機床是工業(yè)的 “工作母機”，其技術水平代表這一個國家工業(yè)的綜合競爭力。數控系統(tǒng)是數控機床的 “大腦”，是決定數控機床技術、質量水平和社會經濟效益的關鍵因素。在中國，中、高端機床使用的數控系統(tǒng)幾乎全部被國外壟斷，嚴重制約了我國數控機床行業(yè)的自主發(fā)展。因此發(fā)展數控系統(tǒng)迫在眉睫。
在04專項的推動下，國產高檔數控系統(tǒng)在關鍵技術研發(fā)和示范應用等方面取得了顯著成績，行業(yè)應用水平逐步提高。
工業(yè)和信息化部部長苗圩在參加高檔數控機床與基礎制造裝備科技重大專項成果應用推廣現場會時指出，04專項實施8年多來，廣大機床企業(yè)、用戶企業(yè)和專家們齊心協(xié)力、攻堅克難，取得了一批可喜成果。數控系統(tǒng)等核心零部件取得明顯突破。國產數控系統(tǒng)在功能、性能方面的差距已大幅縮小，滾珠絲杠、導軌、動力刀架等關鍵功能部件在精度、可靠性等關鍵指標上已接近國際先進水平。
據記者了解，隨著華中8型數控系統(tǒng)的推出，使得日本發(fā)那科五軸聯(lián)動數控系統(tǒng)已由48萬元降為22萬元，同時發(fā)那科最高端的31i系統(tǒng)也在裁剪個別功能后大幅降價。
國產數控系統(tǒng)之痛
數控系統(tǒng)是數控機床的 “大腦”，是數控機床功能部件中技術含量最高的核心部件，長久以來，國產中、高檔數控系統(tǒng)的發(fā)展舉步維艱，使得直到目前為止，80%以上的國產中、高檔數控機床仍配套國外數控系統(tǒng)。
更為嚴峻的是，國外先進的高檔數控系統(tǒng)至今仍對中國封鎖，導致機床企業(yè)在新產品開發(fā)上受制于人。
這些年來，國內數控系統(tǒng)企業(yè)也并不是沒有新品問世，而是數控機床廠不愿配套使用國產數控系統(tǒng)。原因在于，對于高端機床動輒幾百萬元上千萬元的投資，很少會有終端用戶敢于冒風險嘗試安裝國產新系統(tǒng)。
與此同時，國內企業(yè)不愿意使用國產系統(tǒng)還與信譽有關。歷史上，我國數控系統(tǒng)產業(yè)還有過兩次大范圍內性能不可靠的信譽影響，用戶至今仍心有余悸。一次是上世紀80年代中后期，我國自主開發(fā)的普及型數控系統(tǒng)可靠性在未經充分驗證的條件下，大面積推廣使用，造成在市場上“倒牌子”的惡劣影響。還有一次是在后來一段時期，由于國際形勢變化，引進技術生產的數控系統(tǒng)所需要的電子元器件來源受阻，被迫采取電子元器件國產化的措施，由于質量不過關而影響系統(tǒng)的可靠性，再次在市場上影響了全行業(yè)的信譽。
坦誠地說，近年來國產數控系統(tǒng)的性能、功能和可靠性已大幅提高，與國外的差距也不斷縮小。從技術層面看，國產中檔數控系統(tǒng)已基本滿足國內生產的數控機床的技術要求，國產高檔數控系統(tǒng)也實現了零的突破。
然而技術上的突破并不等于市場上的突破。
特別是在數控系統(tǒng)正朝著智能化、開放式、網絡化方向發(fā)展的今天，日本發(fā)那科和德國西門子等國際數控系統(tǒng)廠商生產的能夠實現多軸、多通道、高速和高精度切削、復合化加工的數控系統(tǒng)已經在市場上暢銷，而我國數控系統(tǒng)的產業(yè)化卻依然無法消除國內用戶對國產數控系統(tǒng)可靠性的疑慮。
“用戶認可度低，一直是制約國產數控系統(tǒng)發(fā)展的主要瓶頸。” 華中科技大學國家數控系統(tǒng)工程技術研究中心研究員宋寶說：數控系統(tǒng)靠花錢引進根本辦不到;盲目效仿國外，也只會落后挨打，受制于人。
出路在于自主創(chuàng)新
宋寶說，中國數控產業(yè)的惟一出路，就是走自主創(chuàng)新之路，用中國人自己的核心技術振興中國數控產業(yè)。
可以說， 04專項為國產數控系統(tǒng)開創(chuàng)了新的發(fā)展局面。
