中國高檔數控系統來了
——華中數控成功打造出最強“中國大腦”
http://www.debgrams.com 2017-03-15 09:40 來源：科技日報 劉志偉
有這樣一個行業，對國家國防安全和經濟安全具有戰略意義，但由于長期受到西方發達國家的封鎖限制，一直受到國家領導和行業專家的高度關注。有這樣一個行業，“屢敗屢戰”，始終堅持、堅守自主創新之路，不斷突破國外技術封鎖。這就是國產數控系統行業。
今天，我們看到國產數控系統行業正在鳳凰涅槃，邁向未來……
全國智能制造試點示范經驗交流會上，工信部部長苗圩、中國工程院院長周濟參觀東莞勁勝智能制造示范車間，聽取華中數控負責人的匯報
武漢華中數控股份有限公司以華中科技大學為技術依托，產學研緊密合作，長期致力于自主產權的數控系統研發與產業化，用“中國大腦”裝備“中國制造”，發展成為一家上市企業和中國數控行業的領導者。
最近，華中數控董事長陳吉紅在接受科技日報記者采訪說，國外壟斷封鎖的狀態正在發生改變。“中國大腦”不僅要擁有話語權，而且也會越來越“智慧”，中國由制造大國邁向制造強國的目標一定能實現！
“華中8型”橫空出世
基礎薄弱、“缺心少腦”一直是“中國制造”的短板。數控機床是工業的“母機”，其技術水平代表著一個國家的綜合競爭力。數控系統是機床裝備的“大腦”，決定了數控機床的功能、性能和技術水平的高低。自主可控的數控系統技術是保證我國工業信息安全和實現智能制造的關鍵。特別是五軸聯動的高檔數控系統和機床裝備，一直是重要的國際戰略物資，受到西方國家嚴格的出口限制。歷史上著名的“東芝事件”“考克斯報告”等，都充分說明高檔數控機床和高檔數控系統對于我國國防安全的極端重要戰略意義。
2010年春節剛過，華中數控將近百人的開發隊伍移師揚州，進行一周工作七天，每天工作十二小時的被稱為“712”式的封閉式研發會戰。
這是一場“爭氣仗”，國家啟動“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項（以下簡稱“04專項”）。華中數控接到國家課題任務后，瞄準國際領先的高檔數控系統，集中優勢研發力量，以產品化為目標，科學組織實施產品攻關工程。
華中數控不負眾望，成功研制出具有自主知識產權的“華中8型”高性能數控裝置、伺服驅動和伺服電機成套產品。
“華中8型”高檔數控系統
圍繞“華中8型”的研制，華中數控攻克了多軸聯動、高速高精、現場總線、開放式平臺、基于指令域大數據的智能化等關鍵核心技術，全面縮小與國外的差距，實現了我國數控系統從“模擬式、脈沖式”，向“總線式、全數字”的高檔數控系統的跨越式發展。
經國家機床質量監督檢驗中心檢測，“華中8型”各項功能均達到國際主流高檔數控系統的指標，功能、性能和可靠性達到國外同類系統水平，可替代進口，為我國高檔數控裝備的自主可控提供了保障。
2016年4月，“華中8型”通過了由中國機械工業聯合會組織的科技成果鑒定。鑒定專家組認為：華中數控在我國數控系統后發追趕，面臨更嚴苛要求的應戰壓力下，奮力拼搏，歷經幾代技術攻關，開發出了“華中8型”為代表的自主可控的數控系統，全面達到國際先進水平，可替代進口。為高檔數控機床重大專項作出了突出的貢獻，為中國智能制造提供了智能平臺。
2016年，“華中8型”先后獲得了湖北省科技進步一等獎和中國機械工業聯合會科技進步一等獎。自主知識產權的NCUC現場總線技術，已列入國家標準，并獲得湖北省發明一等獎。“華中8型”還獲得發明專利48項，軟件著作權47項，形成國家和行業標準13項。
2016年5月，全國科技創新大會期間，“華中8型”作為“04專項”的標志性成果，光榮地入選了“十二五”國家科技創新成就展。
國家“十二五”科技創新成就展上展出的大型五軸聯動加工中心及配置的“華中8型”高性能數控系統
高端應用實現重點突破
“華中8型”一問世，便引起國內外同行業的高度關注，用慣了國外高端數控系統的國內用戶投來了異樣的眼光。
目前，我國軍工企業的大部分高檔數控機床仍采用國外進口機床和數控系統，這些進口設備的關鍵功能和核心技術長期受到國外的雙重封鎖。工業信息安全存在巨大隱患。國際形勢一旦發生變化，這將直接影響我國國防安全。
航空企業是高端數控裝備的聚集地，在他們的眼中國內數控系統只能“干粗活”，因此不敢輕易采用國產數控系統。
