图为广州数控产品测试车间

 总线式数控系统配套方案

 
    “通过不断地将信息技术与数控技术有效融合，广州数控提升了产品的数字化水平，提高了产品可靠性和稳定性，增强了国产数控系统的品牌实力。”
    ———广州数控设备有限公司董事长兼总经理何敏佳
“这里就是我们规划建设中的GSK系列数控产业化基地！”广州数控设备有限公司(以下简称“广州数控”)技术总部办公室主任蒋米仁指着一大片工地向《中国电子报》记者这样说道，语气里难掩兴奋之情。据悉，该基地建成后，将促使广州数控成为国内最大的数控技术研发中心，促使GSK系列数控产品产能接近世界第一位：数控装置提高到10万套/年，伺服电机提高到20万套/年，也将进一步加快我国机床数控化进程。
    如今，先进制造业已经成为各国竞争的焦点，而先进制造业的基础则是高端数控机床。高端数控机床之所以“高端”，除了由先进的机械工艺决定之外，先进的“大脑”也起到决定性作用，这个“大脑”就是数控系统。目前，我国经济型数控系统已经主导中国市场，市场占有率稳定在95%以上，国产普及型中档数控系统呈稳步上升势态。但是，对于高档数控系统市场而言，尽管我国高档数控系统也有所突破，越来越多的用户开始使用配备国产高档数控系统的机床，但国外品牌高档数控系统在我国的市场占有率仍然保持在98%以上，几乎垄断国内数控机床市场，实现国产数控系统高端突破迫在眉睫。而广州数控就是一家以振兴民族数控为己任的企业，已发展成为国内极少数具备为用户提供“三位一体”(即机床控制系统、交流伺服驱动装置和伺服电机、主轴伺服驱动装置和主轴电机)数控产品配套能力的企业。截至2009年，公司累计生产销售机床数控系统超过26万套，实现数控系统产销量连续10年保持国内同行业第一位。

    信息技术与数控技术融合

    众所周知，目前数控技术与信息技术的融合已是大势所趋。数控技术集机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、电力电子技术、信号处理技术等多种技术于一体，特别是以高速高精度轨迹运动控制为核心的中高档数控系统更是实现了误差补偿智能控制、过程适应控制、远程监控、故障自诊断和智能维护，实现了开发网络化、信息化和智能化管理。据了解，国外数控产品不仅能够与现场设备集成，而且能够与PDM等外部信息系统进行无缝集成，实现对加工产品整个生命周期的信息覆盖。数控系统不仅仅作为一个加工工具，同时也作为外部系统的一个信息收集器，为整个系统提供实时的产品信息。
    如此高端复杂的数控设备，中国企业能否攻克技术难题？广州数控做到了。据广州数控副总工程师何英武介绍，广州数控是国内极少数能为用户提供数控系统、伺服驱动装置和伺服电机等数控产品的成套技术解决方案的企业，能为传统加工产业(如模具加工、金属雕刻、机械零件加工)提供高速、高精、高效的加工控制。例如，D3045龙门式数控雕刻机床配套广州数控的GSK218MA数控系统，能用于铝合金、铜合金、不锈钢、钢、有机玻璃、多层板、泡沫板、PCB印刷电路板、高弹性低熔点类的软质材料、各种木材等材料的雕刻加工，可以雕刻出逼真、精致、耐久的二维图形文字、三维立体浮雕及各种模具，变革性地推动传动产业加工制造技术的发展。
    另外，广州数控还自主研发了GSK系列工业机器人，能够实现准确、精密、快速、高效的搬运、装卸、喷涂等功能，可广泛应用于汽车、家电、陶瓷、工程机械、物流、机车等行业。GSK系列工业机器人，配套基于GSK-Link工业以太网现场总线网络通信的数控系统，利用基于在线加工精度检测技术的质量管理系统、机床车间管理与控制系统的生产信息化网络管理平台，可实现机床加工车间的局域网中央控制，实现加工零件的结构设计、加工、检验的数字化、敏捷化、集成化、网络化的高效融合。“广州数控将通过集成应用数控系统、工业机器人等，借助CAD/CAM/CAE等计算机辅助工具构造数字化制造车间，实现对数控机床加工的中央网络式控制。这对推动制造服务化，加快产业结构调整以及促进民族工业的产业提升具有重要意义。”何英武向《中国电子报》记者表示。

