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华中数控走出国产机床智能化新路
2020-10-23 13:55:12来源:经济日报责编:韩东林

   华中数控走出国产机床智能化新路

  华中数控工程师正在调试华中9型数控系统。 陈 娜摄

  数控系统,与其配套的庞大设备相比,犹如蚂蚁和大象,但却是先进设备的“大脑”,控制着机床的一举一动。这是典型的“要不来、买不来、讨不来”的关键核心技术,也是制约我国制造业迈向高端化的主要瓶颈。目前,这一瓶颈正在被打破。日前,武汉华中数控股份有限公司自主研发的新一代智能数控系统华中9型在武汉量产,即将推向市场,中国机床数控系统将进入智能化时代。

  时间回到12年前。彼时,美国政府一纸通告,将华中数控列入制裁“黑名单”。当时的华中数控在自主高性能数控领域刚刚崭露头角。面对国外技术封锁,以华中数控为代表的中国民族数控产业走自主创新之路,“用中国大脑,装备中国智能制造”,坚韧而巧妙地开辟了破冰之路。今年上半年,华中数控实现营业收入近5.91亿元,较2019年同期增长57.17%。

  变道求突破

  数控系统集机、电、液、光、计算机、自动化控制等技术为一体,所涉知识密集、学科众多,硬件、软件要求高。自主研发高性能数控系统,谈何容易?!

  武汉华中数控股份有限公司董事长、华中科技大学教授陈吉红自博士毕业后就投身其中,自此结缘数控。“国家要有自己的数控大脑,这是我们的使命。”陈吉红对记者说,中国数控产业“就像是红军过草地,前有堵截,后有追兵。往回走,回头不是岸;不走,脚下的草地根本承受不住。只有拼命往前走,才能杀开一条生路”。

  “变道”,是华中大研发高性能数控系统的突破点。陈吉红介绍说,当时西方国家走的是“专用计算机+软件”路子。彼时,国内高性能专用计算机等硬件瓶颈一时难以突破。

  1992年,时任华中大机械学院院长的周济教授接手数控研究所。反复推演后,他独辟蹊径:通用工业微机+软件。团队的想法很务实:选用常规工业计算机和电子器件,通过更高水平的算法、更高性能的软件,弥补硬件方面的不足。

  数控系统,软件是灵魂,难度很大。让人没想到的是,团队设定的第一个目标竟是当时最先进的、支持五轴以上联动的数控系统。对此,有不屑的嘲讽:没学会走,就想跑?

  历史,证明了这一选择的超前眼光:以独特的技术路线,快速缩短与国外的差距。1993年,拥有自主知识产权的华中Ⅰ型数控系统在武汉问世,实现了国产高性能数控技术突破,还获得了国家科技进步二等奖和两项国家教委科技进步一等奖。其独创的曲面直接插补技术,达到了国际先进水平。

  凭着这个奖项,研究人员撰写几篇论文、每年做几台数控机床,“小日子可以过得很舒服”。但1994年,他们就被周济“逼”下了海,开始走上国产数控系统产业化之路。不久,华中数控公司诞生了。

  第一步往哪里走?华中数控选择“游击战”——让开大道,占领两厢:以数控技术 改造旧机床和开拓数控装备教育市场为突破口,逐渐在业内站稳脚跟。

  啃下硬骨头

  十年磨一剑,华中数控终于迎来了甘霖。

  2009年,我国启动“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项,在重点企业应用、验证国产数控系统。

  华中数控胆子大,一有机会就顶上去。一家大型飞机制造厂找来了——一台用了十几年的进口机床趴窝了,你们改造试试?华中数控一番改造,换上“中国脑”,对方开机试车,评价很高。

  当年春节前,信心满满的陈吉红趁势前去拓展业务,没想到对方兜头就是一盆“凉水”——你们的系统怎么回事啊,干废了一个钛合金零件,损失几十万元!赶到车间,通宵排查。最后确认,是老机床上原有的一根电缆老化,导致信号有误。

