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初識劉宇凌，是在2019年第十六屆中國國際機(jī)床展覽會（CIMT2019）期間，這位北京北一機(jī)床股份有限公司（以下簡稱北一機(jī)床）原總工程師，現(xiàn)場分享了“智能+數(shù)控機(jī)床”發(fā)展的精彩見解，隨后記者獲得了采訪他的機(jī)會。交談中，這位重型機(jī)床技術(shù)專家，低調(diào)謙和，干凈利落，“其實(shí)我沒什么可寫的，說說北一機(jī)床和國內(nèi)機(jī)床的一些情況倒是可以，我有些不成熟的見解和大家一起探討。”這位隨和、愛笑、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目偣こ處煟谜嫘郧殚_啟了他的分享。

扎根一線，數(shù)十年如一日

自上世紀(jì)70年代進(jìn)入北一機(jī)床至今，劉宇凌見證、參與、推動了北一機(jī)床從普通機(jī)床逐步走向數(shù)控化的發(fā)展歷程。他雖已退休，如今依然奮戰(zhàn)在科研一線。“普通升降臺銑床曾是北一機(jī)床的標(biāo)志性產(chǎn)品，代表了國內(nèi)此類機(jī)床的最高水平。然而，隨著機(jī)床數(shù)控化的進(jìn)程，市場對此類機(jī)床的需求愈來愈小，這就要求我們必須尋求替代的產(chǎn)品，科研是永無止境的，”劉宇凌告訴記者。

北京北一機(jī)床股份有限公司原總工程師劉宇凌

在他看來，夯實(shí)核心技術(shù)基礎(chǔ)，是北一機(jī)床在重型機(jī)床領(lǐng)域占據(jù)一席之地的有力證明。以劉宇凌參與研制的重型數(shù)控龍門銑床為例，其也曾代表了國內(nèi)此類機(jī)床的最高水平，它以靜壓導(dǎo)軌/靜壓蝸桿副/自動換附件頭滑枕為技術(shù)特征。通過近年來的發(fā)展，此機(jī)床產(chǎn)品的規(guī)格從加工寬度5米到達(dá)10米以上，從銑鏜功能發(fā)展到車銑鏜復(fù)合功能，目前已形成基于龍門結(jié)構(gòu)的銑車復(fù)合機(jī)床及基于立車結(jié)構(gòu)的車銑復(fù)合兩大系列產(chǎn)品，可以滿足核電、冶金、工程機(jī)械等加工超大超重的工件加工需求。“此外，提升技術(shù)創(chuàng)新能力也是機(jī)床企業(yè)謀求發(fā)展的先決條件，”劉宇凌強(qiáng)調(diào)。北一機(jī)床注重研發(fā)與創(chuàng)新，不斷調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)和業(yè)務(wù)發(fā)展以適應(yīng)多樣化的市場需求。以航天航空領(lǐng)域為例，該領(lǐng)域?qū)?fù)雜零件的要求不斷提高，對先進(jìn)的多軸與復(fù)合化機(jī)床需求不斷增大，北一機(jī)床的重型機(jī)床也向著輕量化、多軸化及良好動態(tài)性能的方向發(fā)展以積極應(yīng)對。

正視機(jī)床行業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

長期以來，國內(nèi)機(jī)床行業(yè)大而不強(qiáng)，多而不精，國內(nèi)的機(jī)床產(chǎn)品處于高端失手，低端競爭的局面，已經(jīng)是普遍的業(yè)內(nèi)共識。近年來，在國家科技重大專項的推動下，目前這種局面有所改善，國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品逐步搶占市場，但與國外的先進(jìn)產(chǎn)品比，仍有較大的空間需要努力。

在劉宇凌的眼中，國內(nèi)機(jī)床行業(yè)發(fā)展迎來的機(jī)遇在于“中國制造2025”戰(zhàn)略在制造業(yè)的快速推進(jìn)與落地，促使如核電、航空、航天、船舶、鐵路交通等行業(yè)取得了重大突破與驕人成果，隨之而來對機(jī)床的性能、規(guī)格、精度、控制及服務(wù)等諸多方面提出許多新的需求，“這其中的部分需求僅僅靠跟蹤國外先進(jìn)產(chǎn)品也找不到答案，而這將成為推動國內(nèi)機(jī)床創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)遇與動力。”

在尋求到機(jī)床發(fā)展的機(jī)遇之時，挑戰(zhàn)也接踵而至。劉宇凌表示：“這種挑戰(zhàn)主要來源于三個方面，一是如何及時了解用戶的新需求并快速響應(yīng)，培養(yǎng)為用戶提供解決方案的能力，這需要與用戶密切的合作；二是如何提升機(jī)床企業(yè)自身的創(chuàng)新能力，包括產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計、工藝技術(shù)、工匠水平及與服務(wù)能力，這些能力的背后是企業(yè)所形成的核心競爭能力；三是如何彌補(bǔ)上游產(chǎn)業(yè)的短板，包括核心功能部件與元器件，這需要機(jī)床企業(yè)與供應(yīng)商密切合作攻關(guān)。言易而行難，不僅需要幾代人始終如一的付出，還有企業(yè)良好的經(jīng)營保障做鋪墊。”

