高端數控機床發展趨勢范文

導語：如何才能寫好一篇高端數控機床發展趨勢，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]數控機床 加工技術 發展 優勢

《數控加工技術》在高職學校教學課程中是目前比較重要的一個學科，同時他也是高職專科學校機械設備專業的主要教學課程，這門課程對學生當前的就業形勢非常有實際效果，眾多企業和電力部門都比較傾向于這門學科的畢業生，因此在就業上數控技術的畢業生相對來說是比較占優勢的。通過對數控機床技術的研究，很多學者發現機床數控化能夠提升和加速工業加工技術的基礎和根本保證。國內裝備工業高端化進程，對中高端數控機床的需求量也在持續上漲。過去一年中，機床數控率升到36%。機床數控化是提升工業加工技術的基礎。國內裝備工業高端化進程，對中高端數控機床的需求量也在持續上漲。

什么是數控技術？簡單一點來說就是通過數字來控制和操控某項指令的技術，簡稱數控，是指利用數字化的代碼構成的程序對控制對象的工作過程實現自動控制的一種方法。我們通常說的數控系統其實就是通過數字控制技術形成的自動控制這樣的系統為數控系統。所以現在我們可以知道了什么是數控機床，那么顧名思義他就是在機床上安裝了數控系統的設備，便于對機床的控制，我們把這樣的機床叫做數控機床。

職業高中《數控加工技術》課程教學內容是比較新的教學內容，其根據科學技術的發展變化和更新也是非?？斓?，但是我們在教學中學生學習的方式是根深蒂固的，傳統的學習方式也是一直影響著我們，教學方式和方法的創新，教學模式的構建都影響著教學效果，所以，我們在進行該課程教學之前一定要了解數控技術的優點和其發展進程，這樣有助于我們更好地完成教學內容和提升學生的學習水平。

一、當前數控機床技術具有的優點

1.靈活性比較強。對于CNC（數控機床技術）系統，因其具有較大的修改和變更空間，我們在改變控制能力的時候只需要調整控制程序即可，這樣就能夠達到我們想要的控制效果，因此我們說數控機床技術能夠靈活地完成我們的工作任務，其具有良好的靈活性。

2.準確性和可靠性高。我們把預定的程序一次性添加到我們的應用存儲器中，通過軟件的整合，同時又有硬件設備的強大功能性，我們就可以設定我們想要的工作結果，這里只要我們的程序指令沒有問題，我們的操作結果就是準確的和可靠的，從而避免出現故障和錯誤率。

3.易于實現多功能復雜程序控制。

4.具有自診斷功能。我們在輸入既定的程序以后，在設備工作的過程中，如果一旦出現錯誤指令，系統會自動提示和自我調整，從而起到自我診斷功能。

二、數控技工技術的發展

1952年美國帕森斯和麻省理工學院共同合作，研制出了第一臺三坐標直線插補連續控制的立式數控銑床。從此數控機床進行了前所未有的變革。

1.機床加工的尺度特征向極端方向發展

隨著科學技術的發展，微電子技術的進入，我們的數控技術的加工精密度也發生了前所有的變化，出現了更為高水平的重要指標。這種精度的體現已經從原來的尺度上來比較了，而是從形狀精度和表面的粗糙程度來比較的，這種體現更多的體現在微結構的加工技術方面。這樣我們就可以總結出這樣的結論，機床加工的精準度已經在二方面有了更大的變化：一方面，我們體現再物件的形狀尺度向精準方向發展；另一方面，是整體形狀向我們想要的大尺寸方向進攻，取得了良好的研究成果和應用價值。

當今的科技發展的速度是非?？斓模覀児I生產在科技創新的帶動和驅動下，大量需要精準和帶有微結構的加工零件是必需在數控機床技術下才能夠完成的，因此新的加工要求就是精密機床設備的研發和應用。我們知道現在微結構零件在生活的各個方面應用的非常廣泛和有更高的利用價值。所以我們說微結構的出現將把數控機床技術引領到一個新的工業領域。與此同時，新的研發的光學技術的加入，使微加工技術更能夠準確無誤。比如納米壓印復制工藝技術就得到了非常好的發展應用。

2.機床設備向智能制造要求發展方向努力

科學技術的發展必然使技術更新達到日新月異，智能化技術的發展是一個較大的發展空間，這就要求機床的數控技術必須符合智能化制造技術的要求。目前從國際和國內的職能制造技術的發展情況來分析，其主要標準是要求必須具備各種配置的高可高性能，這是作為智能制造加工的最基本的組成部分，也就是說機床性能在更高環境的標準必須體現出其更大的要求標準。這樣才能完成更加精準的部件加工。以前的智能制造系統能夠工作72小時，隨著技術的變革，現在智能制造系統在連續工作的性能上能夠達到可以連續720小時運行，這種長時間的不間斷的工作大大提高了效率，因此，能夠長時間不間斷高可靠性運行的機床設備成為另外一個發展趨勢。隨著我們生活的需要和科技術的發展，數控技術的發展會越來越好，越來越先進，越來越能適應我們人類的生活需要，比如多功能復合化趨勢、可重構趨勢、低能耗環保趨勢等。

教育與科學技術的發展是分不開的，兩者是相輔相成的，教育能夠更好把先進的技術帶給學生們同時又能研發出需要的技術標準。我們在探討數控機床的技術革新問題上有了重大的突破，實現了數控技術的實踐應用性能，這一點十分重要。因此也會對數控技術的研發起到人才的推動作用，相信在今后的電子時代，數控技術會發揮它的重要價值和社會影響力。

參考文獻：

[1]陶曉.數控機床的電氣維修技術及發展趨勢探討[J].黑龍江科技信息，2007，（12）.

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Abstract： after the very large scale integrated circuit in the mechanical and electrical integration is the combination of mechanical technology and electronic technology products. With the rapid development of microelectronics computer and application of mechatronics technology as involving the multi-discipline knowledge system has been vigorously the development of the technology. This paper analyzes the current situation of the development of numerical control machine tool， for mechanical and electrical integration technology in the application of numerical control machine put forward concrete Suggestions， for reference.

關鍵詞：機電一體化;數控機床;應用

Keywords： mechanical and electrical integration; CNC machine tools; application

1.引言

機電一體化的概念于上世紀70年代由日本提出，是一門跨學科的系統級技術，而今機電一體化已經發展成為一門擁有自身基礎體系的新型學科。此技術要求產品擁有高質量、小體積、低功耗、高可靠的特點，是一項能夠實現系統最優化的技術。然而機電一體化技術在我國的起步比較晚，相應專業性人才缺口較大，而且我國的工業系統軟硬件設施較差，我國的機電一體化技術在數控機床上應用方面廣泛性和程度深入性與發達國家相比還存在一定的差距，因此我國需加大力度發展機電一體化技術在數控機床上的應用，提高我國工業系統的現代化程度。

2.我國數控機床發展中存在的問題

2.1數控化水平較低

一個國家的數控化水平，是看其機床的數控化比率的高低，而我國較先進發達國家的機床數控化比率還有些差距，目前我國的數控化比率在生產方面大約在30%，在消費方面大約在50%，與發達國家的70%相差甚遠。據統計，我國的經濟型數控機床占有國產機床品種的50%，最高的轉速僅在2000轉/秒，極個別的能夠達到8000轉/秒，而大型的、高性能、高精度機床僅占國產機床數量總數的1.5%～2.5%，達不到國外機械先進國家比如德國或者日本的二十分之一，在研發高端的數控機床時，由于我國的核心部件開發能力不高，而且開發周期比較長，因此其中的核心零部件不是和國外合作研發便是依靠國外進口，嚴重的制約了我國數控化水平的提高。

2.2嚴重缺乏核心技術

據統計在02年到08年之間我國的機床消費和出口排名世界第一，結果看似機床業比較發達，但相反的是我國的機床的利潤不高，最多的是依靠經濟型機床來出口，而高端的大型機床利潤相當低。造成這種局面的最主要原因是我國目前的核心技術缺乏，核心部件的研發能力不高，而且研發周期較長，技術無法實現產業化，在核心部件的研發成本控制和性能校對與國外發達過肩相比存在很大的差距。我國現在的中端、高端機床產業主要是進行部件的制造和組裝商，真正掌握核心技術的確實外資企業，中高端的機床的核心部件依靠進口來補充，而核心部件的價值就相當于機床成本的60%，這就嚴重的制約了我國數控機床的盈利和發展。

2.3產品性能不高

數控機床產品的性能的決定因素主要是由零部件的精度、轉速等等因素決定的。目前我國的數控機床的零部件精度普遍不高，很多的零部件加工企業在精度方面達不到客戶的要求，特別是在定位精度中的重復定位精度方面，僅有少數產品能夠達到歐洲所規定的標準的定位精度。其次在轉速方面，我國的產品在軸轉速、移動速度、換刀速度方面與國外的發展水平有較大的差異，比如在國外的加工中心的快速進給速度大部分都能夠達到40米/分鐘，甚至最高的能夠達到90米/分鐘，但是反觀國內的加工中心大多都在30米/分鐘，小部分能夠達到60米/分鐘，與國外相比數控機床產品無論是在進給速度、軸轉速、連續工作時間都有不小的差距。

3.機電一體化在數控機床中的應用

3.1自動控制在數控機床中的應用

數控機床與普通機床的最大區別是在于“數控”上，而數控的最大含義便是能夠減少人工的操作，具有一定的智能化。而自動控制技術是利用控制器控制機器能夠按照某種規則自動的運行，來完成某種控制任務，保證某個預定目標的實現。在數控機床中利用自動控制技術中的速度控制、高精度定位控制的技術來保證數控機床的正常工作，其中用信息處理技術來保證整個機床運行的準確性以及及時性，保證產品生產的質量和效率。自動控制技術的應用減少了人工操作干涉，有利于將人從復雜危險的環境中解放出來，而且由于人工干涉的減少更能夠提高產品的生產速度和精度以及效率。

