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初識劉宇凌，是在2019年第十六屆中國國際機床展覽會（CIMT2019）期間，這位北京北一機床股份有限公司（以下簡稱北一機床）原總工程師，現場分享了“智能+數控機床”發展的精彩見解，隨后記者獲得了采訪他的機會。交談中，這位重型機床技術專家，低調謙和，干凈利落，“其實我沒什么可寫的，說說北一機床和國內機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、嚴謹的總工程師，用真性情開啟了他的分享。

扎根一線，數十年如一日

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

北京北一機床股份有限公司原總工程師劉宇凌

在他看來，夯實核心技術基礎，是北一機床在重型機床領域占據一席之地的有力證明。以劉宇凌參與研制的重型數控龍門銑床為例，其也曾代表了國內此類機床的最高水平，它以靜壓導軌/靜壓蝸桿副/自動換附件頭滑枕為技術特征。通過近年來的發展，此機床產品的規格從加工寬度5米到達10米以上，從銑鏜功能發展到車銑鏜復合功能，目前已形成基于龍門結構的銑車復合機床及基于立車結構的車銑復合兩大系列產品，可以滿足核電、冶金、工程機械等加工超大超重的工件加工需求。“此外，提升技術創新能力也是機床企業謀求發展的先決條件，”劉宇凌強調。北一機床注重研發與創新，不斷調整產品研發和業務發展以適應多樣化的市場需求。以航天航空領域為例，該領域對復雜零件的要求不斷提高，對先進的多軸與復合化機床需求不斷增大，北一機床的重型機床也向著輕量化、多軸化及良好動態性能的方向發展以積極應對。

正視機床行業面臨的機遇與挑戰

長期以來，國內機床行業大而不強，多而不精，國內的機床產品處于高端失手，低端競爭的局面，已經是普遍的業內共識。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，國內機床產品逐步搶占市場，但與國外的先進產品比，仍有較大的空間需要努力。

在劉宇凌的眼中，國內機床行業發展迎來的機遇在于“中國制造2025”戰略在制造業的快速推進與落地，促使如核電、航空、航天、船舶、鐵路交通等行業取得了重大突破與驕人成果，隨之而來對機床的性能、規格、精度、控制及服務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產品也找不到答案，而這將成為推動國內機床創新發展的機遇與動力。”

在尋求到機床發展的機遇之時，挑戰也接踵而至。劉宇凌表示：“這種挑戰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，培養為用戶提供解決方案的能力，這需要與用戶密切的合作；二是如何提升機床企業自身的創新能力，包括產品開發設計、工藝技術、工匠水平及與服務能力，這些能力的背后是企業所形成的核心競爭能力；三是如何彌補上游產業的短板，包括核心功能部件與元器件，這需要機床企業與供應商密切合作攻關。言易而行難，不僅需要幾代人始終如一的付出，還有企業良好的經營保障做鋪墊。”

技術創新，打鐵還需自身硬

眾所周知，做行業的跟隨者容易，而做創新者往往是困難的。創新，是行業老生常談的話題，我國機床行業發展薄弱的原因之一就是創新不足。創新力不夠，沒有核心技術，無法打破技術壟斷，很難走上高精尖。因此，“打鐵還需自身硬，”劉宇凌再次強調，機床行業應重視開發設計、工藝技術及工匠水平等內在核心技術。國外技術先進的機床企業，無論規模大小，做整機或是部件，均擁有其獨特的核心技術，哪怕是規模及體量小的公司，所具有的核心競爭能力也是世界性的。這些核心技術的形成往往是經過幾代人多年堅持不懈的探索與積累。“反觀國內的企業，無論大小，缺乏具有世界競爭能力的核心技術是主要差距之一。此外，國內企業缺乏一大批術業有專攻的中小企業群，產品同類同質化嚴重，導致中國機床在世界機床行業始終徘徊在中下游。”劉宇凌言道。

擁抱新技術，重視國產機床的應用

當前，人工智能、工業互聯網技術與數控機床的融合，對機床行業來說應是補課與創新并舉。機床行業本應有意識在這方面走在前列，尤其是應該思考機床企業自身在生產制造過程中如何補課，如何先行一步。正如一些機床企業的產品采取首先在本企業應用與驗證，再推向市場的舉措一樣，人工智能、工業互聯網技術在機床產品的應用亦應如此，先自用再推廣，這樣才能提供適應融合發展的市場需求。“遺憾的是，機床企業在這方面需要補的課太多。”劉宇凌建議，首先應支持、鼓勵機床產品應用國產數控系統。國外知名品牌的數控系統是先進的，但在其基礎上的應用與開發基本是跟隨型的，要想創新還需要立足國產系統。其次，應鼓勵機床企業加大自身在人工智能、工業互聯網等新技術應用的技改力度，擴大應用，提升企業在機床制造中的競爭力，以積累經驗，提高水平，從而更好地適應市場發展的需求。

長期專注重型機床的技術與研發，在談到重型機床的智能化發展之路時，劉宇凌認為新技術可以用來解決現有重型機床存在的困惑。他解釋道，一是需要考慮重型機床尺度大、投資大的特點，這要求高大的廠房與大噸位吊車與之匹配，重型機床往往是一個企業的基礎核心裝備，其規格與功能代表了企業的制造能力，企業對其重視程度遠大于一般的中小機床。用戶更關注產品的初期可靠性，制造商的服務能力。因此在機床維護、故障診斷與維修等方面可以考慮利用人工智能、大數據、云計算等技術。二是重型機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。因此機床在加工過程中的驅動穩定性、加工工藝的優化、加工表面質量的控制、刀具的磨損監控以及自動更換主軸單元與自動換刀等控制防止干涉等，可以考慮采用數字孿生技術來統一解決。三是局部的精度優化，如熱變形問題，由于大的空間尺度，整個機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境，因此在精度敏感方向的局部精度優化也可能是應用人工智能的方向。四是，隨著重型機床適應多軸加工、復合加工的發展需求，重型機床不僅僅要求大扭矩，同時還要求良好的動態性能，這是大運動慣量的重型機床開發中一個兩難的問題。此外重型機床的驅動種類也是多樣的，如同步雙驅、多電機主從驅動及將來可能的直驅技術應用，實現驅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，這是一個最好的時代。當我們能夠抓住機遇，積極擁抱新技術，穩中求變謀得中國機床的出路，做強技術創新，強化上下游，那么中國機床邁向‘高精尖’發展的未來將是可以期待的。”劉宇凌總結道。

摘自《自動化博覽》2019年5月刊