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數(shù)控機(jī)床被稱為“工業(yè)之母”,是現(xiàn)代制造業(yè)的基石。當(dāng)前,中國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床在高效高速化與精密性上,與全球幾大先進(jìn)國(guó)家相比,仍有著不小的差距。

來自前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示,2018~2023年我國(guó)數(shù)控機(jī)床在技術(shù)發(fā)展以及下游市場(chǎng)的逐漸復(fù)蘇等原因推動(dòng)下,仍將保持10%~12%之間的增長(zhǎng)速度,到2023年我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將突破5000億元。

中國(guó)工程院院士、“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國(guó)家科技重大專項(xiàng)總師盧秉恒在首屆中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化高峰會(huì)議上表示,重大專項(xiàng)推動(dòng)了中國(guó)高端數(shù)控機(jī)床研發(fā),我國(guó)航空航天領(lǐng)域、汽車制造領(lǐng)域已逐漸用上國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床。但應(yīng)當(dāng)正視的是,我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍然還有差距。

 

國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在航天汽車領(lǐng)域占比提升

為了在一定時(shí)限內(nèi)完成重大戰(zhàn)略產(chǎn)品、關(guān)鍵共性技術(shù)和重大工程,《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020)》確定了大型飛機(jī)、高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備、核高基等16個(gè)重大專項(xiàng),力圖通過核心技術(shù)突破和資源集成實(shí)現(xiàn)國(guó)家目標(biāo)。

盧秉恒表示:“高端數(shù)控系統(tǒng)‘三打祝家莊’都沒有打下來,但目前通過重大專項(xiàng)已經(jīng)基本上攻下來。如今我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際主流數(shù)控系統(tǒng)功能的99%以上,用高端數(shù)控系統(tǒng)做出的高端數(shù)控機(jī)床已基本進(jìn)入航空航天的制造領(lǐng)域,并建設(shè)了一系列的生產(chǎn)線。”

毫無疑問,重大專項(xiàng)有力地推動(dòng)了我國(guó)十大標(biāo)志性裝備研發(fā)及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展,并在國(guó)家重大工程、重大計(jì)劃中發(fā)揮了重要的作用。

盧秉恒說:“我國(guó)航空航天領(lǐng)域、汽車制造領(lǐng)域已逐漸用上國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床。如我國(guó)自主研發(fā)的8萬噸的模鍛壓力機(jī),這是世界上壓力最大的壓力機(jī),可以為航空裝備批量化制造提供裝備機(jī)組;研發(fā)的萬噸級(jí)的鋁板拉伸機(jī)則解決了飛機(jī)原材料保障問題。此外,還建造了大型黑色金屬垂直擠壓機(jī)、大型數(shù)控龍門銑車復(fù)合加工中心等。”

同時(shí),我國(guó)汽車領(lǐng)域則有了達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的高效數(shù)控全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線,已有九條生產(chǎn)線出口到美國(guó)本土,法國(guó)、日本也都選用了中國(guó)的生產(chǎn)線。

盧秉恒指出,目前在航空航天和汽車領(lǐng)域,國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床已經(jīng)配備了數(shù)十條生產(chǎn)線,高端數(shù)控系統(tǒng)占有率從原來不到1%,提高到7%,“希望在重大專項(xiàng)結(jié)束之前能達(dá)到15%~20%”。

他表示,我國(guó)數(shù)控機(jī)床經(jīng)過攻關(guān),已經(jīng)完成了自主開發(fā)數(shù)字化設(shè)計(jì)的工具集。“原本數(shù)控機(jī)床都是仿制的,現(xiàn)在走向正向設(shè)計(jì)并已經(jīng)完成了11項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范(截至2018年11月),建立了設(shè)計(jì)資源的云平臺(tái),在六大類、十個(gè)系列的重點(diǎn)型號(hào)機(jī)床開展了設(shè)計(jì)研究,并在十多家企業(yè)中推廣”。

但應(yīng)當(dāng)正視的是,我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平仍然還有差距。“中美貿(mào)易戰(zhàn)開始后,對(duì)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造裝備開展了嚴(yán)格的封鎖控制,甚至包括之前采購的進(jìn)口機(jī)床返修工作——返修后的機(jī)床在回國(guó)的海上又被攔截住了,可能要將新?lián)Q的零部件再換回去。”盧秉恒說。

