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華中數控走出國產機床智慧化新路
2020-10-23 13:55:12來源:經濟日報責編:韓東林

   華中數控走出國產機床智慧化新路

  華中數控工程師正在調試華中9型數控系統。 陳 娜攝

  數控系統,與其配套的龐大設備相比,猶如螞蟻和大象,但卻是先進設備的“大腦”,控制著機床的一舉一動。這是典型的“要不來、買不來、討不來”的關鍵核心技術,也是制約我國製造業邁向高端化的主要瓶頸。目前,這一瓶頸正在被打破。日前,武漢華中數控股份有限公司自主研發的新一代智慧數控系統華中9型在武漢量產,即將推向市場,中國機床數控系統將進入智慧化時代。

  時間回到12年前。彼時,美國政府一紙通告,將華中數控列入制裁“黑名單”。當時的華中數控在自主高性能數控領域剛剛嶄露頭角。面對國外技術封鎖,以華中數控為代表的中國民族數控產業走自主創新之路,“用中國大腦,裝備中國智慧製造”,堅韌而巧妙地開闢了破冰之路。今年上半年,華中數控實現營業收入近5.91億元,較2019年同期增長57.17%。

  變道求突破

  數控系統集機、電、液、光、計算機、自動化控制等技術為一體,所涉知識密集、學科眾多,硬體、軟體要求高。自主研發高性能數控系統,談何容易?!

  武漢華中數控股份有限公司董事長、華中科技大學教授陳吉紅自博士畢業後就投身其中,自此結緣數控。“國家要有自己的數控大腦,這是我們的使命。”陳吉紅對記者說,中國數控產業“就像是紅軍過草地,前有堵截,後有追兵。往回走,回頭不是岸;不走,腳下的草地根本承受不住。只有拼命往前走,才能殺開一條生路”。

  “變道”,是華中大研發高性能數控系統的突破點。陳吉紅介紹說,當時西方國家走的是“專用計算機+軟體”路子。彼時,國內高性能專用計算機等硬體瓶頸一時難以突破。

  1992年,時任華中大機械學院院長的周濟教授接手數控研究所。反復推演後,他獨闢蹊徑:通用工業微機+軟體。團隊的想法很務實:選用常規工業計算機和電子器件,通過更高水平的算法、更高性能的軟體,彌補硬體方面的不足。

  數控系統,軟體是靈魂,難度很大。讓人沒想到的是,團隊設定的第一個目標竟是當時最先進的、支持五軸以上聯動的數控系統。對此,有不屑的嘲諷:沒學會走,就想跑?

  歷史,證明了這一選擇的超前眼光:以獨特的技術路線,快速縮短與國外的差距。1993年,擁有自主知識產權的華中Ⅰ型數控系統在武漢問世,實現了國產高性能數控技術突破,還獲得了國家科技進步二等獎和兩項國家教委科技進步一等獎。其獨創的曲面直接插補技術,達到了國際先進水平。

  憑著這個獎項,研究人員撰寫幾篇論文、每年做幾臺數控機床,“小日子可以過得很舒服”。但1994年,他們就被周濟“逼”下了海,開始走上國產數控系統產業化之路。不久,華中數控公司誕生了。

  第一步往哪走?華中數控選擇“遊擊戰”——讓開大道,佔領兩廂:以數控技術 改造舊機床和開拓數控裝備教育市場為突破口,逐漸在業內站穩腳跟。

  啃下硬骨頭

  十年磨一劍,華中數控終於迎來了甘霖。

  2009年,我國啟動“高檔數控機床與基礎製造裝備”國家科技重大專項,在重點企業應用、驗證國產數控系統。

  華中數控膽子大,一有機會就頂上去。一家大型飛機製造廠找來了——一台用了十幾年的進口機床趴窩了,你們改造試試?華中數控一番改造,換上“中國腦”,對方開機試車,評價很高。

  當年春節前,信心滿滿的陳吉紅趁勢前去拓展業務,沒想到對方兜頭就是一盆“涼水”——你們的系統怎麼回事啊,幹廢了一個鈦合金零件,損失幾十萬元!趕到車間,通宵排查。最後確認,是老機床上原有的一根電纜老化,導致信號有誤。

