制造復(fù)合（加減一體化制造）等，是最大限度地提升工藝能力、保證加工精度的制造方式；尤其是加減一體化制造，對未來的影響極其重要，例如飛機異形結(jié)構(gòu)件、魚雷推進器等。 很多軍事工業(yè)技術(shù)的源頭都有數(shù)控產(chǎn)業(yè)技術(shù)的身影，例如：航母用的電磁彈射技術(shù)，其技術(shù)原型就是數(shù)控產(chǎn)業(yè)的直線電機技術(shù)；中國的直線電機技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)基本成熟了。所以我們新建的航母采用電磁彈射，完全沒有技術(shù)障礙，只存在工程解決方案的問題。美國IPG（阿帕奇）公司生產(chǎn)的1KW小型激光器禁止對華出口，因為它的另一個用途是具備殺傷性的激光槍。這種1KW小型激光器的大小，比我們常用的激光筆大不了多少。 抗日戰(zhàn)爭時期，日本對東北三省進行的高精度測繪。其精確度非常之高，因為它采用了一個叫光柵的測量元件。目前，全球光柵產(chǎn)業(yè)商業(yè)化最成熟的兩家公司，一家是德國的海德漢公司，一家是英國的雷尼紹公司。這兩家公司幾乎壟斷了光柵技術(shù)的全球市場。而當下中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)只能采購到基本測量水平的光柵，高精度的光柵是對華禁售的。 二、數(shù)控產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和趨勢 數(shù)控產(chǎn)業(yè)目前以美國、德國、日本、瑞士等國家為技術(shù)領(lǐng)先者。 美國在電子信息方面占據(jù)壟斷地位，全球的芯片和實時控制軟件幾乎都來自于美國。同時，美國制造業(yè)的發(fā)展得益于軍事工業(yè)，尤其是航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動。德國的制造業(yè)由大量掌握技術(shù)訣竅的中小企業(yè)支撐，由西門子等大型企業(yè)牽引，機械、電子、材料、工藝等各方面技術(shù)都發(fā)展非常均衡。也得益于戰(zhàn)爭經(jīng)濟的驅(qū)動。日本的制造業(yè)是在模仿創(chuàng)新（學習英國、德國、美國等）的基礎(chǔ)上，由戰(zhàn)爭驅(qū)動的典型，尤其是其二戰(zhàn)后，在美國的幫助下，技術(shù)經(jīng)濟得以快速發(fā)展。 如果說德國是精密和品質(zhì)的代名詞，那么瑞士的代名詞就是極致。在數(shù)控產(chǎn)業(yè)，同種類、同規(guī)格的系列產(chǎn)品中，瑞士產(chǎn)品的價格基本是德國產(chǎn)品價格的2~3倍左右。其它接近第一陣營的還有英國、法國、意大利、奧地利、瑞典和部分前獨聯(lián)體國家等。 從市場上看，中國是全球機床產(chǎn)量最大的、采購額最高的國家，但銷售額卻不是前列。因為在高檔機床領(lǐng)域，中國尚不能實現(xiàn)自給自足。所以中國主要是從上述國家進口機床，尤其是美日德。 我于2015年曾去參觀沈陽某飛機制造企業(yè)，看到195X年的設(shè)備還在使用，這令我驚詫不已。從表面上看，這是我們軍工廠對設(shè)備保養(yǎng)能力的體現(xiàn)，而從工藝上看，這么落后的設(shè)備還在使用，足見我們技術(shù)能力的落后。通常大家都會認為，用幾百萬件襯衫換一架波音飛機是很丟臉的事情，但是更為可悲是剛才提到的對華禁售。在數(shù)控產(chǎn)業(yè)，即便我們愿意出更多的錢，但一些高精密的數(shù)控機床仍然不會賣給中國。盡管如此，但中國仍有95%以上的高檔機床來自于進口。其余5%為自主生產(chǎn)，但其數(shù)控系統(tǒng)等關(guān)鍵部件仍然有95%來自于進口。再其余的部分關(guān)鍵核心部件是100%國產(chǎn)的，并且主要由大連光洋科技集團的子公司——科德數(shù)控股份有限公司生產(chǎn)。從技術(shù)水平的角度來看，這個企業(yè)擁有國內(nèi)行業(yè)唯一的高檔數(shù)控機床控制集成技術(shù)國家工程實驗室，是國內(nèi)數(shù)控技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)。未來，數(shù)控產(chǎn)業(yè)的趨勢，是要向 “更好地服務(wù)于用戶工藝”發(fā)展。它包括但不限于更高精度、更快速度、更高效率，要向柔性制造、綠色制造、增材制造和網(wǎng)絡(luò)化、信息化、生產(chǎn)化等方面發(fā)展。