發(fā)布時間：2023-09-25 17:40:11
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的國內(nèi)數(shù)控機床現(xiàn)狀樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；歷史；發(fā)展趨勢
一、引言
機床，作為“機器的機器”，從工業(yè)革命誕生以來，便被視為一個國家工業(yè)化的基礎(chǔ)。機床是先進制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是決定一個國家生產(chǎn)力水平的關(guān)鍵要素。
二、數(shù)控機床的歷史
20世紀中葉, 隨著信息技術(shù)革命的到來，機床也由之前的手工測繪、簡單操作性逐漸演變?yōu)閿?shù)字操控，全自動化成型部件的數(shù)控機床。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，在傳統(tǒng)的機床基礎(chǔ)上引進了數(shù)字化控制，將以往憑借工人經(jīng)驗的操作變?yōu)閿?shù)字化、可復制的自動操作。數(shù)控機床可以加工多品種小批量零件（降低規(guī)?；m用門檻）、結(jié)構(gòu)較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。目前，工業(yè)發(fā)達國家機床產(chǎn)業(yè)的數(shù)控化比率通常在50%以上，在日本和德國更是超過了70%。
我國真正的工業(yè)化進程起始于20世紀50年代。由于種種原因，我們錯過了20世紀70到80年代的新型工業(yè)化大發(fā)展時期，導致我國的機械裝備制造產(chǎn)業(yè)到現(xiàn)在為止仍然在趕超發(fā)達國家的階段。自20世紀末開始，我國開始了大規(guī)模引進西方技術(shù)，同時在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收、融合、創(chuàng)造，最終發(fā)展出我們自己的數(shù)控機床制造產(chǎn)業(yè)。這一時期，我國的整體制造業(yè)也開始了逐漸由制造大國向制造強國邁進了腳步，機床制造業(yè)也跟著取得數(shù)控機床快速增長的業(yè)績。機床的發(fā)展和創(chuàng)新在一定程度上能映射出加工技術(shù)的主要趨勢。近年來, 我國在數(shù)控機床和機床工具行業(yè)對外合資合作進一步加強, 無論在精度、速度、性能, 還是智能化方面都取得了相當?shù)某煽儭?/p>
三、我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機床可以大致分為經(jīng)濟型機床、普及型機床、高檔型機床三種類型。經(jīng)濟型機床基本都是開環(huán)控制;普及型機床采用半閉環(huán)控制技術(shù)，分辨率可達到1微米;高檔型機床采用閉環(huán)控制，以計算機程序來實現(xiàn)全過程無人控制，具有各種補償功能、新控制功能、自動診斷，分辨率可以達到0.1微米。
截止到2014年，國產(chǎn)低檔經(jīng)濟型機床已經(jīng)在國內(nèi)機床生產(chǎn)企業(yè)得到了很好的應(yīng)用，經(jīng)濟型數(shù)控機床基本都是國內(nèi)產(chǎn)品，不管是從質(zhì)量上還是從可靠性上都可以滿足大部分機床用戶的需要。在普及型產(chǎn)品段中，國內(nèi)普及型數(shù)控機床中大約有60～70%是采用的國內(nèi)產(chǎn)品。但是需要指出的是，這些國產(chǎn)數(shù)控機床當中大約80%的數(shù)控系統(tǒng)都在使用國外產(chǎn)品，國內(nèi)機床企業(yè)將各個子系統(tǒng)進口后進行拼裝，組成最終的成品機床。我國部分中檔普及型數(shù)控機床的功能、性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力。在中、高檔數(shù)控機床方面、四軸、五軸聯(lián)動機床等高端產(chǎn)品，我國國產(chǎn)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比，仍存在較大差距。高檔機床方面國內(nèi)產(chǎn)品大約只能占到10%，大部分都是靠進口。數(shù)控機床的核心技術(shù)―數(shù)控系統(tǒng)，由顯示器、控制器伺服、伺服電機和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成，中國更是幾乎全部需要國外進口。目前，我國在上海、煙臺建廠的大多是國外數(shù)控機床生產(chǎn)廠家，所有的核心技術(shù)都被外方掌握。國內(nèi)能做的中、高端數(shù)控機床，更多處于組裝和制造環(huán)節(jié)，普遍未掌握核心技術(shù)。國內(nèi)的華中數(shù)控近幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當不錯，但在電器硬件方面還需進一步提高。目前，國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。
在市場需求方面低檔機床和中檔機床大約各占50%和40%，高檔數(shù)控機床的需求大約是10%。從整體市場環(huán)境看，歐美等一些老牌機床公司有著長時間的技術(shù)積淀，同時不斷致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)，引導著數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展。2014年，國家宏觀經(jīng)濟持續(xù)低位運行，國家宏觀調(diào)控政策將繼續(xù)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)。在此大環(huán)境下，數(shù)控機床行業(yè)也相應(yīng)地調(diào)整現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有經(jīng)濟型、普及型產(chǎn)品取得成果的基礎(chǔ)上發(fā)展高端，一方面需要面臨國外產(chǎn)品以及合資產(chǎn)品擠壓國內(nèi)中端市場的競爭壓力；另一方面要加大研發(fā)，擠入高端市場，擺脫受制于人的嚴峻形勢。
四、我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢
開放性是新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心。開放性的數(shù)控機床采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前，許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。同時，和許多產(chǎn)業(yè)將會互聯(lián)網(wǎng)化一樣，數(shù)控機床未來也必將走上網(wǎng)絡(luò)化道路?；ヂ?lián)網(wǎng)化的數(shù)控裝備是近兩年的一個新的焦點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。屆時，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控機床將真正實現(xiàn)在全世界任意地點制造出滿足用戶需求的產(chǎn)品，進一步縮小制造業(yè)在地理和空間上的差異，為下一次的制造業(yè)革命奠定良好基礎(chǔ)。
經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國數(shù)控機床制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本由市場配置資源，形成了從科研單位、試制生產(chǎn)應(yīng)用單位、大規(guī)模市場推廣渠道、下游終端客戶、一直到最末級的維修保養(yǎng)與使用反饋這樣一個較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。數(shù)控機床市場競爭力也大大提高。2014年，我國機床行業(yè)發(fā)展主旋律概括為八個字：“穩(wěn)中求進、轉(zhuǎn)型升級”。面對整體下行趨勢和國內(nèi)外市場環(huán)境的不斷變化，行業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型的意識不同程度地增長，從被動應(yīng)對，到主動順應(yīng)，再到能動把握，已有很多企業(yè)步入了轉(zhuǎn)型升級的正確軌道。加快普及數(shù)控化技術(shù)將是解決中國本土機床企業(yè)產(chǎn)品競爭力弱、利潤薄、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重等產(chǎn)業(yè)難題的重要手段。
為了讓機床鑄造產(chǎn)業(yè)高速增長，“十二五”規(guī)劃中對我國機床鑄造產(chǎn)業(yè)提出了明確的目標，到2015年，機床鑄造產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值8000億元。要實現(xiàn)這個目標，需要將國家經(jīng)濟政策和行業(yè)自主調(diào)整發(fā)展兩個要素相結(jié)合。在國家政策層面，已經(jīng)出臺了大量的專項支持措施。國家通過專項財政補貼，稅務(wù)減免、專項獎勵基金、市場開拓扶持、專利申請綠色通道等方面給予了大力支持。與此同時，在行業(yè)層面，應(yīng)當繼續(xù)實施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，以企業(yè)為主題，以創(chuàng)新為驅(qū)動力。鑒于機床屬于投資大、見效慢的行業(yè)，僅憑企業(yè)自身努力無法實現(xiàn)長久發(fā)展，需要多家企業(yè)參與共性技術(shù)研發(fā)，同時引入科研院校參與，實行公私合營伙伴關(guān)系推進研發(fā)。在行業(yè)技術(shù)層面，需要加大基礎(chǔ)研究投入和研發(fā)人才培養(yǎng)。中國機床工業(yè)的振興，數(shù)控機床的加速發(fā)展，歸根到底，取決于人員素質(zhì)的提高、工業(yè)文化水平的提高。人才的加速培養(yǎng)與良好的市場機制、有效的深化改革、改組、改制，可以顯著提高工作質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率。進入21世紀知識經(jīng)濟時代，科學知識及作為重要生產(chǎn)要素的機床，其作用將更加突出。
關(guān)鍵詞： 數(shù)控機床 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展前景 改革措施
數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools）是用數(shù)字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數(shù)控機床。