2009年，04專項的實施為國產數控系統(tǒng)的發(fā)展帶來了契機。通過采用政、產、學、研、用的創(chuàng)新發(fā)展模式，下達一系列研究課題，04專項支持了武漢華中數控股份有限公司、廣州數控設備有限公司和大連光洋科技集團有限公司等一些重點數控系統(tǒng)研制企業(yè)與主機企業(yè)一起，開展聯(lián)合攻關，攻克了數控系統(tǒng)軟硬件平臺、高速高精、多軸聯(lián)動、總線技術等一批高檔數控系統(tǒng)關鍵技術，研制出了全數字總線式高檔數控系統(tǒng)產品樣機，實現了從模擬接口、脈沖接口到全數字總線控制和高速高精度的技術跨越。目前，聯(lián)合研制的、具有自主知識產權的CNUC-Bus銑床總線技術，已獲批5項國家標準。
在04專項的支持和推進下，國產數控系統(tǒng)的成套性和適應能力快速提升，已能夠滿足大多數普通機床和部分特殊機床的應用需要，數控系統(tǒng)的技術性能和國際先進水平及國際標準相比，差距不斷縮小。如，數控控制器、驅動裝置和伺服電機等核心部件的硬件先進性、控制性能和可靠性明顯提高;控制軟件的工作穩(wěn)定性、適應性、宜人性以及二次開發(fā)平臺的易用性不斷完善;數控系統(tǒng)企業(yè)的技術服務能力日益增強。
不可否認，正是在04專項的推動下，在國內數控系統(tǒng)研發(fā)企業(yè)的共同努力下，國產高檔數控系統(tǒng)在關鍵技術研發(fā)和示范應用等方面取得了顯著成績，行業(yè)應用水平逐步提高。
以華中數控為例，該公司在面臨更嚴苛要求的應戰(zhàn)壓力下，歷經幾代技術攻關，開發(fā)出了以華中8型為代表的自主可控的數控系統(tǒng)，為高檔數控機床重大專項做出了突出貢獻。同時，圍繞華中8型高性能數控系統(tǒng)的研制，華中數控攻克了運動控制技術、平臺化技術和網絡化技術等關鍵核心技術，全面縮小了與國外的差距。
沈陽機床集團組建自己的研究院，從底層技術源代碼算法做起，歷時5年，投入巨資，研制成功i5數控系統(tǒng)。沈陽機床i5數控系統(tǒng)在2014年一經推出，便引來眾多關注，有人稱之為工業(yè)4.0的范例，更難能可貴的是，前期市場取得了良好的成績。
大連光洋自主研發(fā)了數控系統(tǒng)、伺服電機、主軸、傳感器，于2013年5月與航天科工集團3院31所合作，交付了2臺高速、高精度五軸立式加工中心，已經完成了多個批次，多個品種的航發(fā)關鍵零部件的加工。
此外，通過在航空航天、能源等領域的批量應用，華中8型數控系統(tǒng)開始全面進入高檔數控系統(tǒng)應用的主戰(zhàn)場;在國家 “十二五”科技創(chuàng)新成就展中，沈陽機床集團配置華中8型高性能數控系統(tǒng)，全部采用國產功能部件的大型五軸聯(lián)動加工中心，達到了S試件多軸聯(lián)動數控機床國際標準。
總之，在04專項的支持下，國內數控系統(tǒng)企業(yè)取得了巨大成就。
配套應用是關鍵
在取得成就的同時，與國外最先進的高性能數控系統(tǒng)相比，國內數控系統(tǒng)在功能、性能、可靠性、成套性和市場認同度方面仍存在一定的差距。
例如，在一些用戶的典型零件加工中，不遜色于國外系統(tǒng)，但對于一些性能指標要求更高的零件國產數控系統(tǒng)還存在差距，特別是伺服驅動和電機的性能差距較明顯，表現在諸如伺服的參數自適應控制，以及電機的高速、高剛度、高精度、高加速度和功能密度等方面。
業(yè)內人士分析，國產數控系統(tǒng)與國外競爭對手在硬件方面基本上已處于同一水平，當前競爭的焦點是軟件技術。而我們在軟件的創(chuàng)新方面具有很大的潛力，應用軟件創(chuàng)新，對于發(fā)展我國數控系統(tǒng)的生產和營銷，更符合國情也更具有實際意義。