技術(shù)創(chuàng)新，打鐵還需自身硬

眾所周知，做行業(yè)的跟隨者容易，而做創(chuàng)新者往往是困難的。創(chuàng)新，是行業(yè)老生常談的話題，我國機(jī)床行業(yè)發(fā)展薄弱的原因之一就是創(chuàng)新不足。創(chuàng)新力不夠，沒有核心技術(shù)，無法打破技術(shù)壟斷，很難走上高精尖。因此，“打鐵還需自身硬，”劉宇凌再次強(qiáng)調(diào)，機(jī)床行業(yè)應(yīng)重視開發(fā)設(shè)計、工藝技術(shù)及工匠水平等內(nèi)在核心技術(shù)。國外技術(shù)先進(jìn)的機(jī)床企業(yè)，無論規(guī)模大小，做整機(jī)或是部件，均擁有其獨(dú)特的核心技術(shù)，哪怕是規(guī)模及體量小的公司，所具有的核心競爭能力也是世界性的。這些核心技術(shù)的形成往往是經(jīng)過幾代人多年堅持不懈的探索與積累。“反觀國內(nèi)的企業(yè)，無論大小，缺乏具有世界競爭能力的核心技術(shù)是主要差距之一。此外，國內(nèi)企業(yè)缺乏一大批術(shù)業(yè)有專攻的中小企業(yè)群，產(chǎn)品同類同質(zhì)化嚴(yán)重，導(dǎo)致中國機(jī)床在世界機(jī)床行業(yè)始終徘徊在中下游。”劉宇凌言道。

擁抱新技術(shù)，重視國產(chǎn)機(jī)床的應(yīng)用

當(dāng)前，人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的融合，對機(jī)床行業(yè)來說應(yīng)是補(bǔ)課與創(chuàng)新并舉。機(jī)床行業(yè)本應(yīng)有意識在這方面走在前列，尤其是應(yīng)該思考機(jī)床企業(yè)自身在生產(chǎn)制造過程中如何補(bǔ)課，如何先行一步。正如一些機(jī)床企業(yè)的產(chǎn)品采取首先在本企業(yè)應(yīng)用與驗證，再推向市場的舉措一樣，人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在機(jī)床產(chǎn)品的應(yīng)用亦應(yīng)如此，先自用再推廣，這樣才能提供適應(yīng)融合發(fā)展的市場需求。“遺憾的是，機(jī)床企業(yè)在這方面需要補(bǔ)的課太多。”劉宇凌建議，首先應(yīng)支持、鼓勵機(jī)床產(chǎn)品應(yīng)用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)。國外知名品牌的數(shù)控系統(tǒng)是先進(jìn)的，但在其基礎(chǔ)上的應(yīng)用與開發(fā)基本是跟隨型的，要想創(chuàng)新還需要立足國產(chǎn)系統(tǒng)。其次，應(yīng)鼓勵機(jī)床企業(yè)加大自身在人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用的技改力度，擴(kuò)大應(yīng)用，提升企業(yè)在機(jī)床制造中的競爭力，以積累經(jīng)驗，提高水平，從而更好地適應(yīng)市場發(fā)展的需求。

長期專注重型機(jī)床的技術(shù)與研發(fā)，在談到重型機(jī)床的智能化發(fā)展之路時，劉宇凌認(rèn)為新技術(shù)可以用來解決現(xiàn)有重型機(jī)床存在的困惑。他解釋道，一是需要考慮重型機(jī)床尺度大、投資大的特點(diǎn)，這要求高大的廠房與大噸位吊車與之匹配，重型機(jī)床往往是一個企業(yè)的基礎(chǔ)核心裝備，其規(guī)格與功能代表了企業(yè)的制造能力，企業(yè)對其重視程度遠(yuǎn)大于一般的中小機(jī)床。用戶更關(guān)注產(chǎn)品的初期可靠性，制造商的服務(wù)能力。因此在機(jī)床維護(hù)、故障診斷與維修等方面可以考慮利用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)。二是重型機(jī)床加工的工件廢不起，特別是某些特定材料的加工，工件毛坯十分巨大而且昂貴。因此機(jī)床在加工過程中的驅(qū)動穩(wěn)定性、加工工藝的優(yōu)化、加工表面質(zhì)量的控制、刀具的磨損監(jiān)控以及自動更換主軸單元與自動換刀等控制防止干涉等，可以考慮采用數(shù)字孿生技術(shù)來統(tǒng)一解決。三是局部的精度優(yōu)化，如熱變形問題，由于大的空間尺度，整個機(jī)床的熱變形控制幾乎不太可能，也不能要求用戶提供一個大尺度的恒溫環(huán)境，因此在精度敏感方向的局部精度優(yōu)化也可能是應(yīng)用人工智能的方向。四是，隨著重型機(jī)床適應(yīng)多軸加工、復(fù)合加工的發(fā)展需求，重型機(jī)床不僅僅要求大扭矩，同時還要求良好的動態(tài)性能，這是大運(yùn)動慣量的重型機(jī)床開發(fā)中一個兩難的問題。此外重型機(jī)床的驅(qū)動種類也是多樣的，如同步雙驅(qū)、多電機(jī)主從驅(qū)動及將來可能的直驅(qū)技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動智能化也是一個可能的方向。

“市場要求我們能夠與時俱進(jìn)，這是一個最好的時代。當(dāng)我們能夠抓住機(jī)遇，積極擁抱新技術(shù)，穩(wěn)中求變謀得中國機(jī)床的出路，做強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)化上下游，那么中國機(jī)床邁向‘高精尖’發(fā)展的未來將是可以期待的。”劉宇凌總結(jié)道。

摘自《自動化博覽》2019年5月刊