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| 數(shù)控產(chǎn)業(yè)對(duì)基礎(chǔ)工業(yè)與制造業(yè)的影響 |
| 來源： 點(diǎn)擊數(shù)：1692次 更新時(shí)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(rèn)為是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的簡(jiǎn)稱，即CNC（Computer Numerical Control）； 什么是數(shù)控機(jī)床？數(shù)字控制機(jī)床，一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床；被尊稱為“工業(yè)母機(jī)”；什么是數(shù)控系統(tǒng)？利用數(shù)字指令控制機(jī)器動(dòng)作的系統(tǒng)，常用受控對(duì)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(jī)床，就是數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床應(yīng)該算是工業(yè)自動(dòng)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(jī)床產(chǎn)業(yè)。但本人認(rèn)為，除數(shù)控機(jī)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(dòng)器、電機(jī)、傳感器、執(zhí)行部件、機(jī)床本體和機(jī)床制造工藝、機(jī)床加工工藝等內(nèi)容，涵蓋了機(jī)械、電子、控制、自動(dòng)化、軟件、材料、工藝等學(xué)科。數(shù)控產(chǎn)業(yè)是一個(gè)集資金密集型、勞動(dòng)力密集型、知識(shí)密集型等于一體的產(chǎn)業(yè)，如果把數(shù)控機(jī)床比作一個(gè)人的話，數(shù)控系統(tǒng)是人的大腦，伺服驅(qū)動(dòng)器是人的肌肉，電機(jī)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(tái)或擺角銑頭）是人的手腳，機(jī)床本體（床身/裸機(jī)）是人的骨架。通俗地講，數(shù)控機(jī)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(jī)床制造工藝？機(jī)床制造工藝是指機(jī)床的生產(chǎn)制造過程，機(jī)床加工工藝是指機(jī)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(dòng)：準(zhǔn)確地說是五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。核心是刀尖點(diǎn)旋轉(zhuǎn)編程（RTCP），意思是刀尖點(diǎn)可以到達(dá)空間中任意位置，作用是可實(shí)現(xiàn)空間任意曲面的加工，例如船用推進(jìn)器的螺旋槳，汽車增壓器葉輪、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤、汽輪機(jī)和燃機(jī)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(gè)功能就不能由圖紙變成實(shí)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�。┡c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(duì)未來的影響極其重要，例如飛機(jī)異形結(jié)構(gòu)件、魚雷推進(jìn)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(jī)技術(shù)；中國(guó)的直線電機(jī)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(guó)IPG（阿帕奇）公司生產(chǎn)的1KW小型激光器禁止對(duì)華出口，因?yàn)樗牧硪粋�(gè)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(zhēng)時(shí)期，日本對(duì)東北三省進(jìn)行的高精度測(cè)繪。其精確度非常之高，因?yàn)樗捎昧艘粋�(gè)叫光柵的測(cè)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(guó)的海德漢公司，一家是英國(guó)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(chǎng)。而當(dāng)下中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)只能采購(gòu)到基本測(cè)量水平的光柵，高精度的光柵是對(duì)華禁售的。 二、數(shù)控產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和趨勢(shì) 數(shù)控產(chǎn)業(yè)目前以美國(guó)、德國(guó)、日本、瑞士等國(guó)家為技術(shù)領(lǐng)先者。 美國(guó)在電子信息方面占據(jù)壟斷地位，全球的芯片和實(shí)時(shí)控制軟件幾乎都來自于美國(guó)。同時(shí)，美國(guó)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(dòng)。德國(guó)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(jī)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(zhēng)經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)。日本的制造業(yè)是在模仿創(chuàng)新（學(xué)習(xí)英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等）的基礎(chǔ)上，由戰(zhàn)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)的典型，尤其是其二戰(zhàn)后，在美國(guó)的幫助下，技術(shù)經(jīng)濟(jì)得以快速發(fā)展。 如果說德國(guó)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(jià)格基本是德國(guó)產(chǎn)品價(jià)格的2~3倍左右。其它接近第一陣營(yíng)的還有英國(guó)、法國(guó)、意大利、奧地利、瑞典和部分前獨(dú)聯(lián)體國(guó)家等。 從市場(chǎng)上看，中國(guó)是全球機(jī)床產(chǎn)量最大的、采購(gòu)額最高的國(guó)家，但銷售額卻不是前列。因?yàn)樵诟邫n機(jī)床領(lǐng)域，中國(guó)尚不能實(shí)現(xiàn)自給自足。所以中國(guó)主要是從上述國(guó)家進(jìn)口機(jī)床，尤其是美日德。 我于2015年曾去參觀沈陽(yáng)某飛機(jī)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(duì)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(huì)認(rèn)為，用幾百萬件襯衫換一架波音飛機(jī)是很丟臉的事情，但是更為可悲是剛才提到的對(duì)華禁售。在數(shù)控產(chǎn)業(yè)，即便我們?cè)敢獬龈嗟腻X，但一些高精密的數(shù)控機(jī)床仍然不會(huì)賣給中國(guó)。盡管如此，但中國(guó)仍有95%以上的高檔機(jī)床來自于進(jìn)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(jìn)口。再其余的部分關(guān)鍵核心部件是100%國(guó)產(chǎn)的，并且主要由大連光洋科技集團(tuán)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(gè)企業(yè)擁有國(guó)內(nèi)行業(yè)唯一的高檔數(shù)控機(jī)床控制集成技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，是國(guó)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(shì)，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(diǎn)談一點(diǎn)它的基礎(chǔ)性作用。首先是數(shù)控機(jī)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(jī)械或者電子設(shè)備零部件的生產(chǎn)需要機(jī)床加工。