认定目标 坚定信心 为建设中国强大的机械制造业做贡献

来源 : www.udows.com   发布时间 : 2015-08-25

认定目标 坚定信心 为建设中国强大的机械制造业做贡献

——访东南大学温文源教授
胡：温老师，有人说制造业是“夕阳工业”，您是从事机械制造方面教学和研究的，您能谈谈对这一问题的认识吗？

温：我这一辈子从事机床设计与制造方面教学和研究，始终认为机械制造业是国民经济非常重要的部门，是实现工业化和国民经济发展的基础之一。机械制造业是为各种制造业提供机械装备的，而各种机械装备又是必须依靠机床来制造的，因此，机床质量的优劣与制造工艺是否科学合理决定了机械装备的质量。人们称机床为“工作母机”，可见机床工业乃是机械制造业的心脏，国民经济建设基础的基础，一个国家如果机床工业搞不好，机械工业搞不好，那这个国家的制造业必然是落后的。
　　随着科学技术的发展，今天的机械制造业，已不是传统意义的那种黑大笨粗机床的概念，而是指应用大量先进制造技术和先进机床的现代机械制造工业，看一看当今最先进的航天航空工业、最保密的军工工业、最优秀的民用工业，哪样机器的部件、零件、辅件等不是靠现代化的机械制造业研制、生产出来。美国在70-80年代一度由于信息产业的兴起误认为机械制造业已不占重要位置了，放松了机械制造技术的发展，机床工业、汽车工业都曾走下坡路，被日本、德国赶了上来，后来当他们意识到问题严重才重新给予重视，采取了创新措施，应用了各项先进技术，诸如柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统、敏捷制造、精益生产等等。从而才使其机械制造业包含汽车制造业在全球的综合竞争力获得大大的提高。美国的这一历史教训值得我们吸取，引以为鉴。因此说，现代机械制造业不但不是“夕阳工业”，恰恰是充满活力的“朝阳工业”。

胡：世界各国都在竞相发展数控技术、数控机床，你能简单介绍一下情况吗？

温：上面我提到了美国、日本、德国等工业发达国家的机械制造业，他们均采用了先进的制造技术，其中最根本、最基础的是采用了数控技术，其中特别是数控技术应用于机床，运用数控机床进行加工制造。数控机床一般由三个部分组成：主机、数控系统（包括伺服及驱动系统）及相关配套件。它集现代机械制造技术、计算机技术、通讯技术、控制技术、液压技术、液压气动技术、光电技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和柔性化的特点，制造业要实现自动化、柔性化、集成化生产，数控机床是基础。应用数控机床的优势在于：可大大提高加工零件的质量，加工精度高，加工件一致性好；自动化程度高，可提高加工效率3~5倍；工序集中，可缩短生产准备周期，减少占地面积和资金占用，减少操作者劳动强度；柔性化程度高，适合多品种、大中小多种批量生产。数控机床还是国防现代化的重要战略物资，“巴统”对高档数控机床的控制以及众所周知的“东芝事件”充分反映了数控机床在国防现代化方面的重要作用，至今，国外参加我国举办的机床展览会的展品都还不是他们最先进的产品。另外，数控产品还是世界商品贸易的重要组成部分，工业发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的重要出口产品，不断扩大其出口，我国近些年每年都要化数百亿元的外汇去进口国外的数控产品。数控技术、数控机床在国家经济生活中是如此重要，所以各工业发达国家都在竞相发展本国的数控技术和机床产业。