但萬變不離其宗，用戶工藝才是數(shù)控產(chǎn)業(yè)的靈魂所在。 三、數(shù)控產(chǎn)業(yè)與基礎(chǔ)工業(yè)的關(guān)系 這里，我們重點談一點它的基礎(chǔ)性作用。首先是數(shù)控機床的技術(shù)悖論：雞生蛋？蛋生雞？它受到工藝精度的制約。具體地說，機械或者電子設(shè)備零部件的生產(chǎn)需要機床加工。那么，提高了機床的制造精度，也就提高了零部件的精度，進而也就提高了機械或者電子設(shè)備的水平和精度。但是，高精度的機床也只能加工出不超過自身精度水平的零件。那么，機床產(chǎn)品本身的部件精力如何提高呢？如此，問題就來了：如何能夠得到更高精度等級的機床呢？這就形成了所謂的雞和蛋，誰產(chǎn)生誰的問題了。 第一，數(shù)控機床不是普通商品，高檔數(shù)控機床在“巴統(tǒng)”清單（現(xiàn)稱瓦森納協(xié)定）被列為戰(zhàn)略物資。典型如“東芝事件”、“考克斯報告”等等。光洋集團曾從日本大隈株式會社（OKUMA）采購了一臺五軸聯(lián)動臥式車銑復(fù)合加工中心，機床已經(jīng)入集裝箱裝船了，依然被日本通產(chǎn)省以涉及日本國家戰(zhàn)略安全為由扣留。自此，光洋集團的核心技術(shù)人員禁止以任何公務(wù)理由進入日本國境。 第二，基礎(chǔ)工業(yè)有三基：裝備、材料、工藝�；A(chǔ)裝備的核心組成部分就是被稱為“工業(yè)母機”的數(shù)控機床，其次還有工業(yè)機器人等。其它基礎(chǔ)材料還有很多，例如稀土材料、特種材料、有機材料、生物材料等。而基礎(chǔ)工藝則是利用基礎(chǔ)裝備加工基礎(chǔ)材料，得到基礎(chǔ)零部件和基礎(chǔ)裝備的過程。可以看出，數(shù)控產(chǎn)業(yè)幾乎涵蓋了基礎(chǔ)工業(yè)的大部分內(nèi)容。因此可以說，數(shù)控產(chǎn)業(yè)的水平代表了一個國家的工業(yè)水平。從這個角度來看，我們很容易理解這樣一些現(xiàn)象：是誰支撐了美國的陸軍、空軍、海軍等軍事力量？又是誰支撐了英特爾、微軟、高通、洛馬、波音、GE等等世界級知名公司？是技術(shù)強勁的數(shù)控制造業(yè)；德國發(fā)起了兩次世界大戰(zhàn)，并且均以失敗告終。但至今德國的經(jīng)濟、技術(shù)力量依然堅挺的原因，是德國堅持以工業(yè)經(jīng)濟為發(fā)展主線，所以它抗風險、抗打擊、抗“泡沫”的能力均不同凡響。例如德國蔡司，是國際光學領(lǐng)域的絕對領(lǐng)導者； 日本是這個世界上唯一一個把美國打疼了的國家，也是唯一一個跟美國進行過大規(guī)模海戰(zhàn)的國家。日本源何有這種能力？因為日本右翼的核心財團之一——三菱株式會社擁有5個世界500強公司，三菱重工的造船能力是世界領(lǐng)先的；二戰(zhàn)期間，在亞平寧半島，有一個中立國與法國、德國、意大利都接壤，但卻未經(jīng)戰(zhàn)事，這個國家叫瑞士。瑞士不僅有美麗的風光，還有精準的手表。但如果瑞士沒有強大的制造業(yè)，全民皆兵又如何？ 作為老牌資本主義國家，目前值得英國和法國驕傲的資本是什么呢？英國有一個羅羅（羅爾斯羅伊斯Rolls-Royce）公司，它的兄弟公司產(chǎn)品是為人們所熟知的勞斯萊斯（Rolls-Royce）汽車；法國也有兩個公司，一個是空中客車（Airbus），一個是阿爾斯通（ALSTOM）。它們是大規(guī)模工業(yè)化的代表，并帶給老牌資本主義國家以持續(xù)的工業(yè)發(fā)展后勁。還有一例，就是在斯大林格勒保衛(wèi)戰(zhàn)中，斯大林格勒“紅十月”拖拉機廠生產(chǎn)的坦克可以直接上前線投入戰(zhàn)斗，在那場消耗戰(zhàn)中有效地為蘇軍戰(zhàn)備提供補給。在蘇聯(lián)解體以后，世界上仍然存在唯一 一個可以以軍事力量震懾美國的國家，它叫俄羅斯。 凡此種種，不勝枚舉。我想說明的是，雖然我們中國有衛(wèi)星、火箭、導彈、飛機、大炮、汽車、艦船······但我們卻沒有加工這些戰(zhàn)略裝備的關(guān)鍵零部件所需的高檔數(shù)控機床！這不得不說，是極端令人遺憾的。我們的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，不論是技術(shù)水平還是產(chǎn)業(yè)成熟度，與發(fā)達資本主義國家、工業(yè)化國家相比，只能算是初學者。從產(chǎn)業(yè)成熟度來看，我們并不比上世紀20年代的日本、一戰(zhàn)后的德國、十九世紀末的英美等國強多少（還好我們有核武器），這與我們國家一直處于制造業(yè)的底端是相匹配的，我們的工業(yè)化水平亟待提高。 