工业转型关口 数控机床软件设计需完善

　　中国正处在工业转型的历史关口，由制造大国走向制造强国，前方面临着多重挑战，机床尤其是高端机床的技术突破就是一个必须越过的门槛。在数控机床的未来发展中，自动化系统有着非常深远的意义。金模机床网首席信息官认为，自动化系统不仅能够提升传统制造水平，而且能够满足高技术发展要求，为机床制造提供了技术保障，推动数控机床生产方式发生全新的改变，缓解环境和能源对数控机床制造业的制约。

　　作为装备制造业的装备，机床是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段，是装备制造业的基础设备，一直被业内视为制造业的工作母机，而以高档数控机床为代表的先进装备制造业更是衡量国家工业现代化的标志。

　　工业和信息化部、中国工程院组织制定的《数控一代装备创新工程行动计划》提出，经过十年时间的努力，数控技术和装置要普遍推广应用并实现产业化，装备技术水平和附加值显著提升，生产效率大幅提高，带动装备制造业转型升级。

　　中国电子制造业突飞猛进的发展，使得中国成为了全球电子制造中心。然而，在新形势下，制造业技术的迅速发展，整体运营成本的压力，以及生产厂商对设备高效性和灵活性的需求，使得电子制造自动化设备在整个电子制造业中得到了越来越广泛的关注和应用。

　　机床制造业是我国高端装备制造业的重要体现，随着机床产业对产品生产精密度及效率要求的提升，自动化被广泛运用在机床产业的生产中，而机床行业人才的缺乏更是进一步推动了自动化生产的脚步，自动化机床得到了越来越多的关注。

　　近年来，用工荒频频出现，劳工工资不断上涨，再加上宏观经济不景气，机床企业利润不断被压缩，特别是劳动密集型企业面临着前所未有的压力。加强设备自动化改造，提高生产自动化程度，减小劳动强度，改善作业环境，已经成为制造业的普遍共识。

　　从国际环境看，世界范围内经济社会发展格局正在不断变革，既孕育着巨大的机遇，也伴随着严峻的挑战，给我国机床工业转型升级带来了深刻影响。从国内环境看，我国机床工业发展的基础条件、内在动力和长期向好趋势没有根本改变，但传统发展模式面临诸多挑战，机床工业结构优化和转型升级势在必行。

　　在十二五规划中，改变经济发展模式仍然是重点，提高自动化制造水平则是实现途径，未来5年，自动化将迎来大发展。专家指出，随着机床工业自动化产业的繁荣发展，我国产业结构升级和技术进步将拥有更加充足的动力和更加多元的选择，从而加速实现由主要依靠规模增长的传统工业化道路向主要依靠技术进步和可持续发展的新型工业化道路转变。

　　实践中，国内机床产业的领军企业沈阳机床集团在高端机床研制中已走出了具有开拓意义的一步，该集团自主研发的飞阳数控系统安装在广东、辽宁企业的400多台高、中档数控机床上，自2011年运行以来性能稳定可靠，解决了外国大脑指挥中国数控机床的体、脑分离的弊端，使核心部件不再依赖国外厂商的控制和垄断，而且缩小了与世界先进水平的差距。认为，从总体上看，目前国产机床技术瓶颈尚待突破，中高端市场份额占有不足、整体品牌形象还有待提升，国内机床企业应继续转变经济增长方式，提高自主创新能力和核心竞争力，实现由大而不强向既大又强的方向转变。

　　进入21世纪，我国实施振兴装备制造业战略，将发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件列为16项重点振兴领域之一。在国家政策的支持和市场的拉动下，特别是汽车工业快速扩张，机床产品市场兴旺。

　　自2002年开始，中国连续8年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，国产机床所占比重逐年提升。2011年，我国机床工具行业完成工业总产值7400多亿元，同比增长32.5%。