3.2伺服驅動技術在數控機床中的應用

伺服驅動技術是機電一體化中相當重要的一種技術，其能夠使產品的位置以及狀態等輸出量根據輸入信號量的變化而得到自動控制的一種技術。該技術以執行元件和驅動為主要的研究目標，執行元件首先與數控裝置連接，能夠接收輸入的控制指令，其次由于機械的執行部件相連接，能夠控制一系列動作的實現。伺服驅動技術在數控機床上的應用能夠提高產品的動態性能，保證產品的精度標準，控制產品質量，提高產品的生產效率，提高數控機床的穩定性和高精度性。

3.3檢測與傳感技術在數控機床中的應用

檢測與傳感技術是指將諸如速度、位置、溫度、加速度、酸度以及其他形式的參考變量轉換成為統一標準的電信號，然后把這種經過處理后得到的電信號輸入到信息處理系統中，接著由信息系統產生相應的控制信號來控制機械執行部件的動作。正是由于檢測與傳感技術的應用，能夠保證數控機床在運行過程中的實時性和準確性，能夠快速的做到準確定位，保證數控機床的每一步操作能夠按照指令去執行，達到指令預期的效果，并能夠實時的監測數控機床的運行狀態，有效的保證數控機床的正常工作。

4.結論

機電一體化作為一項跨多門學科而興起的新興技術，正在飛速的發展和完善，已經逐漸的形成自己的體系基礎。隨著微電子技術的迅速發展和廣泛普及，計算機行業發生著翻天幅度的變化，機電一體化作為微電子技術的新型技術代表將對數控機床的發展做出巨大的推動作用，應用機電一體化的數控機床是一個發展趨勢，這會引發我國工業系統的巨大變革，將我國的工業生產引進到一個嶄新的時代。

參考文獻：

[1]胡家華.機電一體化在數控機床中的應用[J].機電信息，2012（21）

[2]劉磊，涂萬陽.機電一體化在數控機床中的應用[J].經營管理者，2014（04）

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7月31日，一則消息在業界不脛而走，引發了廣泛關注：由大連科德（大連光洋全資子公司）制造的高精度五軸立式機床，正式啟運出口德國。值得注意的是，此次出口除了整機，其中的數控系統、伺服驅動等關鍵功能部件，均系大連光洋自主研制。這在我國機床行業尚屬首次。不僅如此，同樣令人振奮的是，大連光洋的五軸數控機床很快還將出口世界機床另一重鎮――日本。

從被禁運、限制進口到將自己的高端產品出口到老牌機床強國的家門口，曾經的“學生”正以自己獨特的方式向“老師”發起挑戰。而令人們驚訝的是，率先實現這一“逆襲”的，竟是一家此前在業界名不見經傳的公司。

光洋往事

大連光洋同數控機床的緣分還要從十三年前那次偶然的機會說起。彼時，大連光洋在工控系統領域已經小有名氣。2000年，英國600集團同大連機床合作，決定在大連投資設廠生產數控系統，其中的電控系統就找到了大連光洋來配套。

一直對技術無限癡迷的大連光洋董事長于德海欣然接受了這個機會和挑戰。大連光洋的研發團隊也不負眾望，很快將產品完成并通過600集團的驗收。然而，隨著接到的產品任務由低端產品升級向中高端，大連光洋研發團隊的技術攻關時間越來越長，遇到的困難也越來越難解決。于德海一邊技癢難耐，一邊眼看著數控系統技術都掌握在老外的手里，心急如焚，中國的企業這么多，我們為什么不能自己研發數控系統呢？至此，于德海率大連光洋走上了數控系統和數控機床制造的艱辛之路。

如今，這條艱辛之路終于迎來了曙光。今年4月中國國際機床展上，大連光洋的五軸立式加工中心、五軸臥式加工中心一經展出，迅速吸引了一家嗅覺敏銳的德國機床經銷商的注意。大連光洋的這套五軸立式加工中心現場加工產品表現出的高精度毫不遜色于國際大牌的高端數控機床，而售價僅為這些大牌的一半，這樣的價錢通常只夠買一套西門子、發那科的數控系統。該公司的負責人當場跟于德海簽訂了一臺五軸立式加工中心的購買合同，要光洋在最短的時間內把產品送抵德國，他們要在9月帶著這臺產品參加在德國漢諾威舉辦的EMO2013機床展覽會，這家有百余年歷史的全球性機床經銷商要把這款機床推廣到國際市場上去。

一次的幸運可能會被理解為具有偶然性，但接二連三的好運則是自身實力使然了。接到德國訂單的激動心情還沒平復，一個老者的舉動又引起了大家的好奇。他駐足在光洋的五軸數控機床邊足足有幾個小時，探頭向窗內仔細觀察產品的加工過程，直到展館快要閉館了，他才用日語向銷售人員詢問起了產品的型號和價格。原來他是日本某著名株式會社的負責人，他也打算把光洋的五軸數控機床買回去在本國銷售。展會結束，該株式會社就到光洋簽約，一次訂購了三臺光洋的數控機床。

不過，一連串的好消息也引起了國際同行們的警惕。某德國機床公司的高管們聽說展會上有一家中國企業的五軸數控機床非常受歡迎，且價格才是德日產品的一半，三番五次來到光洋的展臺，他們看得異常仔細，似乎不相信中國企業能造出這樣的五軸數控機床――而老外們的懷疑并非沒有原因，據中國機床工具工業協會的數據顯示，2012年我國機床產值占世界的30%位居第一，但機床消費占全球市場的45%，進出口逆差109.6億美元。其中，在我國機床企業利潤不斷降低的情況下，機床進口額在2011年增長40%基礎上，2012年進口金切機床仍增長6.03%，且每臺平均單價增長8%。

基礎薄弱、配套落后、技術封鎖，在這樣的行業生態下，縱使研發高端數控機床多年，我國的機床制造企業仍處于被動狀態，難以沖擊峰頂。但是這一次，于德海不再驚慌，他知道這場由大連光洋撬動的世界機床領域的板塊運動馬上就要來臨。

以命相賭

為什么是大連光洋？很多人會有這樣的疑問，中國有那么多家有雄厚資金和技術實力的大型機床企業，第一個將中國五軸數控機床賣出去的為什么是這家名不見經傳的民營企業？對這個問題的解答，大概要從于德海的“賭命”開始談起。

大連光洋總工程師陳虎和董事長助理許鋼是于德海的得力干將，“賭命”一說也源自他倆對于德海不謀而合的評價。自從大連光洋開始研發數控系統，于德海就以天命之年把全部的精力用在技術攻關上，這個技術狂人什么事都事必躬親，他的辦公桌上堆滿了各種葉輪、葉片等大大小小的部件，在他的辦公桌邊每天不知道要進行多少輪技術討論會議。像陳虎說的那樣，十三年來，于德海每天都在用生命從事著高端數控機床制造。

就是這樣的事必躬親讓于德海發現了一條研發數控系統的不同道路。以往企業開發數控系統都是買來載有西門子、發那科數控系統的高端機床研究模仿，大連光洋也是從這里開始的。但是在經過千百次的分析嘗試后，于德海發現這條路行不通，仿制出的數控系統在機床上試驗，從精度和反應速度上總是跟人家差好幾個節拍。不明其中緣由的于德海心有不甘，他決定打破人家做什么我們學什么的慣有思維，重新思考研發的方法，看能不能有所突破。

很快，于德海發現中國企業研發數控系統一直是直接模仿西門子、發那科數控系統帶有的功能，卻從來沒有真正研究這些功能源自于哪里，這些功能要操縱哪些執行部件完成怎樣的制造過程和工藝。歸根究底，數控系統的目標是滿足客戶的制造需求，而需求從哪里來，從工藝中來。發現了這樣一條技術思路，于德海開始帶領研發團隊對不同的加工工藝進行仔細研究。通過從用戶工藝中反推出數控系統的功能和性能需求，并對設計反復實驗、分析、優化，大連光洋的五軸數控系統終于在2006年問世了。

然而，數控系統研發出來了，推廣出去卻成了難題。以往高端數控機床的數控系統大部分出自西門子、發那科，客戶的長期信任難以攻破，于德海索性也組裝起數控機床整機來。他想，既然系統推廣不出去，配套自己數控系統的整機，加工效率顯而易見總能令客戶信服了吧？沒想到的是，這條路卻又牽扯出了一系列難題。

為了讓整機驗證數控系統的五軸聯動功能和性能，于德海需要高精度的雙軸轉臺，但國內的產品無法滿足這樣的精度要求，只能向國外公司購買，可這一次于德海又受到了國外“老師”的刁難。這雙軸轉臺是高技術產品，國外的企業對中國企業十分提防，一開始一家美國企業拒絕了大連光洋的購買意向，后來同意但又提出了延長交貨期、買方要說明購買用途、限制設計圖紙等一系列的條件。這可激怒了于德海，自打十幾歲就開始醉心發明的他最受不了的就是技術上受制于人，于是他又給研發團隊設立了一個新目標：光洋要自己造雙軸轉臺！

就是在這樣立足自我的發展過程中，于德海帶領著光洋團隊從研發數控系統，再制造雙軸轉臺，后來又為了與數控系統的高性能匹配而自主研發伺服驅動、伺服電機等關鍵功能部件。最后為了整臺機床的穩定性，大連光洋放棄了制造工期較長、溫度形變大的金屬床身，改而制造德國率先使用的穩定性更高、震動更小、制造周期較短的人造大理石床身。

