新一代智能機(jī)床方興未艾

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機(jī)床是工業(yè)母機(jī)，代表著國家工業(yè)化能力和科技發(fā)展水平。在智能互聯(lián)時代，機(jī)床不再是單獨(dú)運(yùn)作的機(jī)器，而是可聯(lián)網(wǎng)的智能加工終端，是智能工廠的核心環(huán)節(jié)，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要載體。傳統(tǒng)機(jī)床變成智能、可聯(lián)網(wǎng)后，機(jī)床的功能得到極大延伸和改進(jìn)，同時 也促進(jìn)了制造業(yè)生產(chǎn)方式、研發(fā)方式、商業(yè)模式的巨大變革。在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)加快與制造業(yè)融合的大背景下，中國必須抓住機(jī)遇，大力發(fā)展新一代 智能機(jī)床，從根本上改變中國在基礎(chǔ)裝備上受制于人的局面。

新一代智能機(jī)床的主要特征

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機(jī)床按智能化程度大小可分為新舊兩代。早期低智能機(jī)床主要以裝載封閉式總線模式的數(shù)控系統(tǒng)為主要特征。德國西門子、日本法那科等跨國公司都有自己的數(shù)控系統(tǒng)，同時有強(qiáng)大的功能部件研發(fā)和整合能力，在機(jī)床產(chǎn)業(yè)還沒有進(jìn)入高智能時代前一直處于產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位，壟斷了全球高端機(jī)床市場。封閉式總線數(shù)控系統(tǒng)改變了機(jī)床靠工人手動操作的狀態(tài)，使機(jī)床的加工質(zhì)量、精度和效率有了大幅度提高，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床自動化。但這種數(shù)控機(jī)床智能化水平仍然較低，運(yùn)算能力低，更不互聯(lián)，數(shù)控機(jī)床在加工物品的同時并不生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也仍然是一臺單個的機(jī)器。

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最近十年間，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)中的加速應(yīng)用，機(jī)床實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，也開始生產(chǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后又可以幫助機(jī)床實(shí)現(xiàn)功能優(yōu)化?；诰W(wǎng)絡(luò)，人們可以在遠(yuǎn)程對機(jī)床進(jìn)行控制；機(jī)床與機(jī)床之間，機(jī)床與其他生產(chǎn)設(shè)備，如生產(chǎn)線上的機(jī)器人等，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了協(xié)同和交互，用戶也可隨時參與機(jī)床設(shè)計進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定制化。這種基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的機(jī)床可稱為新一代智能機(jī)床。機(jī)床之所以能做到更高智能化，最重要的是用基于PC的開放式智能操作系統(tǒng)替代了原有封閉的總線式操作系統(tǒng)。PC平臺和開放架構(gòu)更符合互聯(lián)網(wǎng)思維：由于設(shè)備之間的通信協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的、開放的，所以數(shù)控系統(tǒng)相當(dāng)于一個開放的平臺，可以接入用戶、供應(yīng)商和不同來源的設(shè)備，可以根據(jù)需求的變化增加接入的設(shè)備，系統(tǒng)的延展性更好，更新?lián)Q代的速度更快。

新一代智能機(jī)床帶來的變革

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新一代智能機(jī)床的發(fā)展及其應(yīng)用會帶來重大系統(tǒng)性變革。

1.推進(jìn)制造業(yè)服務(wù)化。機(jī)床企業(yè)由產(chǎn)品制造商變成系統(tǒng)解決方案提供商。有了智能機(jī)床，機(jī)床生產(chǎn)商可采用租賃經(jīng)營模式，不再只銷售機(jī)床，還可在線出售加工能力，由賣產(chǎn)品轉(zhuǎn)為賣服務(wù)。用戶不用再購買機(jī)床，節(jié)省了設(shè)備投入成本。用戶可根據(jù)加工需要隨時租賃機(jī)床廠或第三方的機(jī)床加工能力，按需支付機(jī)床使用費(fèi)，機(jī)床資源得到充分利用。提供加工服務(wù)的機(jī)床企業(yè)可進(jìn)一步增加和提升服務(wù)內(nèi)容，如可向中小企業(yè)提供模具和產(chǎn)品設(shè)計、加工設(shè)計、生產(chǎn)線改造、智能工廠建設(shè)等系統(tǒng)性服務(wù)，增值服務(wù)創(chuàng)造的價值到一定階段會超過機(jī)床本身，進(jìn)而成為機(jī)床企業(yè)的主要收入來源。

