基于工業(yè)裝備數(shù)字化、自動化、智能化的趨勢，國際生產(chǎn)工程科學(xué)院(cirp)將數(shù)控技術(shù)確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。數(shù)控技術(shù)是集機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，對我國制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化發(fā)揮著舉足輕重的作用。
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵組成部分之一，它由機(jī)械運(yùn)動控制、軌跡伺服和位置測量等部分組成，針對不同的制造工藝，還要包括相應(yīng)的工藝過程控制部分，是數(shù)控電加工機(jī)床的核心，也是整個機(jī)床的大腦，其良好的靈活性、通用性、便利性、可靠性及聯(lián)網(wǎng)功能決定了數(shù)控電加工機(jī)床的水平和檔次。對于電加工機(jī)床行業(yè)來說，明顯提升數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)水平是實(shí)現(xiàn)機(jī)床產(chǎn)品提檔升級、行業(yè)由大變強(qiáng)的關(guān)鍵因素之一，也是行業(yè)企業(yè)經(jīng)營者和科研人員需要擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任。
從高校研究到企業(yè)研制，趙萬生教授帶領(lǐng)蘇州邁科全機(jī)電有限公司在電加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)方面開展了積極探索。日前，中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會特種加工機(jī)床分會、中國機(jī)械工程學(xué)會特種加工分會和《電加工與模具》編輯部在走訪中與公司董事長趙萬生就特種加工數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)、科技成果產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐等內(nèi)容進(jìn)行了交流。
特種加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵：自主創(chuàng)新+需求導(dǎo)向
——趙萬生談蘇州邁科全的特種加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐
成立于2011年的蘇州邁科全機(jī)電有限公司(以下簡稱邁科全)是一家專注于機(jī)電和自動化系統(tǒng)研發(fā)、集成及咨詢服務(wù)的研發(fā)型企業(yè)，在電加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的自主研發(fā)方面已經(jīng)走過了十個年頭的探索之路。
每隔一段時間，作為邁科全公司創(chuàng)始人的趙萬生都會深入客戶就特種加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)或應(yīng)用的情況進(jìn)行調(diào)研、交流。而作為上海交通大學(xué)的教授，他的一個重要的研究方向就是面向智能制造的特種加工數(shù)控系統(tǒng)。在近20多年時間里他帶領(lǐng)團(tuán)隊前后承擔(dān)了多項(xiàng)與電加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的863重點(diǎn)項(xiàng)目和04專項(xiàng)課題，持續(xù)開展了電加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的自主研發(fā)活動。“新架構(gòu)特種加工智能數(shù)控系統(tǒng)”“人工智能與智能控制在特種加工中的應(yīng)用”“機(jī)器與設(shè)備智能控制器”“智能傳感與狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”“基于網(wǎng)絡(luò)分布的生產(chǎn)線及車間自動化系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用”等，都是他們團(tuán)隊的重要研究成果。其中一些科研成果已逐步通過邁科全實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