在不斷的研發摸索中，于德海形成了自己的大系統觀理論：一臺高端五軸數控機床由三部分構成，控制系統、執行部件、機械部件，把機床做好首先要把機床的“大腦”控制系統做好，而控制系統的好壞取決于是不是把機械部件的功能、性能要求研究明白，這就要求把最終工藝的需求搞清楚。而像伺服驅動、電主軸這些功能部件是決定著機床性能表現的關鍵部分，國外的老牌機床企業不是自己做就是有充足的供應商，而中國的整機廠沒有這個能力，國內配套商的產品又達不到要求，于德海只能自己把這條產業鏈補齊，才能讓光洋的機床更好地滿足用戶的需求。

千萬次的失敗使于德海抓住了數控機床制造的規律，而且由于光洋掌握了五軸數控機床的全套技術，能夠有效控制成本，價格即使是國外品牌的二分之一到三分之一，仍能有相當高的毛利率，足以為中國機床打一場漂亮的翻身仗。

但是這其中的代價也是巨大的，他坦言，要是早知道后面會這樣艱難，起初就不會選擇做數控系統。自從搞起了數控系統，于德海把每年公司從工控產品和鈑金制造業務賺的錢全部投入到數控系統研發中。十三年間，于德海投入了4.8億元到數控系統業務中。（同時，國家重大專項也給予了及時的支持，尤其在2012年，大連光洋得到了04專項民口最大的支持。）2012年，為了給精密數控機床制造提供常年恒溫恒濕的穩定制造環境，大連光洋投資近億元建設了1.5萬平方米的地下工廠。雖然工廠一次性的投資巨大，但相較地上工廠保持高標準的制造環境每年需要近千萬的維護費用，大連光洋地下工廠每年的維護費才是人家的5%，不多年就可以把成本收回來。

打破日德壟斷

于德海至今仍能清晰地記得當年他去某知名日本機床企業購買機床的時候，對方苛刻的條件，該企業的購買協議最后一頁標注著這樣一段話：本產品可檢測出設備的移動，移機后，未經本公司或其商的確認，將無法運行本設備，對于設備不能運行造成的任何損失，本公司及其商概不負責。

這樣的限制影響了我國航天、航空、軍事、科研等需要精密制造的重要領域幾十年，所以當國內某航天企業31所聽說了一家大連的機床企業可以自主掌控五軸數控機床技術的時候，該所副所長楊繼平馬上趕到了大連。他們帶著需要加工的葉輪坯料要看看大連光洋機床的加工效果，以往使用進口機床需要經過一個月的調試，而這次雙方技術人員密切合作，僅用了四天就完成了機器的調試，而且加工成的樣件出人意料的好。河南某專業膨脹機生產企業的案例更是令人震驚：使用進口高檔機床，生產出一個葉輪需要4.5個小時；而采用光洋的機器經過優化后，只需要2小時就能完成同樣精度要求的葉輪加工。

于德海解釋這其中的原因：相較于外國機器的調試人員只了解數控系統的功能，而大連光洋的技術人員清楚整個機床和控制系統的原理，所以能迅速抓住要害，在最短的時間內調試好機器并針對加工工件進行優化。看到國內機床可以完全替代國外機床，上述31所當即決定擴大和大連光洋科技、大連科德數控的合作范圍與深度。

但是，并不是每一家企業都敢于吃螃蟹，畢竟大連光洋在高端機床制造領域還是個生面孔。

如今，橫在大連光洋面前的最大障礙就是需要找到更多客戶來體驗產品，從而驗證自己五軸數控機床和數控系統的穩定性，而且唯有經過不同客戶的應用，大連光洋才能不斷完善自己的產品。為了幫助大連光洋達到此目的，國內多部門和專家領導都在積極協調。今年上海電氣無錫透平葉片廠向濟南第二機床廠采購了一臺龍門加工中心，原本要求配套西門子的數控系統，但在原機械部副部長陸燕蓀的勸說下，在現場換成了大連光洋的數控系統，現在加工中心已經運行幾個月了，加工的產品精度與之前使用西門子系統時并無二致。

對自己的產品有了信心，于德海根據高精度制造的發展趨勢為大連光洋制定了明確的戰略計劃。大連光洋的機床產品將集中在五軸立式加工中心、五軸臥式加工中心、五軸工具磨床、三維激光復合加工中心這四類機床。五年內，大連光洋計劃投資16.6億元建成上述四類機床、人造大理石床身、伺服電機等9個專業化生產企業，年產值將達到146億元。

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（南京理工大學科學技術研究院，江蘇 南京 210094）

0前言

數控系統是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素，而國外對我國仍進行封鎖限制，成為制約我國高檔數控機床發展的瓶頸。近年“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項通過重點扶持，為我國數控技術行業創造了良好的外部環境，特別是針對航空航天、汽車制造等領域實施了國產高檔數控機床應用國產數控系統示范工程，提高了國產高檔數控裝置的市場占有率，但用戶仍然對國產數控系統信心不足，我國高檔數控機床配套的數控系統一大部分依舊依賴國外產品。

“十三五”是全面完成國家科技重大專項戰略任務的沖刺五年，是落實中央全面深化科技體制改革、實施創新驅動發展戰略等系列決策部署的關鍵五年，因此總結過去，做到四個聚焦（聚焦關鍵、聚焦重大、聚焦長遠、聚焦能力），意義重大，時不我待。

1目前國產數控系統存在的問題

通過“十二五”規劃的實施，我國機床行業技術水平明顯提升。數控系統、功能部件及數控刀具與主機產品配套研發，實現與中高檔機床的批量配套。高檔數控系統的多通道、多軸聯動等關鍵技術指標已基本達到國際主流系統先進技術水平，但在性能、成套性、可靠性、批量生產穩定性和品牌等方面與國外先進水平還存在較大差距，主要存在以下問題：

1.1測試驗證不足

國產數控系統雖有大批量應用，但大都集中在低端市場，中高端市場占有率仍然較低。數控系統軟件的可靠性和精度保持性較低，故障率較高，“S”件試切還達不到指標要求，其中一些隱性問題還沒有完全暴露出來，特別是軟件的魯棒性問題。為此“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項“十二五”期間已經安排了部分產品的實驗驗證和示范工程，并取得了一定的成果，但還需經過大量和長時間的驗證后逐步完善，以此保證數控系統的穩定運行。

1.2功能配置不全

經過前期的攻關，國產數控系統實現了很多功能，解決了有無的問題，但很多功能是“形似而神不似”。目前國產數控系統的功能滿足80%的用戶需求，但其余的功能開發難度和工作量較大，同時產品的宜用性不好，與主機融合度不高，針對性不強，一些輔助調試工具不全，特別是系統標準輔助面板上的按鍵標識大多是固定，不能更改，不利于機床廠進行系統的擴展開發，并且國產數控系統在多軸多通道或者多軸單通道控制功能方面不能實現任意幾軸之間的插補加工，這些都在一定程度上影響了國產數控系統的推廣。

1.3性能表現不佳

國產數控系統在性能上和主流的進口數控系統還有差距，特別是在高速高精控制方面。伺服驅動和電機的性能比較薄弱，且差距較大，比如伺服的參數自適應控制、電機的高速、高剛度、高精度、高加速度、功率體積比等方面與國外主流產品還存在差距，后續的性能提升難度大，伺服電機的工藝制作水平不高，數字化制造水平低，造成產品一致性差，規格系列不全，成套性不足，這些在一定程度上拖了數控系統的后腿。

1.4系統標準不統一

國產數控系統缺乏統一的標準，如總線標準不統一，系統內部通訊協議不統一，不利于工廠實現網絡化智能制造，標準不統一致使各個廠家之間的伺服和系統無法混用，調試監控軟件互相不兼容，不利于加工企業實現網絡化智能制造，也不利于機床制造企業進行機床的網絡化批量調試。

2國產數控系統發展趨勢

自1952年美國研制出第一臺試驗性數控系統以來，數控系統的發展十分迅速，數控系統也由原先的硬連接數控發展成為今天的計算機數控(CNC)，目前國產數控系統正在由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。

2.1信息化

隨著制造業的發展，數控機床不再是一個獨立的加工單元，數控機床和人、數控機床之間的交流都離不開網絡。面向制造自動化集成的網絡功能數控系統應具有與上層信息管理系統交換信息功能，這些必要的交換信息包括制造加工任務計劃，數控系統及底層執行裝置的工作狀態及故障信息等。同時基于新一代云服務平臺的大數據采集、大數據挖掘等變得越來越重要，這些都離不開高速、可靠地網絡信息功能。

2.2智能化

智能化是制造技術發展的一個大方向，隨著人工智能在計算機領域的滲透，研制智能數控系統必將成為未來的發展趨勢。例如：研制開放式智能化數控系統，支持溫度、振動、RFID等傳感器介入的物聯網平臺；研制基于高級語言的智能化數控系統解釋器；研究基于開放式智能化數控系統智能加工技術，如智能化加工路徑控制、進給率自適應、故障診斷，監控與設備的自動維護等。

2.3開放化

利用豐富的軟硬件資源開發開放式體系結構的新一代數控系統是當今數控系統的趨勢之一。開放式體系結構使數控系統具有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，并可以較容易的實現智能化、信息化。開放式體系結構可以采用通用的計算機技術，使編程、操作以及技術升級和更新變得更加簡單，同時可以根據資源進行系統集成，促進數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用，縮短開發生產周期。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。

