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2017年中国数控产业现状及中国经济未来趋势

2017-02-08 09:06
seele_jin
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江世琳,大连光洋科技集团董事长助理,1982年生于辽宁大连,2005年信息工程专业毕业。长期从事政企公共关系事务、知识产权、科研项目管理、企业文化等工作。对数控产业与基础工业和经济发展的关系的思考略多,曾长期蒙受中国工程院、知识系统工程奠基人王众托院士的系统工程论思想(创始人为钱学森先生)的启迪,对宏观工业经济的发展,略有思考。尤其是近些年来东北工业经济的囧境,更引发了我的很多思考,尤其是长期以来困扰东北的人才外流问题,更希望可以和大家交流互动。

我在数控产业从业11年,经历了我国数控产业爆发式发展的阶段,亲自见证了该领域的可喜成绩,也能够感受到当前存在的种种问题。从我所在的行业领域,推己及人地思考东北经济下滑的现状,产生了一些看法,希望与各位老师交流、探讨。

我是工科出身,喜欢先讲理论基础,所以我们不妨从钱学森先生的系统工程理论开篇讲起。

一、钱学森先生的系统工程论

钱学森提出的现代科学体系结构,从应用实践到基础理论依次是:工程技术;为工程技术提供理论基础的技术科学;基础科学;综合、提炼并高度概括的马克思主义哲学。钱先生开创性地将系统工程上升到了哲学高度,是对社会主义国家的一项重大贡献。

钱学森认为,系统思想是分析与综合的辩证思维工具,它从辩证唯物主义中撷取了哲学的思维方式,从运筹学和其它系统科学中获取了定量化的表达形式,在系统工程学中进行了丰富的实践。

通常,我们把极其复杂的研制对象称为系统,即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体,而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。例如我们常说的交通系统、指挥系统、航天系统等等。而系统工程就是处理系统的工程技术,是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

事实上,系统工程其实是横跨自然科学与社会科学的。在我国,最早应用系统工程并取得显著成就的就是航天系统。在航天系统中,每一类型号都有一个总体设计部,实践证明这是非常有效的。钱学森认为,总体设计部的实践,体现了一种科学的方法,这种科学的方法就是系统工程。

综上,我认为,以系统工程的理论去解决复杂的系统问题,是科学有效的(参考书籍:《论系统工程》,1988年修订版,钱学森等著)。如果说钱学森先生的系统工程离我们较远,那么下一个引证的对象就生活在我们身边。

二、王众托院士的知识系统工程思想

王众托,中国工程院院士,系统工程与管理科学专家,大连理工大学教授,中国系统工程学会副理事长,国际知识与系统科学学会副主席,国际知识与系统科学杂志主编。他是我国系统工程学科研究与学位制度创建人之一,我国知识系统工程的奠基人,曾获得系统科学与系统工程科学技术奖终身成就奖,是钱学森先生系统工程论的继承者和发扬者。

(一)系统集成理论。王众托院士的系统集成理论指出,系统是由两个或两个以上的要素相结合的,这种结合必须符合一定的规律,并且在结合以后必须产生整体功能,即系统功能。其分类方法有:

1.经济活动中集成的内容:技术集成,管理集成,技术与管理综合集成(如CIMS);

2.集成设计的范围:宏观集成,中观集成,微观集成;

3.集成对象的物质性:实物性集成,非实物性集成(如方法、理念、算法、软件等);

4.集成的动力来源:外动力集成(自然动力和社会动力),内动力集成(系统自组织行为)。

我个人认为,王院士是钱先生的系统工程理论在现实当中具体实践的重要代表,属于典型的系统工程的应用。

(二)系统集成创新。在系统集成创新方面,王众托院士根据不同的创新主体之间的关系,将创新分为:模仿创新,自主创新,合作创新。 自主创新又分为:原始创新和系统集成创新。我们国家层面提出的引进消化吸收再创新,其实也是集成创新的一种。

(三)系统集成创新的典型形式有:

1.单元技术与单元技术的集成,如数控机床、数码相机等;

2.单元技术与系统技术的集成,如电脑(多媒体功能与微机系统的集成)等;

3.设计技术与加工技术的集成,如CAD、CAPP、CAM等;