一、數(shù)控機床的發(fā)展過程
數(shù)控機床是在機械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，自上世紀50年代以來，世界數(shù)控機床主要經(jīng)歷了數(shù)控NC（Numerical Control）和計算機數(shù)控CNC（Computer Numerical Control）兩個階段六個年代。其過程大致如下：
1.數(shù)控NC階段主要經(jīng)歷了三代。
第1代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代初，系統(tǒng)全部采用電子管元件，邏輯運算與控制采用硬件電路完成。
第2代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)為標志。
第3代數(shù)控系統(tǒng)，始于60年代中期，由于小規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，其體積變小，功耗降低，可靠性提高，推動了數(shù)控系統(tǒng)的進一步發(fā)展。
2.計算機數(shù)控CNC階段經(jīng)歷了三代。
第4代數(shù)控系統(tǒng)，始于70年代，當首個采用小型計算機的CNC裝置在芝加哥展覽會上露面時，標志著CNC技術(shù)的問世。
第5代數(shù)控系統(tǒng)，70年代后期，中、大規(guī)模集成電路技術(shù)取得巨大成就，促使價格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠的微處理器芯片產(chǎn)生，并逐步應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。
第6代數(shù)控系統(tǒng)，始于90年代初，受通用微機技術(shù)飛速發(fā)展的影響，數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機（PC）為基礎(chǔ)，開放化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向進一步發(fā)展。
二、數(shù)控機械的特點
數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機床控制技術(shù)是集計算機及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機械等技術(shù)為一體的多學科交叉的綜合技術(shù)。
1.對加工對象的適應(yīng)性強，可加工復雜形狀的零件表面。
在同一臺數(shù)控機床上，通過重新編制程序，可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，也可以加工復雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)及試制新產(chǎn)品，數(shù)控機床還能自動加工精密復雜的表面（如螺旋表面）。
2.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
目前，數(shù)控機床控制的刀具和工作臺最小移動量達0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機床達到很高的加工精度。此外，數(shù)控機床的制造精度高，其自動加工方式避免生產(chǎn)者的人為操作誤差，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
3.生產(chǎn)效率高。
由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進行大切削量的強力切削，提高了數(shù)控機床的切削效率，節(jié)省了機動時間。因為數(shù)控機床的移動部件的空行程運動速度快，所以工件的裝夾時間、輔助時間比一般機床少。當在加工中心上進行加工時一臺機床實現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，生產(chǎn)效率提高明顯。
4.自動化程度高，勞動強度低。
數(shù)控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，數(shù)控機床自動化程度高，勞動人員不需要進行復雜的重復性手工操作，可大大減輕工人的勞動強度和緊張程度，提高加工效率。
三、數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展前景
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展越來越快，數(shù)控機床正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化、模塊化和智能化方向發(fā)展。
1.高性能。
隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。
2.高精度。
數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。
3.高速度。
數(shù)控機床各軸運行速度將大大加快。
4.高柔性。
數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機集成柔性制造系統(tǒng)。
5.模塊化。
數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。
四、數(shù)控機床發(fā)展中存在的問題
我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在以下方面。
1.核心零部件大量依靠進口。
經(jīng)過近二十多年的技術(shù)引進、消化、吸收和創(chuàng)新，中國數(shù)控機床行業(yè)的發(fā)展令人矚目，國產(chǎn)數(shù)控機床功能部件的生產(chǎn)已經(jīng)具備一定的規(guī)模。但是，據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)來看，近年來我國一直是世界機床第一消費國和第一進口國。但是，機床行業(yè)迅速發(fā)展的背后，一個不能忽視的事實是，我國關(guān)鍵零部件生產(chǎn)依然受制于人，出現(xiàn)利潤不高、產(chǎn)品缺乏核心競爭力的局面。
2.產(chǎn)品水平不高。
首先，精度普遍不夠高，對于國產(chǎn)加工中心刀庫機械手、數(shù)控車床刀架，用戶不放心，定位精度，特別是重復定位精度有待提高。只有少數(shù)產(chǎn)品達到歐洲標準的定位精度；其次，高精度、靜剛度主機結(jié)構(gòu)和整機性能開發(fā)有差距；再次，產(chǎn)品在主軸轉(zhuǎn)速、快移速度、換刀速度、加速度等機床性能指標上與國外有較大差距。
五、下一步努力方向
為了縮小與世界先進水平的差距，相關(guān)專家建議機床企業(yè)應(yīng)在以下幾個方面著力研究。
1.跟蹤國際水平，使數(shù)控機床向高效、高精方面發(fā)展。
2.多品種制造，滿足不同層次的用戶。
3.模塊化設(shè)計，縮短開發(fā)周期，快速響應(yīng)市場。
數(shù)控機床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量越來越大，但競爭會加劇，只有緊跟先進技術(shù)進步的大方向，不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：大型國有企業(yè) 沈陽機床 技術(shù)創(chuàng)新 數(shù)控機床 預算軟約束
數(shù)控機床是當前世界機床企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的主攻方向、市場競爭的主戰(zhàn)場。一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)銷量和技術(shù)水平在某種程度上代表國家整體的制造業(yè)水平和競爭力。成熟機床制造國（如德國與日本）的機床產(chǎn)值數(shù)控化比率高達90%。由于中國機床企業(yè)自主創(chuàng)新不足，共性基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵核心功能部件和機床精密度等都與國際先進技術(shù)水平存在相當大的差距，因此產(chǎn)值數(shù)控化率目前只有40%左右。而且，國產(chǎn)數(shù)控機床大都是附加值較低的中低端經(jīng)濟型和普及型產(chǎn)品，雖然已占領(lǐng)國內(nèi)市場約70%的份額，但是高端數(shù)控機床約80%的市場份額則被國外先進企業(yè)壟斷。
2000年以來，伴隨著中國汽車、航空、電子等下游產(chǎn)業(yè)的快速增長，機床需求特別是數(shù)控機床需求增長持續(xù)強勁，消費總額和進口額已連續(xù)10年居世界第一。特別是近年來，數(shù)控機床需求呈現(xiàn)出向中高端產(chǎn)品集中的趨勢。需求強勁使機床企業(yè)在獲得快速發(fā)展機遇的同時，也面臨著技術(shù)瓶頸的挑戰(zhàn)。面對中高端數(shù)控機床嚴重依賴進口的不利局面，中國政府陸續(xù)出臺相關(guān)政策加大對機床產(chǎn)業(yè)的扶持力度，為機床企業(yè)實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新提供強有力的金融支持。
在這一背景下，我們嘗試通過具有代表性的案例分析，探討中國機床產(chǎn)業(yè)中具有代表性的大型國有企業(yè)――沈陽機床股份有限公司實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的過程、路徑、現(xiàn)狀、經(jīng)驗以及市場績效等問題，在此基礎(chǔ)上，深入分析其技術(shù)創(chuàng)新市場績效不明顯的體制性制約因素，最后在結(jié)論中提出改進方向。
我們選擇沈陽機床股份有限公司（以下簡稱沈陽機床）作為研究案例，主要基于以下的理由：首先，沈陽機床作為中國機床行業(yè)產(chǎn)值最大的龍頭企業(yè)和大型國有企業(yè)，獲得政府主導的金融支持的強度之大是其他企業(yè)難以比擬的，以該公司為典型案例更有利于我們把握這種政府金融支持下形成的大型國有企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新模式的中國特色。其次，沈陽機床作為行業(yè)龍頭企業(yè)，其數(shù)控機床國內(nèi)市場占有率最高（20%以上），因此其產(chǎn)值數(shù)控化比率乃至技術(shù)創(chuàng)新水平基本上可以代表中國機床行業(yè)的整體水平。
1.沈陽機床股份有限公司概況
1.1公司成立與歷史沿革