2.優(yōu)化了生產(chǎn)方式，推動形成智慧工廠。數(shù)控機(jī)床一旦實(shí)現(xiàn)智能化升級和網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)，以機(jī)床為基點(diǎn)的新系統(tǒng)就呼之欲出。如基于云計算平臺，企業(yè)可挖掘利用機(jī)床“生產(chǎn)”過程中沉淀下來的數(shù)據(jù)，為用戶創(chuàng)造更多價值，更方便地為用戶提供工業(yè)服務(wù)。如遠(yuǎn)程診斷、車間信息系統(tǒng)和在線工廠等。一旦進(jìn)一步通過網(wǎng)絡(luò)把多臺智能數(shù)控機(jī)床連接在一起，一個智慧工廠的雛形便出現(xiàn)了。有網(wǎng)絡(luò)權(quán)限的管理人員可以在移動終端或電腦上，通過互聯(lián)網(wǎng)從遠(yuǎn)程掌控車間內(nèi)所有機(jī)床的實(shí)時狀態(tài)，甚至可以通過手持移動終端(如智能手機(jī))下達(dá)指令，安排車間的生產(chǎn)計劃，并控制機(jī)床的操作。

3.打造出基于加工服務(wù)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，有助于形成自主的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。機(jī)床企業(yè)可以把數(shù)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、研發(fā)平臺、供應(yīng)鏈等都放到云上，建立一個工業(yè)云平臺，在這個平臺上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新鏈、資金鏈、供應(yīng)鏈、信息流、人才流的大范圍共享、共生、交互、協(xié)同，進(jìn)而形成一個以加工服務(wù)為中心、以加工數(shù)據(jù)為紐帶的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，從根本上改變傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)分工體系。當(dāng)云平臺上搭載的功能越來越多，如將來有了交易功能、上云的企業(yè)也越來越多時，這個平臺很可能成長為產(chǎn)業(yè)共用平臺，即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。

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    中國有望搶得先機(jī)

    中國在機(jī)床產(chǎn)業(yè)的智能化變革中有望搶得先機(jī)，這是由中國當(dāng)前的獨(dú)特優(yōu)勢及現(xiàn)有主導(dǎo)者變革惰性決定的。在發(fā)展新一代智能機(jī)床上，中國有三個獨(dú)特優(yōu)勢。

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    其一，這一輪基于PC平臺設(shè)計的數(shù)控系統(tǒng)是中國企業(yè)率先實(shí)現(xiàn)的，已有先發(fā)優(yōu)勢，這與中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速、信息技術(shù)人才多、國家對制造業(yè)智能化發(fā)展支持大等有很大關(guān)系。

    其二，中國大中小企業(yè)的加工需求和智能化需求大。國內(nèi)規(guī)模較大的一些制造企業(yè)，尤其在長三角、珠三角一帶，紛紛加快了制造業(yè)的智能化升級步伐，對智能機(jī)床、機(jī)器人需求大，尤其需要能快速響應(yīng)、性價比優(yōu)勢較明顯的智能裝備。市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大量中小企業(yè)比較喜歡租賃機(jī)床和可聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床，這有利于降成本、減人員，并及時得到服務(wù)。很多中小企業(yè)甚至提出希望將模具設(shè)計、加工等環(huán)節(jié)全部社會化，自己只集中精力做力所能及、且更擅長的產(chǎn)品設(shè)計、市場開發(fā)等環(huán)節(jié)，希望盡量減少重資產(chǎn)投入，盡量減少在加工環(huán)節(jié)的高端人才投入，這恰恰是發(fā)展智能機(jī)床的重大契機(jī)。

