绿色数控技术与产业的发展途径

1 发展绿色数控技术与产业的基本战略

　　近年来，数控技术与产业发展在我国已得到高度重视。特别是在通过微机数控领域，以Pc平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界先进行列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面存在的问题尤为突出。进入新世纪以来，对这些问题的解决已经初显成效，如何使我国数控领域沿着可持续道路发展，以绿色数控技术与产业为重要发展途径，使我国在国际竞争中有举足轻重的地位，将是我国数控研发部门和生产厂家所面临的重要任务。

　　1.1 以科技创新为基础

　　我国数控技术与产业起步于1958年，近50年的发展历程，经历了三个发展阶段(如表1所示)，取得了相当大的进步。

　　但在世界数控强手如林的今天，那种按国外模式，按部就班地发展这一常规途径已经行不通，目前，我国真正自主科技创新的成分并不多。为了改变这种现状，要大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用先进数控技术，坚持可持续发展道路，以绿色数控技术与产业为重要发展途径，逐步建立起自己独立的、先进的技术体系，从而摆脱老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统的局面。

　　1.2 加大技术支持和技术服务的力度

　　数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务相当重要。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和技术服务。今后，我国的数控生产厂家应对用户的技术支持和技术服务作为重要工作来抓，使其在市场上向纵深挺进时，有一个以技术支持和技术服务为核心的强大后方；利用先进的信息技术手段，建立新一代立体化的技术支持和技术服务体系，为绿色数控技术与产业创造良好的发展空间，为取得数控产品市场竞争的胜利赢得主动。

2 发展绿色数控技术与产业的技术途径

　　2.1 发展新一代具有中国特色的PC数控系统

　　目前，PC数控系统的体系结构有两种主要形式：①专用数控加PC前端的复合式结构；②通用PC加位控卡的递阶式结构。除这两种形式外，还有一种正在发展的数字化分布式结构。这种正在发展的数字化分布式结构的方案是将由DSP(位置控制、速度控制、矢量变换控制)等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一个完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，只被国内少数用户所接受，上述结构并不是符合中国国情的最好方案。适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，有利于降低系统成本，更重要的是可有效提高系统的可靠性。

 　　可靠性的好坏是国产数控系统能否发展的关键。国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，为完成复杂的数控功能需要由多个CPU来组成系统，有时还需要另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能，从而造成系统硬件规模庞大。过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成很大威胁。

　　在开发新型数控系统时应优先选用新型高性能CPU作为系统的运算和控制核心，并且尽量用软件来实现数控的所有功能。这样可大幅度减小系统硬件的规模。具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这样既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本。这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面而作出贡献。

　　2.2 绿色数控技术与产业的发展措施

　　我国数控产业要有大的发展必须坚持可持续发展的道路，绿色数控技术与产业是实现可持续发展的重要途径，其主要特点是清洁和节约。

　　大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几个方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中采用非氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如用软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这即符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床，绿色数控机床应是材料消耗少，能耗低，无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床铸造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。

　　全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证。我国的数控产品要占有国际市场，必须坚持可持续发展道路，以绿色数控技术与产业为重要发展途径。

3 促进绿色数控技术与产业商品化进程

　　从商品角度看，我国的数控产品与国外相比还存在很大的差距。近些年我国数控产品显然发展很快，但在市场的占有率却不高。影响系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性，稳定性和实用性。以往，我国一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标，而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性，实用性方面花费的精力相对较少。数控产品的某些问题在开发，试用，甚至鉴定时都难以实现。这就造成同样型号的数控机床在有的用户那运行得很好，而在别的用户那却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件时工作得很好，但用于加工其它零件时却不尽人意。国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，一旦发现问题，立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。

　　促进我国绿色数控技术和产业的商品化：①设立专门的机构对产品进行严格全面的测试，尽量减少数控系统的潜在问题，将高指标、高性能的产品变成具有市场前景的商品，进一步提高国产数控产品的声誉。②促进我国绿色数控技术和产品的商品化，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而使我国的绿色数控产品变成真正有市场的好商品。

4 结束语

　　大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用先进数控技术。坚持可持续发展道路，以绿色数控技术与产业为重要发展途径，逐步建立起自己独立的、先进的技术体系。进而促进我国绿色数控技术与产业的商品化进程，加大绿色数控产品的市场占有率，使我国的绿色数控技术与产业在21世纪走在世界前列，让我国经济继续保持强劲的发展势头。