胡：据我所知，在国内，东南大学的前身——南京工学院是较早开展数控机床研制的工科院校，温老师曾亲历这个过程，你能谈谈我国发展数控技术和数控机床方面的经验教训吗？

温：说起南京工学院开展数控技术和数控机床的研制，在国内是比较早的。追溯它的历史，早在50年代，南京工学院的机械系在教学水平和学生独立工作能力培养、训练等方面的水平，在国内还是占有一席之地的。当时培养出来的毕业生很受工厂、研究所和高等院校欢迎。刚解放及以后的较长一段时期，我们国家的工业化建设完全按照当时苏联的模式，机床行业也是如此，一切从苏联引进，包括图纸、机床样机。我国工厂及有关研究院所制造机床都是经测绘仿制。当时，在计划经济的体制下，机床按不同用途和类别分工由规模较大、设备较好的机床厂制造。第一个五年计划下来，虽然精密的、重型的机床我们还造不出来，但我国的机床行业已开始有了起步。以后机床行业发展成十八“罗汉”骨干厂，我国的机床行业初步具备了一定规模。
　　1946年世界上第一台计算机在美国诞生，1952年世界上第一台数控机床也在美国诞生，国外在计算机和数控技术方面的快速发展对新中国是挑战。中国国内提出搞数控机床最早是在1958年，当时正值大跃进、大炼钢铁时期，在“一天等于二十年”口号的鼓舞之下，一些高校和机床厂纷纷提出制造数控机床，并开展了一些实验和研究，但革命热情毕竟替代不了科学，加之一些条件不具备，最终没有制造出真正的数控机床。此后的1960年的“四化运动”（机械化、半机械化、自动化、半自动化）以及后来的教育改革运动，号召学生和研究人员下工厂搞自动化，“放卫星”等。虽然也取得了一些成绩，包括采用全国大协作的方式用“蚂蚁啃骨头”造出了万吨水压机，但，一轰而上“搞运动”的办法终不符合科学研究的规律，特别是需要有电子技术发展作基础的数控机床攻关。
　　国内真正研制数控机床还得从1972年日本在上海举办的“机床工业展览会”说起，当时，日本出于打开中国这个庞大市场的考虑，在上海举办了一个以数控机床为主的“机床工业展览会”，虽然大部分参展数控机床是日本国内已经淘汰或正在淘汰的产品，但对于当时处于“文化大革命”动乱之中，国民经济大倒退且自诩为“世界革命中心”的中国来说，展品展示的科学技术飞速发展的新成果不能不引起许多工科院校和机床制造厂的注意，应该说此次展览会对国内机床行业产生了很大震动。自那以后，各地的一些工科院校和机床制造厂开始进行数控机床的研制，由于展览会是在上海举办，上海的一些厂校研制得较早。1972年底，我们经过调研接受了六机部提出的研制数控镗铣加工中心的合作项目，六机部专门提供了60万元作为研制经费（这在当时是一笔不小的经费），调集了九江研究所、六机部等有关部门的专家来支持。当时的分工是数控系统由自动控制系负责，机械部分设计由机械系承担（由我任总设计师），设计完成后，机床床身等大件由当时的“七一”机床厂（即后来的南通机床厂）协助制造。我还清楚地记得，当时作为我校重点科研项目立项编号为#7302。所有参加研制的人员都是怀着满腔革命热情，全身心投入，用“废寝忘食”和“夜以继日”来形容一点都不为过。上海的所有机床厂、北京机床厂、北京机床研究所也都在搞。当时，我们认为，高校是高科技的前沿，研制出来的机床在精度、性能方面应该比工厂搞的更好，所以选用的零配件都是最好的，如闭环用的用于反馈的磁栅选的是上海精密机床研究所的，回转工作台参考的是德国产品（日展机床采用的是德国的回转工作台），鼠牙盘采用96牙的，考虑到机床的刚性要好，采用了双立柱的结构，没有导轨磨床，就采用人工飞刮的方法，为此还从天津请来专门做平板的有丰富经验的工人老师傅。大约是在1977年底，一台多功能的数控镗铣床终于研制出来。机床箱体镗孔同心度达到4μm，分度精度经上海精密机床研究所检测达到了±0.5秒，这在当时的条件下，是很了不起的成绩。但由于数控系统所用电子原件包括小规模集成电路片质量不能过关（一台数控机床有上千个电子元件），机床运行一段时间就出现一定问题，就这样一直拖到1979年才作鉴定。总的来说，我们搞数控机床的路子基本上是参照日本走过的路，按解剖、吸收、仿制的路子。这样的做法，后来的事实证明，对于彩电、冰箱、录音机等一般产品是有效的，但对于数控机床尤其是对于数控机床的核心——数控系统来说，一是需要有电子技术发展作基础，二是由于其技术复杂性要高得多，解剖、仿制的难度很大，虽然花了大量人力、资金，解剖成功几块芯片，待你仿制出来，国外的新一代同类产品早已又进入中国。
　　总之，我国数控机床的发展虽然一直受国家经济发展状况、数控技术发展水平和国家扶持政策等因素所影响。但由于历史原因，基本上没有找到一条正确的技术路线，始终没有取得实质性成果，数控机床的品种、数量都很少，稳定性、可靠性也比较差。虽然“六五”、“七五”至“八五”期间投入了大量的资金，数控技术的攻关都被放在很重要的位置，但始终收效不大，两次大规模引进，结果都不是很成功的，其直接后果就是目前我国的机床行业中进口数控系统占总量的很大比例（约95%），国产系统微乎其微（仅占5%），国产数控系统中大多为经济型数控系统。许多有实力的、数控人才较密集的单位成了国外数控产品的代理，一些有才华的高级数控专家也成了国外数控厂家驻中国的高级代表。

