泉州市“数控一代”机械产品创新应用研究

泉州高新技术产业开发区创业服务中心 陈坚议

泉州市“数控一代”机械产品创新应用研究

泉州高新技术产业开发区创业服务中心 陈坚议

数控技术是将机械产品运动和工作过程自动控制结合的技术，集机械制造技术、计算机技术、自动控制技术、信息技术等高新技术于一体。当前，数控技术正在使机械工业由电气化时代跃升到数字化时代。在可预见的未来，机械工业将由数字化朝智能化方向发展。随着数控技术的不断发展，其应用范围几乎覆盖所有的机械工业领域，优势越来越明显。国家组织开展“数控一代”机械产品创新应用示范工程，使制造装备及产品本身内涵发生根本性变化，使传统制造装备及产品的功能极大丰富，性能发生质的飞跃，从而推动传统制造业的转型升级。

数控技术 机械装备 技术创新 泉州市

0 引言

泉州经济发展迅速，已成为装备制造业的重要城市，形成了相对完整的产业链。但是，泉州也面临着高档机械设备数控系统应用推广难、自主创新能力差等问题，特别是专用机械设备数控化率低、装备落后，生产效率低下，由此引发的用工紧张、产业配套能力不强、产业转型升级难等问题显得尤其突出。“十二五”期间，国家组织开展了“数控一代”机械产品创新应用示范工程，在纺织机械、建材机械、印刷包装机械及其他行业机械全面推广应用数控技术，大力促进机械工程的科技进步。2013年以来，泉州市把“数控一代”机械产品创新应用作为推进民营企业“二次创业”和打造泉州经济“升级版”的重要抓手，成为国家“数控一代”示范工程试点单位。由于泉州市“数控一代”示范工程建设成效明显，2016年被列入中国制造2025试点示范城市，在2017年1月全国科技工作会上，成为唯一在大会上作典经验交流发言的地级市。

1 发展现状

1.1 总体发展情况

泉州市民营经济和县域经济发达，经济总量连续17年位居福建省第一，经济贡献率占全省近1/4，产值亿元工业企业达1880家。2016年，泉州机械装备产业累计销售总额达1100多亿元，实现增加值520亿元，增速达10.8%，仅次于纺织鞋服、石油化工和建筑建材产业，初步形成了纺织机械、建材机械、工程机械、制鞋机械、机床、水暖、模具以及轴承等8个特色产业集群，成为泉州制造业的重要支柱产业之一。通用设备、专用设备等行业的规模以上年产值均超过100亿元。

1.2 总体发展特点

1.2.1 产业集群优势明显，重视自主品牌建设

鞋业产业集群的龙头企业有匹克、安踏、富贵鸟、361度、特步、鸿星尔克等，形成鞋材、制鞋、鞋机相配套的鞋业产业链，泉州市现有制鞋企业3000多家，已有上市公司20余家。纺织服装产业集群的龙头企业有七匹狼、九牧王、劲霸、海天、南益、凤竹、柒牌、利郎、金犀宝、拼牌等，共有纺织染整、针织服装、布料服装、包装企业近万家，形成纺织、染整、成衣等系列化生产的纺织服装产业链，上市公司20余家。

1.2.2 机械装备产业与本土支柱产业关联度大

泉州的纺织鞋服、建筑建材等传统优势产业不断发展的需求，催生和促进了纺织服装机械、制鞋机械、石材机械等产业的迅速崛起。这些机械装备产业在自身发展的同时，对本土的纺织、制鞋、石材等产业形成有力支撑，促进这些产业的生产装备升级。

1.2.3 机械装备制造业崛起时间短

过去很长时间来，泉州机械装备制造业基础十分薄弱，但是近十年来发展迅速，形成了几个产业集中区和颇具特色的县域经济群。到“十二五”末，机械装备行业成为泉州又一个产值超过千亿元的产业集群。

1.3 重视向数控化、自动化、智能化方向发展

许多行业的骨干企业已把产品创新性和先进性放在了争取市场优势的首位。他们比对国内外先进同行，把数控技术、伺服驱动、集成和智能技术作为提高自动化水平、工效、减少劳动力成本、降低能耗最好的应用技术。在石材装备、纺织机械等产业，开始大规模应用PLC和伺服驱动，采用专用数控装置也逐年增加。此外，机器人在水暖卫浴、工程机械、包装机械等产业的应用也逐渐兴起。

2 发展机遇

21世纪以来，新能源、新材料、新装备等一系列重大关联技术不断取得突破，经济体系运行效率正在不断提升，以“数字化”制造为主要特征的第三次工业革命，为泉州带来了全新的发展机遇。

