數控系統(tǒng)行業(yè)是技術含量較高、技術發(fā)展較快的行業(yè)，為了促進行業(yè)整體發(fā)展，做好技術交流工作很有必要。數控系統(tǒng)分會組織會員企業(yè)起草展品評述，對本行業(yè)參展展品的技術特點、發(fā)展現狀與國外的差距等進行分析，提出行業(yè)發(fā)展建議。展品可能有所缺漏，觀點可能有所不妥，請指正。
一、數控系統(tǒng)部分主要展品
此次展會上，展出數控系統(tǒng)的國外企業(yè)主要有西門子、發(fā)那科、三菱電機、海德漢、馬扎克等，國內數控企業(yè)主要有華中數控、廣州數控、科德數控、沈陽中科等，由于篇幅原因，只做簡要介紹。
西門子以“數字驅動，成就可持續(xù)發(fā)展未來”為主題，全面展示西門子數控系統(tǒng)產品及數字化解決方案，包括新一代“數字原生”高端數控系統(tǒng)SINUMERIK ONE、中端數控系統(tǒng)SINUMERIK 828和標準型數控系統(tǒng)SINUMERIK 808。發(fā)那科展出了最新的FANUC CNC—FANUC i0-F Plus STEP2系統(tǒng)、智能加工系統(tǒng)FX FANOVI、以及針對新興行業(yè)的FANUC功能群(車床、多軸、醫(yī)療、模具、新能源汽車、3C/5G、綠色機床等)解決方案。海德漢展出了TNC7數控系統(tǒng)，這款數控系統(tǒng)新的18版軟件提供多項增強功能，例如DCM碰撞監(jiān)測、OCM擺線銑削和MAS 六自由度圖形輔助設置功能，進一步提高過程可靠性和用戶友好性。三菱電機主要推出和介紹了新款M800V/M80V數控裝置，在原有M800/M80基礎上進行軟硬件升級，在功能應用中增加了NC Machine Tool Optimizer、切削負載控制、二維碼(QR碼)加工循環(huán)、3D 加工模擬等技術。馬扎克展示了其Smooth系列的新款數控系統(tǒng)MAZATROL Smooth Ai，該CNC裝置搭載了AI生產效率提升技術、先進數字模擬功能、數字孿生技術以及先進自動化適應能力。
華中數控以“AI賦能 五軸引領 復合升級”為參展主題，攜“華中9型智能數控系統(tǒng)、華中8型高檔五軸數控系統(tǒng)、華中8型車銑復合數控系統(tǒng)等展品亮相。華中9型領航智能數控系統(tǒng)，集成了AI芯片，融合AI算法，匯聚大數據，融合大模型，集成強算力，為構建智能化生態(tài)提供技術支撐。華中8型高端五軸數控系統(tǒng)產品包由“硬成套”和“軟成套”兩部分組成。系統(tǒng)突破曲面超勻順插補、進給速度自適應、RTCP參數快速自動標定、五軸空間誤差補償、動態(tài)防碰撞等技術，使得五軸加工精度和加工效率比肩國際先進水平。
華中9型智能數控系統(tǒng)
華中8型高端五軸數控系統(tǒng)科德數控推出的GNC62數控系統(tǒng)經過多次迭代和優(yōu)化，技術指標和性能達到了國際先進水平，展示了科德數控在高端數控系統(tǒng)領域的實力和對國內外市場需求的響應能力。GNC62數控系統(tǒng)主要技術亮點：多種高速高精優(yōu)化策略提高加工質量;支持所有標準RTCP結構機型并進行了特種結構機型擴展;開放式平臺支持用戶工藝定制開發(fā);智能優(yōu)化工具包提質增效;最新CNC和伺服技術實現納米級的指令和控制;實時物理量數據到加工軌跡映射;高分辨率扭矩監(jiān)測系統(tǒng);綠色節(jié)能;GMS高速高功率主軸電機系列;CAM-CNC協(xié)同部署。
GNC62數控系統(tǒng)廣州數控展出了GSK 27i高端多通道數控系統(tǒng)，GSK 27i是面向多軸多通道復雜加工應用的高端智能化數控系統(tǒng)，GSK27i數控系統(tǒng)產品功能性能上對標歐洲高端數控系統(tǒng)產品，以進口替代和產業(yè)升級為目標市場，適用于高端五軸機床、高檔加工中心、車銑復合、磨削、滾齒、磨齒及復雜加工設備的加工場景。