胡：您一直很关注南京四开公司的发展，在各种场合积极介绍南京四开公司的研究成果，帮助南京四开向有关部门争取支持，并帮助促成南京四开和有关高校、学会和企业的技术合作。这是为什么？

温：比起西方制造业发达国家，中国虽然是制造业大国，但传统产业结构矛盾突出，生产技术和工业装备落后，多数企业低水平生产能力过剩，技术含量高的产品不多，设计与制造水平不高，先进技术覆盖面小。电子工业、计算机技术与西方发达国家相比还比较落后，在这样的基础上，如果我们仍然按西方国家发展制造业的老路子走，我们将永远无法赶上和超过他们。作为一名高校机械系的教师，搞了几十年的金属切削机床学的教学与科研工作，看到我国机器制造业的发展与西方工业先进国家有很大差距，尤其是目前数控机床的水平远不能适应建设小康社会的工业发展要求，不能与建设国防现代化相适应，怎能不着急呢？！我退休已有十多年，虽然已无条件进行科研，但是我还在南京机械工程学会负责学术委员会工作，推广应用新技术新成果是我职责所在。因此，近10多年来，我一直密切关注着我国机床工业的发展，其中特别是数控技术和数控机床的发展。我多么希望我国数控技术与数控机床的水平能有较快提高，多么希望我国自己具有自主知识产权的数控系统与数控机床在市场上的份额不断增加，特别是在中高档数控系统方面，能不受洋系统的控制和垄断。但这十多年来，历史的教训是，虽然花大力引进国外数控技术，但多为“已淘汰或正淘汰的产品”，致使我国中高档数控系统市场迄今为止仍是“被外国人占了90%以上”。
　　正是在这样的形势下，一家并不起眼的民营高科技企业——南京高传四开数控装备制造有限公司出现在我们面前，让我为之惊喜。它走着一条“自己的路”，生产出了可与国外系统相媲美的具有自主知识产权的SKY数控系统。原来，他们选择的是一条撇开传统的“独自设计数控系统软、硬件”的全新发展数控技术的路线——即把计算机技术综合成果应用到数控系统上。他们看准了数控系统品质的竞争，在很大程度上是将已成熟的计算机的新技术向数控系统转移快慢的竞争。因为数字程序控制机床与数字电子计算机是相伴而生、结伴而行的。世界上第一台数字式电子计算机， 1946年诞生，1952年出现了第一台数字程序控制机床。1958年，世界上第一块集成电路芯片诞生，微电子技术和计算机技术开始加速发展，导致数控机床于70年代中后期走向大规模推广应用，到80年代中期发达国家数控机床已占机床拥有量的10%。计算机领域已成熟的新技术向数控系统转移，已成为世界上先进的数控机床企业竞争制胜的法宝。南京四开的技术人员正是从计算机产业80年代的发展趋势中看到，微型计算机在数量上已超过大、中、小型计算机的总和，新技术、新器件在微型计算机上迅速采用，微型计算机的性能已赶上甚至超过了70年代的中型机，而且寿命长可靠性高，连续运行几万、十几万小时已成常事。微型计算机丰富的软件也为数控系统的开发提供了深厚的基础。直接采用通用微机来构建我们的数控系统，创造有中国特色的半闭环或全闭环、全功能的数控机床，就能以最快的速度实现计算机技术向数控系统的技术转移。四开采用这一技术路线是基于微机数控在硬件和可靠性上占有绝对的优势。从硬件上看，微机作为世界范围内的标准化产品，其设计生产也是世界范围内的各高技术企业的优化组合，其性能也是世界性高科技的结晶。良好的可靠性、兼容性是一般专用控制器所不具备的。无论是FUNAC还是SIEMENS，他们的专用控制器设计、生产能力都无法与通用微机的设计和生产者相抗衡。从可靠性上讲，现在的软件支持已很完善和成熟，操作系统具有良好的可靠性、兼容性和开放性，如：DOS、WINDOWS等。基于微机的控制系统可以利用现有的操作系统为底层的软件平台，图形文字、文件储存、内存管理、信息处理都可以利用操作系统完成，开发人员可以利用通用的开发工具（如汇编，C语言等）设计高级、复杂、可靠的控制核心。而专用控制器的软件开发连最底层的开发都要做，其难度和复杂程度可想而知，并且可靠性很难保证。专用控制也可以开发相应的基础软件，但不管是FUNAC还是SIEMENS都不可能有微软、BORLAND等的技术优势。微机数控的控制核心是控制软件，控制软件的基础平台是世界性的成熟微机软件技术，其可靠性是建立在可靠成熟的软件平台和开发工具的基础之上，可靠性有保证。另外，在CAD、CAM的应用上，复杂的造型设计不用CAD根本无法解决，而设计后的制造不用CAM编制加工程序也无法实现数控加工。大型复杂的模具生成的加工程序一般都有几兆甚至几十兆，专用控制器在这方面具有根本的局限性。四开公司硬是在没有拿过国家一分钱的情况下完全依靠自己的力量，于一九九四年在国内首先研制出PC机平台上的SKY数控系统，实现了数控系统的计算机联网和自动编程。这是很了不起的成绩。1996年国家科委成果办专门发《通知》在全国推广，对四开公司开发的SKY数控系统的给予了很高的评价：“SKY数控系统是国内最先在32位CPU通用微机平台上开发出来的全功能数控系统，很好地解决了通用计算机与数控机床连接的硬件接口及连接信号反馈模块的技术难点，为通用计算机实现半闭环或较高精度的全闭环控制提供了一条简捷的途径，该系统编程可以是CAM全自动编程方式，成功地将CAD/CAM技术与数控技术融为一体。大大提高了系统的功能和实用性。”