沈陽機床股份有限公司隸屬于沈陽機床集團，是集團的控股子公司。于1993年5月成立。1996年7月在深圳證券交易所上市交易。公司發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：第一階段（1996―2000）為緩慢發(fā)展階段，由于政府支持力度較弱，公司發(fā)展較為緩慢；第二階段（2001―2005）為高速發(fā)展階段。第三階段（2006至今）為發(fā)展壯大階段。在第二、第三階段，政府對公司的扶植力度逐年增強。
1.2目前發(fā)展狀況
經(jīng)過16年的發(fā)展，公司市場覆蓋全國60多個省市、自治區(qū)，并出口80多個國家和地區(qū)，數(shù)控機床國內(nèi)市場占有率20%以上，穩(wěn)居國內(nèi)同行業(yè)首位。公司現(xiàn)有員工14000人左右，總資產(chǎn)過百億元。公司主業(yè)突出，全部為機床產(chǎn)品，主導產(chǎn)品為金屬切削機床，主要包括兩大類：數(shù)控機床和普通機床共19個系列300多個品種、千余種規(guī)格。公司的中高檔數(shù)控機床開始進入國家汽車、航空航天、國防軍工、軌道交通等重點行業(yè)的核心制造領(lǐng)域[2]。
2.政府金融支持的技術(shù)創(chuàng)新
政府的金融支持一直是推動沈陽機床快速資本擴張、提升技術(shù)創(chuàng)新的主要力量。沈陽機床是沈陽市國資委所屬的大型國有企業(yè)，作為國家裝備制造業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)軍型企業(yè)，沈陽市的利稅大戶，支撐沈陽、遼寧、乃至東北裝備制造業(yè)特色的核心企業(yè)，一直以來都是國家、省、市、區(qū)各級政府重點扶植的對象。特別是2005年以來，在政府的金融支持下，沈陽機床在技術(shù)改造和研發(fā)上獲得了大量資金支持。以2009年9月―2010年9月跨年數(shù)據(jù)為例，在此期間，公司就累計得到來自國家、省、市、區(qū)等各級政府關(guān)于“數(shù)控機床技術(shù)創(chuàng)新”的各種名目扶持資金共計36575萬元[1]。政府扶持力度之強，在同行業(yè)企業(yè)中是罕見的。這也可以從側(cè)面反映出政府一貫大力扶持大型國有企業(yè)的政策偏好。
正是基于政府的大力金融支持，沈陽機床總體上在技術(shù)創(chuàng)新方面并沒有出現(xiàn)一般企業(yè)面臨的資金缺乏現(xiàn)象，反之，政府強有力的支持為公司技術(shù)創(chuàng)新提供了充裕的資金保證，這一點可以從其2005年以來研發(fā)費用占銷售收入比率平均高達7.7%，以及歷次大型技術(shù)改造比較充裕的來自政府的資金支持得到充分證明。
3.公司長期技術(shù)創(chuàng)新取得的主要成果
經(jīng)過16年的不懈努力，沈陽機床從技術(shù)模仿、技術(shù)引進發(fā)展到如今的開放式集成創(chuàng)新，取得了較大成就。
公司依托獲批的高檔數(shù)控機床國家重點實驗室和“數(shù)控機床高速精密化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”（由國家科技部主辦、由沈陽機床牽頭）進一步強化集成創(chuàng)新模式，先后與德國的R＋P機床設(shè)計院、德國西門子公司、德國IPK研究所，以及德國希斯等進行聯(lián)合研發(fā)，并在柏林設(shè)立海外研發(fā)中心，在北京、上海建立研發(fā)分部，推動開放式集成創(chuàng)新[1]。
經(jīng)過持續(xù)積累，時至今日公司取得的成果斐然：承接和完成了多項國家級科技攻關(guān)項目，開發(fā)出新鏜床、新CAK、新HTC、新立加及新臥加等新5大類數(shù)控機床系列產(chǎn)品，均達到國際先進技術(shù)水平，其中五軸立式加工中心和五軸高速龍門加工中心產(chǎn)品，打破了國外對這類中高端數(shù)控機床的壟斷。產(chǎn)品先后獲得春燕獎、工業(yè)獎等國家級大獎。累計開發(fā)的360多種中高檔數(shù)控機床中，有60%以上已經(jīng)達到國際同行業(yè)先進水平，2010年，公司及下屬中捷機床被認定為第一批國家高新技術(shù)企業(yè)[2]。
4.體制因素制約創(chuàng)新績效
4.1沈陽機床技術(shù)創(chuàng)新市場績效的評價
為了全面評價沈陽機床技術(shù)創(chuàng)新的市場績效，我們選擇兩家具有不同特點的上市機床企業(yè)作為參照物，力求通過多視角比較來展開研究。第一家企業(yè)是屬于沈陽機床集團的另一家控股子公司――昆明機床，該公司的中型國企屬性、與沈陽機床擁有同一母公司的身份，以及長期堅持專注優(yōu)勢特色產(chǎn)品的研發(fā)戰(zhàn)略可以作為比較參照；第二家是中國目前唯一一家民營機床企業(yè)――華東數(shù)控，該企業(yè)屬于私有產(chǎn)權(quán)。下面，我們依次從兩個方面評價公司的技術(shù)創(chuàng)新績效。
4.1.1公司的數(shù)控機床銷售量占比評價
2000年，公司數(shù)控機床銷售收入占機床總收入的33.9%，2010年這一比率上升為60.5%[1]。雖然與自身相比，沈陽機床的數(shù)控機床銷售量占比有了一定的增長，但是與技術(shù)改造和研發(fā)業(yè)績更為優(yōu)異的昆明機床和華東數(shù)控相比，還存在一定差距。2010年，昆明機床的數(shù)控機床的銷售收入占比為64.7%[3]，華東數(shù)控為75.6%[4]，由此可見沈陽機床產(chǎn)品數(shù)控化率步伐需加快，大規(guī)模的技術(shù)創(chuàng)新投入對數(shù)控化率的提升效果需進一步加強。
4.1.2公司數(shù)控機床的毛利率評價
2003―2010年沈陽機床數(shù)控機床的毛利率一直徘徊在23.50%―30%之間，期間沒有太大的起色。我們拿公司歷史最好數(shù)據(jù)――2009年數(shù)據(jù)為例進行分析[1]。這一年公司數(shù)控機床毛利率達到歷史最好水平，為29.87%，而昆明機床為34.25%[3]，華東數(shù)控則高達38.97%[4]。沈陽機床的數(shù)控機床毛利率明顯低于其他兩家上市公司。公司年報顯示，其數(shù)控機床主要是以毛利率較低的經(jīng)濟型數(shù)控機床為主的局面并未得到實質(zhì)性改變。
經(jīng)濟型數(shù)控機床因進入門檻較低，其盈利能力隨著市場的激烈競爭而日漸衰落；與此相反，市場需求持續(xù)旺盛的中高端數(shù)控機床卻因為產(chǎn)品差別化大，個性化服務(wù)要求高，大部分產(chǎn)品都是訂單生產(chǎn)，因而具有可觀的議價能力和較高的毛利率。公司目前中高檔數(shù)控機床比重較低是數(shù)控機床毛利率低于其他公司的主要原因。
這一點還可以從下面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)中得到進一步的驗證。2009年，沈陽機床新產(chǎn)品（中高端數(shù)控機床）的銷售收入為162728萬元，僅占比銷售總額的27.2%；新產(chǎn)品的銷售利潤僅為1700萬元，僅占比主營業(yè)務(wù)利潤的1.3%。而華東數(shù)控歷時五年研發(fā)的新產(chǎn)品大型數(shù)控龍門系列機床在2009年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化時，銷售收入占比和毛利率則分別高達64.08%和41.66%[4]。上述比較分析表明，沈陽機床技術(shù)創(chuàng)新的市場績效還需要大幅提升。
綜上所述，公司技術(shù)優(yōu)勢的市場績效似乎并不顯著。這值得我們深入分析其背后的深層原因。
4.2制約技術(shù)創(chuàng)新績效的體制性因素
我們認為，具有轉(zhuǎn)軌時期國有企業(yè)屬性的體制性因素是制約公司技術(shù)創(chuàng)新市場績效的主要障礙。
4.2.1技術(shù)創(chuàng)新的市場驅(qū)動不足
作為一個老牌大型國有機床企業(yè)，公司在計劃經(jīng)濟時期形成的計劃、技術(shù)驅(qū)動型的研發(fā)傳統(tǒng)――雖然經(jīng)過多年的改革修正――仍然存在，市場驅(qū)動力不足?？梢哉f，“重技術(shù)獲獎而輕市場”的研發(fā)傳統(tǒng)的強大慣性是公司技術(shù)創(chuàng)新市場績效不明顯的重要原因。與擁有國企屬性和行業(yè)老大雙重身份的沈陽機床相比，作為國內(nèi)首家民營機床企業(yè)，華東數(shù)控的技術(shù)研發(fā)更注重市場需求的驅(qū)動，因而在龍門機床的研發(fā)上取得了顯著的市場績效。
4.2.2技術(shù)創(chuàng)新的“大而全”傾向
2009年，在三家企業(yè)中，沈陽機床的研發(fā)費用與凈利潤比值最高，為1.66，而昆明機床和華東數(shù)控則分別僅為0.21和0.27。可以看出，沈陽機床研發(fā)經(jīng)費的使用效率遠低于另兩家企業(yè)，存在“高投入低效益”現(xiàn)象。
這種現(xiàn)象可以由公司在技術(shù)創(chuàng)新上存在的“大而全”傾向得到合理解釋。“大而全”的研發(fā)導致資金使用方向分散，從而可能造成本應(yīng)重點投入的主要技術(shù)產(chǎn)品因研發(fā)資金不足而導致研發(fā)效益無法凸顯。
反觀國內(nèi)機床行業(yè)的另兩家上市公司昆明機床和華東數(shù)控，我們看到了不同的研發(fā)競爭策略。昆明機床重點研發(fā)具有市場優(yōu)勢的鏜銑系列數(shù)控機床，而華東數(shù)控的研發(fā)重點一直是大型龍門數(shù)控機床，這種精與專的研發(fā)定位，極大提高了這兩家企業(yè)研發(fā)資金使用效率，與沈陽機床的高投入低效益不同，它們獲得了較高的毛利率，技術(shù)創(chuàng)新的市場績效顯著。
4.2.3軟預算約束制約仍然存在
造成沈陽機床技術(shù)創(chuàng)新市場績效不高的另一個體制性制約因素是“軟的預算約束綜合征”仍然存在[5]。沈陽機床的歷史發(fā)展中幾次大的資本擴張基本上是政府主導下的企業(yè)行為。政府的金融支持為公司提供了充裕的技術(shù)改造和研發(fā)資金，促進企業(yè)資本規(guī)?？焖贁U張。但是在這種“預算約束體―支持體”的模式下，沈陽機床投資的預算軟約束問題不可避免。我們采用資產(chǎn)負債比率和流動比率兩個概念，分別從縱向與橫向兩個角度來驗證這一問題。
一般認為，以衡量企業(yè)長期綜合償債能力和財務(wù)風險為主的資產(chǎn)負債比率應(yīng)維持在40―60%之間比較合適，過高的資產(chǎn)負債比率是不利的。流動比率是衡量企業(yè)短期風險的主要指標，反映企業(yè)短期負債的清償能力。一般認為2:1的比例比較合適，過低說明企業(yè)償還能力較差；過高說明企業(yè)的部分資金閑置[6]。
對沈陽機床資產(chǎn)負債率的自1996年以來至今歷年計算結(jié)果的比較可以看出，除了1996年以外，該指標一直高于60%，并逐年呈上升趨勢，近五年已經(jīng)超過了80%，資產(chǎn)負債比率嚴重偏高，表明企業(yè)經(jīng)營綜合風險較高，償債壓力較大。而公司流動比率16年來均在1.6以下徘徊，并且在2001年以來呈不斷惡化趨勢，指標進一步下降至1左右，說明資金流動性存在較大問題，隨著債務(wù)的逐步到期，公司短期經(jīng)營風險持續(xù)增大[1]。
