初識劉宇凌，是在2019年第十六屆中國國際機床展覽會(huì )（CIMT2019）期間，這位北京北一機床股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)北一機床）原總工程師，現場(chǎng)分享了“智能+數控機床”發(fā)展的精彩見(jiàn)解，隨后記者獲得了采訪(fǎng)他的機會(huì )。交談中，這位重型機床技術(shù)專(zhuān)家，低調謙和，干凈利落，“其實(shí)我沒(méi)什么可寫(xiě)的，說(shuō)說(shuō)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(jiàn)解和大家一起探討?！边@位隨和、愛(ài)笑、嚴謹的總工程師，用真性情開(kāi)啟了他的分享。

扎根一線(xiàn)，數十年如一日

自上世紀70年代進(jìn)入北一機床至今，劉宇凌見(jiàn)證、參與、推動(dòng)了北一機床從普通機床逐步走向數控化的發(fā)展歷程。他雖已退休，如今依然奮戰在科研一線(xiàn)?！捌胀ㄉ蹬_銑床曾是北一機床的標志性產(chǎn)品，代表了國內此類(lèi)機床的最高水平。然而，隨著(zhù)機床數控化的進(jìn)程，市場(chǎng)對此類(lèi)機床的需求愈來(lái)愈小，這就要求我們必須尋求替代的產(chǎn)品，科研是永無(wú)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(lái)，夯實(shí)核心技術(shù)基礎，是北一機床在重型機床領(lǐng)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(mén)銑床為例，其也曾代表了國內此類(lèi)機床的最高水平，它以靜壓導軌/靜壓蝸桿副/自動(dòng)換附件頭滑枕為技術(shù)特征。通過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，此機床產(chǎn)品的規格從加工寬度5米到達10米以上，從銑鏜功能發(fā)展到車(chē)銑鏜復合功能，目前已形成基于龍門(mén)結構的銑車(chē)復合機床及基于立車(chē)結構的車(chē)銑復合兩大系列產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足核電、冶金、工程機械等加工超大超重的工件加工需求?！按送?，提升技術(shù)創(chuàng )新能力也是機床企業(yè)謀求發(fā)展的先決條件，”劉宇凌強調。北一機床注重研發(fā)與創(chuàng )新，不斷調整產(chǎn)品研發(fā)和業(yè)務(wù)發(fā)展以適應多樣化的市場(chǎng)需求。以航天航空領(lǐng)域為例，該領(lǐng)域對復雜零件的要求不斷提高，對先進(jìn)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(zhù)輕量化、多軸化及良好動(dòng)態(tài)性能的方向發(fā)展以積極應對。

正視機床行業(yè)面臨的機遇與挑戰

長(cháng)期以來(lái)，國內機床行業(yè)大而不強，多而不精，國內的機床產(chǎn)品處于高端失手，低端競爭的局面，已經(jīng)是普遍的業(yè)內共識。近年來(lái)，在國家科技重大專(zhuān)項的推動(dòng)下，目前這種局面有所改善，國內機床產(chǎn)品逐步搶占市場(chǎng)，但與國外的先進(jìn)產(chǎn)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(yè)發(fā)展迎來(lái)的機遇在于“中國制造2025”戰略在制造業(yè)的快速推進(jìn)與落地，促使如核電、航空、航天、船舶、鐵路交通等行業(yè)取得了重大突破與驕人成果，隨之而來(lái)對機床的性能、規格、精度、控制及服務(wù)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(jìn)產(chǎn)品也找不到答案，而這將成為推動(dòng)國內機床創(chuàng )新發(fā)展的機遇與動(dòng)力?！?/p>

在尋求到機床發(fā)展的機遇之時(shí)，挑戰也接踵而至。劉宇凌表示：“這種挑戰主要來(lái)源于三個(gè)方面，一是如何及時(shí)了解用戶(hù)的新需求并快速響應，培養為用戶(hù)提供解決方案的能力，這需要與用戶(hù)密切的合作；二是如何提升機床企業(yè)自身的創(chuàng )新能力，包括產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計、工藝技術(shù)、工匠水平及與服務(wù)能力，這些能力的背后是企業(yè)所形成的核心競爭能力；三是如何彌補上游產(chǎn)業(yè)的短板，包括核心功能部件與元器件，這需要機床企業(yè)與供應商密切合作攻關(guān)。言易而行難，不僅需要幾代人始終如一的付出，還有企業(yè)良好的經(jīng)營(yíng)保障做鋪墊?！?/p>