“強化配套應用，才是國產數控系統(tǒng)發(fā)展的關鍵。” 一位不愿具名的沈飛工作人員告訴記者，目前，國產數控系統(tǒng)應用示范正在沈飛穩(wěn)步推進，但仍存在一些不足。一方面，針對航空零件加工的個別關鍵工序提供了解決方案，已正式投入生產使用，后續(xù)仍需加強對零件全工序的應用驗證;另一方面，雖然利用專項成果組成了生產線，但生產線上采用國產數控系統(tǒng)的機床數量不多，尚未完全覆蓋整個生產車間的產品生產，有待進一步擴大國產數控系統(tǒng)的配套應用，提升集群優(yōu)勢和規(guī)模效應。
業(yè)內專家表示，國產高檔數控系統(tǒng)在關鍵技術研發(fā)和示范應用等方面取得了顯著成績的同時，還有以下問題亟須解決。
一是，人才滿足度不夠。從航空航天到汽車、3C等應用領域，對高性能數控系統(tǒng)的需求巨大。但面對廣闊的市場需求，項目開發(fā)人員明顯不足，目前，行業(yè)內的技術開發(fā)人員無論是數量還是專業(yè)技術水平，都難以更好的滿足市場的需求。
二是，產業(yè)化推廣阻力較大。在實施04專項課題的過程中，國產高性能數控系統(tǒng)已日益得到市場的認可：一方面，中、低端用戶普遍接受甚至優(yōu)選國產數控系統(tǒng);另一方面，中、高端用戶從 “不了解、不考慮”，到 “有興趣，可以嘗試”，再到 “配套后有驚喜”。但是，用戶長期以來形成的慣性認識，導致國產數控系統(tǒng)在市場推廣中相比進口數控系統(tǒng)總處于劣勢地位，銷售阻力較大，尤其是在中、高端市場。因此，市場推廣還需要長期不懈努力。
從某種意義上而言，作為機床主機企業(yè)還應多支持應用國產數控系統(tǒng)。一方面，采用國產數控系統(tǒng)，有利于機床主機企業(yè)降低機床產品的配套成本，提高對數控系統(tǒng)的應用水平，通過增加國產數控系統(tǒng)的配套方案，滿足用戶的多樣化需求;另一方面，機床主機企業(yè)在應用國產數控系統(tǒng)的過程中，通過與進口數控系統(tǒng)對比，不斷反饋國產數控系統(tǒng)存在的問題，促進國內數控系統(tǒng)企業(yè)快速改進和提高。
事實上，通過國內的機床企業(yè)與數控系統(tǒng)企業(yè)之間的協(xié)同創(chuàng)新，有助于打造快速發(fā)展的產業(yè)配套鏈，推動國產數控系統(tǒng)的發(fā)展，實現進口替代，使得服務維修快捷可控，這對于打破國外壟斷，確保國防安全和經濟安全都意義重大。
在04專項的推動下，國產高檔數控系統(tǒng)在關鍵技術研發(fā)和示范應用等方面取得了顯著成績，行業(yè)應用水平逐步提高。
工業(yè)和信息化部部長苗圩在參加高檔數控機床與基礎制造裝備科技重大專項成果應用推廣現場會時指出，04專項實施8年多來，廣大機床企業(yè)、用戶企業(yè)和專家們齊心協(xié)力、攻堅克難，取得了一批可喜成果。數控系統(tǒng)等核心零部件取得明顯突破。國產數控系統(tǒng)在功能、性能方面的差距已大幅縮小，滾珠絲杠、導軌、動力刀架等關鍵功能部件在精度、可靠性等關鍵指標上已接近國際先進水平。
據記者了解，隨著華中8型數控系統(tǒng)的推出，使得日本發(fā)那科五軸聯(lián)動數控系統(tǒng)已由48萬元降為22萬元，同時發(fā)那科最高端的31i系統(tǒng)也在裁剪個別功能后大幅降價。
國產數控系統(tǒng)之痛
數控系統(tǒng)是數控機床的 “大腦”，是數控機床功能部件中技術含量最高的核心部件，長久以來，國產中、高檔數控系統(tǒng)的發(fā)展舉步維艱，使得直到目前為止，80%以上的國產中、高檔數控機床仍配套國外數控系統(tǒng)。
更為嚴峻的是，國外先進的高檔數控系統(tǒng)至今仍對中國封鎖，導致機床企業(yè)在新產品開發(fā)上受制于人。
這些年來，國內數控系統(tǒng)企業(yè)也并不是沒有新品問世，而是數控機床廠不愿配套使用國產數控系統(tǒng)。原因在于，對于高端機床動輒幾百萬元上千萬元的投資，很少會有終端用戶敢于冒風險嘗試安裝國產新系統(tǒng)。