2012年4月，沈陽飛機公司領導欣然表示：“沈飛愿意做航空企業中第一個吃螃蟹的人！我們愿意給國家或行業搭這個平臺，將公司作為國產高檔數控系統的試驗基地。”
2013年2月，沈飛數控加工廠率先采用“華中8型”完成了對第一臺進口辛辛那提LANCE2000加工中心的國產化改造并投入。由于進入最后精加工階段的飛機零件非常昂貴，數控系統的任何缺陷，均可能導致零件報廢，華中數控和沈飛都承擔了巨大壓力。經過近一年的生產驗證，數控系統完全能滿足使用要求。
為沈飛改造的雙龍門五坐標銑床
沈飛由此打消了對國產數控系統的疑慮，又拿出30多臺設備交給華中數控進行數控改造，包括國外著名公司Forest-line的五坐標大型橋式龍門銑床、雙主軸龍門加工中心等多臺高檔數控機床。
目前，這批數控系統已累計運行30多萬小時，其功能、性能、可靠性經受了考驗，為沈飛的新型戰機關鍵結構件加工發揮了重要作用。沈飛在后續的新購機床上，也批量選用“華中8型”。
“華中8型”首次在國內航空領域實現了國產高檔數控系統的規模化、批量化應用。在沈飛的示范效應下，“華中8型”在上海航天八院、航天三院、航天四院等重點航空航天企業，以及東方汽輪機公司等重點發電裝備行業獲得批量應用。
2016年年底，“04專項”全面啟動了“換腦升級工程”，支持國防軍工企業用國產數控系統批量置換進口數控系統，以大幅提升國防軍工領域制造裝備自主可控能力和工業信息安全水平。
據了解，在已經進入第一批換腦升級工程項目中，十大軍工集團企業計劃完成近千臺數控機床“換腦升級”。作為“換腦工程”的主力，華中數控已與十大軍工集團企業開展全面合作。
華中數控董事長陳吉紅說，公司將在前期與軍工企業合作成功的基礎上，抓住本次軍工“換腦工程”的契機，積極推進“華中8型”在國防軍工領域的應用。
產業化步伐不斷加快
高速、高精、高效是數控加工追求的永恒目標。在與國外數控系統的市場競爭中，在高速、高精等性能方面的差距，一直是國產數控系統的軟肋。
由于在柔性加減速控制、納米精度插補、硬件電流環、高響應伺服電機技術方面的突破，“華中8型”的高速、高精、高效性能指標，超過了國外數控系統。
在深圳某企業的生產現場，裝有“華中8型”的高速鉆攻中心與裝有國外著名數控系統的高速鉆攻中心進行“打擂”。在同樣機床硬件配置和同等加工質量的條件下，加工同樣的零件，“華中8型”比國外系統的加工效率高出10％—20％。
“以前，我們給用戶介紹國產數控系統，只有價格便宜一個優勢?，F在我們可以揚眉吐氣地告訴用戶：‘華中8型’比國外系統加工效率更高。如果不信，可以現場比賽。”華中數控副總裁熊清平告訴記者。
技術的突破和進步，賦予“華中8型”極高的性價比。有了好產品，華中數控在產業化之路上大步邁進。
近年來，新型電子信息產品制造領域對高速鉆攻中心需求呈現爆發式增長。由于這類數控機床在高速（主軸轉速24000轉/分，進給速度60米/分，加速度達1G）和高精（加工表面達到鏡面）方面有極高的技術要求，所配數控系統一直被國外壟斷。
2015年開始，華中數控瞄準這一細分市場需求，利用“華中8型”的技術優勢，組織精兵強將，聯合用戶，攻艱克難，全面達到高速鉆攻中心的技術要求，成為能與國外知名數控系統在這一市場領域競爭的國產數控系統。
截至2016年年底，“華中8型”已用于15000余臺套高速鉆攻中心的配套，市場份額大幅度提升。
吉林通用機械有限公司是為大眾、寶馬等國際著名企業生產汽車輕量化底盤零件的著名企業。該企業擁有大量國外和臺灣數控機床，曾經一次性采購臺灣數控機床近千臺。2015年，吉林通用公司開始試用“華中8型”。從三軸系統開始起步應用，到“華中8型”五軸系統批量應用。
吉林通用已應用“華中8型”170多套，包括40多套四軸系統和30多套五軸系統。目前，吉林通用與華中數控正在合作建設由500臺“華中8型”組成的智能制造車間。
與數控機床廠緊密合作，建立戰略伙伴關系，一直是華中數控的主要目標。目前，已有300多家機床廠與華中數控形成了緊密的合作關系。
特別是華中數控向機床企業開放了“華中8型”軟硬件開發平臺，支持大連機床、寶雞機床開發了機床廠自己的數控系統，集成了機床廠的特殊工藝和控制要求，形成了機床廠數控系統自己的特色，開創了國產數控系統和國產數控機床協同創新的全新發展模式。目前，大連機床的DMTG數控系統已經累計銷售了近萬臺套。
