新一代智能機床方興未艾

Insigne

# m# }  j5 _  L1 x

機床是工業(yè)母機,，代表著國家工業(yè)化能力和科技發(fā)展水平,。在智能互聯(lián)時代,，機床不再是單獨運作的機器，而是可聯(lián)網(wǎng)的智能加工終端,，是智能工廠的核心環(huán)節(jié),，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要載體。傳統(tǒng)機床變成智能,、可聯(lián)網(wǎng)后,，機床的功能得到極大延伸和改進，同時 也促進了制造業(yè)生產(chǎn)方式,、研發(fā)方式,、商業(yè)模式的巨大變革。在大數(shù)據(jù),、物聯(lián)網(wǎng),、人工智能技術加快與制造業(yè)融合的大背景下，中國必須抓住機遇,，大力發(fā)展新一代 智能機床，從根本上改變中國在基礎裝備上受制于人的局面,。

新一代智能機床的主要特征

機床按智能化程度大小可分為新舊兩代,。早期低智能機床主要以裝載封閉式總線模式的數(shù)控系統(tǒng)為主要特征。德國西門子,、日本法那科等跨國公司都有自己的數(shù)控系統(tǒng),，同時有強大的功能部件研發(fā)和整合能力，在機床產(chǎn)業(yè)還沒有進入高智能時代前一直處于產(chǎn)業(yè)主導地位,，壟斷了全球高端機床市場,。封閉式總線數(shù)控系統(tǒng)改變了機床靠工人手動操作的狀態(tài)，使機床的加工質(zhì)量,、精度和效率有了大幅度提高,，實現(xiàn)了機床自動化。但這種數(shù)控機床智能化水平仍然較低,，運算能力低,，更不互聯(lián)，數(shù)控機床在加工物品的同時并不生產(chǎn)數(shù)據(jù),，也仍然是一臺單個的機器,。

最近十年間，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術在工業(yè)中的加速應用,，機床實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng),，也開始生產(chǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后又可以幫助機床實現(xiàn)功能優(yōu)化,�,；�于網(wǎng)絡,，人們可以在遠程對機床進行控制；機床與機床之間,，機床與其他生產(chǎn)設備,，如生產(chǎn)線上的機器人等，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)了協(xié)同和交互,，用戶也可隨時參與機床設計進而實現(xiàn)產(chǎn)品定制化,。這種基于互聯(lián)網(wǎng)應用的機床可稱為新一代智能機床。機床之所以能做到更高智能化,，最重要的是用基于PC的開放式智能操作系統(tǒng)替代了原有封閉的總線式操作系統(tǒng),。PC平臺和開放架構更符合互聯(lián)網(wǎng)思維：由于設備之間的通信協(xié)議是標準的、開放的,，所以數(shù)控系統(tǒng)相當于一個開放的平臺,，可以接入用戶、供應商和不同來源的設備,，可以根據(jù)需求的變化增加接入的設備,，系統(tǒng)的延展性更好，更新?lián)Q代的速度更快,。

. P* {7 S7 k' r5 }+ e. f; k

新一代智能機床帶來的變革

6 s6 ]  r" |- o% ]8 M) m4 m

新一代智能機床的發(fā)展及其應用會帶來重大系統(tǒng)性變革,。

/ y* M" x/ V9 C/ C# {

1.推進制造業(yè)服務化。機床企業(yè)由產(chǎn)品制造商變成系統(tǒng)解決方案提供商,。有了智能機床,，機床生產(chǎn)商可采用租賃經(jīng)營模式，不再只銷售機床,，還可在線出售加工能力,，由賣產(chǎn)品轉為賣服務。用戶不用再購買機床,，節(jié)省了設備投入成本,。用戶可根據(jù)加工需要隨時租賃機床廠或第三方的機床加工能力，按需支付機床使用費,，機床資源得到充分利用,。提供加工服務的機床企業(yè)可進一步增加和提升服務內(nèi)容，如可向中小企業(yè)提供模具和產(chǎn)品設計,、加工設計,、生產(chǎn)線改造、智能工廠建設等系統(tǒng)性服務,，增值服務創(chuàng)造的價值到一定階段會超過機床本身,，進而成為機床企業(yè)的主要收入來源。

7 U7 J1 u- q- q, M. _5 \

2.優(yōu)化了生產(chǎn)方式,，推動形成智慧工廠,。數(shù)控機床一旦實現(xiàn)智能化升級和網(wǎng)絡化互聯(lián),，以機床為基點的新系統(tǒng)就呼之欲出。如基于云計算平臺,，企業(yè)可挖掘利用機床“生產(chǎn)”過程中沉淀下來的數(shù)據(jù),，為用戶創(chuàng)造更多價值，更方便地為用戶提供工業(yè)服務,。如遠程診斷,、車間信息系統(tǒng)和在線工廠等。一旦進一步通過網(wǎng)絡把多臺智能數(shù)控機床連接在一起,，一個智慧工廠的雛形便出現(xiàn)了,。有網(wǎng)絡權限的管理人員可以在移動終端或電腦上，通過互聯(lián)網(wǎng)從遠程掌控車間內(nèi)所有機床的實時狀態(tài),，甚至可以通過手持移動終端(如智能手機)下達指令,，安排車間的生產(chǎn)計劃，并控制機床的操作,。