2.1 政策导向

近几年，为了促进机械装备产业的发展，国家及地方出台了多项政策文件。国务院下发了《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，科技部组织实施了《“数控一代”机械产品创新应用示范工程“十二五”规划》,《福建省装备制造业调整和振兴实施方案》、《福建省人民政府支持泉州数控一代和智能装备产业发展的措施》先后出台。泉州市也出台了《泉州市“十二五”建设海峡西岸先进制造业基地专项规划》，并组织编制《泉州制造2025》和智能制造、质量品牌、服务型制造三个专项行动计划等文件。上述政策的出台，为泉州市实施“数控一代”示范工程，推动机械装备产业发展提供了清晰的政策导向和良好的政策环境。

2.2 技术革新

新的工业革命来临之际，一大批传统产业、传统行业将逐渐被淘汰，泉州充分抓住国家推动“数控一代”机械产品创新应用示范工程的机遇，大力推进数控技术应用，全面改变机械产品的功能与性能，力促机械产品向“数控一代”“智能一代”发展，同时力促产品设计、制造和管理服务水平全面提升，并延伸发展制造服务业，有力提升泉州机械装备制造业水平。

2.3 市场需求

泉州多数企业已经历了从传统设备（包含产品）向自动化（或半自动化）装备的升级过程，产品数控化率得到有效提升。在劳动力成本升高、劳动力资源缺乏的影响下，基于复杂控制系统、远程控制、集成自动化等高端需求，发展专用定制系统、装备或开辟机器人等新产业，已成为企业转型升级不可或缺的核心技术之一。许多企业为实现产品升级，不惜花费重金，到省外和海外寻找支持，政府部门也采取了许多措施引进先进技术落户泉州。比如，哈尔滨工业大学机器人技术落户晋江、中科院海西研究院泉州装备制造研究所2012年开始筹建。然而，数控一代新技术的受益面仍然不广，急需政府主导，大面积推广。

3 面临的问题

长期以来，泉州制造业企业大多是劳动密集型企业，存在依赖低成本扩张、技术创新能力不足等问题，随着宏观经济环境的逐步趋紧，传统制造业面临新的挑战。

3.1 低成本优势难以为继

随着内地劳动力大省产业快速发展，与沿海地区争夺劳动力，泉州制造业企业“用工荒”现象加剧，企业原材料成本、人力成本、融资成本等不断提高，人口红利不再是一个优势，企业发展面临着严峻的考验。

3.2 技术创新支撑乏力

因为自身研发力量薄弱或受短期经济效益的驱动，多数企业依赖于产学研，却没能组建自己的研发团队，投入的资金也相对有限，依旧使用小型、低端、传统的生产设备，缺乏数控化、智能化等高端技术支撑，特别是缺乏整体解决方案和成套装备，技术综合服务能力低、方法少、效率低，导致加工精度和产品质量无法保证，缺乏持续的技术创新活力。

3.3 发达国家的技术和贸易壁垒

近年来，受国际金融和欧洲主权债务危机的影响，发达国家的经济和消费正处在比较低迷的状态，一方面对我国出口产品的需求大为降低，另一方面一些发达国家重新认识到制造业的重要性，正大力推进“再工业化”进程，一些发达欧美国家为解决本国就业问题，不断设置新的技术和贸易壁垒。这将给出口导向型经济带来更多困难和挑战，对以制造业为主的泉州企业产生较大冲击，鞋服等传统出口产品成为重点冲击对象。

4 解决措施

根据泉州装备制造业及应用领域的发展现状，泉州应着手从以下几个方面组织实施“数控一代”机械产品创新应用示范工程。

4.1 突破装备数控化关键技术

针对纺织鞋服机械、数控机床和建材加工机械（石材、水暖卫浴产品加工）在结构设计、数字控制、伺服驱动和个性化工艺等方面的需求，以突破技术瓶颈、掌握关键技术、建设共性技术平台为目标，提高泉州市机械设备自主创新能力和数控化技术水平，重点开展以下关键技术研究。

4.1.1 数控装备工艺技术研究与开发

针对纺织鞋服机械和生活用纸机械，开展其工艺过程中的张力控制、逻辑控制、过程监测等技术研发，开发一体化鞋面纺织打版技术和应用系统；面向建材加工机械、数控机床、机器人等数控装备，研究开发其工艺过程中的轨迹规划、运动控制技术，实现加工工艺的数控化；针对石材、建材五金件复杂表面切削、磨抛加工，开展数控系统离线编程软件开发。

4.1.2 促进数字化技术与工业化的深度融合

为提高泉州机械装备制造产业以及传统支柱产业的远程服务、供应链管理、客户关系等能力，加快新一代互联网、制造物联、云计算技术的运用，大力推进机械装备制造部分骨干企业从生产型企业向生产服务型企业转变。

4.1.3 数控机械装备创新设计技术与共性技术开发平台

根据推进“示范工程”具体需要，解决产业紧缺的技术需求，从主机、控制系统、驱动装置等机械装备和系统的数字化入手，开展数控机械装备的创新设计、轻量化设计、可靠性设计、提升性能设计与快速设计技术的研究与应用，主要包括多领域建模与仿真优化、三维虚拟样机与嵌入式控制一体化设计仿真技术、稳健性设计；各类数控机械装备的快速匹配设计技术与协同设计技术；专业设计知识库等，实现各类数控机械装备的快速设计与结构性能优化，加速机械产品数字化工业设计技术能力的提升。