從橫向角度比較沈陽機床和華東數(shù)控2009年資產(chǎn)負債比率和流動比率這兩個指標來看。華東數(shù)控的資產(chǎn)負債比率為54.6，在40%―60%的合理區(qū)間，而沈陽機床為84.2%，無疑過高；華東數(shù)控的流動比率分別為1.75，比較正常，而沈陽機床的這一比率卻只有1.02，短期流動性萎縮較大，企業(yè)短期財務(wù)風險較大[1][4]。
一般而言，在企業(yè)風險較高的情況下，企業(yè)應(yīng)該采取保守戰(zhàn)略。但是這種戰(zhàn)略定位似乎在沈陽機床的經(jīng)營上并沒有得到體現(xiàn)，代之以的反而是大規(guī)模的資本擴張。政府強有力的金融支持支撐著沈陽機床長期以來高負債奔跑和不計成本的“大而全”的創(chuàng)新偏好，軟的預算約束也就不可避免了。
5.結(jié)論
通過對沈陽機床技術(shù)創(chuàng)新的案例研究，我們認為，政府對國有大型制造業(yè)企業(yè)的政策扶持偏好，主要集中于對公司技術(shù)創(chuàng)新強有力的金融支持，這的確保證了企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新資金投入的充裕性。但是由于轉(zhuǎn)軌時期國有企業(yè)體制性慣例的制約，充裕的創(chuàng)新資金投入并沒有給沈陽機床帶來利潤的大幅增長，技術(shù)創(chuàng)新的市場績效不明顯，而企業(yè)的財務(wù)風險卻在不斷累積，管理費、財務(wù)費和銷售費等經(jīng)營成本居高不下。
因此，我們認為，像沈陽機床這樣的大型國有企業(yè)要想走出技術(shù)創(chuàng)新“高投入低效益”的困境，全面提升創(chuàng)新的市場績效，比較可行的方法是必須解決之前政府扶植過度局限于硬件如資金投入而忽視企業(yè)軟實力――現(xiàn)代企業(yè)管理制度建立的問題，建立硬件與軟件統(tǒng)一并重的協(xié)調(diào)引導機制。我們認為突破點在于積極引入民營資本對沈陽機床進行股權(quán)重組，重組的重點應(yīng)是如何建立內(nèi)生的技術(shù)創(chuàng)新市場驅(qū)動機制，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和資本擴張的“預算硬約束”，而要想實現(xiàn)這一目標，民營資本的投資比重不能過低。
基金資助項目：遼寧省科技廳科學技術(shù)計劃項目： 激活中國“數(shù)控機床高速精密化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”內(nèi)生動力機制的對策研究；主持人，王蓉；項目編號：2011414006。
參考文獻：
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作者簡介：
關(guān)鍵詞: 數(shù)控機床；可靠性技術(shù)；改進
隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷進步，對數(shù)控機床技術(shù)提出了更高的要求，所以其技術(shù)不完善之處也顯現(xiàn)出來。因而為了更好的發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點，降低故障率，所以需要不斷地對數(shù)控機床可靠性技術(shù)進行研究，也就顯得尤為重要。
根據(jù)國家標準的定義，可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定任務(wù)的能力。數(shù)控機床產(chǎn)品的工作條件一般包括加工尺寸、 切削用量、 切削功率、使用環(huán)境條件、 加工材料等設(shè)計規(guī)定的條件；規(guī)定的時間可以是設(shè)計確定的運行壽命，也可以是機床大修前的年限，還可以是考核時確定的任何年限；規(guī)定的任務(wù)是指機床設(shè)計時確定的功能，例如加工中心可以完成鉆、 銑、 鏜、 鉸、 攻絲等功能。數(shù)控機床的可靠性一般是以故障來表征的， 可靠性高就意味著產(chǎn)品在使用過程中所發(fā)生的各種故障少。因而減少或避免發(fā)生故障，是數(shù)控機床可靠性的重要體現(xiàn)。
一、目前數(shù)控機床可靠性現(xiàn)狀研究
隨著技術(shù)的進步，在數(shù)控領(lǐng)域與同行業(yè)的其他同類產(chǎn)品相比，我國的設(shè)計水平和穩(wěn)定性都有較大差距，其中故障率高、運行不穩(wěn)定、工藝粗糙、互換性差是幾個突出的問題。根據(jù)數(shù)據(jù)比對分析，我們的數(shù)控機床的可靠性問題集中在以下幾個方面：
（一）機電元器件質(zhì)量不過關(guān)
目前機電行業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)，管理不規(guī)范，不到位現(xiàn)象比較普通，造成在低壓電器、機電元器件市場中，產(chǎn)品不標準，非正規(guī)廠家和正規(guī)常見的產(chǎn)品真假難辨。諸如像繼電器、觸發(fā)器、按鍵、鍵盤、開關(guān)、雙絞線等部件故障率較高。較為普通的現(xiàn)象是繼電器的彈簧耐疲勞性差、溫度特性差，高溫下的簧片變形或絕緣材料失效會使繼電器動作失靈。很多長期使用的機電器，短時間使用后電阻就會增大，內(nèi)置器件松動，造成正在運行的系統(tǒng)突然停止、程序紊亂等事故?？梢钥闯觯@些部件在數(shù)控機床使用，發(fā)生生產(chǎn)事故的后果是必然的。
（二）生產(chǎn)工藝和基礎(chǔ)設(shè)備不合格
目前我們國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的相關(guān)技術(shù)設(shè)備還不完善，生產(chǎn)工藝水平還有待提高。從中國質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計出，目前我們電氣系統(tǒng)八成以上的故障是由于電源故障或電源對干擾信號的傳導。其中很多由于設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)問題，其中強電設(shè)備會發(fā)出很強的脈沖噪聲，通過傳導影響電子設(shè)備運行，對電源系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的污染。實際中應(yīng)當追根溯源，從電源降噪入手，利用電磁兼容性原理解除干擾。
（三）集成系統(tǒng)安裝不到位
集成數(shù)控系統(tǒng)等板塊的正確安裝是保證數(shù)控機床正常運行的重要環(huán)節(jié)。在安裝過程中，如果沒有根據(jù)相關(guān)技術(shù)指標的要求，遵守安裝調(diào)試的標準步驟，忽視了相關(guān)干擾因素，在安裝過程中操作不當，或不規(guī)范操作，都會造成相關(guān)系統(tǒng)失控，這些因素都會影響機器零部件的加工，嚴重的甚至會引起機器燒毀。此外，在安裝調(diào)試過程中，技術(shù)工程人員的技術(shù)不到位、經(jīng)驗缺乏等原因，都會使得數(shù)控機床發(fā)生故障，造成嚴重損失。
二、數(shù)控機床可靠性改進方法
（一）提高數(shù)控機床可靠性設(shè)計技術(shù)
產(chǎn)品的在生產(chǎn)之前，首先是設(shè)計出來的，然后才投入生產(chǎn)制造過程中。因此，機床的設(shè)計過程在提升可靠性方面具有重大作用?？煽啃栽O(shè)計是依據(jù)產(chǎn)品的工程經(jīng)驗、歷史故障數(shù)據(jù)、當前技術(shù)水平和組成零部件的可靠性狀況，預測產(chǎn)品實際可能達到的可靠度。根據(jù)可靠性預計的結(jié)果，可以修改設(shè)計方案，改進薄弱環(huán)節(jié)，達到提高產(chǎn)品可靠性的目的?？煽啃灶A計的方法一般有性能參數(shù)法、相似設(shè)備法和失效率預計法。在設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)時，可采用模塊化硬件形式，按照不同機床的功能需求合理組建模塊，遵循通用化、標準化原則，兼顧人機對話、機械故障自診斷、機床自保護、刀具管理功能，這樣既提高了機床的使用穩(wěn)定性，又降低了使用與維護成本。
（二）加強數(shù)控機床可靠性試驗技術(shù)
產(chǎn)品在生產(chǎn)之前的多次實驗是至關(guān)重要的，因為試驗是保證和提高產(chǎn)品可靠性的重要技術(shù)手段，可以說，沒有試驗就沒有可靠性?？煽啃栽囼炇菍Ξa(chǎn)品的可靠性進行調(diào)查、分析和評價的一種手段，其目的是發(fā)現(xiàn)在設(shè)計、材料、制造、裝配工藝方面的各種缺陷，為改善產(chǎn)品的性能，提高可靠性水平，減少維修及保障費用提供科學依據(jù)。目前國內(nèi)外對于數(shù)控機床可靠性試驗技術(shù)的研究主要集中在可靠性試驗的設(shè)計方法和應(yīng)用研究上。像重慶大學張根保教授等人設(shè)計了一種可靠性強化試驗方案， 采用多種應(yīng)力共同組成綜合應(yīng)力試驗剖面，使得在較短時間內(nèi)激發(fā)出數(shù)控轉(zhuǎn)臺的故障；提出了數(shù)控機床整機及關(guān)鍵功能部件的可靠性試驗方法，采用多種應(yīng)力共同作用使得數(shù)控機床的潛在故障在較短時間內(nèi)激發(fā)出來。他們研究仍然在繼續(xù)進行中，為技術(shù)的提供作出了很大貢獻。
（三）運用數(shù)控機床早期故障消除技術(shù)
從故障率分析研究可以看出，在機床制造完成后短期內(nèi)，機床的故障早發(fā)多發(fā)，隨著時間的推移，故障數(shù)會逐漸減少，直到進入偶然故障期。這個時間段持續(xù)的時間長短根據(jù)產(chǎn)品類型、生產(chǎn)規(guī)模和制造水平而變，國產(chǎn)加工中心的這一時間段可能有1200h左右。很多國內(nèi)機床制造企業(yè)在產(chǎn)品裝配調(diào)試完成后，會空運轉(zhuǎn)36~48h，這種低負載、短周期的試運行，基本上激發(fā)不出故障，使得大量的早期故障到用戶處才能發(fā)現(xiàn)。因而對用戶而言，會對國內(nèi)生產(chǎn)的機床喪失信心；對生產(chǎn)企業(yè)而言，售后維修費用增加。因此，需要將早期故障盡量消除在制造企業(yè)。為了實現(xiàn)早期故障消除，首先需要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)運用數(shù)據(jù)擬合技術(shù)建立定量化的研究分析。找出早期故障期和偶然故障期的時間拐點，作為早期故障消除的依據(jù)。還需要在制造企業(yè)建立早期故障消除的閉環(huán)體系結(jié)構(gòu)，通過完整的故障樹分析發(fā)現(xiàn)潛在的故障，通過試驗發(fā)現(xiàn)早期故障，并向設(shè)計和制造過程反饋，修改設(shè)計方案和改善制造過程，將早期故障消除在設(shè)計制造階段。