3.打造出基于加工服務的產(chǎn)業(yè)生態(tài),，有助于形成自主的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。機床企業(yè)可以把數(shù)控系統(tǒng),、管理系統(tǒng),、研發(fā)平臺、供應鏈等都放到云上,，建立一個工業(yè)云平臺，在這個平臺上實現(xiàn)創(chuàng)新鏈,、資金鏈,、供應鏈、信息流,、人才流的大范圍共享,、共生、交互,、協(xié)同,，進而形成一個以加工服務為中心、以加工數(shù)據(jù)為紐帶的產(chǎn)業(yè)生態(tài),，從根本上改變傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)分工體系,。當云平臺上搭載的功能越來越多，如將來有了交易功能,、上云的企業(yè)也越來越多時,，這個平臺很可能成長為產(chǎn)業(yè)共用平臺，即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,。

' k: A0 w% ^$ ~, g5 V( ]1 F

    中國有望搶得先機

    中國在機床產(chǎn)業(yè)的智能化變革中有望搶得先機,，這是由中國當前的獨特優(yōu)勢及現(xiàn)有主導者變革惰性決定的,。在發(fā)展新一代智能機床上，中國有三個獨特優(yōu)勢,。

    其一,，這一輪基于PC平臺設計的數(shù)控系統(tǒng)是中國企業(yè)率先實現(xiàn)的，已有先發(fā)優(yōu)勢,，這與中國互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速,、信息技術人才多、國家對制造業(yè)智能化發(fā)展支持大等有很大關系,。

% J4 n$ ^4 U# W; m6 J

    其二,，中國大中小企業(yè)的加工需求和智能化需求大。國內(nèi)規(guī)模較大的一些制造企業(yè),，尤其在長三角,、珠三角一帶，紛紛加快了制造業(yè)的智能化升級步伐,，對智能機床,、機器人需求大，尤其需要能快速響應,、性價比優(yōu)勢較明顯的智能裝備,。市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大量中小企業(yè)比較喜歡租賃機床和可聯(lián)網(wǎng)的機床,，這有利于降成本,、減人員，并及時得到服務,。很多中小企業(yè)甚至提出希望將模具設計,、加工等環(huán)節(jié)全部社會化，自己只集中精力做力所能及,、且更擅長的產(chǎn)品設計,、市場開發(fā)等環(huán)節(jié)，希望盡量減少重資產(chǎn)投入,，盡量減少在加工環(huán)節(jié)的高端人才投入,，這恰恰是發(fā)展智能機床的重大契機。

    其三,，中國大數(shù)據(jù),、云計算、圖形仿真,、人工智能,、新一代移動通信技術(5G)等發(fā)展迅速，對機床智能化提供了強大支撐。如目前已有企業(yè)開始將5G通信技術用于企業(yè)內(nèi)機床數(shù)據(jù)的無線傳輸和運動控制,，這讓率先實現(xiàn)工業(yè)4.0的德國企業(yè)受到很大威脅,，德國已有專家提出，“在智能機床時代,，德國企業(yè)因為通信技術相對落后,，很可能會輸給中國�,！�

2 `5 T+ M' k) r  q% Y" r

    現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)主導者的惰性給中國企業(yè)提供了反超的機會,。外國數(shù)控巨頭就是在這個階段遇到了巨大障礙。它們的數(shù)控系統(tǒng)大多還是嵌入式或包括嵌入式的系統(tǒng),，雖然加上網(wǎng)卡也能夠上網(wǎng),，但是聯(lián)網(wǎng)的設置非常復雜，還需要對整個系統(tǒng)軟件進行修改,。即使聯(lián)上網(wǎng)以后,，也因為嵌入式芯片的計算處理能力有限，無法支撐高級的網(wǎng)絡應用,。

1 C% N% A$ B8 l. q( \

    從技術上講,，這些巨頭也能開發(fā)基于PC的可聯(lián)網(wǎng)數(shù)控系統(tǒng)。實際上它們現(xiàn)在也在往通用計算機系統(tǒng)上轉型,，但沒有想象中那么簡單,。嵌入式系統(tǒng)中的軟件與PC平臺之間存在兼容性障礙，不能把原來的軟件算法直接嫁接到PC平臺上,，所以轉型就需要推倒原來的系統(tǒng)架構重新開發(fā),。但這些巨頭過去已經(jīng)取得市場優(yōu)勢地位，原先的軟件,、算法都是它們積累多年的技術優(yōu)勢,，為維護這種優(yōu)勢就不斷讓升級換代的系統(tǒng)兼容過去的系統(tǒng)，想要徹底放棄并不容易,。例如，西門子最新推出的840D數(shù)控系統(tǒng)是基于PC的芯片,，但是因為有技術兼容的歷史包袱,，一步不可能跨出很遠。最典型的是840D的PLC(可編程邏輯控制器)仍然采用傳統(tǒng)的方式,，需要有單獨的芯片承載,，因為這是它傳承多年的一個產(chǎn)品。