那么，提高了機(jī)床的制造精度，也就提高了零部件的精度，進(jìn)而也就提高了機(jī)械或者電子設(shè)備的水平和精度。但是，高精度的機(jī)床也只能加工出不超過自身精度水平的零件。那么，機(jī)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(jí)的機(jī)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(jī)床不是普通商品，高檔數(shù)控機(jī)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(bào)告”等等。光洋集團(tuán)曾從日本大隈株式會(huì)社（OKUMA）采購(gòu)了一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)臥式車銑復(fù)合加工中心，機(jī)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(guó)家戰(zhàn)略安全為由扣留。自此，光洋集團(tuán)的核心技術(shù)人員禁止以任何公務(wù)理由進(jìn)入日本國(guó)境。 第二，基礎(chǔ)工業(yè)有三基：裝備、材料、工藝。基礎(chǔ)裝備的核心組成部分就是被稱為“工業(yè)母機(jī)”的數(shù)控機(jī)床，其次還有工業(yè)機(jī)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(jī)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(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。從這個(gè)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(guó)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(jí)知名公司？是技術(shù)強(qiáng)勁的數(shù)控制造業(yè)；德國(guó)發(fā)起了兩次世界大戰(zhàn)，并且均以失敗告終。但至今德國(guó)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)力量依然堅(jiān)挺的原因，是德國(guó)堅(jiān)持以工業(yè)經(jīng)濟(jì)為發(fā)展主線，所以它抗風(fēng)險(xiǎn)、抗打擊、抗“泡沫”的能力均不同凡響。例如德國(guó)蔡司，是國(guó)際光學(xué)領(lǐng)域的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者； 日本是這個(gè)世界上唯一一個(gè)把美國(guó)打疼了的國(guó)家，也是唯一一個(gè)跟美國(guó)進(jìn)行過大規(guī)模海戰(zhàn)的國(guó)家。日本源何有這種能力？因?yàn)槿毡居乙淼暮诵呢?cái)團(tuán)之一——三菱株式會(huì)社擁有5個(gè)世界500強(qiáng)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(gè)中立國(guó)與法國(guó)、德國(guó)、意大利都接壤，但卻未經(jīng)戰(zhàn)事，這個(gè)國(guó)家叫瑞士。瑞士不僅有美麗的風(fēng)光，還有精準(zhǔn)的手表。但如果瑞士沒有強(qiáng)大的制造業(yè)，全民皆兵又如何？ 作為老牌資本主義國(guó)家，目前值得英國(guó)和法國(guó)驕傲的資本是什么呢？英國(guó)有一個(gè)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(guó)也有兩個(gè)公司，一個(gè)是空中客車（Airbus），一個(gè)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(guó)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(jī)廠生產(chǎn)的坦克可以直接上前線投入戰(zhàn)斗，在那場(chǎng)消耗戰(zhàn)中有效地為蘇軍戰(zhàn)備提供補(bǔ)給。在蘇聯(lián)解體以后，世界上仍然存在唯一 一個(gè)可以以軍事力量震懾美國(guó)的國(guó)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(guó)有衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)、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(jī)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(dá)資本主義國(guó)家、工業(yè)化國(guó)家相比，只能算是初學(xué)者。從產(chǎn)業(yè)成熟度來看，我們并不比上世紀(jì)20年代的日本、一戰(zhàn)后的德國(guó)、十九世紀(jì)末的英美等國(guó)強(qiáng)多少（還好我們有核武器），這與我們國(guó)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(jī)床作為母機(jī)，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(jī)床加工生產(chǎn)的，國(guó)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(jìn)口機(jī)床，所以數(shù)控機(jī)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(guó)不具備成熟的高檔數(shù)控機(jī)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(shí)候，只能選擇進(jìn)口機(jī)床或者裝配了進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)機(jī)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(jiǎn)言之，我們的想法再好，還需要進(jìn)口產(chǎn)品的支持，想法才能變成現(xiàn)實(shí)。 制造業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造升級(jí)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(jī)床實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造升級(jí)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(shí)現(xiàn)；而在數(shù)控機(jī)床或數(shù)控機(jī)床核心部件改進(jìn)升級(jí)的時(shí)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(shì)，往往不得不對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)裝備進(jìn)行改造升級(jí)或者新購(gòu)置。 制造業(yè)企業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)工人隊(duì)伍的知識(shí)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(duì)伍的知識(shí)體系和操作技能，例如使用日本發(fā)那科（FANUC）習(xí)慣的技工，同樣方法就操作不了德國(guó)西門子（Siemens）產(chǎn)品。為了降低管理成本，積累技工經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)行知識(shí)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(gè)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(chǎng)技術(shù)工人，如果給他換一個(gè)品牌的數(shù)控系統(tǒng)，他就真的不會(huì)干活了，所以，我們的產(chǎn)業(yè)工人都成為了國(guó)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(jī)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(yǔ)云：“工欲善其事，必先利其器�！贝恕捌鳌奔礊閿�(shù)控機(jī)床，尤其是高檔數(shù)控機(jī)床。沒有制造高檔機(jī)床的能力，在所有后發(fā)制造的環(huán)節(jié)上，我們都會(huì)受制于人。 相信通過上文的介紹，大家對(duì)數(shù)控產(chǎn)業(yè)對(duì)基礎(chǔ)工業(yè)與制造業(yè)的影響也有了進(jìn)一步的了解，希望上文給您帶來幫助。 |
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