（四)數(shù)控機床運行管理可靠性技術(shù)
數(shù)控機床在運行過程中，可靠性主要受機床的安裝調(diào)試、維護保養(yǎng)、維修、運行環(huán)境控制、加工條件控制等因素影響。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，機床由于運行因素引起的故障會占到總故障數(shù)的20%左右。在安裝調(diào)試中，墊鐵的布置和調(diào)整具有重要的意義，特別是對于大型機床而言，由于墊鐵的布置和調(diào)整不當，會使機床大型結(jié)構(gòu)件發(fā)生變形，影響機床的精度和精度壽命。同時，國產(chǎn)數(shù)控機床可靠性不夠除了技術(shù)水平不夠外，很大原因還在于管理技術(shù)的落后。包括人員的素質(zhì)差、工作的隨意性強、缺乏成熟的可靠性管理標準（包括設(shè)計標準、試驗標準、管理標準等）和系統(tǒng)的可靠性管理體系。因此，為了從本質(zhì)上提高國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性，需要在企業(yè)建立系統(tǒng)的可靠性管理體系，并持續(xù)在企業(yè)實施。
在我國工業(yè)飛速發(fā)展的今天，在我們第十二個五年計劃時期，機器制造業(yè)會朝著智能化、自動化或集成化方向發(fā)展，所以數(shù)控機床需要量會不斷增加，這對數(shù)控機床行業(yè)的發(fā)展提供了有利的時機。但自從我國加入世貿(mào)組織后，國內(nèi)生產(chǎn)的機床可靠性教差，無法適應(yīng)市場的技術(shù)要求，面臨提高可靠性的迫切境地。因此，提高數(shù)控機床的可靠性，增強自己的市場競爭力顯得格外重要。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞：中等職業(yè)業(yè)學校；數(shù)控維修；專業(yè)建設(shè)
中圖分類號：G718 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）05-0154-02
隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床得到了越來越普遍的應(yīng)用。數(shù)控機床是集機、電、液、氣等于一體的加工設(shè)備，一旦發(fā)生故障，就會給企業(yè)造成巨大的損失。隨著數(shù)控設(shè)備使用量的快速增加，對數(shù)控設(shè)備維修人才的需求越來越大，素質(zhì)要求也越來越高。那么，數(shù)控維修專業(yè)人員應(yīng)該如何培養(yǎng)，其培養(yǎng)方向又是如何呢？這是建設(shè)數(shù)控維修專業(yè)應(yīng)考慮的問題。
數(shù)控機床維修行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床在金屬切削行業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣?！笆濉?、“十一五”期間，我國的數(shù)控機床行業(yè)得到了迅速的發(fā)展，已成為數(shù)控車床生產(chǎn)大國?？砷L期以來，國產(chǎn)的數(shù)控機床始終處于低檔發(fā)展迅速、中檔進展緩慢、高檔數(shù)控機床依靠進口的局面。其主要原因有二：一是在技術(shù)上與先進國家存在較大的差距；二是國產(chǎn)數(shù)控機床的平均故障間隔時間（MTBF）比進口機床差一倍之多。雖然進口機床的可靠性比國產(chǎn)數(shù)控機床高，但機床一旦出現(xiàn)故障，維修困難，費用昂貴，真可謂“買得起，修不起”。國產(chǎn)數(shù)控機床的維修比進口機床容易，但機床售后維修服務(wù)不到位，主要原因是技術(shù)人員無法完成故障維修，不能體現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控機床的優(yōu)勢，從而使強項變成了弱項。
目前，各職業(yè)院校幾乎都設(shè)有數(shù)控專業(yè)，而企業(yè)需要的是數(shù)控設(shè)備維修與維護人員。目前，數(shù)控專業(yè)所開設(shè)的課程普遍偏重于理論學習和數(shù)控機床操作，而對數(shù)控機床的維護與維修幾乎不涉及或是一帶而過。這就造成了所培養(yǎng)的學生對于數(shù)控設(shè)備只會操作，而對于數(shù)控設(shè)備的維護與維修知之甚少。這樣就不能保證數(shù)控設(shè)備的利用率與完好率，最終導致了數(shù)控設(shè)備的開工率不足。從表1不難看出，影響數(shù)控設(shè)備利用率與完好率的主要因素是維修力量不足和維修費用過高。要改變這種現(xiàn)狀，首先應(yīng)保證有足夠的維修技術(shù)人員。
數(shù)控維修人才概況
隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控崗位上的人員需求也不盡相同，不少崗位要求從業(yè)人員掌握數(shù)控機床調(diào)試、維護與維修技能，對技術(shù)含量高的數(shù)控維修人員需求越來越多。
現(xiàn)在，一些單位對于數(shù)控機床的維護與維修并無專業(yè)人員，即便有也主要來源于普通機床維修人員，而這部分人員存在的主要問題有：一是年齡偏大，接受新知識、新事物的能力較差；二是知識結(jié)構(gòu)老化，他們主要了解普通機床的機械結(jié)構(gòu)與電氣，而對于機電一體化的數(shù)控設(shè)備僅憑這些知識就力不從心了；三是綜合知識差，對于數(shù)控機床中模擬電路、數(shù)字電路、集成電路、微機原理、接口及計算機弱電部分感到陌生，維修高度機電一體化的數(shù)控機床顯然是不行的。
從表2可知，當前數(shù)控技術(shù)人才主要來源于職業(yè)院校。企業(yè)對數(shù)控維修與維護人員的需求日益增大，應(yīng)屆畢業(yè)生的就業(yè)卻變得越來越困難。面對數(shù)控設(shè)備的維修與維護人員日漸短缺，學生就業(yè)難的現(xiàn)象，目前各職業(yè)院校紛紛開設(shè)了數(shù)控維修專業(yè)，由于各學校的師資、實訓設(shè)備等力量不足，所開設(shè)的數(shù)控維修專業(yè)可以說是良莠不齊，所開設(shè)的課程也存在著嚴重的雷同現(xiàn)象?，F(xiàn)在，各職業(yè)院校所開設(shè)的數(shù)控維修專業(yè)普遍注重理論知識的講解，只不過有的偏重于電類知識的講解，有的偏重于機械結(jié)構(gòu)知識的講解而已。然而，不管是偏重于哪一方面知識的講解，對于高度機電一體的數(shù)控設(shè)備而言，都是不足的。開設(shè)數(shù)控維修專業(yè)的職業(yè)院校存在知識結(jié)構(gòu)不合理、實訓資源不充足、師資質(zhì)量不高等問題。
對數(shù)控維修專業(yè)建設(shè)的建議
數(shù)控維修不僅是一門理論知識綜合性很強的學科，也是一門實踐性很強的學科。對于數(shù)控維修專業(yè)的課程設(shè)置，既不能單獨強調(diào)理論知識的學習，也不能一味強調(diào)實踐學習。而目前大多數(shù)學校的數(shù)控維修專業(yè)建設(shè)，大部分偏重于理論教學。
（一）進一步加強“校企合作”的辦學思路，提高學生分析問題與解決問題的能力
學校應(yīng)根據(jù)人才市場和企業(yè)相應(yīng)崗位要求，通過“校企合作”，不斷調(diào)整專業(yè)發(fā)展方向、課程設(shè)置和教學內(nèi)容，不斷加強工學結(jié)合人才培養(yǎng)模式，學校建立由企業(yè)、行業(yè)專家組成的數(shù)控維修專業(yè)建設(shè)指導委員會，在人才規(guī)格、知識技能結(jié)構(gòu)、教學內(nèi)容、課程設(shè)置、基地建設(shè)等方面發(fā)揮企業(yè)、行業(yè)專家的指導作用。進一步完善以國家職業(yè)標準為依據(jù)、以工作任務(wù)為導向、以綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為核心的“教、學、做”一體的課程體系，實現(xiàn)理論教學與技能訓練融合、能力培養(yǎng)與工作崗位對接、實習實訓與崗位需求相適應(yīng)。積極探索教學手段、教學內(nèi)容、教學模式的改革，加快教學資源信息化建設(shè)，運用現(xiàn)代化教學手段，推進多媒體教學、網(wǎng)絡(luò)教學、仿真模擬教學。突出職業(yè)能力，結(jié)合數(shù)控維修技術(shù)人才培養(yǎng)的特點，在專業(yè)建設(shè)指導小組的指導下，完善以專業(yè)理論課程、技能訓練課程、綜合技能強化課程和德育模塊等相互支撐的課程體系。通過圍繞專業(yè)領(lǐng)域核心技術(shù)能力的培養(yǎng)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，精選課程內(nèi)容。在頂崗實習階段，可以將數(shù)控維修專業(yè)學生送至數(shù)控機床設(shè)備的故障診斷維修和維修售后服務(wù)處，讓學生在數(shù)控設(shè)備故障診斷維修部門完成實習任務(wù)。學生在跟著維修人員進行數(shù)控機床故障診斷與維修的過程中，通過實踐提高理論聯(lián)系實際能力、分析問題與解決問題能力。
（二）課程設(shè)置
在課程設(shè)置方面，學校根據(jù)企業(yè)的需要和學生實際情況，依據(jù)教學以應(yīng)用為目的，理論以“必需、夠用”為度，突出技能訓練的針對性和實用性原則，按“教為主導、學為主體、練為主線”的要求，建設(shè)和完善以專業(yè)理論課程、技能課程、德育課程三個系統(tǒng)相互支撐的課程體系。開展“模塊化”教學，在教學過程中采用項目教學法和“一體化”的教學模式，將理論課程融入實踐課題當中。
理論課程 依據(jù)通用職業(yè)崗位能力要求，確定專業(yè)核心能力體系，并將與之相匹配的專業(yè)知識課程設(shè)定為專業(yè)主干課程。擬建設(shè)的主干課程如表3所示。
實訓課程 根據(jù)職業(yè)教育的本質(zhì)和高素質(zhì)技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)律，按照實踐教學體系建設(shè)要求和教學過程的實踐性、開放性和職業(yè)性原則，引導課程設(shè)置、教學內(nèi)容和教學方法改革，將專業(yè)課、工藝課等理論教學內(nèi)容融入實踐環(huán)節(jié)，實踐課程在總課時中的比重達到60%以上。
通過實訓教學與理論教學相互結(jié)合，達到 “學以致用，以用促學，全面發(fā)展”的教學理念要求，教學過程由實訓教室向車間延伸，使學生成為新型技能人才。實現(xiàn)實訓教學與現(xiàn)實生產(chǎn)有機結(jié)合，更能培養(yǎng)適應(yīng)社會要求、符合企業(yè)需要、綜合能力較強的復合型人才。
這樣，學校在與企業(yè)合作同時完成對學生的“訂單式”培養(yǎng)，不僅可以解決實訓設(shè)備問題，為學校節(jié)約開支，同時也為學生實踐提供充足的資源。培養(yǎng)的學生對于企業(yè)而言更加實用，無需再進行崗前培訓。這樣，不僅滿足了企業(yè)對人才的需求，也解決了學生就業(yè)難的問題。
