新一代智能機床方興未艾

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機床是工業母機，代表著國家工業化能力和科技發展水平。在智能互聯時代，機床不再是單獨運作的機器，而是可聯網的智能加工終端，是智能工廠的核心環節，是工業互聯網的重要載體。傳統機床變成智能、可聯網后，機床的功能得到極大延伸和改進，同時 也促進了制造業生產方式、研發方式、商業模式的巨大變革。在大數據、物聯網、人工智能技術加快與制造業融合的大背景下，中國必須抓住機遇，大力發展新一代 智能機床，從根本上改變中國在基礎裝備上受制于人的局面。

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新一代智能機床的主要特征

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機床按智能化程度大小可分為新舊兩代。早期低智能機床主要以裝載封閉式總線模式的數控系統為主要特征。德國西門子、日本法那科等跨國公司都有自己的數控系統，同時有強大的功能部件研發和整合能力，在機床產業還沒有進入高智能時代前一直處于產業主導地位，壟斷了全球高端機床市場。封閉式總線數控系統改變了機床靠工人手動操作的狀態，使機床的加工質量、精度和效率有了大幅度提高，實現了機床自動化。但這種數控機床智能化水平仍然較低，運算能力低，更不互聯，數控機床在加工物品的同時并不生產數據，也仍然是一臺單個的機器。

最近十年間，隨著互聯網技術在工業中的加速應用，機床實現了聯網，也開始生產數據，數據經過分析處理后又可以幫助機床實現功能優化。基于網絡，人們可以在遠程對機床進行控制；機床與機床之間，機床與其他生產設備，如生產線上的機器人等，通過網絡實現了協同和交互，用戶也可隨時參與機床設計進而實現產品定制化。這種基于互聯網應用的機床可稱為新一代智能機床。機床之所以能做到更高智能化，最重要的是用基于PC的開放式智能操作系統替代了原有封閉的總線式操作系統。PC平臺和開放架構更符合互聯網思維：由于設備之間的通信協議是標準的、開放的，所以數控系統相當于一個開放的平臺，可以接入用戶、供應商和不同來源的設備，可以根據需求的變化增加接入的設備，系統的延展性更好，更新換代的速度更快。

新一代智能機床帶來的變革

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新一代智能機床的發展及其應用會帶來重大系統性變革。

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1.推進制造業服務化。機床企業由產品制造商變成系統解決方案提供商。有了智能機床，機床生產商可采用租賃經營模式，不再只銷售機床，還可在線出售加工能力，由賣產品轉為賣服務。用戶不用再購買機床，節省了設備投入成本。用戶可根據加工需要隨時租賃機床廠或第三方的機床加工能力，按需支付機床使用費，機床資源得到充分利用。提供加工服務的機床企業可進一步增加和提升服務內容，如可向中小企業提供模具和產品設計、加工設計、生產線改造、智能工廠建設等系統性服務，增值服務創造的價值到一定階段會超過機床本身，進而成為機床企業的主要收入來源。

2.優化了生產方式，推動形成智慧工廠。數控機床一旦實現智能化升級和網絡化互聯，以機床為基點的新系統就呼之欲出。如基于云計算平臺，企業可挖掘利用機床“生產”過程中沉淀下來的數據，為用戶創造更多價值，更方便地為用戶提供工業服務。如遠程診斷、車間信息系統和在線工廠等。一旦進一步通過網絡把多臺智能數控機床連接在一起，一個智慧工廠的雛形便出現了。有網絡權限的管理人員可以在移動終端或電腦上，通過互聯網從遠程掌控車間內所有機床的實時狀態，甚至可以通過手持移動終端(如智能手機)下達指令，安排車間的生產計劃，并控制機床的操作。

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3.打造出基于加工服務的產業生態，有助于形成自主的工業互聯網平臺。機床企業可以把數控系統、管理系統、研發平臺、供應鏈等都放到云上，建立一個工業云平臺，在這個平臺上實現創新鏈、資金鏈、供應鏈、信息流、人才流的大范圍共享、共生、交互、協同，進而形成一個以加工服務為中心、以加工數據為紐帶的產業生態，從根本上改變傳統的工業生產組織方式和產業分工體系。當云平臺上搭載的功能越來越多，如將來有了交易功能、上云的企業也越來越多時，這個平臺很可能成長為產業共用平臺，即工業互聯網平臺。

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    中國有望搶得先機

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    中國在機床產業的智能化變革中有望搶得先機，這是由中國當前的獨特優勢及現有主導者變革惰性決定的。在發展新一代智能機床上，中國有三個獨特優勢。

    其一，這一輪基于PC平臺設計的數控系統是中國企業率先實現的，已有先發優勢，這與中國互聯網技術發展迅速、信息技術人才多、國家對制造業智能化發展支持大等有很大關系。

    其二，中國大中小企業的加工需求和智能化需求大。國內規模較大的一些制造企業，尤其在長三角、珠三角一帶，紛紛加快了制造業的智能化升級步伐，對智能機床、機器人需求大，尤其需要能快速響應、性價比優勢較明顯的智能裝備。市場調研發現，大量中小企業比較喜歡租賃機床和可聯網的機床，這有利于降成本、減人員，并及時得到服務。很多中小企業甚至提出希望將模具設計、加工等環節全部社會化，自己只集中精力做力所能及、且更擅長的產品設計、市場開發等環節，希望盡量減少重資產投入，盡量減少在加工環節的高端人才投入，這恰恰是發展智能機床的重大契機。

