数控技术崛起中的反遏制和技术对抗

4．把握数控核心技术的发展动向

　　充分利用通用技术领域的新技术手段，把握数控核心技术的发展动向，有所为有所不为。处于后进竞争状态的中国装备控制器产业必须充分利用新的技术手段，把握数控技术的发展方向，根据自己的实际情况，有所为有所不为，形成后发优势，加快技术进步的步伐，才能实现追赶和跨越。

　　首先需要明确中国数控技术需要的发展方向。我们可以从SIEMENS数控系统对华出口限制的方向中受到启发。这些功能绝大多数十被认为直接影响欧洲装备核心竞争力的功能。

　　SIEMENS的数控系统专门分为出口型和标准型。出口型中对大量功能群进行了限制。非欧盟用户采购这些功能，需要获得德国或欧盟的正式许可。其中主要受限制的功能如下表所示：

　　分析上述功能，可以概括高端控制器几个重要的技术方向：

　　复杂运动规律的控制技术。上表中的“螺旋线插补2D+6”、“5轴加工程序包”、“多轴插补（>4轴）”都属于这一技术方向。复杂型面和曲线的运动控制属于数控基础中的基础技术，也是负责工艺装备的现实需求。特别是五轴加工控制技术，是复杂曲面加工的基础支持技术。该技术是关系到航空航天制造业、武器装备制造业、动力装备制造业的关键技术。

　　多轴耦合关系运动控制。上表中的“搬运（机器人）变换包”，“位控循环中的1D/3D间隙控制”，“悬垂度补偿，多维”，“主动数值耦合和曲线列表插补”，“电子齿轮单元”，“连续修正”，“测量2级”都体现了上述特征。上述功能的共性特征是某坐标轴运动不再是受计划性轨迹执行，而是与其他轴的运动或逻辑量具有某种耦合关系或者协同关系，即实时插补过程还引入了其他控制因素。上述功能显然对于复杂装备是非常必要的，属于经典插补运动控制的重要补充。

　　开放式结构。上表中的“开放式结构NC核心编译循环”和“同步操作”都属于这一技术方向。“开放式结构NC核心编译循环”引擎支持用户将自己编写的控制功能加入系统中，并可按照指定的执行频度周期性执行。而“同步操作”是用户以高级语言的形式约定执行条件和执行动作。这两项功能分别体现了控制系统不同层次的开放，一种是执行引擎的开放，另一种是用户语言层面的开放。这类的技术显然有利于主机厂的快速响应工艺需求，将自己专有的技术融入到控制器中，二次开发具有自己特色的控制器，极大地拓展了控制器的控制能力。

　　与伺服控制技术的融合。上表中的“内部驱动变量评价”就属于这一技术方向。伺服驱动装置的性能直接影响整个数控系统的控制表现和整个装备的性能表现。因此，伺服驱动相关技术也成为高端控制器技术群的重要基础。由于伺服驱动装置嵌入式系统的特点，运算资源、存储资源和人机交互能力的局限性，伺服系统参数的可视化和优化需要通过上位的数字控制器来实现。因此，控制器技术与伺服驱动技术的技术融合就成为数控技术发展的重要方向。这一技术特点可以从许多控制器产品中得到映证。

　上述四大技术方向对数字化装备的进步非常重要。我国的数控技术在上述方向基本上存在较大的差距，应当成为我们努力的方向。

5．突破技术遏制的技术策略

　　在技术实施的策略上，充分利用通用技术领域的新技术手段是重要的技术策略。近十年来计算机软硬件技术的进步为我们在数控技术领域实现追赶和跨越提供了重要的支持。高性能的CPU为控制计算提供了更强的计算资源，同时也简化了系统的硬件体系结构。多样的嵌入式操作系统为控制器软件提供了方便的应用接口。包括工业现场总线技术的计算机通信技术大幅度提升了控制器内部互联和外部互联信息带宽。软件工程技术的日趋成熟为软件质量的保障和软件体系结构的可持续发展提供了指导。电力电子技术的进步为更大功率的伺服驱动提供了安全可靠的支持。上述技术仅是近十年工程技术领域进步的很小部分，充分关注工程技术领域通用技术的进步，使新技术成为我们的后发优势，对于我们加速技术追赶实现技术跨越意义重大。

　　在技术实施策略上，充分实现制造技术、控制技术和计算机技术的融合是重要的技术策略。制造技术、控制技术和计算机技术的融合是符合数控技术链的技术特征的。制造技术是数控技术需求的源泉，开发符合中国产业模式和制造技术特点的控制器是拉动国产控制器技术进步的重要动力，也是发挥控制器竞争优势的基本出发点。控制技术是数控技术的主体内容，是技术链的核心。计算机技术是数控技术的重要支持。一方面在计算机仿真技术支持下，通过对制造过程的物理过程仿真，为控制技术提供基本的控制模型和控制策略的依据；另一方面计算机技术也是控制技术实施的重要载体。因此，在数控技术学科群建设和技术链链接过程中要充分实现制造技术、控制技术和计算机技术的融合。

6．结论

　　我国的数控技术的进步和发展除了技术本身的问题外，还需要国家政策的鼓励和扶持，以及制造装备厂商的支持。特别是要解决首台首套的应用示范工程，一方面将国内外数控技术水平的差异量化，明确国产控制器的努力方向；另一方面，打破进口品牌的神话，为国产品牌的数控产品的应用推广提供机遇。中国的数控技术赶超世界先进水平是任重而道远，相信在建设创新型国家的社会氛围下，通过以企业为核心的新型产学研创新模式组织下，充分利用通用技术领域的新技术手段，实现制造技术、控制技术和计算机技术的融合，通过坚持不懈的努力，自主创新，逐步打破技术封锁和遏制，加速技术进步，是大有希望的。