 

智能制造與智能工廠是發(fā)展方向

有了數(shù)字化制造的基礎(chǔ),盧秉恒認(rèn)為,下一步應(yīng)當(dāng)走向智能制造。“機(jī)器人、智能機(jī)床和3D打印技術(shù)是硬件的基礎(chǔ),智能制造能將傳統(tǒng)的數(shù)控加工效率和品質(zhì)提高2~3倍。”

盧秉恒還認(rèn)為,在制造領(lǐng)域可以通過全社會(huì)的制造資源聯(lián)網(wǎng)形成一個(gè)“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”。“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”是德國(guó)工業(yè)4.0出現(xiàn)的新名詞,即將制造任務(wù)按照網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)行分配,利用社會(huì)最優(yōu)的資源,組建企業(yè)生產(chǎn)最核心的技術(shù)。

“智能裝備、機(jī)器人和生產(chǎn)線聯(lián)系起來,可以通過實(shí)施數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)設(shè)備的安全情況,用大數(shù)據(jù)來為服務(wù)業(yè)服務(wù)。我認(rèn)為,這也是網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)。”盧秉恒說。

而對(duì)于今后的智能工廠或智能企業(yè)發(fā)展,他認(rèn)為模式為“數(shù)字化工廠+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”。智能工廠可以解決中國(guó)制造業(yè)的短板,如可應(yīng)對(duì)市場(chǎng)響應(yīng)慢、產(chǎn)業(yè)能力過剩、開發(fā)能力嚴(yán)重不足、制造柔性差、制造產(chǎn)品質(zhì)量差、人力成本迅速上升等問題。缺乏工程經(jīng)驗(yàn)的年輕大學(xué)生,也可以利用大數(shù)據(jù)、智能工廠解決自身的問題與短板。

不過,數(shù)字工廠和智能工廠之間并不完全等同。“863”啟動(dòng)后我國(guó)開始推動(dòng)數(shù)字化工作,很多企業(yè)也因此而受益。盧秉恒指出:“但完全的數(shù)字化車間也有待過渡到智能工廠,以進(jìn)一步來提高效率。”

 

“中國(guó)制造2025”有望提前實(shí)現(xiàn)

增材制造即3D打印則全部采用數(shù)字化的技術(shù),可以精確地復(fù)制制造零件上的每個(gè)點(diǎn)。

盧秉恒指出,鑄鍛焊發(fā)展至今已有三千年歷史,精細(xì)加工也有300年的歷史,“我們進(jìn)行了20多年增材制造領(lǐng)域的研究,已經(jīng)形成快速開發(fā)系統(tǒng),大大降低了產(chǎn)品開發(fā)周期和費(fèi)用,可用于飛機(jī)和各種零件的開發(fā),并用于工業(yè)的各方面”。

他認(rèn)為,增材制造是一眾顛覆性的創(chuàng)新技術(shù),對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造可以做成精密制造的鑄型,

近年來,金屬制造發(fā)展非?？?/span>,激光、電子束、離子束的效率提高了10倍;非金屬打印,用全面曝光或者連續(xù)拉拔技術(shù)使得效率提高了50倍以上。

“該領(lǐng)域前景非常誘人,為很多產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、創(chuàng)新帶來很大潛力,不僅可以重新再設(shè)計(jì),還可以將幾萬個(gè)零件變成幾十個(gè)零件,從而大大減輕運(yùn)載工具的重量。”盧秉恒說。

同時(shí),3D打印在建筑領(lǐng)域也獲得迅速突破,低層建筑可以實(shí)現(xiàn)3D打印實(shí)驗(yàn),高層在鋼結(jié)構(gòu)方面則還有一些障礙。盧秉恒提出,在太空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,以后是否能將制造工廠搬到外太空?

“外太空的優(yōu)勢(shì)在于能源是無限的,環(huán)境沒有污染,可以用很小的設(shè)備打印無限大的東西,甚至建立太空站。我相信,

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