GSK27i高檔數控系統(tǒng)沈陽中科數控此次推出全系列數控系統(tǒng)產品，包括高檔型、標準型及專用型產品。GJ610支持多種類型的五軸機床結構，適合發(fā)動機機匣、葉片、模具等空間復雜曲面零件的加工，具備支持第三旋轉軸參與和支持多軸耦合的RTCP控制、傾斜面加工、五軸手動進給、支持遠程示教的空間圓弧插補等高檔功能，同時具備進給軸換向沖擊抑制、切削負載突變下進給率自適應、同步消隙等智能化控制技術，滿足客戶對各種高檔機床的配套需求。
本次展會上，蘇州新代、北京凱恩帝、南京華興、上海維宏、浙江德歐、天津泰森數控、上海錸鈉克、成都廣泰、南京達風等國產數控企業(yè)悉數亮相，由于篇幅有限，只做簡單描述。
蘇州新代推出了22MA PLUS加工中心控制器、22TB PLUS車床控制器、7TA控制器、盤式電機等最新特色產品，并提供了自動量刀專用畫面、伺服尾座專用畫面、DTRQ防碰撞，新代車銑復合CAD/CAM等特色功能和方案。華興數控展出了多款數控系統(tǒng)、伺服驅動、主軸驅動以及配套電機，其中包含最新研發(fā)的多軸多通道數控系統(tǒng)、多款總線式數控系統(tǒng)以及4kW/7.5kW/9kW/11kW的SDV系列主軸伺服驅動單元，主要技術優(yōu)勢是智能化程度高、穩(wěn)定性強、適應性強、易于操作、數據精確等。上海維宏推出了FE30M數控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于維宏數控系統(tǒng)核心平臺Phoenix 開發(fā)，為中國設備加工用戶量身定制，各項性能全面對標國外高端產品，是一款更貼合本土用戶實際需求的高端數控系統(tǒng)。上海錸鈉克本次參展的數控系統(tǒng)支持多種解決方案：隨動磨、五軸聯動、高精高速絲杠直驅運動控制、精密周邊磨應用、鉆攻加工中心等解決方案，其中主要亮點為：基于PWM傳輸的驅控一體式伺服控制器、基于高性能開關器件的伺服放大器、高性能直驅技術。
二、國產機床配套數控系統(tǒng)統(tǒng)計情況
本次展會期間，數控系統(tǒng)分會秘書處組織對參展機床企業(yè)進行了數據統(tǒng)計，重點收集了E1、E3、E4、E5、E7、N1、N3、N4、N5、W1、W2等國內數控機床企業(yè)集中的展館。經過統(tǒng)計，此次參展的國產數控金切機床總計1006臺，按機型分，其中車床263臺、車銑復合120臺、加工中心239臺、五軸175臺、磨床131臺、齒輪機床62臺、其他機型17臺。按數控系統(tǒng)廠家分，其中，國外數控系統(tǒng)主要包括發(fā)那科(296臺)、西門子(172臺)、三菱(47臺)、海德漢(13臺)、發(fā)格(11臺)、其他(NUM、力士樂等國外品牌21臺)，統(tǒng)計配套約560余臺套，占比約55%。國產數控系統(tǒng)主要包括華中數控(136臺)、廣州數控(73臺)、新代數控(102臺)、凱恩帝數控(21臺)、科德數控(10臺)等，總計配套約446余臺，占比約45%。
相比CIMT2023的統(tǒng)計數據(國外系統(tǒng)占比約2/3，國產系統(tǒng)占比1/3)，此次展會國產數控系統(tǒng)配套比率提升明顯，尤其是五軸機床等高端機床配置國產系統(tǒng)占比越來越高。例如，此次參展的國產五軸聯動數控機床共175臺，其中配套華中五軸聯動數控系統(tǒng)38臺，占比22%，排第二名，僅次于西門子數控系統(tǒng)，綜合說明國產系統(tǒng)替代趨勢越來越明顯。
三、國內外企業(yè)典型產品的技術水平對比分析
1. 技術對比
(1)數字化技術
以西門子、海德漢、發(fā)那科為代表的高檔數控系統(tǒng)，采用高性能的CPU處理器、高分辨率的插補指令、高頻的精插補指令、先進的多軸協(xié)同控制體系架構、高性能的伺服控制算法、千兆的光纖現場總線、高分辨率位置檢測裝置和高過載倍數與低齒槽脈動的電機，整個控制系統(tǒng)的每個部件都做到極致性能，相較于國內數控系統(tǒng)的控制精度和效率，具有較大優(yōu)勢。在虛擬設計、虛擬仿真、虛擬調試等數字孿生領域，西門子數控系統(tǒng)走在了世界前列，世界上其他的數控系統(tǒng)企業(yè)也都在跟進研發(fā)。
(2)網絡化技術
