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數控機床成智能制造典範需過軟件開發關 [2014/10/27]

   随着新技術在制造業應用的推廣及深入,中國機械行業内外對制造業如何升級轉型的探索也在日益發酵。
    一個普遍的觀點是,過去30年中國制造業取得成功依賴的是“勤勞的雙手”,而未來的競争是一場不折不扣的“技術競争”.若想繼續成為世界制造業巨頭,必須依靠“智慧的大腦”.
    沒有硝煙的戰場3D打印、機器換人、大數據制造液位計物位計物位變送器液位變送器電容式物位計電容式液位計電容式物位變送器電容式液位變送器物位開關液位開關電容液位計電容物位計液位儀表物位儀表電容液位變送器電容物位變送器射頻電容式液位開關射頻電容式物位開關電容式液位開關電容式物位開關音叉式液位開關……這些頻繁出現的數據無一不在提醒我們,當下科技界三種飛速發展的技術--“人工智能、機器人和數字制造”,這些将重新構築制造業的競争格局,而如果将人工智能、機器人和數字制造技術綜合集成應用于制造業,那将絕對是一場真正意義上的“制造業革命”.
    早些年,外媒曾發表觀點:未來20年裡,美國将利用新技術挖空中國的制造業,并重新在制造業領域獲取“絕對競争優勢”.
    中國工程院院長周濟也指出,當前我國制造業也面臨前所未有的挑戰,從外部看,一方面西方發達國家依靠科技創新,搶占國際競争制高點、經濟發展核心競争力,謀求未來發展的主動權。例如蘋果公司通過産品模式創新、各種最新技術的集成創新,成功引領了信息産品的發展方向。再如美國頁岩氣開發技術的突破,引起了一場頁岩氣革命,對世界的能源格局乃至政治、經濟發展都産生了極為深刻的影響。
    另一方面,印度、越南、印尼等發展中國家則以更低的勞動力成本承接勞動密集型産業的轉移,搶占制造業的中低端。我國制造業正面臨來“前後夾擊”雙重挑戰。
    與此同時,從内部來看,我國經濟發展已由較長時期的高速增長進入中低增長階段,對經濟發展的主導力量--制造業驅動創新、轉型升級提出了緊迫的要求。
    周濟說,制造業數字化、智能化是新的工業革命的核心。先進制造技術創新的内涵包含了産品創新、制造技術創新、産業模式創新三個方面。數字化、智能化技術是産品創新和制造技術創新的共性使能技術,并深刻改革制造業的生産模式和産業形态,是新的工業革命的核心技術。
    不過對機械産品而言,數控技術是實現機械産品創新的颠覆性共性使能技術,核心是數字化。數控技術的應用使機械産品的内涵發生了根本性變化,使産品功能極大豐富,性能發生質的變化,從根本上提高産品水平和市場競争力,并且使機械産品向智能化進行發展。
    數控機床應為典範周濟強調:“說起數控,就要提及數控機床,但這顯然不是全部,隻能說數控機床是應用數控技術創新機械産品的典範”.他表示,數控技術是一種共性使能技術,可應用于對各種機械産品進行創新升級。比如注塑機的數控化和智能化,注塑成形是最有效的塑料成型方法。
    提到數控機床,可能很多人都不是特别了解,可它卻是衆多工業生産行業的基礎支柱。作為典型的機電一體化産品,數控機床可以解決複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題,是一種柔性的、高效能的自動化機床,代表了現代機床控制技術的發展方向。
    中國目前一些行業的勞動力成本的不斷上升,随之出現的“用工荒”為數控機床提供了又一具有潛力的應用領域--智能制造。中國企業越來越多地向智能制造轉型以減輕人力短缺的影響,企業需要能夠720小時連續不斷高質量運轉的機床設備,這就使得機床設備的可靠性變得尤其重要。