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    其三，中國大數(shù)據(jù)、云計算、圖形仿真、人工智能、新一代移動通信技術(shù)(5G)等發(fā)展迅速，對機(jī)床智能化提供了強(qiáng)大支撐。如目前已有企業(yè)開始將5G通信技術(shù)用于企業(yè)內(nèi)機(jī)床數(shù)據(jù)的無線傳輸和運(yùn)動控制，這讓率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的德國企業(yè)受到很大威脅，德國已有專家提出，“在智能機(jī)床時代，德國企業(yè)因為通信技術(shù)相對落后，很可能會輸給中國?！?/font>

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    現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)者的惰性給中國企業(yè)提供了反超的機(jī)會。外國數(shù)控巨頭就是在這個階段遇到了巨大障礙。它們的數(shù)控系統(tǒng)大多還是嵌入式或包括嵌入式的系統(tǒng)，雖然加上網(wǎng)卡也能夠上網(wǎng)，但是聯(lián)網(wǎng)的設(shè)置非常復(fù)雜，還需要對整個系統(tǒng)軟件進(jìn)行修改。即使聯(lián)上網(wǎng)以后，也因為嵌入式芯片的計算處理能力有限，無法支撐高級的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

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    從技術(shù)上講，這些巨頭也能開發(fā)基于PC的可聯(lián)網(wǎng)數(shù)控系統(tǒng)。實(shí)際上它們現(xiàn)在也在往通用計算機(jī)系統(tǒng)上轉(zhuǎn)型，但沒有想象中那么簡單。嵌入式系統(tǒng)中的軟件與PC平臺之間存在兼容性障礙，不能把原來的軟件算法直接嫁接到PC平臺上，所以轉(zhuǎn)型就需要推倒原來的系統(tǒng)架構(gòu)重新開發(fā)。但這些巨頭過去已經(jīng)取得市場優(yōu)勢地位，原先的軟件、算法都是它們積累多年的技術(shù)優(yōu)勢，為維護(hù)這種優(yōu)勢就不斷讓升級換代的系統(tǒng)兼容過去的系統(tǒng)，想要徹底放棄并不容易。例如，西門子最新推出的840D數(shù)控系統(tǒng)是基于PC的芯片，但是因為有技術(shù)兼容的歷史包袱，一步不可能跨出很遠(yuǎn)。最典型的是840D的PLC(可編程邏輯控制器)仍然采用傳統(tǒng)的方式，需要有單獨(dú)的芯片承載，因為這是它傳承多年的一個產(chǎn)品。

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    推倒重來，意味著現(xiàn)存巨頭們的新系統(tǒng)將需要再度經(jīng)受市場的驗證，長期積累在原來系統(tǒng)中的經(jīng)驗會大量喪失。因此，在巨頭的優(yōu)勢還存在的條件下，如果沒有足夠的遠(yuǎn)見和壯士斷腕的意志，沒有勇氣去冒既有市場份額和利潤突然下降的風(fēng)險，就難以研發(fā)出革命性的新技術(shù)。即使出來新技術(shù)，也缺乏內(nèi)在動力去推廣應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)自我替代。這反過來卻幫助市場后進(jìn)者超越既有的領(lǐng)先者。

中國要加快發(fā)展新一代智能機(jī)床

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    發(fā)展新一代智能機(jī)床是中國機(jī)床工業(yè)自改革開放以來難得的一個重大機(jī)遇。它的意義不僅是能為中國機(jī)床工業(yè)提供一個自主、可用的數(shù)控系統(tǒng)，更重要的是以其改變工業(yè)模式和制造方式的潛力，為中國邁向新工業(yè)革命開辟一條路徑。政府部門需要在主要依靠市場機(jī)制促進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的同時，在研發(fā)、推廣應(yīng)用等方面給予政策支持。