技術(shù)創(chuàng )新，打鐵還需自身硬

眾所周知，做行業(yè)的跟隨者容易，而做創(chuàng )新者往往是困難的。創(chuàng )新，是行業(yè)老生常談的話(huà)題，我國機床行業(yè)發(fā)展薄弱的原因之一就是創(chuàng )新不足。創(chuàng )新力不夠，沒(méi)有核心技術(shù)，無(wú)法打破技術(shù)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(yè)應重視開(kāi)發(fā)設計、工藝技術(shù)及工匠水平等內在核心技術(shù)。國外技術(shù)先進(jìn)的機床企業(yè)，無(wú)論規模大小，做整機或是部件，均擁有其獨特的核心技術(shù)，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(shù)的形成往往是經(jīng)過(guò)幾代人多年堅持不懈的探索與積累?！胺从^(guān)國內的企業(yè)，無(wú)論大小，缺乏具有世界競爭能力的核心技術(shù)是主要差距之一。此外，國內企業(yè)缺乏一大批術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻的中小企業(yè)群，產(chǎn)品同類(lèi)同質(zhì)化嚴重，導致中國機床在世界機床行業(yè)始終徘徊在中下游?！眲⒂盍柩缘?。

擁抱新技術(shù)，重視國產(chǎn)機床的應用

當前，人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與數控機床的融合，對機床行業(yè)來(lái)說(shuō)應是補課與創(chuàng )新并舉。機床行業(yè)本應有意識在這方面走在前列，尤其是應該思考機床企業(yè)自身在生產(chǎn)制造過(guò)程中如何補課，如何先行一步。正如一些機床企業(yè)的產(chǎn)品采取首先在本企業(yè)應用與驗證，再推向市場(chǎng)的舉措一樣，人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在機床產(chǎn)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(fā)展的市場(chǎng)需求?！斑z憾的是，機床企業(yè)在這方面需要補的課太多?！眲⒂盍杞ㄗh，首先應支持、鼓勵機床產(chǎn)品應用國產(chǎn)數控系統。國外知名品牌的數控系統是先進(jìn)的，但在其基礎上的應用與開(kāi)發(fā)基本是跟隨型的，要想創(chuàng )新還需要立足國產(chǎn)系統。其次，應鼓勵機床企業(yè)加大自身在人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應用的技改力度，擴大應用，提升企業(yè)在機床制造中的競爭力，以積累經(jīng)驗，提高水平，從而更好地適應市場(chǎng)發(fā)展的需求。

長(cháng)期專(zhuān)注重型機床的技術(shù)與研發(fā)，在談到重型機床的智能化發(fā)展之路時(shí)，劉宇凌認為新技術(shù)可以用來(lái)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(diǎn)，這要求高大的廠(chǎng)房與大噸位吊車(chē)與之匹配，重型機床往往是一個(gè)企業(yè)的基礎核心裝備，其規格與功能代表了企業(yè)的制造能力，企業(yè)對其重視程度遠大于一般的中小機床。用戶(hù)更關(guān)注產(chǎn)品的初期可靠性，制造商的服務(wù)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(shù)。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(guò)程中的驅動(dòng)穩定性、加工工藝的優(yōu)化、加工表面質(zhì)量的控制、刀具的磨損監控以及自動(dòng)更換主軸單元與自動(dòng)換刀等控制防止干涉等，可以考慮采用數字孿生技術(shù)來(lái)統一解決。三是局部的精度優(yōu)化，如熱變形問(wèn)題，由于大的空間尺度，整個(gè)機床的熱變形控制幾乎不太可能，也不能要求用戶(hù)提供一個(gè)大尺度的恒溫環(huán)境，因此在精度敏感方向的局部精度優(yōu)化也可能是應用人工智能的方向。四是，隨著(zhù)重型機床適應多軸加工、復合加工的發(fā)展需求，重型機床不僅僅要求大扭矩，同時(shí)還要求良好的動(dòng)態(tài)性能，這是大運動(dòng)慣量的重型機床開(kāi)發(fā)中一個(gè)兩難的問(wèn)題。此外重型機床的驅動(dòng)種類(lèi)也是多樣的，如同步雙驅、多電機主從驅動(dòng)及將來(lái)可能的直驅技術(shù)應用，實(shí)現驅動(dòng)智能化也是一個(gè)可能的方向。

“市場(chǎng)要求我們能夠與時(shí)俱進(jìn)，這是一個(gè)最好的時(shí)代。當我們能夠抓住機遇，積極擁抱新技術(shù)，穩中求變謀得中國機床的出路，做強技術(shù)創(chuàng )新，強化上下游，那么中國機床邁向‘高精尖’發(fā)展的未來(lái)將是可以期待的?！眲⒂盍杩偨Y道。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年5月刊