3國產數控系統用戶需求和技術要求

數控系統和主機及終的端用戶的聯系是密不可分的。因此以用戶需求為牽引，加強示范應用格為重要。

3.1開展面向智能化控制的高檔數控系統擴展模塊開發

支持用戶自主研發的共性技術或智能化技術通過程序模塊（軟件）或者通過總線功能模塊（硬件）等多種方式與數控系統集成，縮小模塊的體積，增強可維修性模塊，并且處理好各模塊之間的耦合等內部結構問題。開發數控系統的指令域采樣數據的分析工具、機床加工過程功率控制、數控機床動態誤差補償與加工過程智能監控技術等功能模塊，以滿足國產高檔數控系統對高性能零件加工工藝的適應性要求。

3.2數控系統與伺服驅動、電機等協同發展

伺服性能與電機性能已經是制約數控系統發展的關鍵因素，應針對機床需求，注重數控種類、產品規格及性能差距，改善伺服驅動、電機性能，開發伺服系統優化工具，開發廣泛適應各種用途的伺服驅動產品和主軸電機。同時也對高精度絕對光柵尺、編碼器等關鍵部件展開開發和應用，使之定位提升，協同發展。

3.3優化編程軟件

目前市場上大部分是采用通用的CAD/CAM編程軟件，對特定工件加工的工藝知識考慮不是很多，今后需集成有特定工件的切削工藝知識的專用CAM軟件，如在生成刀具軌跡時再考慮到機床的切削力，使生成的加工程序質量得以高度提升，同時隨著機器人的使用越來越普及，基于動力學的機器人離線編程軟件的需求也會越來越廣。

3.4支持先進技術集成性開發

加大輔助功能的研發，配置更友善的交互界面以及與主機融合的宏程序，做到可“私人訂制”。深入研究二次開發平臺（下轉第134頁）（上接第115頁）技術，提高數控系統的開放性，為第三方開展不同層次的二次開發提供方便而完整的移植方案，形成加工處理數據鏈（CAD/CAM/CAPP/CNC）。

3.5形成統一的標準體系

在未來進行的數控系統、伺服單元、主軸電機、進給驅動電機、直驅主軸的定子轉子、力矩電機、直線電機等在機械接口方面應該形成一種國家標準體系，統一規格，在同一規格下應統一接口尺寸，統一數據接口形式，便于用戶進行維修與更換。并需具有與國際技術標準的主流數控系統和自動化控制裝置接口的聯接能力，注重與第三方應用的互連，完善總線的標準化以及通信協議的標準化。

3.6健全綜合配套能力

數控系統的研發生產廠家要成為數控機床的工藝和控制應用專家，研制階段應充分了解主機的各種性能，提高產品的性能和水平，不斷增強系統的可靠性、穩定性，并建立一支優秀的研發隊伍、跟蹤隊伍、維護隊伍，為用戶提供良好的綜合配套服務。另外系統廠家還應逐漸提供綜合成套技術，使數控系統與驅動系統、主軸電機、進給電機、力矩電機等進行檢測試驗好后一起成套供應。

3.7建立應用反饋機制，以數據支撐產品持續改進

現代生產管控對數控設備提出了更多的要求，需要實時監控掌握數控設備的工作狀態，記錄零件加工過程中的大量數據，加強應用過程中的數據統計分析，有計劃地安排預防性維修和保養，能夠快速診斷解決設備故障，這些方面均需要數控系統廠家進行強力的技術支持。

3.8推廣和應用數控機床刀具壽命跟蹤管理技術

隨著設備增加，刀具數量相應增多，若日常管理不當，刀具壽命跟蹤不準確，將造成極大的浪費。通過對刀具信息層的管理，比如刀具全生命數據管理、刀具修磨管理刀具壽命監控等技術手段，可實現機床刀具的數據化使用和維護，將有效縮短出現問題時的排查時間，提高了生產效率。

4數控系統發展在專項管理中的啟示

4.1充分發揮創新平臺的作用，提升企業創新能力

“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項前期安排了不少創新平臺的課題，應充分借鑒“十二五”成果，繼續加強開放式數控系統創新平臺建設，通過平臺確實提升企業的自主創新能力，健全產學研用結合的技術創新和成果轉移轉化的機制和體系，摸索出一套適合企業自身發展的創新之路。

4.2緊跟市場需求，提升企業自身競爭能力

市場是配置資源的重要因素，企業應緊盯市場發展需求，根據自身特點，利用有限的資源，走差異化發展道路。不能只停留在共同完成扶持項目的層面，研發滿足客戶需要的產品，從而引導消費，實現“雙贏”提升國產數控系統產業化水平，占得市場先機，從機床制造、人才培養、用戶使用等多個角度做工作，以實現機床、系統、用戶企業三方共贏，形成系統與機床企業穩定、長效的批量配套產業鏈，建立市場化互動機制，實現國產數控系統配套應用示范工程，提升企業在市場中的競爭力。

4.3加強數控系統可靠性，建立數控系統評價體系

可靠性是企業的生命，嚴格開展數控系統可靠性測試驗證（數據采集）工作，要在產品出廠時保證產品出產質量，切不可將機床廠和最終用戶作為系統功能的試驗驗證地，為企業提供一個放心可用的產品，并在應用中對于數控系統做出評價，建立新的數控系統評價體系，保證專項目標的完成。

4.4加快數控機器人發展

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“數控一代”創新應用示范

數控系統和伺服驅動系統是數控機床的的大腦和手腳，是數控機床的核心部件，數控技術是裝備制造業實現自動化、柔性化、集成化、網絡化和智能化的關鍵技術。加快發展數控技術對裝備制造業振興具有前瞻性、先導性和基礎性的戰略意義。國家“十一五”、“十二五”規劃均將發展高檔數控系統和全數字交流伺服驅動系統列為重要項目。

2011年初，我國18位院士共同提出“數控一代”的創新概念，建議實施《“數控一代”機械產品創新工程》。《“數控一代”機械產品創新工程》既是數控技術應用工程，更是機械產品創新工程；既有機械工業發展強大需求的推動，又有成熟數控技術的支撐。其戰略目標是：在機械行業全面推廣應用數控技術，在5～8年內實現各行各業各類各種機械產品的全面創新，使中國的機械產品整體升級為“數控一代”，為我國機械工業從“大”到“強”的跨越式發展做出貢獻。中央高度重視該項建議，并正式啟動《“數控一代”機械產品創新應用示范工程》。

與此同時，工信部“軟件與信息技術服務業十二五規劃”明確提出嵌入式軟件要“面向工業裝備、通信網絡、汽車電子、消費電子、醫療電子、數控機床、電力電子、交通運輸、環保監測等重點領域，積極開展符合開放標準的嵌入式軟件開發平臺、嵌入式操作系統和應用軟件的開發，加快研發面向下一代互聯網、物聯網應用的嵌入式系統軟件，推動軟件研發模式創新發展，進一步提高產業化水平和產品出口能力”。

高速發展的計算機技術、嵌入式技術、網絡技術和豐富的計算機軟件資源，給我國數控技術的發展提供了很好的機遇；工業以太網的快速發展和關鍵技術的突破、使得工業自動化領城控制系統的通信網絡逐步統一到工業以太網，并正在加快推廣應用，發展為一大技術潮流。這些都為我國構建高端數控系統軟件平臺提供了良好的條件。

現代數控技術發展趨勢

智能化、開放式、網絡化已成為當代數控系統發展的主要趨勢。現代計算機數控技術發展呈現二大趨勢：一是將數控技術引入通用PC的自動化解決方案來提高其系統性能，增強市場競爭力；二是在數控技術中引入嵌入式計算機，使數控系統在專用性、穩定性和經濟性上具備較好的市場前景。

當前，以FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI為代表的國際主流數控系統制造商，在高檔數控系統產品方面具有幾大共同特點。

首先是多軸、多通道、高速和高精度切削、復合加工。如FANUC的30i-A數控系統可控制40個軸10個通道、具有5軸聯動加工，納米插補和AⅠ、AⅡ輪廓控制等功能，可實現各種復雜形狀模具的高速高品質、復合加工。MITSUBISHI的700系列數控系統可控制16個軸4個通道,具有8軸聯動，納米插補和SSS(Super Smooth Surface )和OMR(Optimum Machine Response)高速高精度控制技術。

其次是開放式、智能化和網絡化。許多數控系統采用了通用的計算機操作系統，充分利用計算機軟件資源，把CNC與計算機技術緊密的結合起來，使CNC友好的圖形人機界面；各種智能化自動編程、加工過程自適應控制技術、加工參數的智能優化與選擇、智能故障自診斷與自修復等智能化功能；具有標準的USB接口、PCMCIA接口和網絡接口。如Siemens公司的810D和840D數控系統選用Windows操作系統，MITSUBISHI公司的700系列數控系統選用了Windows XPe嵌入式操作系統。這些系統都具有較好的開放性，能提供相應的軟件包給用戶開發各種個性化的應用功能。

另外，系統普遍采用嵌入式結構+實時現場總線。國外CNC制造商在其產品中廣泛采用現場總線技術。如Siemens公司采用ProfiNet，Indramat、Fagor等公司采用SERCOS總線。FANUC 0i-C和30i中高檔數控系統采用了先進的嵌入式結構。整個CNC系統包括液晶顯示器、鍵盤和CNC主機集成在一個控制箱內,通過FSSB高速總線和伺服驅動器連接，接線簡單方便。系統顯得緊湊、簡潔、美觀，可靠性高。

此外，針對數控技術新標準STEP-NC展開研究。采用G，M代碼來描述如何加工已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業領域產品信息的標準化。