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    1.給創(chuàng)新者較充分的時間和足夠包容。中國機(jī)床產(chǎn)業(yè)總體上是落后的，想利用智能化實(shí)現(xiàn)反超，挑戰(zhàn)巨大。要讓機(jī)床肌體強(qiáng)壯，不僅要克服基礎(chǔ)性短板，如功能部件仍然不過關(guān)、精度可靠性指標(biāo)落后等，還要跨界創(chuàng)新，大量集成過去裝備制造業(yè)所不熟悉的互聯(lián)網(wǎng)、通信、大數(shù)據(jù)、仿真等技術(shù)，打造智能機(jī)床。為此必須給創(chuàng)新者留出時間，對一次甚至是多次重大失敗也要給予足夠?qū)捜?，對探索不同技術(shù)路線要包容，鼓勵技術(shù)顛覆。

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    2.在研發(fā)上鼓勵跨界創(chuàng)新。機(jī)床重大專項應(yīng)更大力度向智能化領(lǐng)域傾斜，吸收更多跨界的專家、科研人員參與機(jī)床重大專項評審、討論、研發(fā)，支持跨學(xué)科、跨專業(yè)、跨行業(yè)、跨企業(yè)組織研發(fā)體系。

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    3.支持重點(diǎn)機(jī)床企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。國內(nèi)主要機(jī)床企業(yè)在向智能化轉(zhuǎn)型過程中普遍遇到了體制機(jī)制落后、機(jī)床基礎(chǔ)性技術(shù)能力偏弱、智能化人才短缺、后續(xù)投入不足等問題。應(yīng)加快這些企業(yè)自身改革，不能寄希望在落后的企業(yè)體制上生長出有持續(xù)競爭力的智能化能力。要下決心推進(jìn)國有機(jī)床企業(yè)混合所有制改革和分離辦社會職能、處置僵尸企業(yè)、“三供一業(yè)”改革等，使這些骨干企業(yè)能輕裝上陣、再發(fā)新枝。

    4.從需求側(cè)入手，支持智能機(jī)床推廣應(yīng)用。為安全起見，軍工等重要敏感性行業(yè)應(yīng)使用本國智能機(jī)床。對用戶與機(jī)床企業(yè)聯(lián)合開發(fā)、自己率先應(yīng)用首套裝備等這種研用一體化的做法和實(shí)踐，可給予更多支持。對中小企業(yè)租賃機(jī)床、機(jī)床企業(yè)出租機(jī)床等可考慮在稅收、融資等方面給予支持，增強(qiáng)中小用戶黏性，幫助機(jī)床企業(yè)減少重資產(chǎn)投入風(fēng)險。

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    5.強(qiáng)化制造業(yè)數(shù)據(jù)管理和安全利用。智能機(jī)床產(chǎn)生大量蘊(yùn)含經(jīng)濟(jì)價值的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其中有些還涉及客戶需求信息乃至用戶個人隱私，如果管理不當(dāng)會損害用戶利益，這也是很多企業(yè)不敢大面積使用智能機(jī)床的一個擔(dān)憂。一方面，可充分發(fā)揮市場作用，鼓勵機(jī)床企業(yè)通過合同與客戶協(xié)商明確數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)、流通、使用和銷毀條款，解除客戶擔(dān)憂。另一方面，要發(fā)揮好政府在數(shù)據(jù)法規(guī)制定、個人信息保護(hù)、加強(qiáng)市場監(jiān)管、數(shù)據(jù)備份和網(wǎng)絡(luò)安全漏洞檢測通報等方面的作用，確保數(shù)據(jù)安全存放和公平使用。

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（執(zhí)筆：張永偉、路風(fēng) ）    中國經(jīng)濟(jì)報告

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雙軸心直線導(dǎo)軌

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