4.技术与管理的集成,如CIMS、SCM等;

5.组织的集成,如企业兼并重组,校企联合,产学研合作等;

6.产业的集成,如三网合一、无人驾驶等。

王院士为我们下一步探讨数控产业与工业和制造业的关系,重新规划了一个视角。

(四)知识系统工程:

1.知识系统工程是对知识进行组织管理的技术;知识系统是复杂的人—机系统,是人与组织开展知识创新的复杂自适应系统;

2.知识系统的体系结构包括:组织、人员、技术、经营、文化五个体系结构;

3.知识系统运行过程分析包括知识运作过程和知识管理过程,知识运作过程是指一线工作者为本职工作需要而去收集、运用或生成知识的过程,而知识管理过程则是对知识运作进行管理、提供有利于知识应用和知识创新环境的过程;

4.知识系统工程中论述的问题

1)知识战略与组织战略的集成;

2)新知识系统开发;

3)学习型组织建设;

4)知识工作的信息技术支持系统建设;

5)制造业项目管理中知识系统工程应用等内容,为数控产业企业开展创新工作提供了理论支持。

在如上五个结构体系中,最核心的是人。

三、数控产业对基础工业与制造业企业发展的影响

(一)数控产业基本内容及其现状和趋势

1. 什么是数控:通常意义上认为是计算机数字控制的简称,即CNC(Computer Numerical Control);

2.什么是数控机床:数字控制机床,一种装有程序控制系统自动化机床;被尊称为“工业母机”;

3. 什么是数控系统:利用数字指令控制机器动作的系统,常用受控对象包括位移、角度、速度、力等模拟量和电流、功率、扭矩等数字量;也就是说,用数控系统控制加工的机床,就是数控机床。数控机床应该算是工业自动化最基本的制造单元了。

4. 什么是数控产业:一般泛指数控机床产业。但本人认为,除数控机床外,数控产业还应包括数控系统、伺服驱动器、电机传感器、执行部件、机床本体和机床制造工艺、机床加工工艺等内容,涵盖了机械、电子、控制、自动化、软件、材料、工艺等学科。数控产业是一个集资金密集型、劳动力密集型、知识密集型等于一体的产业,如果把数控机床比作一个人的话,数控系统是人的大脑,伺服驱动器是人的肌肉,电机是人的关节,传感器是人的眼睛,执行部件(回转工作台或摆角铣头)是人的手脚,机床本体(床身/裸机)是人的骨架。通俗地讲,数控机床的出现就是替代了人的手工操作,使得生产制造更规范、更专业、一致性好,不依赖于人力。但其为工艺服务的本质是不变的。

5.什么是机床制造工艺:机床制造工艺是指机床的生产制造过程,机床加工工艺是指机床加工零部件的使用过程,其中有一些关键概念,常见包括:

1)五轴联动:准确地说是五坐标联动。核心是刀尖点旋转编程(RTCP),意思是刀尖点可以到达空间中任意位置,作用是可实现空间任意曲面的加工,例如船用推进器的螺旋桨,汽车增压器叶轮、飞机发动机整体叶盘、汽轮机和燃机用叶片等关键工业零件。换句话说,就是复杂的自由曲面,没有这个功能就不能由图纸变成实物。

2)复合加工:多种工艺手段在工件一次装卡下完成,例如车铣复合、车削复合、铣削复合、磨削复合、增材制造(3D打印)与金切制造复合(加减一体化制造)等,是最大限度地提升工艺能力、保证加工精度的制造方式;尤其是加减一体化制造,对未来的影响极其重要,例如飞机异形结构件、鱼雷推进器等。

6.军事工业技术:很多军事工业技术的源头都有数控产业技术的身影,例如:航母用的电磁弹射技术,其技术原型就是数控产业的直线电机技术;中国的直线电机技术,现在已经基本成熟了。

所以我们新建的航母采用电磁弹射,完全没有技术障碍,只存在工程解决方案的问题。美国IPG(阿帕奇)公司生产的1KW小型激光器禁止对华出口,因为它的另一个用途是具备杀伤性的激光枪。这种1KW小型激光器的大小,比我们常用的激光笔大不了多少。

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