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    中國正處在工業(yè)轉(zhuǎn)型的歷史關(guān)口，由“制造大國”走向“制造強(qiáng)國”，前方面臨著多重挑戰(zhàn)，機(jī)床尤其是高端機(jī)床的技術(shù)突破就是一個(gè)必須越過的門檻。“在數(shù)控機(jī)床的未來發(fā)展中，自動(dòng)化系統(tǒng)有著非常深遠(yuǎn)的意義。”金模機(jī)床網(wǎng)首席信息官羅百輝認(rèn)為，自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能夠提升傳統(tǒng)制造水平，而且能夠滿足高技術(shù)發(fā)展要求，為機(jī)床制造提供了技術(shù)保障，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)方式發(fā)生全新的改變，緩解環(huán)境和能源對數(shù)控機(jī)床制造業(yè)的制約。
作為裝備制造業(yè)的“裝備”，機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，一直被業(yè)內(nèi)視為制造業(yè)的工作母機(jī)，而以高檔數(shù)控機(jī)床為代表的先進(jìn)裝備制造業(yè)更是衡量國家工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志。
今年7月，工業(yè)和信息化部、中國工程院組織制定的《“數(shù)控一代”裝備創(chuàng)新工程行動(dòng)計(jì)劃》提出，經(jīng)過十年時(shí)間的努力，數(shù)控技術(shù)和裝置要普遍推廣應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，裝備技術(shù)水平和附加值顯著提升，生產(chǎn)效率大幅提高，帶動(dòng)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
中國電子制造業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得中國成為了全球電子制造中心。然而，在新形勢下，制造業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，整體運(yùn)營成本的壓力，以及生產(chǎn)廠商對設(shè)備高效性和靈活性的需求，使得電子制造自動(dòng)化設(shè)備在整個(gè)電子制造業(yè)中得到了越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
機(jī)床制造業(yè)是我國高端裝備制造業(yè)的重要體現(xiàn)，隨著機(jī)床產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)品生產(chǎn)精密度及效率要求的提升，自動(dòng)化被廣泛運(yùn)用在機(jī)床產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)中，而機(jī)床行業(yè)人才的缺乏更是進(jìn)一步推動(dòng)了自動(dòng)化生產(chǎn)的腳步，自動(dòng)化機(jī)床得到了越來越多的關(guān)注。
近年來，“用工荒”頻頻出現(xiàn)，勞工工資不斷上漲，再加上宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣，機(jī)床企業(yè)利潤不斷被壓縮，特別是勞動(dòng)密集型企業(yè)面臨著前所未有的壓力。加強(qiáng)設(shè)備自動(dòng)化改造，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，已經(jīng)成為制造業(yè)的普遍共識。
從國際環(huán)境看，世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展格局正在不斷變革，既孕育著巨大的機(jī)遇，也伴隨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，給我國機(jī)床工業(yè)轉(zhuǎn)型升級帶來了深刻影響。從國內(nèi)環(huán)境看，我國機(jī)床工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件、內(nèi)在動(dòng)力和長期向好趨勢沒有根本改變，但傳統(tǒng)發(fā)展模式面臨諸多挑戰(zhàn)，機(jī)床工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級勢在必行。
在“十二五”規(guī)劃中，改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式仍然是重點(diǎn)，提高自動(dòng)化制造水平則是實(shí)現(xiàn)途徑，未來5年，自動(dòng)化將迎來大發(fā)展。專家指出，隨著機(jī)床工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和技術(shù)進(jìn)步將擁有更加充足的動(dòng)力和更加多元的選擇，從而加速實(shí)現(xiàn)由主要依靠規(guī)模增長的傳統(tǒng)工業(yè)化道路向主要依靠技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的新型工業(yè)化道路轉(zhuǎn)變。
實(shí)踐中，國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)沈陽機(jī)床(000410,股吧)集團(tuán)在高端機(jī)床研制中已走出了具有開拓意義的一步，該集團(tuán)自主研發(fā)的飛陽數(shù)控系統(tǒng)安裝在廣東、遼寧企業(yè)的400多臺高、中檔數(shù)控機(jī)床上，自2011年運(yùn)行以來性能穩(wěn)定可靠，解決了外國“大腦”指揮中國數(shù)控機(jī)床的“體、腦”分離的弊端，使核心部件不再依賴國外廠商的控制和壟斷，而且縮小了與世界先進(jìn)水平的差距。羅百輝認(rèn)為，從總體上看，目前國產(chǎn)機(jī)床技術(shù)瓶頸尚待突破，中高端市場份額占有不足、整體品牌形象還有待提升，國內(nèi)機(jī)床企業(yè)應(yīng)繼續(xù)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，提高自主創(chuàng)新能力和核心競爭力，實(shí)現(xiàn)由大而不強(qiáng)向既大又強(qiáng)的方向轉(zhuǎn)變。