  对方心有不甘:信号有误,系统是否可以报警呢?“像这样的反馈,十分宝贵!”陈吉红说,华中数控很快优化了系统。

  这家飞机制造厂由此打消了疑虑,拿出60多台关键设备,装备国产数控系统,制造出一架架守护祖国蓝天的先进战斗机。

  数控机床发展有自身的规律:通过大量应用,发现问题,持续修正,迭代升级,才能走向成熟、可靠。一颗“中国脑”就这样在不断解决问题中向世界一流水平看齐。

  2016年,华中8型数控系统研发成功。中国机械工业联合会组织的鉴定会认为,该系统达到了国际先进水平。陈吉红告诉记者,围绕华中8型数控系统的研制,研发团队攻克了运动控制技术、平台化技术、网络化技术和智能化技术等四方面关键核心技术,全面缩小了与国外的差距。

  华中数控所攻克的多轴联动、高速、高精度等运动控制核心技术,实现了对国外数控系统高档控制功能的全面覆盖。零件加工对比测试数据显示,华中8型为14分36秒,国外同类系统为15分33秒,在零件加工质量相当的情况下,华中8型系统效率更高。

  平台化、网络化技术的突破,大大提高了数控系统的集成度,提升了数控系统的可靠性,实现了数控系统内外部设备全数字化通信、机器互联和数据共享。独创的“指令域大数据分析方法”“双码联控”等智能化技术的突破,实现了数控加工过程的自主感知、自主学习、自主决策和自主执行,开发了质量提升、工艺优化和健康保障等一批西方主流高端数控系统尚不具备的智能化功能模块。

  目前,华中8型高档数控系统在航空航天、汽车、发电装备等制造领域得到了批量应用,已与10多类、1000多台高速、精密、五轴联动、车铣复合高档数控机床实现了配套。

  技术更自信

  航空发动机叶片、潜艇螺旋桨、大型发电机转子、大型柴油机曲轴……高端复杂曲面零件的高精度制造,一度成为打造“国之重器”的“拦路虎”。

  驱赶“拦路虎”,高性能数控机床必不可少。它们像长了几只手的能工巧匠,可以一次将金属加工成形状“怪异”、精度极高的零件,让“国之重器”本领大增。

  深海潜艇,国之利器。多年来,潜艇螺旋桨高精度加工一直是我国的技术短板。武汉重型机床厂与华中数控合作,“重型七轴五联动车铣复合加工中心”突破了国外封锁。

  在巨大的机床工作台上,机床刀具左右开弓,巨型螺旋桨一次性高精度加工获得成功。这让中国造船界激动不已:几代中国舰船人“让螺旋桨安静工作”的梦想成了现实。

  在东方电机股份有限公司,工人们操纵华中数控系统制造出的巨型发电机组,已在三峡电站发出强大电能。

  在某航天企业,15台普通机床装上来自武汉的“中国脑”后,导弹零部件加工精度稳定,效率骤升5倍。

  “中国大脑”赋能中国“智造”。眼下,从武汉走出的高性能数控系统,已在航空、航天、通信、汽车、造船等高端制造领域批量装备,中国企业对国产数控系统的信心空前高涨。

  前行的脚步不能减缓,更不能停歇。历经20多年磨砺,华中数控研发团队敏锐地把握新一代信息技术发展趋势,首创了机床“心电图”,掌握智能机床核心技术,终于从数字化时代的跟跑,到智能化时代开始并跑,局部实现领跑。

  2019年,华中数控在全球率先将人工智能芯片植入数控系统,中国新一代智能数控系统华中9型在武汉造出样机,开启中国数控系统“换道超车”的新征程。

  不仅打造“中国大脑”,还要打造“中国标准”。听闻华中数控牵头制定中国数控机床互联通信协议标准,10年前已制定出标准的美国相关组织说:你们不用做,用我们的就行了。2019年,中国数控企业在德国汉诺威工业博览会展示了中国标准。美国相关组织一看不吭声了,主动提出联合制定国际标准。从会场走出来的陈吉红给武汉的同事打电话:我们要有技术自信!

  据了解,国家制造业转型升级基金已与华中数控签订战略投资协议,拟向华中数控投资近4亿元,这是该基金首个投资项目。武汉华中数控股份有限公司总裁兼董事会秘书田茂胜告诉记者,上半年华中数控机器人与智能产线领域收入达2.14亿元,较去年同期增长23.93%;特种装备领域实现收入1.63亿元,较去年同期增长973.7%。(柳 洁  肖 明)

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