由于投身電加工技術(shù)科研領(lǐng)域，趙萬生帶領(lǐng)邁科全自創(chuàng)業(yè)起就聚焦于電加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)。在科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程中，研發(fā)團(tuán)隊必須闖過人們常說的科技成果轉(zhuǎn)化過程中的“死亡之谷”，比如橫亙在創(chuàng)業(yè)路上的資金問題、開發(fā)成果的實(shí)際應(yīng)用問題。與今天的得心應(yīng)手不同，邁科全在多年的探索中也經(jīng)歷了曲折艱辛的過程，尤其是創(chuàng)業(yè)沒兩年就曾陷入研發(fā)尚未出結(jié)果而投資的錢“基本燒光”的窘境，最終團(tuán)隊想方設(shè)法堅持，在合作伙伴的支持下咬牙挺了過來，其中的艱難不言而喻，并由此總結(jié)出實(shí)現(xiàn)特種加工數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵要素。
構(gòu)建技術(shù)體系，打通發(fā)展路徑
在高校開展科研時，趙萬生和上海交通大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊基于產(chǎn)學(xué)研用合作走進(jìn)特種加工機(jī)床企業(yè)，參與國家科技重大專項(xiàng)(04專項(xiàng))“固定工作臺式精密數(shù)控電火花成形加工機(jī)床”、“高檔數(shù)控機(jī)床數(shù)字化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)與工具集研發(fā)及典型產(chǎn)品應(yīng)用”等課題攻關(guān)，承擔(dān)了電加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)任務(wù)。2011年，正被如何產(chǎn)業(yè)化問題困擾的趙萬生在距離上海百公里的蘇州接到了“人才計劃”的橄欖枝，他帶著團(tuán)隊在當(dāng)?shù)卣恼叻龀窒鲁闪⑦~科全，進(jìn)一步往產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。
在與企業(yè)合作攻關(guān)的過程中，研發(fā)團(tuán)隊早期基于國外的硬件系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)多軸應(yīng)用層面功能，雖然研發(fā)速度快了，但也由此帶來了系統(tǒng)成本高、無法深入系統(tǒng)底層進(jìn)行更多自主開發(fā)的大問題。趙萬生及其團(tuán)隊意識到：如果要實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的國產(chǎn)化，就必須實(shí)現(xiàn)核心關(guān)鍵技術(shù)的自主可控，特別是戰(zhàn)略產(chǎn)品的核心關(guān)鍵技術(shù)。
耗時十年，邁科全通過多方面的努力，終于打通了技術(shù)研發(fā)及公司發(fā)展的路徑。一方面，為了不受制于國外技術(shù)，邁科全從硬件、軟件的底層研發(fā)到系統(tǒng)應(yīng)用來全面構(gòu)建數(shù)控系統(tǒng)，盡量采用技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，比如采用arm系列芯片和開源linux操作系統(tǒng)，在總線技術(shù)、底層硬件技術(shù)、軟件代碼等全部自己開發(fā)，構(gòu)建了更完整、自主可控技術(shù)體系，尤其是掌握了自主開發(fā)的相關(guān)底層技術(shù)，為應(yīng)對需求打下堅實(shí)基礎(chǔ)；另一方面，公司從單機(jī)開發(fā)發(fā)展到智能制造單元整體解決方案開發(fā)，將產(chǎn)品線豐富為包括應(yīng)用于往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床、單向走絲電火花線切割機(jī)床、電火花成形機(jī)床、電火花小孔加工機(jī)床以及智能產(chǎn)線在內(nèi)的多類數(shù)控系統(tǒng)及智能制造單元，使自身在與下游客戶的不斷合作中增強(qiáng)研發(fā)能力和技術(shù)實(shí)力，向系統(tǒng)集成解決方案提供商方向發(fā)展；再一方面，從實(shí)踐來看，充分依靠政府、合作企業(yè)的支持以及在高校的原創(chuàng)技術(shù)積累，將“官產(chǎn)學(xué)研用”的積極性調(diào)動起來，從而才形成了通暢的技術(shù)及企業(yè)發(fā)展路徑。
順應(yīng)數(shù)字化、自動化、智能化發(fā)展方向，形成基于完全自主的技術(shù)體系，掌握從底層到應(yīng)用的關(guān)鍵自主技術(shù)，也使邁科全更有底氣。正如趙萬生所言：“產(chǎn)業(yè)界進(jìn)入新的發(fā)展階段，正面臨深層次轉(zhuǎn)型，很多企業(yè)在自動化、智能化方面給我們提了更具體的要求，現(xiàn)在我們自己的技術(shù)路徑打通之后，一切就順理成章了。”
把握市場導(dǎo)向，響應(yīng)客戶所需
產(chǎn)業(yè)化過程中另一個大問題是企業(yè)開發(fā)成果如何被市場所接受。“很多成果在高校開展的研究中行得通，但應(yīng)用到實(shí)際中有很多細(xì)節(jié)問題要去解決，從產(chǎn)品設(shè)計到實(shí)際應(yīng)用，這中間有相當(dāng)大的距離需要跨越。”趙萬生說，不同于高校的科研，企業(yè)研發(fā)必須深入市場，直接為用戶實(shí)際需求服務(wù)，解決其痛點(diǎn)和難點(diǎn)問題。