　　国内机床产业高速发展的同时，也存在一些亟待解决的难题。整机依赖进口、关键功能件和核心零部件依赖进口，尤其是数控系统和功能部件的产业化进程缓慢。指出，由于高端机床研制能力落后，部分重点行业所需机床仍为西方控制，譬如在航空发动机、汽车发动机、船用柴油机和核电机组制造等核心制造领域，依然以进口为主。

　　机床是装备制造业的工作母机，而高端机床则可以称为工作母机中的战斗机，是发展高端装备制造业的利器，它担负着为航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等其他高端装备制造业提供高科技生产设备的重任。我国高端机床大规模依靠进口，高端装备制造业也就受制于人，要发展高精尖的装备制造业，必须首先发展更加高精尖的机床制造业。

　　高端机床持续依赖国外的隐患有二：一是，欧美国家推行再工业化战略，会更严格地限制高端精密机床核心技术向中国输出，使得我国装备制造业由大变强面临很大瓶颈;二是，欧美国家重视对可能用于军工生产的高端机床的出口限制，有可能延缓我国军工产品升级换代步伐，从而可能影响我国国防安全。沈阳机床集团高端机床方面的突破，使我国拥有了有自主知识产权的数控机床大脑，对推进产业化意义重大。不过，总体上而言，高端机床领域，国外企业仍占据优势。据中国机床工具工业协会统计数据，2011年，我国进口金属加工机床金额达132.4亿美元，同比增长40.6%。这些进口机床都是高端机床，主要用于高端装备制造业。

　　国产高端机床性能落后，主要是由于核心技术、先进材料等都需要从国外进口。为缩小中国高端机床核心技术与国际先进水平的差距，认为要在四个方面取得突破。

　　1、提高产学研用结合程度。目前大部分高校和科研机构受限于项目资金，研究持续性不好。而国外企业通常具有明显的研究方向和持续的目标，产学研用配合较好，产业化全方位优势能得到体现。下一步要在提高研究持续性上有所作为。

　　2、提高突破关键技术和核心部件意识与动力。我国大多数机床企业对主机生产更加重视，投资者也大多扎堆整机生产，配件产品生产不受重视。将来一定要在关键技术和核心部件上取得突破。

　　3、培育关键技术和高端人才，加大社会资本投入，提高基础研究水平，扩大产业化规模。

　　4、进一步完善政策，鼓励自主创新产品应用，摆脱对国外产品的依赖。

　　现代工业制造对产品的工艺要求越来越高，数控机床与自动化系统的结合愈发密切，对软件的依赖越来越大。软件变得越来越复杂，以至于更难控制其可靠性。

　　于是，由于软件和人为因素造成的失效、事故甚至停机所占的比重越来越大。

　　更值得关注的是，自动化系统中软件开发成本越来越高。据可靠数据显示，在机床工业制造系统中，由1980年至2010年的30年来，软件成本由10%增至40%，电子电器成本由10%增至25%，机械成本由80%降至35%。此外，软件的复杂性随着软件变大呈指数增长，所需的开发时间也越来越长，而且软件出错的概率也不断增加。可见，对软件的复杂性进行科学管理的必要性日益迫切。

　　显然，在数控机床工业控制领域，软件设计的工程化必须在其全生命周期完善实施，即在设计阶段、仿真阶段、程序编制阶段、调试阶段、现场调试阶段、运行阶段以及支持服务阶段(对供应商)、维护阶段(对用户)全面实施。

　　其中，编程语言是实现软件功能的基础。对一个控制系统来说，软件的重要性不可置疑。用什么样的编程语言来编制应用软件，并且为贯穿于整个软件的全生命周期提供坚实的基础和足够的支持，极为关键。这种编程语言必须建立在现代软件工程的理论基础之上，用它来实现软件的全生命周期的各种必要功能，它首先必须具备以下特性：结构化、可分解、可重复使用、在软件的执行过程中必须是可控的，同时必须是可以被认证和被确认的。

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