　　四开公司在数控技术上的创新和取得的成绩，让国人为之这振奋。许多媒体包括中央电视台、人民日报、科技日报、机电日报等国家级新闻单位都曾给予报导，数控界的一些权威人士也纷纷给予好评。
　　目前数控机床的发展，在主传动方面尽量提高主轴转速以提高切削速度，比较象样的数控车床、数控铣床及加工中心等其主轴最高转速至少得8000转/分以上，甚至达数万转/分，这样可借优秀刀具的性能以提高生产率；为了保证长期加工精度，主轴部件必须具备相应的精度、刚度及耐磨性等；主轴驱动功率也有所增大。在进给传动方面，为了保证高的精度与生产率，进给速度比以往机床提高许多，尤其是高速铣削方面，一般数控铣床至少进给速度要达10米/分至数十米/分，甚至达百米/分以上。由于进给速度和加速度的大量提高，当滚珠丝杠传动副不能胜任时，就得应用直线电机直接驱动。而特别需要指出的是为了保证轮廓曲线、曲面的加工精度，其进给加速度必须相应地提高，甚至提高很多。近几年，四开始终把眼光瞄准当今世界数控技术这些最先进的性能指标上，在提高主轴转速，提高进给速度方面推出一个又一个具有自己技术特色的新产品，并研制成功了国内第一台应用直线电机的数控车床。目前，南京四开电子企业推出的SKY2000N型网络数控系统与国外最顶尖级的数控系统如德国海德汉430系统、西门子840Di系统以及日本FANUC160i系统等，基本属同等水平。它的控制核心采用DSP高速数字处理器，管理核心采用奔腾Ⅲ处理器，操作平台采用Windows98，除了具有一般高档数控系统的功能以外，还具有世界领先水平的3-D刀具补偿功能（这是5轴联动机床加工的关键功能）。高达2500程序段前瞻预处理功能和标准以太网（TCP/IP）接口的网络功能等。党中央提出的：“以信息化带动工业化，发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式发展”，是我国制造业发展的正确道路。制造业的信息化，是指将信息技术用于产品设计、制造、管理和销售的全过程，其中数控技术、数控机床的应用是其加工制造自动化基础信息化之一。然而制造业的信息化如不能实现制造企业最底层的数控机床联网或信息化，不能对这些底层的基础信息化进行集成，制造业的信息化则是不彻底的。到目前为止，FANUC和西门子销到我国的大部分数控系统，仍然属于第五代数控系统，由于受采用专用计算机控制的局限，大多只能作为单机工作的信息孤岛，很难实现信息化的集成，成为制约制造业信息化的瓶颈。四开公司推出的带有网络功能的SKY2000N数控系统解决了这一问题，该系统可以接入标准的以太网，具有丰富的双向信息传递，可实时发送设备加工指令、工作状态、作业报表、短信息、可接受加工程序，工艺文件、图纸文件。由此而集成的系统将数控技术、计算机技术、网络技术、数据库进行综合运用，将原为独立运行的数控机床集成起来，实现了信息无障碍的集成与流动，实现了集中监测及生产管理，甚至可以通过NT网与外部世界进行信息的接收和反馈，快速地进行数据处理。
　　南京四开公司为什么能在国内数控技术领域占有领先地位，其系统的各项性能能与国际上当代顶尖的系统相媲美，其关键在于目标明确，技术开发思路正确，不迷信外国人，在吸收当代科技发展最新成果基础上敢于创新，敢于走“自己的路”。
　　四开公司陆启建总经理有一个观点，他认为，目前占中国（普及型）市场份额97%以上数控系统为进口数控系统，其中大多是以专用计算机控制为特征的第五代数控系统，而以与标准计算机兼容为特征的第六代数控系统由于能及时地采用迅速发展的计算机软、硬件成果，所以必将成为数控系统的发展方向和大势所趋，由此得出目前我国发展计算机数控技术方面与国外发达国家处于同一起跑线的结论，并提出我国应该把握历史机遇，积极采用第六代数控系统的观点。目前这一观点已为越来越多的专家学者所接受，成为我国发展和推广应用具有中国自己知识产权数控系统的理论依据。
　　以上就是为什么我十分热心在各种场合积极介绍南京四开的研究成果，帮助南京四开向有关部门争取支持，并帮助促成南京四开和有关高校、单位的技术合作的原因。实际上象我一样的人有很多，大家都是怀着强烈的发展民族数控产业、为中国赶超西方发达国家先进制造业“添砖加瓦”的心情做了应该做的事情。