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    其三，中國大數據、云計算、圖形仿真、人工智能、新一代移動通信技術(5G)等發展迅速，對機床智能化提供了強大支撐。如目前已有企業開始將5G通信技術用于企業內機床數據的無線傳輸和運動控制，這讓率先實現工業4.0的德國企業受到很大威脅，德國已有專家提出，“在智能機床時代，德國企業因為通信技術相對落后，很可能會輸給中國。”

    現有產業主導者的惰性給中國企業提供了反超的機會。外國數控巨頭就是在這個階段遇到了巨大障礙。它們的數控系統大多還是嵌入式或包括嵌入式的系統，雖然加上網卡也能夠上網，但是聯網的設置非常復雜，還需要對整個系統軟件進行修改。即使聯上網以后，也因為嵌入式芯片的計算處理能力有限，無法支撐高級的網絡應用。

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    從技術上講，這些巨頭也能開發基于PC的可聯網數控系統。實際上它們現在也在往通用計算機系統上轉型，但沒有想象中那么簡單。嵌入式系統中的軟件與PC平臺之間存在兼容性障礙，不能把原來的軟件算法直接嫁接到PC平臺上，所以轉型就需要推倒原來的系統架構重新開發。但這些巨頭過去已經取得市場優勢地位，原先的軟件、算法都是它們積累多年的技術優勢，為維護這種優勢就不斷讓升級換代的系統兼容過去的系統，想要徹底放棄并不容易。例如，西門子最新推出的840D數控系統是基于PC的芯片，但是因為有技術兼容的歷史包袱，一步不可能跨出很遠。最典型的是840D的PLC(可編程邏輯控制器)仍然采用傳統的方式，需要有單獨的芯片承載，因為這是它傳承多年的一個產品。

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    推倒重來，意味著現存巨頭們的新系統將需要再度經受市場的驗證，長期積累在原來系統中的經驗會大量喪失。因此，在巨頭的優勢還存在的條件下，如果沒有足夠的遠見和壯士斷腕的意志，沒有勇氣去冒既有市場份額和利潤突然下降的風險，就難以研發出革命性的新技術。即使出來新技術，也缺乏內在動力去推廣應用和實現自我替代。這反過來卻幫助市場后進者超越既有的領先者。

中國要加快發展新一代智能機床

    發展新一代智能機床是中國機床工業自改革開放以來難得的一個重大機遇。它的意義不僅是能為中國機床工業提供一個自主、可用的數控系統，更重要的是以其改變工業模式和制造方式的潛力，為中國邁向新工業革命開辟一條路徑。政府部門需要在主要依靠市場機制促進產業創新的同時，在研發、推廣應用等方面給予政策支持。

    1.給創新者較充分的時間和足夠包容。中國機床產業總體上是落后的，想利用智能化實現反超，挑戰巨大。要讓機床肌體強壯，不僅要克服基礎性短板，如功能部件仍然不過關、精度可靠性指標落后等，還要跨界創新，大量集成過去裝備制造業所不熟悉的互聯網、通信、大數據、仿真等技術，打造智能機床。為此必須給創新者留出時間，對一次甚至是多次重大失敗也要給予足夠寬容，對探索不同技術路線要包容，鼓勵技術顛覆。

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    2.在研發上鼓勵跨界創新。機床重大專項應更大力度向智能化領域傾斜，吸收更多跨界的專家、科研人員參與機床重大專項評審、討論、研發，支持跨學科、跨專業、跨行業、跨企業組織研發體系。

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    3.支持重點機床企業轉型發展。國內主要機床企業在向智能化轉型過程中普遍遇到了體制機制落后、機床基礎性技術能力偏弱、智能化人才短缺、后續投入不足等問題。應加快這些企業自身改革，不能寄希望在落后的企業體制上生長出有持續競爭力的智能化能力。要下決心推進國有機床企業混合所有制改革和分離辦社會職能、處置僵尸企業、“三供一業”改革等，使這些骨干企業能輕裝上陣、再發新枝。

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    4.從需求側入手，支持智能機床推廣應用。為安全起見，軍工等重要敏感性行業應使用本國智能機床。對用戶與機床企業聯合開發、自己率先應用首套裝備等這種研用一體化的做法和實踐，可給予更多支持。對中小企業租賃機床、機床企業出租機床等可考慮在稅收、融資等方面給予支持，增強中小用戶黏性，幫助機床企業減少重資產投入風險。

    5.強化制造業數據管理和安全利用。智能機床產生大量蘊含經濟價值的生產數據，其中有些還涉及客戶需求信息乃至用戶個人隱私，如果管理不當會損害用戶利益，這也是很多企業不敢大面積使用智能機床的一個擔憂。一方面，可充分發揮市場作用，鼓勵機床企業通過合同與客戶協商明確數據產權、流通、使用和銷毀條款，解除客戶擔憂。另一方面，要發揮好政府在數據法規制定、個人信息保護、加強市場監管、數據備份和網絡安全漏洞檢測通報等方面的作用，確保數據安全存放和公平使用。

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（執筆：張永偉、路風 ）    中國經濟報告

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zhangyao181

感覺自己已經跟不上發展了