網絡化技術既是實現高性能控制的使能技術，又是打破信息孤島、實現大數據匯聚的關鍵技術。一方面是高性能的現場總線技術，目前機床行業(yè)的現場總線五花八門，并未統(tǒng)一，例如倍福的EtherCAT、安川的MIII、西門子的PN和DQ、華中數控的NCUC等等，盡管EtherCAT使用廣泛，但是國產總線技術還是有很大的發(fā)展空間;另一方面是車間網絡技術，包括OPC UA、MTConnect、Umati、NC-Link等，OPC UA目前還是主流，NC-Link作為我國主推的車間網絡技術，在生態(tài)構建上將后來居上。
(3)智能化技術
從展會來看，真正使用人工智能技術推出智能化應用的企業(yè)較少，比如華中數控推出基于大模型的故障診斷技術、發(fā)那科推出基于AI的輪廓控制、西門子推出的基于人工智能的優(yōu)化功能Optimize My Machining/Magazine，在這方面，國產數控系統(tǒng)與國際數控系統(tǒng)基本相當，并且在大模型應用這個領域局部領先。在常規(guī)的智能化功能方面，西門子強化邊緣端作為智能化功能的載體，也實現了APP的商業(yè)化，大隈、馬扎克、華中數控等企業(yè)，也都在自適應控制、刀具狀態(tài)監(jiān)測、熱誤差補償、健康保障等方面推出智能化功能，國際與國內的數控系統(tǒng)在這些功能上相當。
2. 總體技術分析
國際先進數控系統(tǒng)廠商，如西門子、發(fā)那科、海德漢，基本達到了性能和品質的最高水平，其展示重點從產品性能展示向有助于易用性的數字孿生、智能化方向發(fā)展;國內數控系統(tǒng)廠商，如華中數控、廣州數控、維宏、科德、凱恩帝，其展示重點主要集中在性能提升層面。這體現出了國際先進數控系統(tǒng)廠商與國內數控系統(tǒng)廠商的差異，進一步說明兩個問題：國內數控系統(tǒng)廠商主要還在數字化性能上對標追趕的階段;同時，當前國際先進數控系統(tǒng)廠商的水平發(fā)展到達了數字化階段的瓶頸，這也給國內數控系統(tǒng)廠商對標追趕提供了絕佳的時間窗口。在對標追趕的同時，我們更需要利用人工智能的最新技術實現創(chuàng)新超越，推動人工智能賦能新型工業(yè)化，如華中數控利用大模型開展故障診斷、代碼生成等智能化應用。
四、從機床展看數控系統(tǒng)發(fā)展趨勢
1. 數控系統(tǒng)開放性越來越普及
隨著數控技術的快速發(fā)展，數控系統(tǒng)正由專用型封閉式系統(tǒng)向靈活的開放式數控系統(tǒng)轉變。開放式數控系統(tǒng)是制造技術領域的革命性飛躍，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可被利用，系統(tǒng)軟硬件可隨著PC技術的發(fā)展而升級，不僅使數控系統(tǒng)制造商和用戶進行的系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且針對用戶的二次開發(fā)也帶來方便，促進了數控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應用，既可通過升檔或裁剪構成各種檔次的數控系統(tǒng)，又可通過擴展構成不同類型數控機床的數控系統(tǒng)，開發(fā)周期大大縮短。
西門子、發(fā)那科、華中數控等企業(yè)都提供開發(fā)式的數控系統(tǒng)技術平臺供用戶進行二次開發(fā)，比如華中9型數控系統(tǒng)作為深度開放平臺，為機床廠家、行業(yè)用戶及科研機構進行智能化研究和應用提供了集成開發(fā)平臺，分類APP自主集成，形成一系列自主開發(fā)的APP，應用于許多高檔數控機床。
2. AI人工智能大模型賦能數控系統(tǒng)
通過多年的發(fā)展，傳統(tǒng)數控系統(tǒng)解決了很多確定性較強的任務，難以解決的問題通常是不確定性很強的任務，而人工智能(大數據智能、大模型等)的方法，則可以通過關聯關系建模減少任務的不確定性，為當前難以解決的問題提供新的思路和方法。同時，人工智能的方法還具有自我學習的特點，對數控感知、決策和控制過程中采集的問題，進行自我學習，使得控制系統(tǒng)不斷進化，以適應質量提升、工藝優(yōu)化、健康保障和生產管理等場景中的實際任務需求。因此，人工智能大模型賦能數控系統(tǒng)將是重要趨勢之一。
