文|陳吉紅
現在，中國機床行業企業的壓力非常大。首先是工業4.0浪潮興起以後，數控巨頭西門子、發那科都積極佈局，我們得緊跟，不跟的話，企業就會面臨巨大困難；再看國內機床行業，領頭的一些國企都發生困難。大家都在問，04專項國家砸了這麼多錢，是不是沒有產生什麼效果？與此同時，國內正在大力推進智能製造，市場需求發生重大轉變，機床產業也面臨升級轉型的壓力。
我們到底能不能做好機床，怎麼有效縮小和國外機床廠商的差距？我想答案是肯定的。雖然近兩年接二連三的壞消息傳來，但也有大批國內機床廠商發展得不錯，包括華中數控也取得了許多進步。
記得中國機床工具工業協會的領導曾經問德國機床製造商協會（以下簡稱VDW）：“德國等國際機床壟斷了汽車缸體缸蓋加工，你們是怎麼做到的？”VDW的領導回答：“這都是幾十年的積累，再說中國機床也並非一無是處，長三角和珠三角地區，在3C領域，中國機床做得很好，擠得日本廠商夠嗆。”
與用戶工藝緊密結合
有客戶跟我反饋過：“許多國內機床廠就會做機床，怎麼用，不清楚，而購買國外的機床，對方會提供一整套技術解決方案，包括適合加工的零件、工藝和刀具等。”這點對我觸動很大。再看04專項，做得好的項目都是跟機床廠、跟用戶工藝緊密結合。這也是我們近年來的切身體會。
而實際的情況是，長期以來，我國數控系統與數控機床的發展呈現“兩張皮”的現象。兩者沒有形成互相支持、互相促進和共同進步的局面，也沒有形成開發與應用產業聯盟和利益共同體的戰略合作關係，這不僅制約我國數控機床產業的發展和市場競爭力，更制約了我國數控系統行業的發展。
現在，華中數控提出了“深度融合、聯合攻關、協同創新”的發展理念，向企業開放“華中8型”軟硬件開發平臺，支持寶雞機床、蘇州富強、深圳鼎泰等客戶開發融合自身工藝的數控系統，實現機床與系統的協調發展。目前，我們已經與300多家機床廠建立了緊密合作關係。
其實，這也是我們在仔細比較國際上三種數控系統產業發展模式的基礎上做出的選擇：
第一種是西門子模式。系統廠專業生產各種規格的數控系統，提供各種標準型的功能模塊，為全世界的主機廠提供批量配套。這種模式的優點是：主機廠和系統廠發揮各自的優勢，有利於形成專業化、規模化生產。缺點是：系統廠和主機廠主要是買賣關係，雙方結合不夠緊密;主機廠為了保護自己的知識產權，不願意將這些特色技術提供給系統廠。
第二種是哈斯模式。主機廠獨立開發數控系統，並與其自產的數控機床配套銷售。這種模式的優點是：主機銷售帶動系統推廣；其缺點是：主機廠獨有品牌的數控系統很難被其他主機廠選用。
第三種是馬紮克模式。主機廠在系統廠提供的開發平臺上，研發自主品牌的數控系統，並與所自產的數控機床配套銷售。這一模式既避免了“西門子模式”和“哈斯模式”可能出現的缺點，又發揚了其自身的優點。這使得主機廠所需要的特殊控制要求、加工工藝和使用特色要求可方便地融入到數控系統中；主機廠用較少的投入，形成了自己的特色技術、知識產權和數控系統產品；主機廠自主品牌的數控系統的推廣，還可以進一步強化主機廠的機床品牌，增加用戶對主機廠的忠誠度；降低主機廠採購數控系統的成本；同時帶動數控系統產業發展。
根據以上分析，結合中國國情和我們的經驗，馬紮克模式是主機廠發展數控系統產業最適合的模式。因此，建議國家支持數控系統廠和機床廠以資產為紐帶，建立戰略合作關係，實現主機廠、系統廠、用戶多方共贏。
智能機床時代的機遇