目前，歐美、日本、韓國等國家投入了大量資金研究STEP-NC，研究數據表明：STEP-NC應用將使加工工藝規劃時間減少35%，生產數據的準備時間減少75%，加工時間減少50%（五軸和高速加工）。STEP-NC為真正實現基于網絡的E-Manufacturing、CNC的自治智能制造提供了可能。目前STEP-NC的研究已取得了很大的進展。

先進計算機數控技術是是現代制造裝備技術中各種新興或尖端技術得以存在和發展的“使能技術”，是發展我國裝備制造業必不可少的核心技術，其技術水平高低、規?；a能力的大小，對于國民經濟的發展、國力增強有著極其重要意義。

目前，我國在中高檔數控系統領域還嚴重依賴進口，汽車生產線設備中很少見到國產系統。由于沒有國產系統參與競爭，進口產品價格昂貴。因此，國家把高檔數控系統和伺服驅動系統作為關鍵功能部件，與數控機床并列放在同等重要的地位發展。

國內的數控技術經過這些年的發展，基本掌握了現代數控技術和伺服驅動技術，初步形成了如華中數控、廣州數控、上海開通數控等數控產業化基地。建立了一支數控研究開發、管理人才的基本隊伍，在數控機床市場中占有一席之地。

國家 “十一五”數控重大專項的實施使基于現場總線技術的中高檔數控系統和伺服驅動系統的研發有了重大突破，華中數控的HNC-8型數控系統已開始進入示范應用，這對我國高端數控軟件研發有很大的促進作用。

發展自主產權的高端數控軟件平臺

數控技術發展的關鍵是數控軟件的開發，有一個好的數控系統軟件平臺，又是數控技術能持續發展的基礎。上海開通數控有限公司總結了多年來對國外先進的開放式數控系統研究開發的經驗，研究了開放式數控系統的標準規范，完全自主創新建立了基于Windows和Linux雙操作系統的開放式數控系統軟件平臺，在這個平臺上開發了基于總線技術的中高檔數控系統。其具有很好的開放性和靈活性，能較快適應用戶設備的各種個性化需求。系統的下位機運動控制器（KT500/KT510）可以配置各種上位機-嵌入式數控系統顯示單元（KT630）、臺式電腦/筆記本電腦、工業計算機。上下位機通過標準以太網接口進行通信，該系列產品已應用于車、銑、磨、加工中心和滾齒機等裝備。為實施“數控一代”機械產品創新工程、開通數控將在現有基礎上完善并提升數控系統軟件平臺，繼續開發基于實時以太網現場總線、多軸多通道的數控軟件系統及其應用。

十余年來，開通數控與上海交大、上海理工大學、上海大學、上海機床廠有限公司等單位建立了產學研用聯盟，在數控系統和伺服驅動系統的開發中緊密合作，取得了豐碩的成果。公司將充分發揮上海市軟件工程中心（數控和伺服驅動）的作用，對數控產品進行示范應用和推廣，擴大用戶服務培訓的范圍。

數控技術發展的關鍵是數控軟件的開發，由于我國的數控軟件開發的基礎薄弱，積累少，因此數控系統的開發周期長，穩定性可靠性較差。在計算機技術高速發展的今天，如何能快速可靠的開發出高質量、可持續發展的數控軟件，縮短我們與國外數控技術水平的差距，具有重要意義。根據多年來積累的開放式數控系統研究開發及應用的經驗，學習研究了國外開放式數控系統及相關標準規范，并根據公司自身發展數控技術的需求，研究開發了一種適用于開放式數控系統軟件平臺ONCASP(Open Numerical Controller Application Software Platform)。

ONCASP的開放性主要體現在四個層次：

第一層為內核層：由于運動控制與邏輯控制任務工作在實時內核中。ONCASP采用編譯執行的PMC與PLC編程語言，允許用戶定制實時控制任務，編寫復雜的軌跡插補算法。編譯執行的方式確保了系統級任務的運行效率。

第二層為插件層：由于ONCASP采用了模塊化的設計。用戶可以使用高級語言編寫插件模塊運行在系統程序的后臺或前臺。通過高級語言，可以將操作系統硬件以及第三方軟件的資源與控制系統無縫整合在一起，使系統功能得到充分地延伸。

第三層為組態層：ONCASP提供了腳本語言編程接口以及基于XML的操作界面描述語言。通過這個接口，用戶無需掌握專業的編程知識，就可以定制界面并可以實現基于菜單按鈕的人機交互。這一層次主要面向控制系統的現場工程師和高級用戶。他們往往掌握豐富的工藝經驗，但是并不懂得軟件編程技術。ONCASP的腳本和組態工具有效地降低了系統的二次開發的門檻。

第四層為網絡層：基于以太網的Socket接口，ONCASP平臺可以向網絡上的遠程計算機實時廣播控制系統的狀態，并可接受經過加密的控制指令。而通過無線Wi-Fi網絡，對ONCASP平臺的監控更可以擴展到智能移動終端。管理人員可以在工廠的每一個角落均可以實時了解到生產設備的工作狀態。

以上幾個開放層次，使ONCASP平臺滿足了不同層次的用戶需求，并能適應靈活多變的應用場合。

在工業控制中廣泛使用的具有圖形用戶界面的操作系統主要是Windows和Linux兩種。ONCASP能夠在這兩種不同的操作系統中運行；并且在不同的操作系統中，基于ONCASP所開發的應用軟件能夠表現出相似的視感和操作方法。

數控系統集成CAD/CAM技術

數控系統的編程技術經過多年的不斷發展，已經由傳統的手工編程，逐漸轉化為更加靈活易用的自動化輔助編程。盡管這一技術與專業的CAD/CAM軟件之間仍然存在一定的差距，但是這并不能阻止它與數控系統的深度結合。

目前國外的知名數控系統，如西門子、海德漢、FANUC等，都根據各自數控系統的操作風格，發展起了專有的自動化輔助編程技術。與基于PC的專業的CAD/CAM軟件相比，數控系統因為屏幕尺寸和輸入設備的限制，在復雜零件建模方面仍然無法替代專業軟件。

但是，數控系統上實現CAD/CAM具備兩個獨特的優勢：一方面在于數控系統上能夠隨時編程、隨時加工，有效提高工作效率；另一方面在于CAD/CAM能夠獲得數控系統的刀具、加工參數等信息，使所設計的零件在加工時都具備更好的工藝性，充分提高加工效率和質量。然而，方便靈活的CAD/CAM功能對數控系統的性能提出了更高的要求。正是由于以上原因，是否集成了CAD/CAM功能成為高檔數控系統的重要辨別標準。

開通數控從1998年開始，就已經對集成CAD/CAM技術進行了跟蹤研究。經過了十余年的發展。目前已經擁有了一套具有完全自主知識產權的CAD/CAM軟件技術――KTCAM，并將其與ONCASP平臺進行了深度整合。

KTCAM采用OpenGL三維渲染引擎，并采用高速三維建模算法。能夠實現簡單快捷的逆向重構。KTCAM能夠支持多種主流CAD/CAM的文件格式，并能夠基于基本的三維實體，通過拉伸、剪切、合并等實體算法生成復雜的三維零件形狀。另外，根據當今藝術品、模具、廣告和展會產業的快速發展，KTCAM還提供了浮雕、刻字等簡單實用的曲面建模和刀具路徑優化算法。而所有這些三維形狀編輯和加工參數的設置操作都充分考慮到了數控系統的操作風格，力求操作簡單。

隨著CAD/CAM的應用日趨廣泛，數控系統漸已成為高端軟件技術發展的新高地。

軟件平臺應用

隨著ONASCP進入實際應用階段。開通數控在此“平臺”上開發了數控車、銑、加工中心、磨削、齒輪加工、切割等數控軟件，提供多種顯示語言，如英文、捷克文、德文和法文等，并根據市場的需求在繼續不斷地完善、提升、發展這個平臺。與之配套的數控機床批量出口歐美、日本等發達國家，開發應用實例包括：基于PC、具有三維加工圖形顯示的車床數控軟件；基于PC、銑床數控軟件；用于數控機床培訓的、具有與日本FANUC 0i數控系統相同性能與功能及界面、操作的銑床、加工中心數控軟件；基于WinCE操作系統的嵌入式磨床數控軟件等。

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關鍵詞:模具；數控機床；發展現狀

中國機械工業實現了持續的高速增長，但從2011年開始這一態勢發生了較大變化，主要表現是增速出現了較大回落。去年中國機械工業的總產值仍比2010年增長了25.06%，實現利潤比上年增長了21.14%，但上述增速分別比2010年回落了8個多百分點和30多個百分點。2011年以來中國機械工業增速出現了明顯回落，說明中國經濟總量高速增長時期已逐漸過去，今后全行業必須適應市場需求由重“量”到重“質”的轉變趨勢。在中國機械工業中，2011年我國模具出口總額從20.62億美元攀升至30.05億美元。根據海關統計，2011年我國模具進出口總額為52.40億美元，比上年增加23.06%，模具出口快速發展，總額為30.05億美元，比2010年增加36.87%。

1 模具行業的技術現狀分析

CAD／CAE／CAM技術在模具工業中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發生了重大變革。中國的模具企業大都是中小企業，從作坊式的企業成長起來，甚至目前仍有許多模具企業是作坊式的管理，在模具交貨期、成本、質量的控制方面問題層出不斷。面對激烈的市場競爭，落后的管理手段和水平，使模具企業中的管理和技術人員只有疲于奔命。因此，模具制造企業要提高管理水平，具備快速反應和及時調整的能力，沒有一套先進的管理系統實現管理的信息化是很難做到的。通過信息化建設，實現模具制造。

