國產數控系統的性能水平
兩類數控系統生產企業
生產數控系統及驅動系統(含伺服電機)的企業分兩類:一類是專業生產廠,供機床廠配套使用,如廣州數控、華中數控、沈陽高精、凱恩帝數控、維宏數控等;另一類是既生產機床主機,又生產自配的數控系統、伺服驅動系統和伺服電機,如大連光洋、北京精雕、沈陽i5、大族激光等。
1、數控系統專業生產廠
數控系統專業生產廠可供應不同需求的主機廠,因而產品涵蓋高、中、低檔,品種多、產量大,便于專業化生產。但是,出現了如何與不同主機廠實現無縫銜接的問題。廣州數控采取了一些措施:(1)每年改造與再制造不同型號的舊數控機床約300臺,其中部分是五軸聯動;(2)約有近百臺不同主機廠生產不同型號的主機,配上不同型號的廣州數控的數控系統與驅動系統,進行長期可靠性試驗,獲得大量的數據,進行系統的升級優化;(3)自己廠內使用的數控機床全部替換成廣州數控的數控系統及伺服驅動系統,進行生產考驗,也便于信息化管理、設備層的互聯互通;(4)自己開發了高精度注塑機及工業機器人,擴展了數控系統的功能、性能和用途。廣州數控是全國生產規模最大的專業數控系統的研發生產企業,最高年產量曾達十二、三萬臺套。因為是針對不同分行業主機廠不同需求設計開發的數控系統,由不同產品主管設計師負責,又因時間上有先后順序,因而模塊化、標準化考慮較少,增加了生產組織的難度與生產效率的提升,因此盈虧點較高。
華中數控的8系列,即808(通用型)、828(標準型)、848(高端型),已升級換代多次。它既考慮到現實的需求,也考慮將來擴展的可能性,硬軟件都采用模塊化設計,其雙代碼功能(G代碼、I代碼)可圈可點。因而各項性能指標已接近或達到目前世界水平,滿足了用戶對高、中、低檔數控系統的不同需求,特別是具有前瞻性的技術路線及發展路線,與國家數控系統工程技術研究中心聯手,向智能數控系統及智能數控機床發展,其特點為:(1)幫助主機廠根據最終用戶工藝的需求,進行二次開發,成功案例很多,突出的是與寶雞機床廠合作開發的寶雞數控系統,據稱到現在已有十余個主機廠與華中數控進行合作;(2)華中數控已擁有若干個機器人子公司,直接采用華中數控系統及伺服驅動系統及電機;(3)與若干個企業如沈飛、江山重工合作合資辦再制造公司,進行“換腦工程”,協同創新,效果較好等。最終用戶的需求是推動數控系統發展最強勁的動力。華中數控作為一家上市企業,旗下有數十家全資、合資子公司,管理難度很大,需要向管理要質量、向管理要效益,保證企業順利發展。
2、數控系統配套自產主機的企業
即為自己生產的主機配套的研發生產數控系統、伺服驅動系統和伺服電機,如大連光洋,專為子公司科德數控機床公司配套,其特點是:機(械)、電(子)、儀(傳感器)高度一體化,并使系統與主機高度匹配,其特點為采用多核CPU芯片,有自己的算法與架構,全部采用光纖通訊傳導信息數據,采用多通道,控制的軸數很多,有能源回收功能、電子細分功能等,軟件已經過約十個版本的升級換代,主要做多軸五聯動的高檔數控機床,因此數控系統產量較少。
又如北京精雕,高、中、低檔數控系統都有,從雕刻機到高精高光潔度五聯動的數控系統都有,年產量數千套,僅為自己配套之用。特別要提出的沈陽i5,媒體已經作了大量報道,認為是最新技術集成,互聯網+的數控系統,已生產了幾萬套,專為沈機各種型號機床配套,i5研發生產在上海基地,主機在沈陽生產。
生產模式
華中數控、廣州數控、光洋數控等數控系統完全由自己生產,有自己的SMT車間且自己生產伺服驅動系統及伺服電機(包括力矩電機及直線電機),因此匹配比較優化。
而沈機i5系統、維宏數控系統,因地處上海,完全采用專業化代工模式,沒有自己的生產基地。如沈機i5,主機板在上海一家企業代工,另外PCB板又在另外一家企業代工,伺服電機采用貼牌生產,總裝在蘇州代工完成。在上海沈機基地有約20人專門從事組織代工生產事宜。又如維宏數控,所有數控系統、伺服系統、伺服電機都是代工生產的,企業只負責研發和銷售,根據不同用戶需求,通過多通道平臺維宏卡,稱之為Lambda(朗達),可以配置為金屬切削、3C、木工機械、水切割、激光切割、機械手等行業使用。根據用戶的訂單,不同配置需要的部件,一同發往用戶,由維宏數控派人指導裝配,并與用戶主機組裝后進行調試。維宏的這種模式值得關注,這就是所謂的“輕資產”企業,并已上市,因此維宏數控發展很快。
銷售模式
其他數控系統企業都是直銷方式,只有沈機的i5機床除部分直銷外,大部分采取租賃的方式,即組織一個合資的優尼斯融資租賃公司。沈機把i5機床賣給優尼斯租賃,優尼斯租賃尋找地方合作伙伴(一般地方給予不少優惠政策)成立i5加工企業,再租賃給終端用戶使用,可按加工時間收費。在這種模式中,上海的智能云科(沈機控股的合資公司)開發的iSESOL就十分重要,提供云平臺,并進行管理收費,實踐結果如何?因筆者沒有視察過,不得而知。以上所述也是從不同媒體上得知,不對之處請沈機指正,至少這是用共建、共享、新的商業模式,已引起國務院領導及各方面的關注。
數控系統一些值得關注的功能
1、采用Intel(X86)或ARM通用芯片,后者運算速度較慢,而國外的主流品牌如日本的FANUC、三菱,德國的西門子都是采用專用芯片,這可能與德、日等發達國家芯片的設計、制造、封裝等高技術都已過關有關。我國因受制于VLSI的產業,不得不用通用芯片,如我國VLSI產業發展了,可能會重新走專用芯片的技術道路,因為專用芯片還是有很多優點的。
2、有的系統采用單芯片或雙芯片,有的采用單核芯片或多核芯片,如光洋就采用Intel(X86)的四核芯片,這是企業根據需要決定的。芯片用于運動控制及邏輯控制,各系統的算法各有自己的Know How。
3、操作系統都采用Windows、Linux或其組合,有的企業說已開發了自己的操作系統。
4、光洋全部采用多模的光纖傳輸信息。華中系統也支持光纖接口,但考慮到成本因素,實際銷售光纖接口的數控系統很少(其他系統我可能不清楚)。
5、有單通道、雙通道、多通道輸出信號供不同用戶需求之用,可擴展在FMC、FML之用,既可控制主機,也可控制機器人,及線上各部分物流的動作。
6、常用功能之外,還有不少較先進的功能(僅舉一些例子):(1)RTCP。(2)位置反饋、速度反饋、加速度反饋,甚至聽說個別系統還有加加速度反饋,如此又要調節增益,既高速、高精,而無超調,這十分困難。(3)電子細分,可達納米級插補。(4)有預讀程序功能,據說最多可讀3000段,進行優化后,控制刀具運動軌跡,使加工面更平滑。(5)有能量回收功能。(6)熱變形、機械系統的系統誤差可以實時補償。(7)加上高精度測頭,可以鎖住定位的高精度,也可以在線進行測量與補償等等。