如今，全球範圍，大家都在談智能機床，產業呈現智能化的發展趨勢，我觀察到的有三點：一是傳感新技術和機床緊密結合，DMG和舍弗勒搞了“機床4.0”創新項目，在機床的關鍵部位加裝了60多個傳感器採集機床信息；二是網絡化技術與數控機床不斷融合，包括髮那科推出的Field System都是利用物聯網和大數據，對機器人及周邊設備進行監控和分析。我感覺國外智能化的趨勢，首先是要建機床的物理信息融合系統，要互聯互通，實現虛擬世界和現實世界的融合；三是有些智能化的功能已經初步呈現，例如DMG MORI CELOS數控系統包含了機床計劃安排、刀具管理、托盤管理、能耗管理等16個應用APP。
實際上，目前的智能機床絕大部分是“數控機床+互聯網”，遠沒有達到替代人類智能的水平。這是因為在自主感知、自主學習等方面，沒有取得革命性的技術突破，現有的智能機床過於依賴人類專家，進行理論建模和數據分析，導致知識積累艱難而緩慢，最終導致智能機床的適應性和有效性不足。更重要的是沒有形成一個共用共享的生態圈。
因此，現在有關智能機床的研究還是傳統的研究方法，存在一些困境，主要包括：一是對智能機床尚未形成一個學術界、工業界認可的定義；二是基於機床理論建模仿真研究的成果準確度不高，達不到最優加工效果；三是基於新增大量外部傳感器的信號特徵閾值比較分析法，有效性和敏感性不夠，還大幅增加了機床的複雜度和成本，不被用戶和市場接受；四是數控系統的開放性不足，制約了智能化技術的開發和應用；五是對人在智能機床技術框架中的作用定位不準確。
這樣來看，在智能機床的探索上，我們與德國、日本差距不大。我們也做了一些智能化的探索，做了刀具壽命管理、主軸振動主動避讓等模塊。主軸振動主動避讓的智能化模塊已經應用在智能製造的示範工廠——東莞勁勝精密3C智能工廠，配置華中數控系統的180多臺高速加工中心、78臺華數機器人以及40臺AGV小車上。
智能機床走過機床+數字化的初級階段、數控機床+互聯網的中級階段，正因為新一代人工智能技術的突破和迅速發展，邁進數控機床+互聯網+新一代人工智能的第三個階段。我認為，加快新一代人工智能技術與數控機床融合應用將為數控機床產業帶來新的變革。
在中國工程院、工信部的指導和支持下，華中數控、寶雞機床、華中科技大學提出了新一代智能機床（iMT）的新理念，開展了智能數控系統（iNC，intelligent NC）和智能機床（iNC-MT，intelligent NC Machine Tools）的探索。我們認為，新一代智能機床是在工業互聯網、大數據、雲計算的基礎上，應用新一代人工智能技術和先進製造技術深度融合的機床，具有自主感知機床、工況、環境有關的信息；通過自主學習獲取知識，並能應用這些知識進行自主決策；進而實現自主執行；從而實現加工製造過程的優質、高效、低能耗的運行。大數據智能是發展智能機床的核心技術，但目前的應用存在一些難點，一是用於深度學習的負向樣本信息太少；二是樣本的標識仍需要人工介入。
而如何做好智能機床？首先要打好數字化的基礎，構建機床雙胞胎。這個雙胞胎能夠把機床的行為和狀態變成一個可追溯的精確描述。數據完備有效，能夠反映機床加工過程中的力、熱這些物理變量；二是機床的健康保障，保持設備完好和安全；三要提高生產使用效率。
當然，我們提出新一代智能數控系統後，大家難免質疑——2.0都沒搞明白，要不要搞4.0，我覺得這可以並行實施。比如我們把國外數控系統的心電圖拿過來，跟我們系統的心電圖對比，可以及時快速發現問題和差距。
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