網絡企業的建立，總的來講是基于INTERNET技術和計算機管理技術，并融合了EPR、CRM、SCM、PM等技術，以及一些行業標準化的規范。通過INTERNET技術，模具企業可以跟國內外客戶建立聯系，開拓更廣闊的市場；進行企業與國內外客戶業務、技術的溝通；建立企業和客戶之間的接口。ERP技術幫助企業規范和管理內部業務流程，提升模具企業的管理水平；并且極大地優化和縮短了企業內部的流程，提高競爭力。把INTERNET技術和ERP技術結合起來，還可以實現遠程異地辦公，提高企業的快速反應能力，更加有效地管理企業。CRM技術可以幫助模具企業加強管理客戶關系，對客戶的需求做出快速反應和處理。SCM技術幫助模具企業加強供應商的管理，進一步降低采購成本和開拓更多的供應渠道，等等。

2 模具產業存在的問題分析

近年來，我國模具行業結構調整取得不小成績，無論是企業組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構，都在向著合理化的方向發展。目前全世界模具總產值約為680億美元，中國只占8%左右，為更新和提高裝備水平，模具企業每年都需進口幾十億元的設備。在創新開發方面的投入仍顯不足，模具行業內綜合開發能力的提升已嚴重滯后于生產能力的提高，主要問題體現在一下幾個方面。

各層次的模具技術人才資源不足，尤其是高級模具鉗工、CNC 數控機床操作工、高級模具設計人員等，需求缺口較大；模具標準化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低；模具制造的專業化程度和集中度有待進一步提高；模具修理機制不健全，因修模拖期影響生產的事時有發生；模具壽命偏低，使模具費占產品成本比率過高且長期居高不下；模具及其零部件市場價偏低，模具修理費用更低，而且沒有市場指導價，完全靠購銷雙方“議價”，地區與廠際之間價差懸殊；模具新技術、新工藝、新設備、新材料推廣應用緩慢，特別是國內自行開發的模具新材料大多至今未能推廣應用；設備老化嚴重，超期服役的情況普遍；各類模具的標準及技術指導性文件不齊全，特別是與國際市場接軌的各類模具國家標準缺口大；模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術推廣應用問題，至今未能解決。上述一系列問題表明，中國目前的模具產業結構還需要進一步調整，增長方式也需要進一步轉變，必須從量的擴張逐漸轉變到以質為先的軌道上來。只有這樣，我國模具產品的質量與水平才能真正提升，才能擁有國際市場的競爭力，才能使模具產品的出口量的增長與質的提升相結合。

3 模具行業的發展趨勢分析

在模具行業“十二五”規劃中，模具的重點發展方向是，疊層模具、旋轉復雜高效精密塑料模具、超強鋼板熱壓成形模具超高速精密沖壓模具、集成電路及多列SOT-23高速沖壓模具、超大超薄型LED電視大型精密沖壓模具、高光注塑模具、金屬粉末注塑成形模具。中國家電工業已經確定了通過10年努力由家電大國走向家電強國的目標，家電模具無疑起到支撐家電業發展，具有實現家電零部件轉型升級、先進成型制造技術應用等工藝保障重要地位的作用。作為在家電產品創新和規模生產中起到極其重要作用的家電模具行業已具備相當能力。在為家電行業產業升級起到重要作用的同時，也得到快速發展。

2011年，中國機床行業進出口逆差高達134億美元。機床行業位居“母機”行業的特殊地位，近10年來中國機床工業的規模有了長足進步，目前中國已是世界機床的生產和消費大國。值得注意的是，“十五”和“十一五”的10年中，中國機床業實現了持續超高速發展，直到2011年上半年絕大多數機床企業依然產銷兩旺；但從去年下半年開始，行業需求增勢明顯趨緩，經濟效益逐漸趨于嚴峻。去年中國機床工業總產值增速由年初的近39%回落到年末的32.5%，實現利潤增速由年初的57.5%降至年末的29.8%。巨額的進出口逆差表明，中國高端機床工具產品的需求仍客觀存在，并仍將快速增長，中國機床行業如果能將過剩的中低端產能轉化為適應需求的“高端”產能，尤其是在功能部件和數控系統等基礎產品領域重點著力，縮短差距，那么中國機床行業的競爭力將明顯提高。只要全行業加快轉型升級，前景仍將光明，預計今年中國機床行業的產銷仍可實現平穩增長。

4 結束語

模具是生產各種工業產品的重要工藝裝備，其以特定的形狀通過一定的方式使原材料成型。模具成型由于具有優質、高產、省料和低成本等特點，現已在國民經濟各個部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、計算機等工業部門得到極其廣泛的應用。數控機床是模具加工的主要設備，因此數控機床的性能與模具的制造水平有著直接的聯系。

參考文獻

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“機器換人”催熱市場

不久前，在第十七屆海峽兩岸機械電子商品交易會暨廈門對臺進出口商品交易會上，機械手、蜘蛛手等智能機器人不僅成為展會中重要的展示產品，并在交易會上成為企業與客商關注的焦點。僅漳州明鑫焊接技術服務有限公司一家就會上簽訂了約4000萬元人民幣的意向訂單。

5月底，在寧波舉行的2013中國國際機電工業制造業博覽會（又稱第九屆中國模具之都博覽會）上，車床、刨床、銑床、鉆床、磨床、鏜床等機床產品“喧賓奪主”，取代了模具產品，成為展會的主角和焦點，受到企業追捧。

盡管，兩項展會的主題與主要展示產品不同，但是智能裝備和機床的“走紅”都指向自動化裝備市場的需求增長旺盛。

自動化裝備市場驟熱的背后，是中國制造業“人口紅利”逐漸消失的殘酷現實，“用工難”、“用工貴”的困難無情地提醒著企業：依靠大量的廉價勞動力進行生產的粗放式生產模式已經難以為繼。而技術含量高的自動化裝備可以滿足多個領域企業的生產需求，可為企業降低人力成本，從而幫助企業實現從勞動力密集型向技術密集型轉移。因此，“機器換人”成為越來越多企業轉型升級的共識。

對于自動化裝備市場的推動，國家相關政策一直不遺余力，給予了相當大的扶持，地方政府也加大了對制造企業更換自動化裝備的扶持力度，浙江省政府更是提出了“機器換人”的口號。在市場和政策的雙重作用下，自動化裝備的巨大市場已經打開。

自動化市場的增長，在統計數據中已經得到體現。據悉，目前智能制造裝備產業增速保持在裝備全行業的前列，需求量總體保持穩步上升態勢。受到國內下游制造業新增固定資產投資、技術改造投資增速同比放緩的影響，半數以上重點企業的收入增速雖然較去年同期有所下降，但是在國內工業深化轉型升級的帶動下，全行業仍將能實現20%以上的增長，產值規模由2011年的4233億元增長到5000億元以上。

自動化裝備市場的前景及其廣闊，將全面覆蓋社會生產的各個產業單元。如今，智能化、自動化已經不再局限于基礎制造業，已經滲透至紡織服裝、鞋材、電子信息、五金水暖等領域，未來還將進一步擴大，市場“蛋糕”或達萬億元。

國內企業應加快跟進

盡管自動化裝備市場“蛋糕”誘人，但是對于大部分國內企業來說，依然是如“鏡花水月”般看得見、吃不著。從目前來看，國內企業整體對旺盛的市場需求的跟進并不理想，技術水平和高端制造能力的薄弱是主要原因。市場對高端自動化裝備需求的旺盛和民族企業供給能力的匱乏不平衡的矛盾日益突出。

國內配套的產業鏈不完善致使國產智能裝備在成本造價上偏高；智能裝備新型傳感、先進控制等核心技術受制于人，核心零部件仍然依賴進口產品，技術創新能力較差；國產智能產品多集中在中低端，高端研發能力不足，難以滿足市場需求。所以，盡管我國智能裝備市場的份額在持續增長，民族企業還是很難有更多的機會，成熟的市場份額多被智能工業巨頭收入囊中。

高端機床市場同樣不容樂觀。長期存在的低端過剩、高端不足的問題沒有得到根本解決，國產機床的可靠性和精度仍有待提高，數控加工設備的核心技術、數控系統目前尚有80%需依賴進口，一些關鍵零部件國內也無法生產，國內企業的技術水品和創新能力與國際品牌差距巨大。自主品牌制造業的核心競爭力普遍不強，導致高端機床市場90%的市場份額仍為國外品牌所占據。市場對國產品牌信心不高，在采購高端機床時，首先考慮的是德國、美國、日本等國際品牌。

國內自動化市場的增長對于國內來說，應該是行業快速發展的機會，但是國內相關企業自身發展的不足，反而使得這些機會更多為國際競爭對手所贏得。世界經濟的低迷和我國市場的增長對比鮮明，未來在國內自動化領域的競爭將更加激烈甚至趨于白熱化，對于中國相關企業來說，能否在激烈競爭中贏得一席之地，關鍵取決于自主創新能力的提升和對國際技術水準的趕超。在對市場的角逐中，能夠迅速跟進市場增長和需求的企業，將永遠是贏家。

戰略機遇時不我待

未來相當長的時間里，在工業自動化發展趨勢及未來幾年的自動化市場影響逐步深化的情況下，市場對于智能裝備的需求將一直呈現上升趨勢?！笆濉逼陂g，國民經濟戰略性新興產業的培育壯大、重點產業的轉型升級和勞動力能源等客觀條件的制約下，智能制造裝備產業市場空間巨大，同時也面臨著更高的要求。

