持之以恒提升“中国制造”品质——记北京市科技进步奖获得者北京工业大学机电学院程强教授

■文/于海芳 朱鑫

制造业直接体现一个国家的生产力水平，而我国数控机床的精度保持性问题一直是阻碍国产数控机床发展的瓶颈，也是制约我国装备制造业发展的一个关键因素。随着全球科技飞速发展和智能大潮的到来，制造业也逐渐从传统制造模式转向智能化发展。

在该领域，程强一直致力于高档数控机床可靠性设计与精度保持性设计、智能制造产线规划及工艺分析决策、医疗机器人设计与研发等方面的研究。经过多年的科学研究与技术攻关，在高档数控机床精度保持性及智能制造等方面都取得了不俗的成绩。

科研就是探索未知，更需要持之以恒

谈及当年为何会选择科研之路，程强说，研究生推荐免试后，他就跟硕士生导师开启了本科毕业设计的研究工作。当时要设计一套洗瓶推瓶机构，并利用VB进行编程实现二维仿真。程强回忆道，导师提供的课题在那时还比较新颖，通过编程利用凸轮机构实现洗瓶机推瓶机构的间歇运动。他在编写程序时不管怎么调试，可就是达不到凸轮转动过程中实现从动件的随动。为此，他还跟导师争辩过这个思路根本就行不通。当其他同学休息时，程强就在实验室里反复琢磨、测试，经过两周多的努力，终于在一个午后调试成功。程强说，在那一刻他真切地体会到了什么叫“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，从此便爱上了这种感觉。

多年的科研工作，让程强感触颇深。他认为科研是持之以恒的事业，只有静心笃志，肯下“十年磨一剑”的苦功夫，甘于默默付出，才能创造出高水平的科研成果。程强不仅严于律己，在人才培养上，也有一套专属的育人理念。

程强坦言，培养研究生就像培养孩子一样，不要天天耳提面命的严管，而是要适当地给予学生主动思考和独立思考的空间与灵活性，帮助他们提升在大方向上的辨别与把控能力。程强认为，一名合格的科研人员，除了要具备坚毅的性格、发散灵活的思维、健康的体格外，还要具备优秀的品德，要做学问，先学做人，这样才能走得更长远。程强时常会把自己读博时的心得体会分享给学生们。他说：“搞科研的过程可不像长跑，不管速度快慢，终点始终在那，曙光就在前方。科研是探索未知，有可能费了九牛二虎之力，走近才发现是一条死胡同。很多时候，科研成功的结果是不可见的或者说是不可预期的”。

助推制造业加速前进，成效显著

程强所专注研究的三个方向，正是以国家战略需求为导引，也是中国制造2025的重点发展的十大领域中的重点领域。

其中，以数控机床为代表的关于高端制造装备的研究，是程强十余年来研究的主要方向。在国家科技重大专项、国家863计划等项目支持下，围绕重型超重型机床、精密超精密机床的整机及功能部件的数字化设计与分析、健康状态监控与评估、精度保持性与可靠性等方面，程强取得了诸多研究成果，并荣获北京市科技进步奖一等奖、二等奖，中国机械工业科学技术奖一等奖、二等奖等多项奖励。

此外，随着智能制造的发展，他还开展了智能锻造生产线的研制及管控研究。程强介绍，该项目攻克了复杂工况下模锻成形智能感知与动态监控技术、难变形材料典型锻件模锻成形工艺优化技术、锻件质量智能预测与反向追溯分析技术，以及面向有限空间的模具库分区智能存储及调度技术等几项关键技术，完成了模锻成形智能制造示范线的总体设计架构，进行了数据采集与监控系统样机的研制，实现了典型样件锻造工艺优化功能验证及复杂工况下工艺过程数据的实时采集以及锻件信息的动态监控功能。此外，还完成开展应用于模锻成形生产线的智能制造软件、标准规范、数据库和知识库、机器人自动上下料物流系统的研制，显著提升了质量问题分析决策效率。该项目申请国家发明专利23件，发表高水平论文12篇，授权软件著作权4项，形成了模锻成形标准规范2项，搭建了1条智能模锻生产线，提升了难变形材料锻造的材料利用率，提高生产效率的同时提升了锻造产品质量。

如今，围绕机床的精度保持性及可靠性设计，程强提出并取得了一些理论与技术突破。针对多轴机床在多重因素及误差等综合影响下，加工精度的正向递推分析与反研优配问题进行研究，辨识出影响加工精度的关键误差源，实现了机床精度与成本的均衡优化，提高了机床加工精度。揭示了磨损因素影响下导轨副-丝杠副几何精度与运动精度时变性、随机性衰减特征，建立了面向多轴机床加工精度保持性的稳健设计与优配的理论与方法；基于结合面微宏尺度接触机理研究，提出了超重型机床结构件组合式模块化创新设计方法，通过超跨距结构件的组合式设计与制造，保证了机床几何精度与运动精度及其保持性。

以上技术已经应用于合作单位的精密超精密数控机床及超重型机床的研发过程中，其中超重型机床结构件组合式模块化创新设计方法，助力研究出了世界最大数控龙门移动式镗铣复合机床，推动了国家超重型数控机床行业的技术进步。

程强坦言，未来还是会以高端制造装备、高端医疗装备以及智能制造这三个方向为工作重点，在“卡脖子”的关键技术上继续寻求自主研发突破，为我国制造业高质量发展做出一份贡献。