  對方心有不甘:信號有誤,系統是否可以報警呢?“像這樣的反饋,十分寶貴!”陳吉紅說,華中數控很快優化了系統。

  這家飛機製造廠由此打消了疑慮,拿出60多臺關鍵設備,裝備國產數控系統,製造出一架架守護祖國藍天的先進戰鬥機。

  數控機床發展有自身的規律:通過大量應用,發現問題,持續修正,迭代升級,才能走向成熟、可靠。一顆“中國腦”就這樣在不斷解決問題中向世界一流水平看齊。

  2016年,華中8型數控系統研發成功。中國機械工業聯合會組織的鑒定會認為,該系統達到了國際先進水平。陳吉紅告訴記者,圍繞華中8型數控系統的研製,研發團隊攻克了運動控制技術、平臺化技術、網絡化技術和智慧化技術等四方面關鍵核心技術,全面縮小了與國外的差距。

  華中數控所攻克的多軸聯動、高速、高精度等運動控制核心技術,實現了對國外數控系統高檔控制功能的全面覆蓋。零件加工對比測試數據顯示,華中8型為14分36秒,國外同類系統為15分33秒,在零件加工質量相當的情況下,華中8型系統效率更高。

  平臺化、網絡化技術的突破,大大提高了數控系統的集成度,提升了數控系統的可靠性,實現了數控系統內外部設備全數字化通信、機器互聯和數據共享。獨創的“指令域大數據分析方法”“雙碼聯控”等智慧化技術的突破,實現了數控加工過程的自主感知、自主學習、自主決策和自主執行,開發了質量提升、工藝優化和健康保障等一批西方主流高端數控系統尚不具備的智慧化功能模塊。

  目前,華中8型高檔數控系統在航空航天、汽車、發電裝備等製造領域得到了批量應用,已與10多類、1000多臺高速、精密、五軸聯動、車銑複合高檔數控機床實現了配套。

  技術更自信

  航空發動機葉片、潛艇螺旋槳、大型發電機轉子、大型柴油機曲軸……高端複雜曲面零件的高精度製造,一度成為打造“國之重器”的“攔路虎”。

  驅趕“攔路虎”,高性能數控機床必不可少。它們像長了幾隻手的能工巧匠,可以一次將金屬加工成形狀“怪異”、精度極高的零件,讓“國之重器”本領大增。

  深海潛艇,國之利器。多年來,潛艇螺旋槳高精度加工一直是我國的技術短板。武漢重型機床廠與華中數控合作,“重型七軸五聯動車銑複合加工中心”突破了國外封鎖。

  在巨大的機床工作臺上,機床刀具左右開弓,巨型螺旋槳一次性高精度加工獲得成功。這讓中國造船界激動不已:幾代中國艦船人“讓螺旋槳安靜工作”的夢想成了現實。

  在東方電機股份有限公司,工人們操縱華中數控系統製造出的巨型發電機組,已在三峽電站發出強大電能。

  在某航天企業,15台普通機床裝上來自武漢的“中國腦”後,導彈零部件加工精度穩定,效率驟升5倍。

  “中國大腦”賦能中國“智造”。眼下,從武漢走出的高性能數控系統,已在航空、航天、通信、汽車、造船等高端製造領域批量裝備,中國企業對國產數控系統的信心空前高漲。

  前行的腳步不能減緩,更不能停歇。歷經20多年磨礪,華中數控研發團隊敏銳地把握新一代信息技術發展趨勢,首創了機床“心電圖”,掌握智慧機床核心技術,終於從數字化時代的跟跑,到智慧化時代開始並跑,局部實現領跑。

  2019年,華中數控在全球率先將人工智慧芯片植入數控系統,中國新一代智慧數控系統華中9型在武漢造出樣機,開啟中國數控系統“換道超車”的新征程。

  不僅打造“中國大腦”,還要打造“中國標準”。聽聞華中數控牽頭制定中國數控機床互聯通信協議標準,10年前已制定出標準的美國相關組織說:你們不用做,用我們的就行了。2019年,中國數控企業在德國漢諾威工業博覽會展示了中國標準。美國相關組織一看不吭聲了,主動提出聯合製定國際標準。從會場走出來的陳吉紅給武漢的同事打電話:我們要有技術自信!

  據了解,國家製造業轉型升級基金已與華中數控簽訂戰略投資協議,擬向華中數控投資近4億元,這是該基金首個投資項目。武漢華中數控股份有限公司總裁兼董事會秘書田茂勝告訴記者,上半年華中數控機器人與智慧產線領域收入達2.14億元,較去年同期增長23.93%;特種裝備領域實現收入1.63億元,較去年同期增長973.7%。(柳 潔  肖 明)

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