四、數(shù)控產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)企業(yè)的系統(tǒng)性影響 制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)制造飽和能力是由數(shù)控產(chǎn)業(yè)決定的。不論何種制造業(yè)企業(yè)，其生產(chǎn)工具或生產(chǎn)資料，都直接或間接的需要數(shù)控機床作為母機，參與生產(chǎn)過程。因此，制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)極限，主要由數(shù)控產(chǎn)業(yè)決定。例如，汽車工業(yè)，汽車的產(chǎn)能受制于零部件的產(chǎn)能和裝配效率，而零部件則幾乎全部是由數(shù)控機床加工生產(chǎn)的，國內(nèi)汽車整車廠和零部件廠，凡是精密加工環(huán)節(jié)，幾乎都來自于進口機床，所以數(shù)控機床的產(chǎn)出效率和質(zhì)量，決定了汽車的產(chǎn)能和質(zhì)量。制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)制造工藝體系是由數(shù)控產(chǎn)業(yè)決定的。由于我國不具備成熟的高檔數(shù)控機床研制能力，因此，制造業(yè)企業(yè)在制定生產(chǎn)制造工藝的時候，只能選擇進口機床或者裝配了進口數(shù)控系統(tǒng)的國產(chǎn)機床來加工工件。因此，用戶制定的制造工藝直接受制于數(shù)控系統(tǒng)的功能開放程度。簡言之，我們的想法再好，還需要進口產(chǎn)品的支持，想法才能變成現(xiàn)實。 制造業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造升級或者技術(shù)產(chǎn)品迭代受制于數(shù)控產(chǎn)業(yè)。在利用原有數(shù)控機床實現(xiàn)技術(shù)改造升級或者技術(shù)產(chǎn)品迭代的過程中，數(shù)控系統(tǒng)軟件功能和開放程度直接影響其實現(xiàn)；而在數(shù)控機床或數(shù)控機床核心部件改進升級的時候，制造業(yè)企業(yè)為了保障自身的制造能力和制造優(yōu)勢，往往不得不對現(xiàn)有的生產(chǎn)裝備進行改造升級或者新購置。 制造業(yè)企業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)工人隊伍的知識和技能體系受制于數(shù)控產(chǎn)業(yè)。數(shù)控系統(tǒng)的品牌體系和功能體系直接決定了基礎(chǔ)技術(shù)工人隊伍的知識體系和操作技能，例如使用日本發(fā)那科（FANUC）習慣的技工，同樣方法就操作不了德國西門子（Siemens）產(chǎn)品。為了降低管理成本，積累技工經(jīng)驗和進行知識系統(tǒng)集成管理，企業(yè)所有數(shù)控產(chǎn)品可能全部采用同一個品牌的數(shù)控系統(tǒng)，技術(shù)工人只能掌握和使用同一品牌系統(tǒng)的功能。這一條是很致命的。我們很多的現(xiàn)場技術(shù)工人，如果給他換一個品牌的數(shù)控系統(tǒng)，他就真的不會干活了，所以，我們的產(chǎn)業(yè)工人都成為了國外技術(shù)的“奴隸”。 制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)制造安全受制于數(shù)控產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)制造安全，尤其是信息和數(shù)據(jù)安全，一切都是由數(shù)控機床決定的，所有的加工過程、加工數(shù)據(jù)、產(chǎn)量信息等等，一切都沒有秘密可言，完全被數(shù)控系統(tǒng)所掌握。古語云：“工欲善其事，必先利其器。”此“器”即為數(shù)控機床，尤其是高檔數(shù)控機床。沒有制造高檔機床的能力，在所有后發(fā)制造的環(huán)節(jié)上，我們都會受制于人。 相信通過上文的介紹，大家對數(shù)控產(chǎn)業(yè)對基礎(chǔ)工業(yè)與制造業(yè)的影響也有了進一步的了解，希望上文給您帶來幫助。 |
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