與此同時，國內企業(yè)不愿意使用國產系統(tǒng)還與信譽有關。歷史上，我國數控系統(tǒng)產業(yè)還有過兩次大范圍內性能不可靠的信譽影響，用戶至今仍心有余悸。一次是上世紀80年代中后期，我國自主開發(fā)的普及型數控系統(tǒng)可靠性在未經充分驗證的條件下，大面積推廣使用，造成在市場上“倒牌子”的惡劣影響。還有一次是在后來一段時期，由于國際形勢變化，引進技術生產的數控系統(tǒng)所需要的電子元器件來源受阻，被迫采取電子元器件國產化的措施，由于質量不過關而影響系統(tǒng)的可靠性，再次在市場上影響了全行業(yè)的信譽。
坦誠地說，近年來國產數控系統(tǒng)的性能、功能和可靠性已大幅提高，與國外的差距也不斷縮小。從技術層面看，國產中檔數控系統(tǒng)已基本滿足國內生產的數控機床的技術要求，國產高檔數控系統(tǒng)也實現了零的突破。
然而技術上的突破并不等于市場上的突破。
特別是在數控系統(tǒng)正朝著智能化、開放式、網絡化方向發(fā)展的今天，日本發(fā)那科和德國西門子等國際數控系統(tǒng)廠商生產的能夠實現多軸、多通道、高速和高精度切削、復合化加工的數控系統(tǒng)已經在市場上暢銷，而我國數控系統(tǒng)的產業(yè)化卻依然無法消除國內用戶對國產數控系統(tǒng)可靠性的疑慮。
“用戶認可度低，一直是制約國產數控系統(tǒng)發(fā)展的主要瓶頸。” 華中科技大學國家數控系統(tǒng)工程技術研究中心研究員宋寶說：數控系統(tǒng)靠花錢引進根本辦不到;盲目效仿國外，也只會落后挨打，受制于人。
出路在于自主創(chuàng)新
宋寶說，中國數控產業(yè)的惟一出路，就是走自主創(chuàng)新之路，用中國人自己的核心技術振興中國數控產業(yè)。
可以說， 04專項為國產數控系統(tǒng)開創(chuàng)了新的發(fā)展局面。
2009年，04專項的實施為國產數控系統(tǒng)的發(fā)展帶來了契機。通過采用政、產、學、研、用的創(chuàng)新發(fā)展模式，下達一系列研究課題，04專項支持了武漢華中數控股份有限公司、廣州數控設備有限公司和大連光洋科技集團有限公司等一些重點數控系統(tǒng)研制企業(yè)與主機企業(yè)一起，開展聯(lián)合攻關，攻克了數控系統(tǒng)軟硬件平臺、高速高精、多軸聯(lián)動、總線技術等一批高檔數控系統(tǒng)關鍵技術，研制出了全數字總線式高檔數控系統(tǒng)產品樣機，實現了從模擬接口、脈沖接口到全數字總線控制和高速高精度的技術跨越。目前，聯(lián)合研制的、具有自主知識產權的CNUC-Bus銑床總線技術，已獲批5項國家標準。
在04專項的支持和推進下，國產數控系統(tǒng)的成套性和適應能力快速提升，已能夠滿足大多數普通機床和部分特殊機床的應用需要，數控系統(tǒng)的技術性能和國際先進水平及國際標準相比，差距不斷縮小。如，數控控制器、驅動裝置和伺服電機等核心部件的硬件先進性、控制性能和可靠性明顯提高;控制軟件的工作穩(wěn)定性、適應性、宜人性以及二次開發(fā)平臺的易用性不斷完善;數控系統(tǒng)企業(yè)的技術服務能力日益增強。
不可否認，正是在04專項的推動下，在國內數控系統(tǒng)研發(fā)企業(yè)的共同努力下，國產高檔數控系統(tǒng)在關鍵技術研發(fā)和示范應用等方面取得了顯著成績，行業(yè)應用水平逐步提高。
以華中數控為例，該公司在面臨更嚴苛要求的應戰(zhàn)壓力下，歷經幾代技術攻關，開發(fā)出了以華中8型為代表的自主可控的數控系統(tǒng)，為高檔數控機床重大專項做出了突出貢獻。同時，圍繞華中8型高性能數控系統(tǒng)的研制，華中數控攻克了運動控制技術、平臺化技術和網絡化技術等關鍵核心技術，全面縮小了與國外的差距。
沈陽機床集團組建自己的研究院，從底層技術源代碼算法做起，歷時5年，投入巨資，研制成功i5數控系統(tǒng)。沈陽機床i5數控系統(tǒng)在2014年一經推出，便引來眾多關注，有人稱之為工業(yè)4.0的范例，更難能可貴的是，前期市場取得了良好的成績。