（三）提高教師的業(yè)務(wù)及專業(yè)能力
由于數(shù)控機床維修是一門綜合學科，故對教師的要求相對較高。目前，大部分教師來源于學校，實踐經(jīng)驗相對匱乏，教師的業(yè)務(wù)及專業(yè)能力制約著數(shù)控維修專業(yè)的發(fā)展。針對這種現(xiàn)象，可以有針對性地對教師進行培訓。一是讓教師進企業(yè)實踐，增加實踐經(jīng)驗；二是聘請專業(yè)技術(shù)能力較強、經(jīng)驗豐富的企業(yè)人員，讓他們走進課堂，以解決師資不足的問題。
結(jié)語
數(shù)控機床是集機、電、液、氣等為一體的數(shù)控設(shè)備，對于數(shù)控設(shè)備維修人才的培養(yǎng)也應(yīng)該是綜合性的，而不應(yīng)是單一的某一方向?qū)I(yè)知識或?qū)嵺`能力的培養(yǎng)。所以，數(shù)控維修專業(yè)的設(shè)置既不能只注重理論學習，也不能過于偏重于實踐學習，對于理論的學習也不能偏重于某一方面，否則，數(shù)控維修專業(yè)的發(fā)展就會受到制約。
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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 可靠性 技術(shù)研究
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0026-02
該文將對數(shù)控機床可靠性技術(shù)進行研究，分別從：數(shù)控機床可靠性內(nèi)涵、數(shù)控機床可靠性技術(shù)存在的必要性、數(shù)控機床可靠性技術(shù)的研究、現(xiàn)階段數(shù)控機床可靠性技術(shù)存在的問題、數(shù)控機床可靠性的設(shè)計準則、提高數(shù)控機床運行可靠性的具體措施、數(shù)控機床可靠性技術(shù)的展望7個部分進行闡述。
1 數(shù)控機床可靠性內(nèi)涵
關(guān)于數(shù)控機床可靠性的定義，最初是由盧瑟爾提出的。所謂“可靠性”是指“產(chǎn)品能在規(guī)定條件及規(guī)定時間內(nèi)完成的規(guī)定功能的能力?！笨煽啃院茈y用一個量來表示，因此在對可靠性進行定義時必須根據(jù)具體情況、具體場合來選擇適當?shù)闹笜?。值得注意的是，可靠性是產(chǎn)品實際運行過程中所顯露出的屬性，且數(shù)控機床可靠性存在一定特殊性，它是集機、電、氣等高新技術(shù)于一身的現(xiàn)代化工作母機，它對加工精度有一定要求。當前，數(shù)控機床在現(xiàn)場運行過程中最易發(fā)生的故障以功能性故障居多。所謂功能性故障一般指：加工中心刀庫不轉(zhuǎn)位、不執(zhí)行程序指令、定位不準、旋轉(zhuǎn)工作臺不定位以及電氣系統(tǒng)大量故障等，是當前廣大機床用戶亟待解決的。在機床用戶看來，數(shù)控機床的可靠性涵義實際上指的就是機床在運行過程中故障頻率出現(xiàn)次數(shù)相對較低。因此在開展數(shù)控機床可靠性工作時必須做些真實操作的實事，切實解決可靠性實際問題，讓用戶看到實效。高速、高精度以及高可靠性是現(xiàn)代數(shù)控機床發(fā)展的主要趨勢，數(shù)控機床可靠性成為市場競爭的焦點，目前國內(nèi)的數(shù)控機床研發(fā)方向主要朝高檔次方向發(fā)展，提高數(shù)控機床可靠性成為當下最為急迫的事。
2 數(shù)控機床可靠性技術(shù)存在的必要性
2.1 數(shù)控機床可靠性技術(shù)滿足市場發(fā)展需求
我國正處于工業(yè)化發(fā)展中，汽車、鋼鐵、機械等一批重工業(yè)為基礎(chǔ)的行業(yè)發(fā)展勢頭越來越迅猛，導致對數(shù)控機床的需求也越來越大。為了滿足市場發(fā)展需求，數(shù)控機床可靠性技術(shù)必須不斷發(fā)展創(chuàng)新，使其功能日趨完善。
2.2 機床故障頻率普遍偏高
由于我國數(shù)控機床現(xiàn)階段的自主開發(fā)能力相對薄弱，自動化水平低，精度保持性相對較差，制約了我國數(shù)控機床的發(fā)展及銷售，與國際現(xiàn)階數(shù)控水平存在較大差距，對數(shù)控機床的運行故障不能及時準確的排除，此外還承受著市場巨大需求量的壓力。因此為了解決這個問題就必須提高數(shù)控機床的可靠性。
2.3 數(shù)控機床可靠性技術(shù)的意義
數(shù)控機床的可靠性對用戶來說十分關(guān)鍵，還在一定程度上影響了我國與國際水平間的較量，提高數(shù)控機床可靠性能促進數(shù)控機床市場的持續(xù)發(fā)展，對于改變我國機床工業(yè)現(xiàn)狀有推動作用。數(shù)控機床可靠性技術(shù)的存在是必要的，它充分滿足了市場發(fā)展需求，減少了數(shù)控機床運行故障的發(fā)生頻率，它是實現(xiàn)民族裝備制造業(yè)振興的催化劑。數(shù)控機床作為復雜的機電液系統(tǒng)，它還沒有相對成熟的可靠性理論與技術(shù)，加上我國數(shù)控機床可靠性技術(shù)研究起步較晚，涉足此行業(yè)的相關(guān)研究人員與研究機構(gòu)相對較少，技術(shù)積累相對薄弱，處于發(fā)展階段，相對德國等工業(yè)發(fā)達的國家來說還有很長一段發(fā)展距離，為了縮短與發(fā)達國家之間的差距，我們必須拿出實際行動。
3 現(xiàn)階段數(shù)控機床可靠性技術(shù)存在的問題
3.1 數(shù)控機床可靠性研究者及相關(guān)機構(gòu)普遍較少
由于我國在數(shù)控機床可靠性技術(shù)的研究人員與研究機構(gòu)比較缺乏，加上數(shù)控機床可靠性技術(shù)研究的成本比較高，時間相對過長，其研究成果的獲取相對過慢，導致我國數(shù)控機床可靠性技術(shù)體系缺乏完整性。
3.2 數(shù)控機床可靠性數(shù)據(jù)累積相對薄弱
制造業(yè)數(shù)控機床的可靠性的提高需要一定的數(shù)據(jù)作為實踐基礎(chǔ)，由于我國數(shù)控機床發(fā)展較晚，導致我國數(shù)控機床可靠性數(shù)據(jù)累積相對薄弱，從而不能為廣大的數(shù)控機床用戶可靠性技術(shù)的研究提供任何幫助，這也是我國數(shù)控機床可靠性技術(shù)發(fā)展相對滯后的主要原因。
3.3 數(shù)控機床的維修性及可用性得不到重視
要提高我國數(shù)控機床的可靠性技術(shù)就必須對數(shù)控機床的維修性及可用性重視起來，根據(jù)企業(yè)的需求去簡化維修過程，縮短維修時間，將可靠性最大化，我國必須提高對其重視的程度，最大程度滿足數(shù)控機床用戶的需求，制定相關(guān)政策，奠定我國數(shù)控機床可靠性研究基礎(chǔ)。
3.4 數(shù)控機床故障機理研究相對不足
當前我國對數(shù)控機床故障機理的研究相對不足，所謂故障機理研究主要是針對故障現(xiàn)象分析得出的反映故障本質(zhì)的原因。但由于我國現(xiàn)階段對故障機理研究相對缺乏，從而對產(chǎn)生故障的物力本質(zhì)障礙直接的相關(guān)性以及故障問題認識不清，使改進成本不斷增加，造成了經(jīng)濟資源浪費。
3.5 對機床整機功能部件缺乏重視
數(shù)控機床由各類功能部件及數(shù)控系統(tǒng)組成，其組成部件的可靠性制約著數(shù)控機床的整體可靠性，因此制造者必須對機床功能部件的質(zhì)量加以重視。但由于國內(nèi)機床功能部件企業(yè)技術(shù)比較薄弱，研究機構(gòu)工作的重心又都放到了機床整機上，導致其功能部件得不到重視，無法提高數(shù)控機床可靠性技術(shù)發(fā)展。
3.6 數(shù)控機床電元器件質(zhì)量相對較差
當前，國內(nèi)機電元器件市場存在粗制濫造及惡意壓價的現(xiàn)象，并且質(zhì)量相對較差，溫度特性差、電器反應(yīng)不靈敏、使用壽命短等特點。如果將這些質(zhì)量差的電元器件應(yīng)用到數(shù)控機床，會造成嚴重的生產(chǎn)事故。
3.7 CNC安裝不當
CNC是指數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的正確安裝對數(shù)控機床正常運行起到一定保障，如果沒有按照相關(guān)要求進行安裝則會造成驅(qū)動軸失控，引起機器報廢，使數(shù)控機床免疫力降低，導致故障發(fā)生頻率不斷提高。
4 數(shù)控機床可靠性的設(shè)計準則
必須建立豐富的可靠性設(shè)計規(guī)范。
在對數(shù)控機床可靠性進行設(shè)計時，應(yīng)建立起可靠性設(shè)計規(guī)范，設(shè)計規(guī)范的建立能在一定程度上對數(shù)控機床設(shè)計環(huán)節(jié)的可靠性設(shè)計以及分析工作進行約束管理，對不同的產(chǎn)品采取不同的可靠性設(shè)計。
4.1 建立可靠性設(shè)計評審大綱及流程
評審大綱的評審內(nèi)容將會涵蓋產(chǎn)品從概念到生產(chǎn)的所有開發(fā)階段，它的重要性不言而喻，因此企業(yè)必須建立可靠性設(shè)計評審大綱及流程，并邀請一些在產(chǎn)品設(shè)計、制造、應(yīng)力分析、安全維修等專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)研究人員參與到評審中來。
5 提高數(shù)控機床運行可靠性的具體措施
5.1 提高數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的可靠性
在設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)該按照不同機床功能需求來進行模塊組建，可以在一定程度上提高機床使用的穩(wěn)定性還能降低機床維護成本，兼顧人機對話以及機械故障自診斷，對機床起到自我保護作用。數(shù)控機床運行的速率與系統(tǒng)性能的好壞息息相關(guān)，因此必須提高數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的可靠性。
5.2 保證數(shù)控系統(tǒng)的正確操作
邏輯程序編寫失誤、參數(shù)配置的錯誤都會給數(shù)控機床埋下質(zhì)量隱患，會給用戶帶來很多不便，對自己的信譽有一定影響。因此在對數(shù)控系統(tǒng)操作時必須保證一定正確性，否則會使誤差累積，對機床轉(zhuǎn)動鏈造成沖擊。
5.3 采用有效隔離屏蔽技術(shù)
由于CNC系統(tǒng)的濾波環(huán)節(jié)降噪功能有限，因此必須配置相關(guān)隔離設(shè)備，盡量減小干擾信號。屏蔽干擾信號可以從兩方面入手：一是取東西元件，將干擾源屏蔽起來，從而達到阻斷靜電與電磁信號傳遞的目的；二是利用雙層金屬屏蔽控制系統(tǒng)，以防高壓線外在物質(zhì)的干擾，促進數(shù)控機床可靠性大大提高。
5.4 合理布線與接地