大連機床批量配套DMTG
華中數控借助“華中8型”的技術優勢，不斷加快產業化步伐。在深圳、重慶、佛山、泉州、東莞、襄陽、沈陽、寧波、蘇州、常州等地成立了研究院和分公司，與工業軟件等智能制造企業建立協同合作關系，產業布局遍及珠三角、長三角等經濟發達地區。
目前，“華中8型”高性能數控系統已累計銷售4萬多套，伺服電機近百萬套，應用領域涉及航空航天、能源裝備、汽車制造、船舶制造、3C加工等，取得了顯著的經濟社會效益。
“智能制造”強力出擊
2011年開始，華中數控把云計算、大數據、物理信息融合系統等新技術用于“華中8型”數控系統，創造性地提出了“指令域示波器”的加工過程大數據分析方法，實現從數控設備的運行、加工、操作、維護等環節的智能化。并在武漢建立了“數控加工大數據中心”，通過無線網絡監控用戶企業車間生產線的相關數據，實現“華中8型”數控系統的遠程監控、加工優化、健康保障等超越國外的原創性的智能化功能模塊。華中數控由此邁出了向制造型服務業轉型升級的步伐。
去年7月23日，全國幾十家媒體的記者擠爆了東莞勁勝精密公司的智能制造車間。勁勝智能制造示范項目成為全國的標桿，在全國智能制造試點示范經驗交流會上引起轟動。
東莞勁勝的智能制造工廠是華中數控與勁勝公司合作成果。有180臺配華中數控系統的高速鉆攻中心、72臺華中數控機器人，組成10條自動化生產線，還集成了華中數控大數據中心和云服務平臺。在全國率先實現了國產數控系統、國產工業機器人、國產機床裝備的“三國”智能技術集成和規模應用。
東莞勁勝智能制造示范項目車間現場
勁勝智能制造車間的每一臺數控設備和機器人都在大數據中心記錄了設備工作過程中的實時大數據。這些數據與加工程序在指令域上實現關聯，構成每一個零件加工的“心電圖”。這些“心電圖”的集合，組成每一臺機床設備“數字雙胞胎”。
利用數控加工“心電圖”，看到每一條加工程序的主軸功率、電流、振動和誤差大小。華中數控的智能優化模塊可以幫助用戶優化加工工藝參數，提高加工效率5％—30％以上。
在數控加工過程中，經常出現斷刀現象，導致后續打刀、廢品，甚至損壞設備，成為智能化、無人車間的長期可靠運行的瓶頸。華中數控開發了斷刀智能檢測模塊。以正常加工的“心電圖”作為模板，與后續加工的“心電圖”進行實時對比，并根據心電圖特征的異常變化，判斷是否出現斷刀。這一技術不需要增加任何傳感器，準確度很高。
華中數控還為每一臺機床安排了一個“鐵人三項”機床健康狀態自檢的程序。華中數控的智能化健康保障模塊，根據機床執行“鐵人三項”自檢程序的“心電圖”數據的智能對比，判斷出機床健康狀態的變化，實現預測性維修的智能健康保障功能。
勁勝精密執行總裁王建在全國智能制造試點示范經驗交流會上介紹，該智能制造車間減少80％以上的人力，提高20％的生產效率，有效降低運營成本和不良品率。
2013年，華中數控從為國內著名家用電器制造企業提供了600多臺桁架式機器人控制器和100多臺洗衣機法蘭自動上下料、鈑金沖壓獨立式機械手等產品起步，開始向工業機器人產業轉型。
華中數控以武漢為總部，迅速在鄂州、重慶、泉州、深圳、東莞、佛山等地進行了工業機器人產業基地的全國性布局。華中數控以自主知識產權的數控系統、伺服電機、伺服驅動等核心技術，研制了“華數2型”機器人控制器和桁架式和關節式工業機器人系列產品投入市場。
2016年，華中數控通過并購重組，收購了在新能源汽車電池、食品生產等智能制造領域，具有優勢的江蘇錦明機器人有限公司。華中數控完成了從工業機器人的關鍵部件、機器人本體，到智能產線系統集成的全產業鏈的布局。
2016年，實現了近千臺工業機器人的規模生產銷售。“華數六軸多關節機器人是公司生產的較為成熟的工業機器人，已經廣泛應用于焊接、拼裝、噴涂、搬運等領域。”華中數控副總裁熊清平介紹。
“十三五”期間，中國政府大力實施“中國制造2025”，全面推進智能制造，實現制造業轉型升級，數控系統作為各種智能裝備的“大腦”，具有廣闊的發展前景。華中數控董事長陳吉紅介紹，公司已確立了“一個核心三個主體”的發展戰略。即：以數控系統技術為核心，以數控機床、工業機器人、電動汽車的應用配套為三個細分市場主體。華中數控一定能夠為“用中國大腦，裝備中國制造”作出更大的貢獻。
編輯精選
