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| 數(shù)控產業(yè)對基礎工業(yè)與制造業(yè)的影響 |
| 來源： 點擊數(shù)：1826次 更新時間：2018/7/19 9:50:30 |
一、數(shù)控產業(yè)基本內容 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)控產業(yè)？一般泛指數(shù)控機床產業(yè)。但本人認為，除數(shù)控機床外，數(shù)控產業(yè)還應包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動器、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，伺服驅動器是人的肌肉，電機是人的關節(jié)，傳感器是人的眼睛，執(zhí)行部件（回轉工作臺或擺角銑頭）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。但其為工藝服務的本質是不變的。 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鍵工業(yè)零件。換句話說，就是復雜的自由曲面，沒有這個功能就不能由圖紙變成實物。2) 復合加工：多種工藝手段在工件一次裝卡下完成，例如車銑復合、車削復合、銑削復合、磨削復合、增材制造（3D打�。┡c金切制造復合（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，例如飛機異形結構件、魚雷推進器等。 很多軍事工業(yè)技術的源頭都有數(shù)控產業(yè)技術的身影，例如：航母用的電磁彈射技術，其技術原型就是數(shù)控產業(yè)的直線電機技術；中國的直線電機技術，現(xiàn)在已經基本成熟了。所以我們新建的航母采用電磁彈射，完全沒有技術障礙，只存在工程解決方案的問題。美國IPG（阿帕奇）公司生產的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的全球市場。而當下中國的數(shù)控產業(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)控產業(yè)現(xiàn)狀和趨勢 數(shù)控產業(yè)目前以美國、德國、日本、瑞士等國家為技術領先者。 美國在電子信息方面占據壟斷地位，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)，尤其是航空航天產業(yè)發(fā)展的拉動。德國的制造業(yè)由大量掌握技術訣竅的中小企業(yè)支撐，由西門子等大型企業(yè)牽引，機械、電子、材料、工藝等各方面技術都發(fā)展非常均衡。也得益于戰(zhàn)爭經濟的驅動。日本的制造業(yè)是在模仿創(chuàng)新（學習英國、德國、美國等）的基礎上，由戰(zhàn)爭驅動的典型，尤其是其二戰(zhàn)后，在美國的幫助下，技術經濟得以快速發(fā)展。 如果說德國是精密和品質的代名詞，那么瑞士的代名詞就是極致。在數(shù)控產業(yè)，同種類、同規(guī)格的系列產品中，瑞士產品的價格基本是德國產品價格的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備保養(yǎng)能力的體現(xiàn)，而從工藝上看，這么落后的設備還在使用，足見我們技術能力的落后。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，但其數(shù)控系統(tǒng)等關鍵部件仍然有95%來自于進口。再其余的部分關鍵核心部件是100%國產的，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。從技術水平的角度來看，這個企業(yè)擁有國內行業(yè)唯一的高檔數(shù)控機床控制集成技術國家工程實驗室，是國內數(shù)控技術的領軍企業(yè)。未來，數(shù)控產業(yè)的趨勢，是要向 “更好地服務于用戶工藝”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、增材制造和網絡化、信息化、生產化等方面發(fā)展。但萬變不離其宗，用戶工藝才是數(shù)控產業(yè)的靈魂所在。 三、數(shù)控產業(yè)與基礎工業(yè)的關系 這里，我們重點談一點它的基礎性作用。首先是數(shù)控機床的技術悖論：雞生蛋？蛋生雞？它受到工藝精度的制約。具體地說，機械或者電子設備零部件的生產需要機床加工。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)動臥式車銑復合加工中心，機床已經入集裝箱裝船了，依然被日本通產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人員禁止以任何公務理由進入日本國境。 第二，基礎工業(yè)有三基：裝備、材料、工藝�；A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。而基礎工藝則是利用基礎裝備加工基礎材料，得到基礎零部件和基礎裝備的過程�？梢钥闯觯瑪�(shù)控產業(yè)幾乎涵蓋了基礎工業(yè)的大部分內容。因此可以說，數(shù)控產業(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。但至今德國的經濟、技術力量依然堅挺的原因，是德國堅持以工業(yè)經濟為發(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，是國際光學領域的絕對領導者； 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)控產業(yè)，不論是技術水平還是產業(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)的生產制造飽和能力是由數(shù)控產業(yè)決定的。不論何種制造業(yè)企業(yè)，其生產工具或生產資料，都直接或間接的需要數(shù)控機床作為母機，參與生產過程。因此，制造業(yè)企業(yè)的生產極限，主要由數(shù)控產業(yè)決定。例如，汽車工業(yè)，汽車的產能受制于零部件的產能和裝配效率，而零部件則幾乎全部是由數(shù)控機床加工生產的，國內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)控機床的產出效率和質量，決定了汽車的產能和質量。制造業(yè)企業(yè)的生產制造工藝體系是由數(shù)控產業(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，還需要進口產品的支持，想法才能變成現(xiàn)實。 制造業(yè)企業(yè)的技術改造升級或者技術產品迭代受制于數(shù)控產業(yè)。在利用原有數(shù)控機床實現(xiàn)技術改造升級或者技術產品迭代的過程中，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)有的生產裝備進行改造升級或者新購置。 制造業(yè)企業(yè)的基礎技術工人隊伍的知識和技能體系受制于數(shù)控產業(yè)。數(shù)控系統(tǒng)的品牌體系和功能體系直接決定了基礎技術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）產品。為了降低管理成本，積累技工經驗和進行知識系統(tǒng)集成管理，企業(yè)所有數(shù)控產品可能全部采用同一個品牌的數(shù)控系統(tǒng)，技術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，我們的產業(yè)工人都成為了國外技術的“奴隸”。 制造業(yè)企業(yè)的生產制造安全受制于數(shù)控產業(yè)。制造業(yè)企業(yè)的生產制造安全，尤其是信息和數(shù)據安全，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、產量信息等等，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�！贝恕捌鳌奔礊閿�(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)控產業(yè)對基礎工業(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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