由于數(shù)控機床地線相對比較復雜，系統(tǒng)中的機架箱體等結(jié)構(gòu)件應(yīng)予以接地。且接地電纜的橫截面積不能小于10 mm2，布線必須遵循“強弱分開”原則，利用金屬屏蔽線隔開輸入信號線，嚴禁與其他設(shè)備接地。
5.5 運行可靠性控制
實驗表明用戶使用不當造成的故障占機床總體故障的20%左右。因此必須控制用戶對機床的使用，預防用戶對機床的超載使用，通過大修恢復機床精度與可靠性。
5.6 完善數(shù)控機床可靠性技術(shù)體系
要促進數(shù)控機床可靠性技術(shù)的發(fā)展必須對數(shù)控機床可靠性技術(shù)體系進行完善，以數(shù)控機床可靠性建模為基礎(chǔ)，對數(shù)控機床的可靠性技術(shù)進行拓展，對研究成果進行嚴格篩選，構(gòu)建故障案例庫與數(shù)據(jù)庫，促進我國數(shù)控機床可靠性技術(shù)的發(fā)展。
6 數(shù)控機床可靠性技術(shù)的應(yīng)用研究
6.1 數(shù)控機床可靠性評定方法
數(shù)控機床可靠性的評定方法有三種，一是修正極大似然法和序貫壓縮相結(jié)合的方法；二是指數(shù)壽命型串聯(lián)系統(tǒng)法；三是基于信賴方法的數(shù)控機床可靠度的分析法。第一種的準確度比第二種更高，在數(shù)據(jù)充分的情況下，采用基于信賴方法的數(shù)控機床可靠度分析方法更為合理。
6.2 數(shù)控機床可靠性技術(shù)分析方法
加工中心是現(xiàn)代信息科學與傳統(tǒng)機械技術(shù)相結(jié)合的典型產(chǎn)品，通過對其故障信息的科學分析，找出運行中的薄弱環(huán)節(jié)。將故障分析結(jié)果反映到各個部門，以提高產(chǎn)品可靠性為重要任務(wù)，將傳統(tǒng)頻次主次圖分析方法與故障比重比方法相結(jié)合來解決故障問題。
6.3 重視數(shù)控機床可靠技術(shù)，更好促進機床的現(xiàn)代化
根據(jù)機床各部分組建的功能將經(jīng)濟、資源等內(nèi)容進行綜合考慮，來確定影響可靠性指標的因素，更好促進可靠性的提高，同時抓好改制改組工作，注重售后服務(wù)降低故障發(fā)生頻率，一旦出現(xiàn)故障必須及時解決，重視質(zhì)量與服務(wù)，積極引進國外先進技術(shù)，更好促進數(shù)控機床的現(xiàn)代化發(fā)展，努力掌握好數(shù)控機床可靠性技術(shù)，為機床質(zhì)量提供一定保障。
6.4 數(shù)控機床可靠性信息體系及開發(fā)“可靠性數(shù)據(jù)庫”和信息處理軟件
開發(fā)出可靠性信息源，開發(fā)出可靠性信息存儲、處理技術(shù)；數(shù)控機床可靠性數(shù)據(jù)庫、可靠性評價軟件、故障分析軟件，為數(shù)控機床建立集成化可靠性信息體系。
6.5 建立可靠性指標（水平）評價體系
針對數(shù)控機床產(chǎn)品的特點，建立了數(shù)控機床可靠性指標評價體系，對平均故障間隔時間MTBF進行點估計和區(qū)間估計，并評估出平均修復時間MTTR和固有可用度Ai等具體數(shù)值，從而評價出數(shù)控機床可靠性水平。此項成果建立了完全針對數(shù)控機床行業(yè)特點的可靠性增長理論體系，開發(fā)出了實用技術(shù)以及可靠性增長的具體實施方法， 在國內(nèi)外均屬首創(chuàng)。
7 數(shù)控機床可靠性技術(shù)的展望
數(shù)控機床可靠性技術(shù)研究歷經(jīng)幾十年，在可靠性設(shè)計、故障分析、可靠性建模、可靠性試驗等方面取得了明顯的進展。目前正在形成可靠性動態(tài)建模、可靠性綜合設(shè)計、故障預警等數(shù)控機床可靠技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。但由于從事數(shù)控機床可靠性研究的學者及相關(guān)機構(gòu)普遍較少，對數(shù)控機床故障機理、數(shù)控機床維修性及可用性研究不夠重視，從而導致數(shù)控機床可靠性技術(shù)一直得不到發(fā)展。隨著科技的迅速發(fā)展，數(shù)控機床可靠性技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代機床行業(yè)最關(guān)鍵的技術(shù)之一，我們必須從數(shù)控機床可靠性技術(shù)及行業(yè)需求角度進行技術(shù)展望。
7.1 強化全生命周期可靠性技術(shù)理念
數(shù)控機床可靠性技術(shù)的發(fā)展必須建立在可靠性建模、分析、設(shè)計等研究基礎(chǔ)上，加強數(shù)控機床制造可靠性、早期故障排除、運輸可靠性、維修性設(shè)計等可靠性技術(shù)研究，強化全生命周期可靠性技術(shù)理念，將其應(yīng)用到數(shù)控機床可靠性技術(shù)的發(fā)展當中去。
7.2 構(gòu)建數(shù)控機床可靠性技術(shù)體系
通過強化全生命周期可靠性技術(shù)理念，對研究成果不斷進行完善，在此基礎(chǔ)上制定數(shù)控機床可靠性技術(shù)規(guī)范，形成具有數(shù)控機床行業(yè)特色產(chǎn)品的可靠性技術(shù)體系。技術(shù)的研究離不開企業(yè)，在應(yīng)用可靠性技術(shù)管理體系時應(yīng)該保障可靠性技術(shù)研究成果在企業(yè)中的有效應(yīng)用，使企業(yè)逐漸成為可靠性技術(shù)研發(fā)主體。
8 結(jié)語
可靠性有關(guān)學科發(fā)展始于20世紀50年代，并形成了相對完善的理論體系，要提高數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性，企業(yè)必須建立一定的可靠性保障能力，并且數(shù)控機床可靠性技術(shù)的發(fā)展離不開企業(yè)的支持，企業(yè)應(yīng)該從戰(zhàn)略角度出發(fā)，從零部件設(shè)計到故障數(shù)據(jù)分析方面做好調(diào)研工作，構(gòu)建完善的管理體系，并給出相應(yīng)改進意見，提高數(shù)控機床可靠性，促進數(shù)控機床可靠性技術(shù)的發(fā)展。在第十二個五年計劃期間，我國的機械制造業(yè)逐漸朝著集成化、自動化、智能化方向發(fā)展，同時也為數(shù)控機床行業(yè)提供了良好機會。
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一、概述
柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)簡稱柔性制造技術(shù)，它以工藝設(shè)計為先導，以數(shù)控技術(shù)為核心，是自動化地完成企業(yè)多品種、多批量的加工、制造、裝配、檢測等過程的先進生產(chǎn)技術(shù)。它涉及到計算機、網(wǎng)絡(luò)、控制、信息、監(jiān)測、生產(chǎn)系統(tǒng)仿真、質(zhì)量控制與生產(chǎn)管理等技術(shù)。其主要研究范圍一般可分為：
1.適用于柔性自動化生產(chǎn)的設(shè)備
包括數(shù)控機床、輔機、傳輸裝置、機器人、存儲裝置、柔性自動裝夾具、檢具、交換裝置及更換裝置、接口等。
2.自動化控制和管理技術(shù)
包括分布式數(shù)字控制技術(shù)、質(zhì)量統(tǒng)計和管理信息集成技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)則和動態(tài)調(diào)度控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、生產(chǎn)系統(tǒng)仿真技術(shù)等。
3.聯(lián)線技術(shù)
根據(jù)工藝設(shè)計，將各種設(shè)備聯(lián)線，形成一個自動化生產(chǎn)的有機整體，既具有一定范圍的適用性，又具有較好的可變性。包括FMC、FMS、FML、FA等。
二、選擇依據(jù)
柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)的高效性、靈活性和縮短投產(chǎn)準備時間等特性使其成為實施靈捷制造、并行工程、精益生產(chǎn)和智能制造等先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)起源于切削加工，至今已遍及到機械制造業(yè)的各個領(lǐng)域，包括：電火花加工、激光加工、板材剪切和折彎、沖壓加工、水噴射加工、焊接及自動化裝配等，甚至還應(yīng)用到測量、熱處理和噴漆涂覆等領(lǐng)域。
柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)是當前機械制造業(yè)適應(yīng)市場動態(tài)需求及產(chǎn)品不斷迅速更新的主要手段，是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。實踐證明，應(yīng)用由不同柔性自動化水平構(gòu)成的制造系統(tǒng)可提高生產(chǎn)率1-4倍，新產(chǎn)品試制周期和費用減少1/3-1/2。從而可縮短制造周期和交貨期，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，大幅度降低成本，提高企業(yè)對市場變化的應(yīng)變能力和競爭能力，給企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟效益。
為了提高我國在國際市場上的競爭能力和振興機械制造業(yè)，采用先進制造技術(shù)勢在必行，但FMC、FMS、FML、FA……等是附加值高的高科技產(chǎn)品，依靠進口則費用高昂，而且制造系統(tǒng)包含著技術(shù)、管理和人文意識，故必須我國自行研制，才能結(jié)合國情，達到先進而適用，且能節(jié)約大量外匯，取得巨大的經(jīng)濟效益。
三、現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢
美、日、德三國分別于68年、70年和71年開發(fā)了首套FMS。到90年代全世界擁有1200套左右FMS，其中日本擁有400套，美國150套，德國100套。自85年到90年FMS的年平均增長率為28.7%。而同期FMC的年平均增長率為72.8%，即FMC的增長率是FMS的2.54倍。
這是由于FMS是根據(jù)加工的零件族的工藝選用合適數(shù)控機床的品種和數(shù)量組成的制造系統(tǒng)，因而系統(tǒng)較復雜，雖然生產(chǎn)效率高，但投資較大，資金回收期長，也就承擔較大的風險。而FMC由于是采用模塊化設(shè)計，數(shù)控機床品種單一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，可靠性高，且可根據(jù)需要擴展組成FMS，有更好的柔性，較少的投資，調(diào)整周期短，見較快，經(jīng)濟效益高些，故自80年代中期以來FMC已成為柔性制造系統(tǒng)中主要發(fā)展的工程產(chǎn)品。