4.1.4 专用数控系统及其驱动技术研发

大力开发具备多轴联动控制技术的专用数控系统或应用国产数控系统，运用于泉州企业部分数控机床、专用机床和石材加工机械；开发超多伺服电机的同步控制技术和专用数控系统，运用于电脑编织机、提花机、大圆机和生活用纸机械等连续自动化轻工生产设备；开发磨抛机器人和包装机器人专用数控系统，服务于水暖卫浴行业的磨抛工序和纺织鞋服行业。

4.2 开展重点产业和企业的应用示范

针对产业规模、关联度和影响力大的纺织鞋服及其装备产业、机床及机器人产业、建材装备及建材产业建立应用示范产业，在特色产业的龙头企业建立示范点，促进机械产品产业链向高端延伸；提高相关企业的生产环境向数控化、智能化和集成自动化方向发展，促进其生产模式的转型升级。

4.2.1 数控机床及机器人应用系统的开发及应用示范

主要包括：针对传统专用机床的数控化、面向复杂中小型五金件、汽车和摩托车配件加工的高效高端专门化数控机床开发与产业化；高性价比的全国产业化中小型加工中心、五轴联动立式加工中心开发及产业化；数控机床用高端关键功能化部件规模产业化；智能化低价位磨抛柔性加工单元开发与产业化；经济型中小型工业机器人产业化；自动铸造机（含机械手）开发与产业化；高端大型重型数控机床的开发与产业化；产业协作提供整体解决方案；面向客户远程服务的企业平台开发与应用等开展应用示范。

4.2.2 数控建材机械设备研究开发及应用示范

开发石材切割、磨机、石材雕刻、陶瓷机械、砌块机械等机械创新设计数控化产品，促进国产化新型专用数控装置、系统和交流伺服装置的规模应用；对水暖卫浴企业的国产化磨抛机器人规模应用、自动化柔性生产线应用等开展应用示范；开发石材复杂型面机器人加工装备；对石材加工企业的数控化生产系统进行开发与应用。

4.2.3 数控纺织鞋服机械装备研究开发及应用示范

主要包括：针对电脑横编机、提花织机、大圆机、绣花机、直喷印花机、印染装备、鞋机等纺织鞋服机械，创新设计新型的数控纺织机械，促进专用国产化数控系统、伺服装置的配套；基于纺织企业的纺织机群的管控一体化集成系统应用；智能化染整系统集成研发及示范应用；新型鞋面制造工艺、装备和软件的开发、产业化以及在泉州制鞋企业的规模应用；纺织机械保证生产质量的在线监测；制造物联系统的纺织品个性化定制集成系统应用等方面形成产业示范。

4.2.4 其他数控机械装备研究、开发及应用示范

除上述机械装备行业外，为泉州具有一定产业基础的工程机械、生活用纸机械、包装与印刷等机械装备产业的龙头企业开展数控化技术攻关、产品研发和应用示范工作。主要包括：工程机械的系统集成、智能化控制、远程监测和远程服务开发与应用；包装机械的智能控制和制造物联技术应用；生活用纸机械、印刷机械的伺服驱动同步控制技术攻关、集成控制系统开发等。

4.3 完善应用服务和培训体系建设

制订泉州市“数控一代”实施技术路线图，建立包括数控机械创新设计平台、数控装备应用推广中心、数控人才培训中心等各类创新设计示范平台，形成由全国具有数控技术优势的研究机构、高校、软硬件生产企业、服务商、用户企业组成的机械产品数控化技术应用产业技术创新联盟，加快泉州市机械产品数控化建设步伐。

充分动员科研院所、高校、专业数控服务公司、产业技术创新战略联盟、行业协会等各类力量构建数控技术、人才培养和数控装备的研发、咨询、服务体系。其中，重点推动高校、科研院所以产学研用合作方式进行数控装备的应用研发与服务培训；引导大中型数控企业开展通用数控系统的培训服务，并在各产业聚集区建立分支服务机构；培育一大批小型专业化数控技术服务公司，针对某一类或几类装备的数控系统开展深入应用开发，把产品做精做专，把服务做到贴身到位；依托相关行业协会和科技培训中心，进行应用示范、技术服务和人才培训等组织，推进共性技术的应用。

4.4 加强技术交流与标准体系建设

加强国内外数控技术应用的交流，加强数控技术研发机构、数控装备生产企业与用户之间的交流，促进技术服务商、设备供应商与用户间达成共识，形成更精准的行业解决方案，加快推进机械装备数控化进程，降低应用推广成本。

从具有带动性和示范性的典型产品和行业入手，在研究开发、示范应用实践总结的基础上，针对各个行业开展关键技术标准研制和标准体系研究，形成相关产品的技术标准。

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