業內專家認為，未來5-10年，將是我國智能制造裝備產業的重要戰略機遇期。無論從國家產業升級戰略實施還是行業的發展來看，都必須牢牢抓住這個戰略機遇期，在此期間完成自身的提升，加速對市場的跟進，以免貽誤“戰機”。

國家的相關政策，無疑將對自動化裝備市場的培育、國內企業的發展以及帶來的產業優化效應起到推動和指導的作用。

今年年初的《智能制造裝備產業“十二五”發展路線圖》明確提到，在“十二五”期間將突破九大關鍵智能基礎共性技術、推進八項智能測控裝置與部件的研發和產業化、提升八類重大智能制造裝備集成創新能力和促進在國民經濟六大重點領域的示范應用推廣。同時，將圍繞關鍵智能基礎共性技術、核心智能測控裝置與部件、重大智能制造成套裝備和重點應用示范領域四大方向進行重點攻堅。

科技重大專項以及國家培育和發展戰略性新興產業等一系列方針政策的實施，為高檔數控機床發展提供了新的機遇。在“十二五”規劃中，大力發展高檔數控機床和基礎制造裝備被列入工業發展規劃，隨著一系列扶植政策的陸續出臺，未來幾年中國的機床行業有望在質量和技術水平上達到一個突破。目前，部分項目已經取得階段性成果。工信部裝備工業司副司長王衛明指出，數控機床專項在任務布局時充分體現重點用戶領域的需求，強調建立以企業為主體、市場為導向、產學研用相結合的技術創新體系，所有產品類課題明確要求企業牽頭組織實施。

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數控技術是當前制造加工技術中最先進、最廣泛的加工技術。當前數控技術加工模式的弊端在于不能對加工中出現的問題及時的進行處理，只能“忠實”的執行加工程序。而機電―體化技術可以綜合運用多學科技術，實現加工中的智能化、自動化和柔性化。本文從數控技術的現狀和發展趨勢出發，結合機電―體化的相關優勢，來分析數控技術與機電一體化有機結合的方式。

1.數控技術概述

1.1發展現狀

數控技術給傳統制造業帶來了革命性的變化，而且使其成為工業化的代表。近年來隨著數控技術的不斷進步，數控機床的蟬聯也不斷的上升，北京市從今年一月份開始機床產量一直在上升，如圖所示。

數控技術近年來不斷的發展，應用領域也不斷擴大，對一些重要行業的發展也有促進作用。數控技術發展現狀如下。

1.1.1數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的產品。

1.1.2目前社會快速發展，數控技術也在不斷的更新。由當初的專用型封閉式開環控制模式逐漸轉變為通用型開放式實時動態全閉環控制模式。以集成化為基礎，數控系統已經實現了小型化、簡單化；以智能化為基礎，數控系統綜合了計算機、電子等多學科技術，數控系統可以進行快速、精確、有效控制等，而且在加工中可以自動測量與修正，通過反饋可以補償各種參數，并可以通過在線進行加工診斷并智能化處理。以網絡化為基礎，通過計算機輔助設計功能CAD/CAM模塊，可以與數控系統有機結合在一起。在加工中，可以通過機床系統聯網，以便于中央控制系統進行集體控制。

1.1.3在傳統的數控加工中，加工都是事先思考好加工工藝、用量參數，然后編制好加工程序進行加工。加工過程中的刀具選擇、工件材料、主軸轉速、切削速率、切削深度、加工余量等加工參數都是固定好的。如果在加工中發現錯誤，則無法在現場環境下根據外部干擾因素和隨機因素進行實時動態調整。由此可見，傳統的方法這種固定程序的加工模式和封閉模式，限制了數控技術向多元化、智能化發展。因此需要對數控技術進行些變革。

1.2發展趨勢

當今數控技術的發展趨勢可分為以下幾點：

一是使數控加工性能實現高速高精高效化、柔性化、工藝復合性和多軸化；二是使數控加工的控制系統用戶界面圖形化、科學計算可視化，還可以運用多媒體技術進行信息處理；三是使數控系統的體系結構能夠集成化、模塊化和網絡化，能夠實現開放式的閉環控制系統。

對于一個國家來說，國民經濟的水平不是由國民生產總值來決定，而是由這個國家所擁有的裝備工業的技術水平以及裝備制造業的現代化程度來決定的。要想快速發展新興的高新技術產業和高端產業，比如軍事、航空等國防產業，就需要更先進更核心的技術。在當今社會，數控技術則是屬于比較先進的技術，而且在世界各國都廣泛運用，用以提高自己的制造能力和水平，以適應復雜多變的市場，提高自己的競爭能力。

2.機電一體化的優勢

2.1結合多種技術

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息機電一體化技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。它也是合理配置各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。

2.2使數控技術先進化

先進的數控技術產業是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的產業。在機電一體化中，可以通過、電工電子技術、微電子技術以及相關的通信技術實現數控技術的先進化生產。

2.3具有分布式控制系統

通過分布式控制系統，我們可以集中對生產過程進行監控、管理和控制。不僅在生產過程中可以控制，而且可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理等功能。

2.4具有開放式控制系統

開放控制系統通過工業通信網絡使計算機與控制設備互相連接，便于管理。能夠實現控制與經營、管理、決策的集成，實現測量與控制一體化。

3.數控技術與機電一體化結合

3.1數控技術與機電一體化結合的發展背景

3.1.1在當今的工業發達國家，數控機床不僅僅只是簡單的操作系統和功能，要完成復雜零件，特別是四軸以上甚至六軸的要求。因此就需要通過車削中心、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統以及計算機集成制造系統來綜合集成。

3.1.2到了20世紀末期，世界各發達國家均開始探索，將有限的數控技術進行多元化擴展。因此各國開始思考將數控技術和機電一體化進行結合，并且一起向智能化方向發展。這是因為網絡、通信等技術領域已經逐漸實現機電一體化，而精密加工技術也逐漸出現在機電一體化中，這些都能為數控技術的發展提供幫助。

3.1.3同時，由于人工智能技術及光纖技術等領域發展迅速，為機電一體化和數控技術都提供了有利的發展平臺，也為兩者的結合提供了有利的基礎。

3.2數控技術與機電一體化結合的發展方向

3.2.1制造加工智能化

在未來的制造加工業中，智能化已經成為發展的需求，這也是未來數控技術與機電一體化技術發展的一個重要發展方向。它需要在機床及數控系統的控制理論上，綜合運用人工智能、運籌分析、計算機輔助設計與制造、機械傳動學等多方面學科綜合結合。這些可以體現在性制造單元、柔性制造系統以及計算機集成制造系統中。這樣性制造單元、柔性制造系統以及計算機集成制造系統才能更有效的結合，達到更高的加工目的。如下圖，為智能化新一代PCNC數控系統。

3.2.2制造加工網絡化

（1）到了21實際，網絡技術已經發展成熟，而在網絡技術的迅速發展和普及過程中，給中國的許多市場都帶來了根本性的改變。這使得許多的產品、物料和制造等都可以在不同地域、不同國家進行。這可以說從另一個角度促進了企業加工的發展。（2）在制造業中，更多的需要多方面合作，多方面交流。在一個車間上百臺設備可以接受一臺總機控制，當指令通過網絡下達到相關執行單元時，就可以按照指令要求進行有序的加工配合。而在數控加工中要想實現網絡化控制，就需要通過電子化設計，將控制系統集合總成到控制總機中，而在每臺設備上需要有相關的電子控制單元。這也是數控技術與機電一體化結合的一個重要體現。

3.3制造加工自動化

3.3.1在普通的數控機床加工中，已經可以實現通過加工程序來進行機床的自動加工了。但是這種加工是模式化的，也就是程序是怎么編寫的，加工也就怎么進行。如果在加工中存在問題，機床仍然會“忠實”的執行程序，即使發生加工事故也不會事先自我停止。

3.3.2隨著世界化加工的高科技化、高效率化和高質量化。加工的要求逐漸上升為數控系統能夠自我進行分析測量，發現問題可以及時處理。而這些要求就需要相關的集成技術和系統技術。而在機電一體化中，就可以實現人機一體化制造系統。通過制造單元技術和柔性制造技術進行相關結合，可以創造出適應現代化自動化的生產模式。這可以為數控技術實現制造敏捷化、制造智能化、制造自動化提供有利條件。

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裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業（如信息技術及其產業、生物技術及其產業、航空、航天等國防工業產業）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。

1數控技術的發展趨勢

數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。

1．1高速、高精加工技術及裝備的新趨勢

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。

在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。

在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。

在可靠性方面，國外數控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。

為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。

1.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展

采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。

當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。

在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。

1.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢

21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。

為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統進行研究，如美國的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中國的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。

網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“ITplaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。

1.4重視新技術標準、規范的建立

1.4.1關于數控系統設計開發規范

如前所述，開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃，并進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。

1.4.2關于數控標準

數控標準是制造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業領域產品信息的標準化。

STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對于數控技術的發展乃至整個制造業，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網絡化發展的方向。其次，STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。

目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEPTools公司是全球范圍內制造業數據交換軟件的開發者，他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。

2對我國數控技術及其產業發展的基本估計

我國數控技術起步于1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發環境和國際環境的改善，我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50％，配國產數控系統（普及型）也達到了10％。

縱觀我國數控技術近50年的發展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。

a.奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化、產業化。

b.初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。

c.建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。

雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發，尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數控技術水平和產業化水平估計大致如下。

a.技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大。

b.產業化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規模生產；功能部件專業化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控系統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。

c.可持續發展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規范的研究、制定滯后。

分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。

a.認識方面。對國產數控產業進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。

b.體系方面。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多，從系統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系。

c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創新、產品創新，且制約了規劃的有效實施，往往規劃理想，實施困難。

d.技術方面。企業在技術方面自主創新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數控系統新標準研究不夠。

3對我國數控技術和產業化發展的戰略思考

3.1戰略考慮

我國是制造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國制造業將進一步“空芯”。我們以資源、環境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代制造業的發展進程。

我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題，首先從社會安全看，因為制造業是我國就業人口最多的行業，制造業發展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業的壓力，保障社會的穩定；其次從國防安全看，西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質，對我國實現禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。

3.2發展策略

從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容，實現制造裝備業的跨躍式發展。

強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業關鍵設備等）帶動數控產業的發展。重點解決數控系統和相關功能部件（數字化伺服系統與電機、高速電主軸系統和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品；沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。

在高精尖裝備研發方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。

在競爭前數控技術方面，強調創新，強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業、裝備制造業乃至整個制造業的可持續發展奠定基礎。

參考文獻：

［1］中國機床工具工業協會行業發展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.