例如，三菱電機推出的加工診斷工具NC MachiningAID，利用三菱電機專有的人工智能技術Maisart開發(fā)而成，無需復雜的專業(yè)知識，即可進行加工數據的分析、診斷。馬扎克推出的MAZATROL Smooth Ai，搭載了AI生產效率提升技術、先進數字模擬功能、數字孿生技術以及先進自動化適應能力。華中數控推出的基于AI大模型的數控系統(tǒng)AI會診、加工代碼生成、工藝參數優(yōu)化，具有很強的實用性。廣州數控也推出了智能熱補償、智能防碰撞檢測等智能化功能。
3. 數字孿生技術使能數控系統(tǒng)
對于機床用戶來說，存在機床設計、交付、運行中存在的設計效率低、交付成本高、過程難以監(jiān)控的問題。面向上述痛點問題，需要在實際的交付運行之前，開展虛擬的設計、仿真、調試，對運行過程也可以進行監(jiān)控和反饋控制，以提升設計與生產效率、降低生產與加工成本。數控系統(tǒng)作為重要的中間環(huán)節(jié)，可以很好地將上下游進行銜接，將3D設計、運動仿真、切削仿真、PLC調試、G代碼調試、防碰撞、實時監(jiān)控等功能在數字孿生中進行集中體現，以達成更高的生產效率和更低的生產成本，這無疑是重要的發(fā)展趨勢之一。
發(fā)那科的FX DDMS利用數字孿生技術，可實現方案驗證、銷售演示、打樣模擬、教育培訓等功能，面向產業(yè)應用和教育培訓提供數字化解決方案。西門子依靠數字孿生技術的工業(yè)云是一種基于數字化和網絡化技術構建的平臺，充分利用數據，實現設計研發(fā)、生產制造、運營管理的一體化，有效幫助企業(yè)提高生產效率、降低生產成本、優(yōu)化生產決策、提升質量和安全性。三菱電機提供系列IoT相關產品，利用數字孿生技術，實現生產活動各個環(huán)節(jié)監(jiān)控與改善;利用虛擬仿真技術，再現真實機床效果，提高生產調試效率。天大精益推出的智能制造系統(tǒng)可適應規(guī)劃仿真平臺(VE²)為立足國際先進可視化仿真的智能制造系統(tǒng)高級仿真軟件，該平臺可以根據制造需求快速定制規(guī)劃智能制造系統(tǒng)解決方案，通過高逼真度的可視化仿真對智能制造生產線的布局結構、工藝流程、生產節(jié)拍、加工效率等進行評估與優(yōu)化，滿足不同客戶的個性化需求。
4. 五軸數控普及化
高端五軸數控系統(tǒng)，是機床產業(yè)的“最強大腦”，相當于芯片工業(yè)中7nm、3nm制程所必須的光刻機，相當于大飛機的發(fā)動機，是高端制造所必需的尖端重器。而且五軸數控機床在加工精度、加工效率、一致性、穩(wěn)定性等方面均優(yōu)于三軸機床，因此越來越多的客戶尤其是精密制造的客戶更傾向于選擇五軸產品。中國制造業(yè)快速發(fā)展，對五軸數控提出了強烈的需求，未來五軸高端數控機床將會得到更普遍的應用，這就給我們中國的五軸數控機床、五軸數控系統(tǒng)的的跨越發(fā)展提供了一個極好的機會。例如，本次展位上華中數控全新推出的高端五軸數控系統(tǒng)產品包，突破曲面超勻順插補技術、智能前饋技術、高速高精高響應驅動和電機技術、五軸編程技術，融合五軸機床加工工藝及大數據智能分析工具，打造編程-加工-測量一體化的復雜零件制造解決方案，配套高性能五軸機床，可以實現葉輪、葉盤、發(fā)動機缸體缸蓋等復雜零件的高精高效加工。
5. 復合化已成為大勢所趨
隨著對加工效率、加工精度、降本增效的需求越來越高，復合化加工越來越多的被應用到各領域，復合加工是數控機床的一個重要技術發(fā)展方向。復合功能能夠大大消除散列工序加工過程中的運輸、裝夾及等待時間，工件在機床上只有一次裝夾定位，既減少了加工輔助時間，又提高了工件的加工精度，使加工周期大大縮短并降低加工車間的在制品數量。工本次展會展出大量復合加工機床，包括車削中心，五軸車銑復合，銑車復合，磨削復合，車磨復合。比如華中8型五軸車銑復合數控系統(tǒng)產品包，由數控裝置、高性能驅動器、全規(guī)格電機、CAM與工藝庫、單機自動化、豐富的軟件包等部分組成，打造車銑復合新生態(tài)。