    增强稳定性可靠性

    目前，我国数控系统产业仍处于发展初期，从核心技术到装备条件都与发达国家存在相当大差距，处于“低档迅速膨胀、中档进展缓慢、高档依靠进口”的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口。数控系统产业的一些关键共性技术、应用技术尚未取得突破，导致稳定性、可靠性与国外产品存在一定差距，影响了国产数控系统的名牌效应。
    不过，对于可靠性、稳定性而言，何英武表示不能片面地否定国产数控系统。“在中、低端数控系统市场上，像广州数控的CNC就已经具有很高的稳定性与可靠性，只是在高档数控系统方面，由于我国开发时间短、经验不足等原因导致暂时存在稳定性与可靠性方面的不足。但我们相信，在GSK开发出通用的高端CNC后，这些不足将不再存在。”何英武说。
    具体而言，目前我国高端数控系统稳定性与可靠性不足的原因主要有以下几点：一是国内电子基础产业相对落后，国产元器件的稳定性与可靠性的等级不够，达不到高端CNC的要求。二是国内数控系统研究起步较晚，开发经验不足。国外知名系统厂商一般都已经有20-30年的数控系统研发经验，国内数控系统研究的起步比较晚，特别是长期、持续研究较少，造成数控系统研发缺乏足够必要的工程、工艺、设计经验和技术沉淀，而这些需要时间来分析和积累。三是产品的成套性、系列化程度不够。目前高档数控系统所急需的全数字化伺服驱动、电主轴、直线电机、力矩电机等功能部件的系列化、成套化程度不够，这也是国产数控系统整体质量和性能难以进一步提高的主要原因。据了解，像西门子、FANUC等先进企业均生产成套的数控设备，并具有一定的排他性。四是国内中高档数控系统的相关技术标准的制定还处于起步阶段。数控系统的发展趋势是高速、高精、多通道控制、双轴同步控制等，以及现场总线技术和工业以太网技术。这些技术规范和标准的研究制定还处于初级阶段。
    广州数控已经意识到这方面的不足，正在从各方面采取措施来提高产品稳定性和可靠性。例如，加强数控系统配套设备(如高性能伺服系统)的研发，目前广州数控对高档数控系统所急需的全数字化伺服驱动、电主轴、直线电机、力矩电机展开了全面系统的开发研究，部分产品已经开始配套系统使用；加强和主机厂家的合作，开发出适合国情的高技术产品；加强数控系统生产过程的控制、注重细节，实施标准化的设计、标准化管理和标准化生产，提高生产制造工艺；利用大规模或超大规模集成电路，减少元器件的数量，从而提高可靠性。
    值得一提的是，广州数控利用本土品牌的优势，加强技术支持的力度和产品的售后服务，建立了健全的数控产品销售、配套和售后服务网络，通过及时收集客户使用情况和新需求，努力形成故障知识库和加工知识库。“对于故障知识库、加工知识库以及智能故障诊断技术，我们仍然处于初期的积累阶段。国外先进数控系统厂商起步早，已经完成了初期的信息积累，部分知识库已经投入商用。”何英武表示。
    据了解，广州数控承担了国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项，项目内容包括建立应用智能故障诊断技术与建立基于以太网的远程故障诊断系统等。目前广州数控已经在两个系列产品上实现了基于TCP/IP的远程诊断与维护，这些远程功能大大降低了售后服务成本，也为正在进行的故障知识库和加工知识库的建立奠定了基础。而这种故障知识库和加工知识库的建立也将进一步保障产品持续、可靠、稳定地运行。