胡：目前，西方发达国家制造业发展有些什么特点？你对我国制造业发展的展望是什么？

温：目前，世界上制造业发达国家如美、德、日等制造业发展战略特点是，以提高本国制造业的国际竞争能力、促进经济增长和提高国家综合实力为目标，既注重技术的超前性，更重视来自产业界的实际需求。在关键技术的选择上注重系统集成技术与工艺装备研究开发并重，通过系统技术、信息技术和自动化技术的引入使传统工艺装备升级。同时这些国家在发展先进制造和自动化技术的过程中，政府通过计划的实施起到了关键的引导和调控作用，并形成了一套有效的研究开发及推广应用的管理机制。他们的这些发展战略很值得我们研究学习和参考借鉴。数控技术和数控机床的发展，并不完全是企业行为，而是某种程度上体现了政府的意志，其发展快慢，有赖于政府的支持。要提高我国数控行业的竞争能力，把行业做强做精，彻底改变我国数控行业长期低迷发展的状态，实现我国数控产业的振兴，需要政府部门和产业界付出艰苦的努力。其中，国家应当在政策方面给予必要的扶持和引导，尤其是在政策的配套方面要加大力度。因为只有形成相互支持的政策配套体系，形成合力，才能起到事半功倍的效果。
　　近几年，我国一些数控系统生产厂家开发出了一批基于PC平台下的具有自主版权和开放式体系结构的高性能数控系统，这些产品的技术水平和可靠性与国外产品相差无几，特别是在软件开发上，一些国产数控系统优于国外数控系统，对此，国家应在资金、技术、政策方面采取“择优、择强”扶植的方针，扶持那些创新能力强技术领先质量过硬管理上水平的数控系统生产企业，创出自己的名牌产品，同时国家还要制定相应的鼓励政策实施采购导向。
　　我真诚希望象南京四开公司这样的企业在已取得成绩的基础上，继续追求数控技术领域更高目标，不断进行技术创新、管理创新，为中国成为制造强国做出更大贡献！
　　最后，我还要向我们的机床生产厂家和广大的数控机床用户发出呼吁，不要由于以往历史原因造成的国内生产的数控系统不稳定不可靠的印象动摇着我们大胆使用国产数控系统的信心，要知道，到目前为止，FANUC和西门子销到我国的大部分数控系统，虽然较之我们过去不成功的仿制系统而言，其稳定性可靠性要好得多，但仍然属于第五代数控系统，与四开公司推出的属第六代数控系统的SKY数控系统相比，则无论从功能上质量上稳定性与可靠性上，都逊色得多了。
　　我相信，有党和政府的重视，有象南京四开公司这样已占有数控技术领先地位还在不断创新不懈奋斗的企业，有我们全国的机械制造业同行们在关键技术和集成创新上的共同努力奋斗，中国成为制造强国的理想一定能成为现实，中国制造业的明天会更美好！