大連光洋自主研發(fā)了數控系統(tǒng)、伺服電機、主軸、傳感器，于2013年5月與航天科工集團3院31所合作，交付了2臺高速、高精度五軸立式加工中心，已經完成了多個批次，多個品種的航發(fā)關鍵零部件的加工。
此外，通過在航空航天、能源等領域的批量應用，華中8型數控系統(tǒng)開始全面進入高檔數控系統(tǒng)應用的主戰(zhàn)場;在國家 “十二五”科技創(chuàng)新成就展中，沈陽機床集團配置華中8型高性能數控系統(tǒng)，全部采用國產功能部件的大型五軸聯(lián)動加工中心，達到了S試件多軸聯(lián)動數控機床國際標準。
總之，在04專項的支持下，國內數控系統(tǒng)企業(yè)取得了巨大成就。
配套應用是關鍵
在取得成就的同時，與國外最先進的高性能數控系統(tǒng)相比，國內數控系統(tǒng)在功能、性能、可靠性、成套性和市場認同度方面仍存在一定的差距。
例如，在一些用戶的典型零件加工中，不遜色于國外系統(tǒng)，但對于一些性能指標要求更高的零件國產數控系統(tǒng)還存在差距，特別是伺服驅動和電機的性能差距較明顯，表現在諸如伺服的參數自適應控制，以及電機的高速、高剛度、高精度、高加速度和功能密度等方面。
業(yè)內人士分析，國產數控系統(tǒng)與國外競爭對手在硬件方面基本上已處于同一水平，當前競爭的焦點是軟件技術。而我們在軟件的創(chuàng)新方面具有很大的潛力，應用軟件創(chuàng)新，對于發(fā)展我國數控系統(tǒng)的生產和營銷，更符合國情也更具有實際意義。
“強化配套應用，才是國產數控系統(tǒng)發(fā)展的關鍵。” 一位不愿具名的沈飛工作人員告訴記者，目前，國產數控系統(tǒng)應用示范正在沈飛穩(wěn)步推進，但仍存在一些不足。一方面，針對航空零件加工的個別關鍵工序提供了解決方案，已正式投入生產使用，后續(xù)仍需加強對零件全工序的應用驗證;另一方面，雖然利用專項成果組成了生產線，但生產線上采用國產數控系統(tǒng)的機床數量不多，尚未完全覆蓋整個生產車間的產品生產，有待進一步擴大國產數控系統(tǒng)的配套應用，提升集群優(yōu)勢和規(guī)模效應。
業(yè)內專家表示，國產高檔數控系統(tǒng)在關鍵技術研發(fā)和示范應用等方面取得了顯著成績的同時，還有以下問題亟須解決。
一是，人才滿足度不夠。從航空航天到汽車、3C等應用領域，對高性能數控系統(tǒng)的需求巨大。但面對廣闊的市場需求，項目開發(fā)人員明顯不足，目前，行業(yè)內的技術開發(fā)人員無論是數量還是專業(yè)技術水平，都難以更好的滿足市場的需求。
二是，產業(yè)化推廣阻力較大。在實施04專項課題的過程中，國產高性能數控系統(tǒng)已日益得到市場的認可：一方面，中、低端用戶普遍接受甚至優(yōu)選國產數控系統(tǒng);另一方面，中、高端用戶從 “不了解、不考慮”，到 “有興趣，可以嘗試”，再到 “配套后有驚喜”。但是，用戶長期以來形成的慣性認識，導致國產數控系統(tǒng)在市場推廣中相比進口數控系統(tǒng)總處于劣勢地位，銷售阻力較大，尤其是在中、高端市場。因此，市場推廣還需要長期不懈努力。
從某種意義上而言，作為機床主機企業(yè)還應多支持應用國產數控系統(tǒng)。一方面，采用國產數控系統(tǒng)，有利于機床主機企業(yè)降低機床產品的配套成本，提高對數控系統(tǒng)的應用水平，通過增加國產數控系統(tǒng)的配套方案，滿足用戶的多樣化需求;另一方面，機床主機企業(yè)在應用國產數控系統(tǒng)的過程中，通過與進口數控系統(tǒng)對比，不斷反饋國產數控系統(tǒng)存在的問題，促進國內數控系統(tǒng)企業(yè)快速改進和提高。
事實上，通過國內的機床企業(yè)與數控系統(tǒng)企業(yè)之間的協(xié)同創(chuàng)新，有助于打造快速發(fā)展的產業(yè)配套鏈，推動國產數控系統(tǒng)的發(fā)展，實現進口替代，使得服務維修快捷可控，這對于打破國外壟斷，確保國防安全和經濟安全都意義重大。