進(jìn)入21世紀(jì)，我國實(shí)施振興裝備制造業(yè)戰(zhàn)略，將發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件列為16項(xiàng)重點(diǎn)振興領(lǐng)域之一。在國家政策的支持和市場的拉動(dòng)下，特別是汽車工業(yè)快速擴(kuò)張，機(jī)床產(chǎn)品市場興旺。
自2002年開始，中國連續(xù)8年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，國產(chǎn)機(jī)床所占比重逐年提升。2011年，我國機(jī)床工具行業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值7400多億元，同比增長32.5%。
國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，也存在一些亟待解決的難題。“整機(jī)依賴進(jìn)口、關(guān)鍵功能件和核心零部件依賴進(jìn)口，尤其是數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢。”羅百輝指出，由于高端機(jī)床研制能力落后，部分重點(diǎn)行業(yè)所需機(jī)床仍為西方控制，譬如在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、船用柴油機(jī)和核電機(jī)組制造等核心制造領(lǐng)域，依然以進(jìn)口為主。
機(jī)床是裝備制造業(yè)的“工作母機(jī)”，而高端機(jī)床則可以稱為工作母機(jī)中的“戰(zhàn)斗機(jī)”，是發(fā)展高端裝備制造業(yè)的“利器”，它擔(dān)負(fù)著為航空裝備、衛(wèi)星及應(yīng)用、軌道交通裝備、海洋工程裝備、智能制造裝備等其他高端裝備制造業(yè)提供高科技生產(chǎn)設(shè)備的重任。“我國高端機(jī)床大規(guī)模依靠進(jìn)口，高端裝備制造業(yè)也就受制于人，要發(fā)展高精尖的裝備制造業(yè)，必須首先發(fā)展更加高精尖的機(jī)床制造業(yè)。”羅百輝如是說。
高端機(jī)床持續(xù)依賴國外的隱患有二：一是，歐美國家推行“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，會(huì)更嚴(yán)格地限制高端精密機(jī)床核心技術(shù)向中國輸出，使得我國裝備制造業(yè)由大變強(qiáng)面臨很大瓶頸;二是，歐美國家重視對可能用于軍工生產(chǎn)的高端機(jī)床的出口限制，有可能延緩我國軍工產(chǎn)品升級換代步伐，從而可能影響我國國防安全。沈陽機(jī)床集團(tuán)高端機(jī)床方面的突破，使我國擁有了有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控機(jī)床“大腦”，對推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化意義重大。不過，總體上而言，高端機(jī)床領(lǐng)域，國外企業(yè)仍占據(jù)優(yōu)勢。據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2011年，我國進(jìn)口金屬加工機(jī)床金額達(dá)132.4億美元，同比增長40.6%。這些進(jìn)口機(jī)床都是高端機(jī)床，主要用于高端裝備制造業(yè)。
國產(chǎn)高端機(jī)床性能落后，主要是由于核心技術(shù)、先進(jìn)材料等都需要從國外進(jìn)口。為縮小中國高端機(jī)床核心技術(shù)與國際先進(jìn)水平的差距，羅百輝認(rèn)為要在四個(gè)方面取得突破。
1、提高產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合程度。目前大部分高校和科研機(jī)構(gòu)受限于項(xiàng)目資金，研究持續(xù)性不好。而國外企業(yè)通常具有明顯的研究方向和持續(xù)的目標(biāo)，產(chǎn)學(xué)研用配合較好，產(chǎn)業(yè)化全方位優(yōu)勢能得到體現(xiàn)。下一步要在提高研究持續(xù)性上有所作為。
2、提高突破關(guān)鍵技術(shù)和核心部件意識與動(dòng)力。我國大多數(shù)機(jī)床企業(yè)對主機(jī)生產(chǎn)更加重視，投資者也大多扎堆整機(jī)生產(chǎn)，配件產(chǎn)品生產(chǎn)不受重視。將來一定要在關(guān)鍵技術(shù)和核心部件上取得突破。
3、培育關(guān)鍵技術(shù)和高端人才，加大社會(huì)資本投入，提高基礎(chǔ)研究水平，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
4、進(jìn)一步完善政策，鼓勵(lì)自主創(chuàng)新產(chǎn)品應(yīng)用，擺脫對國外產(chǎn)品的依賴。
現(xiàn)代工業(yè)制造對產(chǎn)品的工藝要求越來越高，數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合愈發(fā)密切，對軟件的依賴越來越大。軟件變得越來越復(fù)雜，以至于更難控制其可靠性。于是，由于軟件和人為因素造成的失效、事故甚至停機(jī)所占的比重越來越大。
更值得關(guān)注的是，自動(dòng)化系統(tǒng)中軟件開發(fā)成本越來越高。據(jù)可靠數(shù)據(jù)顯示，在機(jī)床工業(yè)制造系統(tǒng)中，由1980年至2010年的30年來，軟件成本由10%增至40%，電子電器成本由10%增至25%，機(jī)械成本由80%降至35%。此外，軟件的復(fù)雜性隨著軟件變大呈指數(shù)增長，所需的開發(fā)時(shí)間也越來越長，而且軟件出錯(cuò)的概率也不斷增加。可見，對軟件的復(fù)雜性進(jìn)行科學(xué)管理的必要性日益迫切。
顯然，在數(shù)控機(jī)床工業(yè)控制領(lǐng)域，軟件設(shè)計(jì)的工程化必須在其全生命周期完善實(shí)施，即在設(shè)計(jì)階段、仿真階段、程序編制階段、調(diào)試階段、現(xiàn)場調(diào)試階段、運(yùn)行階段以及支持服務(wù)階段(對供應(yīng)商)、維護(hù)階段(對用戶)全面實(shí)施。
其中，編程語言是實(shí)現(xiàn)軟件功能的基礎(chǔ)。對一個(gè)控制系統(tǒng)來說，軟件的重要性不可置疑。用什么樣的編程語言來編制應(yīng)用軟件，并且為貫穿于整個(gè)軟件的全生命周期提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和足夠的支持，極為關(guān)鍵。這種編程語言必須建立在現(xiàn)代軟件工程的理論基礎(chǔ)之上，用它來實(shí)現(xiàn)軟件的全生命周期的各種必要功能，它首先必須具備以下特性：結(jié)構(gòu)化、可分解、可重復(fù)使用、在軟件的執(zhí)行過程中必須是可控的，同時(shí)必須是可以被認(rèn)證和被確認(rèn)的。