近些年，國產(chǎn)電加工機(jī)床自動化、智能化轉(zhuǎn)型需求明顯增加，企業(yè)對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的要求也不斷提高。在以前校企合作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，邁科全確立了“apps”的產(chǎn)品開發(fā)方針，即：敏捷響應(yīng)(agile)、性能出眾(performance)、平臺支撐(platform)、標(biāo)準(zhǔn)(standard)，以此為客戶企業(yè)提供技術(shù)產(chǎn)品和周到的技術(shù)服務(wù)，將科技研究成果跟市場需求緊密對接。“要知道，你規(guī)劃的未必就是市場需求，我們很多產(chǎn)品是在市場牽引下做起來的。比如，公司的電火花成形機(jī)、電火花小孔加工機(jī)數(shù)控系統(tǒng)均是響應(yīng)市場需求而開發(fā)出來的。鎖定了市場提出的研發(fā)目標(biāo)，這樣的研發(fā)也就更具有針對性。”
在合作過程中，邁科全尊重合作企業(yè)和用戶的實(shí)際需求和使用習(xí)慣，充分考慮到機(jī)床企業(yè)的專有技術(shù)保護(hù)，比如簽訂保密協(xié)議，明確劃定知識產(chǎn)權(quán)邊界和保護(hù)范圍；通過可獨(dú)立的技術(shù)方案，開發(fā)一些接口，供用戶企業(yè)二次開發(fā)，等等。這些合作企業(yè)往往也都具備一定的技術(shù)研發(fā)實(shí)力。技術(shù)條件好的企業(yè)，邁科全只需通過底層技術(shù)直接對接用戶的工藝數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)，相應(yīng)的合作也很順手。而更多的時候，邁科全是幫助客戶實(shí)現(xiàn)功能想法，從需求出發(fā)，通過量身定制為客戶創(chuàng)造價值。
在科研成果產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐中，一方面既要側(cè)重對需求的滿足，另一方面也要側(cè)重對技術(shù)發(fā)展趨勢的研判，跟隨國家需求、產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向開展具有前瞻性的研究。只要技術(shù)基礎(chǔ)牢固，與客戶形成穩(wěn)定的合作關(guān)系，在需求釋放時就能收獲回報。比如隨著云技術(shù)的加速普及，過去作為趨勢性的遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)就變成了企業(yè)的實(shí)際需求。
研究真的問題，服務(wù)國家所需
邁科全創(chuàng)業(yè)至今的十年間，國家也經(jīng)歷了飛速發(fā)展，自主創(chuàng)新的意識越來越強(qiáng)。“靠科技力量支撐大國、強(qiáng)國建設(shè)”，對此，他們在實(shí)踐中的感受更加強(qiáng)烈。國家提倡科研工作者“要研究真問題”、“要真解決問題”。趙萬生理解，所謂“真問題”，之于企業(yè)就是“老大難”的問題，之于國家層面就是“卡脖子”的問題。
就特種加床機(jī)床行業(yè)而言，精密化、數(shù)字化、自動化、智能化的發(fā)展趨勢將更明顯，機(jī)床升級轉(zhuǎn)型的需求也更迫切，許多技術(shù)瓶頸還有待解決。現(xiàn)在隨著大國博弈的升級，國家正從頂層設(shè)計推動工業(yè)軟件等核心關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)。作為“卡脖子”技術(shù)關(guān)鍵領(lǐng)域之一，工業(yè)軟件同時涉及基礎(chǔ)研究和應(yīng)用生態(tài)，是智能制造的基礎(chǔ)和支撐，對產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全可控至關(guān)重要，已被納入“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃重點(diǎn)專項(xiàng)。此前，在工信部等六部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快培育發(fā)展制造業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)的指導(dǎo)意見》中也提出：推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，大力推動自主可控工業(yè)軟件推廣應(yīng)用，提高企業(yè)軟件化水平。這些，給了邁科全進(jìn)一步推進(jìn)科研成果產(chǎn)業(yè)化、通過深入研究促進(jìn)行業(yè)更大發(fā)展的方向和動力。
原標(biāo)題：特種加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵：自主創(chuàng)新 需求導(dǎo)向——趙萬生談蘇州邁科全的特種加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