1990年全球FMS的銷售額超過了20億美元，F(xiàn)MC銷售額逾40億美元，兩者約占當年世界機床總銷售額的15%，約占數(shù)控機床銷售額的30%以上。包括各類數(shù)控機床在內(nèi)的柔性制造機床和系統(tǒng)的產(chǎn)值約占90年世界機床總產(chǎn)值465億美元的55%，其中日本和聯(lián)邦德國分別高達75%和70%，并呈逐年增加的趨勢。因而適用于柔性自動化生產(chǎn)的機床和系統(tǒng)已成為機床工業(yè)的主導產(chǎn)品。
1958年清華大學與北京第一機床廠合作研制了我國第一臺數(shù)控銑床，雖與日本研制數(shù)控車床和數(shù)控銑床的時間接近，但由于數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)的電、液元件未得到相應(yīng)的發(fā)展，所以并沒有能形成數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)。直到“六五”期間由北京機床研究所引進日本FANUC數(shù)控和伺服系統(tǒng)技術(shù)，并經(jīng)“七五”、“八五”在引進數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上消化吸收，才從80年代起逐步形成了我國完整的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)；同時開發(fā)了在CNC單機基礎(chǔ)上配置工件自動輸送和托盤交換裝置的FMC，自主研制了以國產(chǎn)設(shè)備為主組成的箱體加工FMS和板材沖壓成型FMS等，并為國內(nèi)汽車行業(yè)和摩托車行業(yè)研制了柔性自動化生產(chǎn)線，發(fā)展了基于DNC的獨立制造島和車間集成信息管理系統(tǒng)等。
但總體而言，無論在柔性自動化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用廣泛性方面，還是滿足國內(nèi)市場需要方面，與工業(yè)發(fā)達國家相比有明顯不足，至于作為工程系統(tǒng)的FMC、FMS和FML等更還處于初步發(fā)展階段。國內(nèi)機械制造業(yè)使用的為數(shù)不多的FMC、FMS和FML也大多自國外引進。
從目前來看，國外柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)總的發(fā)展趨勢可歸為3F和3S。
所謂3F為：柔性化（Flexibility）、聯(lián)盟化(Federalization)、新穎化(Fashion)。
所謂3S為：系統(tǒng)化（System）、軟件化（Software）、特效化（Speciality）。
具體來說，大致有下列四個方面：
1)創(chuàng)制新一代數(shù)控機床，根據(jù)應(yīng)用場合，既有適合自動化的簡約型高速數(shù)控機床，又有用于模具加工的超高速精密加工中心，復雜零件加工的多功能復合機床以及新穎的并聯(lián)機構(gòu)機床（虛擬軸機床）等。
2)發(fā)展適用于大批量、短節(jié)拍的由數(shù)控機床組成的自動生產(chǎn)線，達到具有年產(chǎn)量超過30萬件、多品種分批生產(chǎn)的經(jīng)濟性。
3)進一步提高制造系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)劃和控制軟件的面向?qū)ο蟮奶匦?，以增強其柔性和信息集成性，適應(yīng)構(gòu)建CIMS等更高層次柔性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的需要。
4)研制靈捷制造單元，使其具有高度的自律性和良好的重組性，成為分布式網(wǎng)絡(luò)集成的智能體，作為實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)實施異地遠程協(xié)調(diào)制造的基礎(chǔ)。
國內(nèi)柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展總趨勢仍是遵循著3F和3S的方向，但又有其特點：
1)發(fā)展適用、可靠和有價格競爭力的數(shù)控機床，開發(fā)市場急需的高效、精密和缺門產(chǎn)品，不斷地提高其功能、性能，更好地適應(yīng)柔性自動化生產(chǎn)的需求。
2)大力推進分布式數(shù)字控制和管理（DNC）的制造系統(tǒng)，應(yīng)用DNC技術(shù)有效地提高數(shù)控機床的利用率和自動化程度。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床；故障診斷；教學方法
我國在故障診斷技術(shù)方面起步較晚,1979年才初步接觸設(shè)備診斷技術(shù)，近年來得到迅速發(fā)展。目前國內(nèi)對裝備的故障診斷技術(shù),尤其是板級故障診斷技術(shù)的研究有了較大的進展。經(jīng)過二十多年的研究與發(fā)展,我國的故障診斷技術(shù)己廣泛應(yīng)用于軍工、化工、工業(yè)制造等領(lǐng)域,如數(shù)控機床、汽車行業(yè)及發(fā)電廠等。
一、數(shù)控機床故障診斷與維修行業(yè)人才結(jié)構(gòu)
1.藍領(lǐng)層
數(shù)控操作工：精通機械加工和數(shù)控加工工藝知識，熟練掌握數(shù)控機床的操作和手工編程，了解自動編程和數(shù)控機床的簡單維護維修。其崗位適合中職學校組織培養(yǎng)。此類人員市場需求量大，適合作為車間的數(shù)控機床操作技工。但由于其知識較單一，其工資待遇不會太高。
2.灰領(lǐng)層
（1)數(shù)控編程員：掌握數(shù)控加工工藝知識和數(shù)控機床的操作，掌握復雜模具的設(shè)計和制造專業(yè)知識，熟練掌握三維CAD／CAM軟件，熟練掌握數(shù)控手工和自動編程技術(shù)。其崗位適合高職、本科學校組織培養(yǎng)，適合作為工廠設(shè)計處和工藝處的數(shù)控編程員。此類人員需求量大，尤其在模具行業(yè)非常受歡迎，待遇也較高。
（2)數(shù)控機床維護、維修人員：掌握數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)和機電聯(lián)調(diào)，掌握數(shù)控機床的操作與編程，熟悉各種數(shù)控系統(tǒng)的特點、軟硬件結(jié)構(gòu)、PLC和參數(shù)設(shè)置，精通數(shù)控機床的機械和電氣的調(diào)試和維修。其崗位適合高職學校組織培養(yǎng)，適合作為工廠設(shè)備處工程技術(shù)人員。目前非常缺乏，其待遇也較高。
3.金領(lǐng)層
數(shù)控通才：具備并精通數(shù)控操作技工、數(shù)控編程員和數(shù)控維護、維修人員所需掌握的綜合知識，并積累了大量實踐經(jīng)驗，知識面很廣。能自行完成數(shù)控系統(tǒng)的選型、數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試和維修，能獨立完成機床的數(shù)控化改造，是企業(yè)(特別是民營企業(yè))的搶手人才，其待遇很高。其崗位適合本科、高職學校組織培養(yǎng)。
對于這三類人才主要有兩個來源：一是大學及職校機電一體化或數(shù)控技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)的畢業(yè)生，他們具有不同程度的理論知識和較強的動手能力，最大的缺陷就是學校難以提供的工藝經(jīng)驗；另一個來源就是從企業(yè)現(xiàn)有員工中挑選人員參加不同層次的數(shù)控技術(shù)中、短期培訓。這些人員一般具有企業(yè)所需的工藝背景及比較豐富的實踐經(jīng)驗，但是他們知識面較窄，特別是對計算機應(yīng)用技術(shù)和計算機數(shù)控系統(tǒng)不太了解。[3]
因此，數(shù)控機床故障診斷與維修的教學應(yīng)圍繞怎樣使學生具備豐富的實踐經(jīng)驗進行。
二、當前數(shù)控機床故障診斷與維修的教學現(xiàn)狀
(一)學校師資力量嚴重不足
數(shù)控技術(shù)在近幾年的廣泛應(yīng)用，引起了數(shù)控人才的大量需求，同時造成數(shù)控師資、特別是同時具備相當?shù)睦碚撝R和豐富的實踐經(jīng)驗的數(shù)控師資隊伍嚴重不足。[2]
有些學校從社會上引進了一些具有豐富實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員，用來充實教師隊伍。但是，由于有關(guān)規(guī)定的限制，這些人被排除在外。因此一些學校只有聘用豐富實踐經(jīng)驗的工程師作為學校的兼職老師，按勞付酬。[5]
(二)實訓設(shè)備種類多，且與教材不配套
由于數(shù)控機床有多種系列，如法那科系列、西門子系列、三菱、華中系列、廣州數(shù)控系列等，其控制系統(tǒng)及故障表現(xiàn)形式多種多樣。當前數(shù)控機床故障診斷與維修的相關(guān)高職、高專類教材中講解的數(shù)控機床故障診斷與維修的典型案例主要針對市場上的一些主流數(shù)控機床，使得理論教學與實訓教學并不是十分的配套，一定程度上影響了本專業(yè)的教學質(zhì)量。
三、如何開展數(shù)控機床故障診斷與維修專業(yè)課程教學
(一)師資隊伍的建設(shè)
1.學校從機電一體化及數(shù)控技術(shù)相關(guān)的專業(yè)中錄用本科生或碩士生，他們具有扎實的基礎(chǔ)理論知識?？墒撬麄?nèi)狈嵺`經(jīng)驗，為此學?？蓪⑶嗄杲處熡杏媱澋厮偷狡髽I(yè)去掛職鍛煉，將實戰(zhàn)培訓的重點放在工藝知識、故障診斷和故障排除等方面。
2.學校從數(shù)控設(shè)備多的企業(yè)招聘有豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗、組織能力強的故障診斷技術(shù)人員，這樣的人才在數(shù)控技術(shù)實訓中能很快把握實訓要點。
(二) 數(shù)控機床故障診斷與維修實訓中心的建設(shè)
數(shù)控機床故障診斷與維修實訓中心應(yīng)從基礎(chǔ)理論教育到實驗、實踐環(huán)節(jié)建立一套完整的實驗、實習體制。為滿足教學需要一般應(yīng)建立以下幾種實驗室。
1.數(shù)控原理實驗室
包括數(shù)控原理、數(shù)控機床電氣控制、主軸系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機床檢測與調(diào)試技術(shù)等基礎(chǔ)實驗。
2.與教材配套的數(shù)控機床故障診斷與維修綜合實驗室
本實驗室應(yīng)可以完成數(shù)控系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、安裝、參數(shù)設(shè)置以及調(diào)試等多項實驗，其應(yīng)用范圍包括：
（1)教師講授數(shù)控原理、調(diào)試維修以及參數(shù)設(shè)置的平臺；
（2)學生驗證教學內(nèi)容和基本原理的對象；
（3)學生調(diào)試、參數(shù)設(shè)置、故障診斷、維修等實訓實習項目的配套設(shè)備。
(三)改革教學方法