4 q# @3 m3 I  K' e' w, G

    推倒重來,，意味著現(xiàn)存巨頭們的新系統(tǒng)將需要再度經(jīng)受市場的驗證,，長期積累在原來系統(tǒng)中的經(jīng)驗會大量喪失。因此,，在巨頭的優(yōu)勢還存在的條件下,，如果沒有足夠的遠見和壯士斷腕的意志,，沒有勇氣去冒既有市場份額和利潤突然下降的風險，就難以研發(fā)出革命性的新技術,。即使出來新技術,，也缺乏內(nèi)在動力去推廣應用和實現(xiàn)自我替代。這反過來卻幫助市場后進者超越既有的領先者,。

中國要加快發(fā)展新一代智能機床

; K9 o, a/ S# l

    發(fā)展新一代智能機床是中國機床工業(yè)自改革開放以來難得的一個重大機遇,。它的意義不僅是能為中國機床工業(yè)提供一個自主、可用的數(shù)控系統(tǒng),，更重要的是以其改變工業(yè)模式和制造方式的潛力,，為中國邁向新工業(yè)革命開辟一條路徑。政府部門需要在主要依靠市場機制促進產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的同時,，在研發(fā),、推廣應用等方面給予政策支持。

    1.給創(chuàng)新者較充分的時間和足夠包容,。中國機床產(chǎn)業(yè)總體上是落后的,，想利用智能化實現(xiàn)反超，挑戰(zhàn)巨大,。要讓機床肌體強壯,，不僅要克服基礎性短板，如功能部件仍然不過關,、精度可靠性指標落后等,，還要跨界創(chuàng)新，大量集成過去裝備制造業(yè)所不熟悉的互聯(lián)網(wǎng),、通信,、大數(shù)據(jù)、仿真等技術,，打造智能機床,。為此必須給創(chuàng)新者留出時間，對一次甚至是多次重大失敗也要給予足夠寬容,，對探索不同技術路線要包容,，鼓勵技術顛覆。

    2.在研發(fā)上鼓勵跨界創(chuàng)新,。機床重大專項應更大力度向智能化領域傾斜,，吸收更多跨界的專家、科研人員參與機床重大專項評審,、討論,、研發(fā)，支持跨學科、跨專業(yè),、跨行業(yè),、跨企業(yè)組織研發(fā)體系。

    3.支持重點機床企業(yè)轉型發(fā)展,。國內(nèi)主要機床企業(yè)在向智能化轉型過程中普遍遇到了體制機制落后,、機床基礎性技術能力偏弱、智能化人才短缺,、后續(xù)投入不足等問題,。應加快這些企業(yè)自身改革，不能寄希望在落后的企業(yè)體制上生長出有持續(xù)競爭力的智能化能力,。要下決心推進國有機床企業(yè)混合所有制改革和分離辦社會職能,、處置僵尸企業(yè)、“三供一業(yè)”改革等,，使這些骨干企業(yè)能輕裝上陣,、再發(fā)新枝。

2 l2 N! J6 o9 ?0 Y5 T9 D/ r

    4.從需求側入手,，支持智能機床推廣應用,。為安全起見，軍工等重要敏感性行業(yè)應使用本國智能機床,。對用戶與機床企業(yè)聯(lián)合開發(fā),、自己率先應用首套裝備等這種研用一體化的做法和實踐，可給予更多支持,。對中小企業(yè)租賃機床,、機床企業(yè)出租機床等可考慮在稅收、融資等方面給予支持,，增強中小用戶黏性,，幫助機床企業(yè)減少重資產(chǎn)投入風險。

# H6 q/ \! b' l8 A/ [6 U0 R4 @( N

    5.強化制造業(yè)數(shù)據(jù)管理和安全利用,。智能機床產(chǎn)生大量蘊含經(jīng)濟價值的生產(chǎn)數(shù)據(jù),，其中有些還涉及客戶需求信息乃至用戶個人隱私，如果管理不當會損害用戶利益,，這也是很多企業(yè)不敢大面積使用智能機床的一個擔憂,。一方面，可充分發(fā)揮市場作用,，鼓勵機床企業(yè)通過合同與客戶協(xié)商明確數(shù)據(jù)產(chǎn)權、流通,、使用和銷毀條款,，解除客戶擔憂。另一方面，要發(fā)揮好政府在數(shù)據(jù)法規(guī)制定,、個人信息保護,、加強市場監(jiān)管、數(shù)據(jù)備份和網(wǎng)絡安全漏洞檢測通報等方面的作用,，確保數(shù)據(jù)安全存放和公平使用,。

- a& b$ D3 C& t* J, n8 a& A

（執(zhí)筆：張永偉、路風 ）    中國經(jīng)濟報告

雙軸心直線導軌

感謝分享

zhangyao181

感覺自己已經(jīng)跟不上發(fā)展了