    特别是近來,數控機床與工業機器人的配合使用更使得智能生産或者“無人化”工廠成為發展趨勢。
    在周濟看來,數控一代和智能一代是信息化和工業化深度融合的産物,可以看到機械産品的數控化和智能化創新具有鮮明的特征、本質的規律,可以普遍運用于各種機械産品創新,可以引起機械産品的升級換代,引起機械工業的深刻變革。這也是現在提出“數控一代”和“智能一代”概念的緣由和根據。
    二次開發是瓶頸西門子(中國)有限公司工業業務領域驅動技術集團運動控制部數控驅動業務總經理許政順認為,所謂智能制造就是數控機床産品除了完成直接加工任務之外,更應提升産品工藝适應性,能夠适應不同行業、不同産品的加工特點,這是智能制造必不可少的,而要達到這些要求就需要機床設備擁有一個足夠開放的數控系統平台,隻有在一個開放性的系統上,用戶才有機會把各種最新的創意和想法融到機床設計制造中。
    然而目前的普遍情況是産品同質化泛濫,出現這一情況的原因在于,很多制造商在使用上過于追求簡便、省事,采用一些進入中國市場較早的封閉性極強的數控系統,最終導緻裝備極為标準化,工藝适應性差,産品雷同,最終成為低端産能的推手。
    “這就如同傻瓜相機和智能相機。”許政順表示,“傻瓜式”的CNC産品,用戶調整的内容很少,使用方便,但系統開放程度不足,許多核心和關鍵功能的使用受到限制,不利于進一步研發和擴大使用範圍,最終也隻能導緻低産能的市場現象。
    然而數控平台二次開發并非易事。威海華東數控股份有限公司曾在高鐵軌道磨市場獲益頗多,其公司負責人當時在接受采訪時表示,公司生産的第一台用于機車軌道博格闆磨床的軟件是公司花10萬歐元進口德國的軟件,約占一台産品售價的十分之一。
    據了解,數控系統硬件部分的核心是高效的運算平台和一組控制設備的接口,也就是說,數控硬件部分可以看做是一台工業計算機。從這方面來看,無論是工業控制電源、工業控制計算機主闆、還是其他嵌入式設備,我國的産業化水平都很高。
    而問題在于數控系統的另一組成部分--軟件。數控系統技術方案中軟件承載着數控系統的運動控制、邏輯控制和人機交互等主要功能。同時,在數控系統硬件趨同化的趨勢下,軟件正在成為系統中重要的價值構成部分。因此,軟件産業化的問題已經成為數控系統産業化的關鍵。
    然而我國數控系統供應商的創業之路大多都始于某個數控系統核心技術的突破,然後由核心技術轉化為産品,再通過産品逐步滾動,逐步發展起來。
    因此,我國的數控産業規模都比較小,缺乏相關産業鍊的支撐。加上數控産品同質化導緻的價格惡性競争,産品利潤率都處于較低水平,因此能夠支持的軟件開發團隊規模更是非常有限。
    此外,目前我國數控軟件的開發模式與其他應用領域的軟件開發模式也存在較大差距。這是由于數控軟件要求具有實時性、嵌入式特征以及面向特定制造工藝特殊分析的特點,使得數控軟件行業準入門檻較高,一般的軟件企業較難深入這一領域。
    由于我國數控産業技術開發源于某個技術關鍵點的突破,缺乏系統的需求分析,沒有很好的進行抽象和概念、邏輯設計,造成的結果是很難從以往的産品中提取出一些有用的、共性的技術為後來的産品所使用。加之,國内很多公司的産品很少具有連續性,往往是新的一個産品完全重起爐竈,和老的産品沒有半點關系,在這種開發模式下,軟件功能完善程度,軟件産品的可靠性,可持續發展能力都受到很大的局限。在整個産業發展過程中,低水平的重複研發的現象也較為普遍,使得技術積累緩慢。
    如此一來,憑借我國目前控制軟件的開發模式很難與國際知名數控廠商進行有效地競争。因此,如何借鑒其他應用領域軟件産業的發展經驗已經成為數控産業改進軟件開發模式的一個重要問題。
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