［2］梁訓王宣,周延佑.機床技術發展的新動向［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.

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【關鍵詞】專業調研；數控技術；專業建設；職業分析；課程設置

一、行業企業人才需求調研

1.行業企業發展現狀及趨勢

數控技術應用專業及其專業群主要服務產業的機械裝備制造業一直是江蘇省的支柱產業，而江蘇省的機械裝備產業長期以來一直具有較強的制造和配套能力。目前，江蘇省“十二五”規劃的主導產業發展重點高端裝備制造業。

在市場需求的拉動下，我國數控機床行業的旺盛需求仍將保持高速增長，年均復合增長率達到37.4%。數控機床已成為機床消費的主流，十二五期間我國將持續投入，且力度加大，每年重大專項將帶動資金投入100億以上。不僅帶動了我國國產數控機床及其數控系統和相關功能部件的市場發展，也為國內數控系統生產廠商不斷發展自己的技術，擴大市場提供了極好的機遇。

為此，職業技術學校開設的《數控技術應用》專業正是適應了全省經濟發展對人才的客觀需求。

2.行業企業的人才結構現狀和對高技能人才需求分析

我省未來制造業將日趨國際化，高科技、高質量、高效能將成為未來企業的基本特征，新產品的制造將會依賴于新技術、新設備、新工藝的運用。技能人才的技能適應性也必須從簡單工種到復雜工種、從單一工種到交叉復合工種、從單一的機械化到機電一體化、從手工操作到計算機程序自動控制。為了迎戰電子時代的到來，我市的許多企業正在逐步引進一流的先進設備，如加工中心、數控車床等。要駕馭這些先進的生產設備，要求技能人才具有一崗多職、一專多能的綜合能力，如計算機操作技能，工藝設備能力、CAD、CAM操作技術、外語水平等。

我們組織力量實地走訪了省內地區幾家大型國有企業、外資企業、股份制企業以及民營企業。分別調研了無錫透平葉片有限公司、無錫海天機械有限公司、卡特彼勒（中國）機械部件有限公司、鐵姆肯（無錫）軸承有限公司、博世汽車柴油系統股份有限公司、太倉直塘通港機械廠、海瑞恩精密技術（太倉）有限公司、高邁特精密刀具（太倉）有限公司、無錫國盛精密模具有限公司、無錫德士瑪射機械有限公司、無錫五洋賽德壓縮機有限公司、一汽解放汽車有限公司無錫柴油機，通過對職業素質方面、能力結構方面、專業技能結構方面等的調研，獲悉數控技術人才今后還會有較大需求。高層次技術人才將成為各企業爭奪的對象，對社會需求現代制造技術領域高層次人才的前景十分看好。

二、人才培養方案制訂或修改的建議

1.對人才培養目標的建議

本專業培養掌握數控加工現代制造技術必備的基礎理論、專門知識和相關設備的操作技能，具有較強的實踐能力，德智體美全面發展，適應企業生產需要，面向數控設備操作、數控程序編制、加工質量檢驗、現場技術服務一線的應用型高技能人才。為此應加強校企合作，打造“訂單式”人才培養模式，職業教育走校企合作的道路，有利于提高數控人才培養的針對性，實現學校和企業的“雙贏”。企業的需求是職業院校確定數控人才培養目標的根本依據。職業教育只有面向市場，以就業為導向，才會有出路。學校根據公司提出的培養目標，針對企業實際需要培養畢業生，在畢業生學完規定的課程后，最后半學年雙方在師資、教學資源上進行共享，學生全方位接觸公司的數控產品，進行實際操作。這部分學生在公司工作后，上手很快，立即可走上工作崗位，很快顯示出很強的適應性。

2.對課程設置的建議

（1）理論課程綜合化

設置綜合課程，將平行的理論學科、實驗學科和實訓學科的有關內容相互關聯地結合在一起，使其在進度上、相關內容上能密切配合，如《機械制造技術基礎》課程綜合為機械制造概述、鉗工技術基礎、車工技術基礎、銑工技術基礎、其他機械加工常識、機械裝配常識、機械制造綜合訓練等7個單元，每個單元都配套進行相關工種的技能培訓；減少學科數量，對利用有限的學時產生好的教學效果更為有效。采取綜合學科可以密切幾門學科內容之間的聯系，加強教學內容的實用性；大大壓縮理論課講授學時，由于課時少，學科的有關內容揉合在一起，該課程的應用專業進一步拓寬。

（2）實踐課程模塊化

“寬基礎、活模塊”課程模式中的“活模塊”是在課程結構最后階段提供模塊化設計，教學內容上強調要面向數控加工技術職業群，根據一個或幾個實際需要強化技能知識作為主要參考設置模塊。如設置數控車模塊、數控銑模塊、數控加工中心模塊、CAD/CAM模塊。每個模塊都項目化，包含了數控機床操作、工量刃具的使用、相關圖樣識讀、加工工藝編制、材料特性檢測等項目，徹底改變理論、實踐教學分離的傳統教學方法，課程結構和內容既能保證理論實踐一體化等先進教學方法的實施，從而保證了理論教學與實踐教學的有機銜接，又可為全面客觀地評價教學質量提供操作平臺。本專業的課程設置為必修課（含公共課和專業核心教學與訓練項目）、選修課、企業實習三部分。

3.對教學模式改革的建議

在經歷了人才培養方案模式變革、課程標準修訂之后，課程改革在課程內容確定、課堂教學模式等方面受制于班級學生數、教師教學能力、實驗實訓條件等多種因素，目前應進入實質性推進措施。應進一步擴大理實一體化課程的開設比例，實施項目教學法、實行模塊化教學法。改革現有的教學評價體系，探索綜合性教學評價方式，完善相應地教學評價體系，健全專業建設管理機制，建立多元化的評價體制探索“學分制”的教學管理模式。根據行業技術發展趨勢，在教學中及時引進先進制造技術，有效地培養學生創新意識和可持續發展的能力。

4.對專業師資配置及任職要求的建議

目前本專業教師隊伍在數量和質量上存在不足，主要表現在以下幾個方面：

專業教師個體之間能力發展不平衡，骨干教師數量不能滿足專業建設、課程開發、技術培訓、產學研等專業發展重點方向的需要；專業教師職稱建設不能滿足五年制高職專業建設的需要；專業教師數量，特別是實訓教師數量不足。

因此應借助名師工作室、導師制、教學科研團隊、青藍工程等多種形式，提高專業教師師資隊伍建設效率，提升專業教師專業建設、課程開發，教科研、產學研能力；

加強“雙師型”師資隊伍的建設。培養具有綜合工程實踐能力的“雙師型”教師，真正搞好“工程師、教師”型的“雙師型”師資隊伍建設。安排教師深入企業一線學習企業高新設備的操作、工藝分析、設備故障診斷和排除等知識和技能，使教師構建實實在在的“四新”能力結構；積極引進企業一線具有豐富現場經驗、組織能力較強的工程師充實教師隊伍，調整教師隊伍結構，把企業最新的技術、方法、知識和工藝帶到學校教育教學中來。從而確保職業學校教學內容與企業的零距離接軌，確保職業學校專業教學的先進性。

5.對專業實驗實訓資源配置的建議

各學校實訓資源配置情況有所不同，一些學校的數控加工實訓還是以數控車床為主，銑床為輔，其比例大約是10比1～2左右，隨著先進制造方法的廣泛應用，傳統的加工方法受到挑戰。數控車削加工將不再是金屬切削的主要方法，而適合模具制造的數控銑床（加工中心）會越來越多。再次，CAD/CAM的發展使三維設計廣泛應用于實際加工，特別是應用于模具制造中，數控銑床與CAD/CAM的無縫對接把模具制造推向前所未有的嶄新時代。企業對數控銑床（加工中心）的需求量明顯上升，熟練其操作、能編程、懂調試、會維修的復合型人才備受青睞。

鑒于以上原因，作為培養數控技術應用人才的職業技術院校，應逐步加大數控銑床在數控實訓設備中的比例，將實訓重點由原來的數控車床為主的兩軸聯動加工，逐步過渡到以數控銑床（加工中心）為主的三軸聯動加工，這樣培養出來的學生將更符合社會的需求。

在選擇數控機床的數控系統時，可以選擇一定量的FANUC—Oi和SIEMENS—802系列系統，同時也要考慮選擇一定量的其他系統，特別是開放式數控系統，盡量做到合理配置，既有經濟型、普通型，又有少量高檔型?？紤]到學校主要是用于培訓和教學，對機床的精度要求不高，為了緩解資金壓力，一般應盡量選擇國產數控機床。