发布时间：2023-09-25 17:40:11
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的国内数控机床现状样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：数控机床；历史；发展趋势
一、引言
机床，作为“机器的机器”，从工业革命诞生以来，便被视为一个国家工业化的基础。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是决定一个国家生产力水平的关键要素。
二、数控机床的历史
20世纪中叶, 随着信息技术革命的到来，机床也由之前的手工测绘、简单操作性逐渐演变为数字操控，全自动化成型部件的数控机床。数控机床是一种高度机电一体化的产品，在传统的机床基础上引进了数字化控制，将以往凭借工人经验的操作变为数字化、可复制的自动操作。数控机床可以加工多品种小批量零件（降低规模化适用门槛）、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。目前，工业发达国家机床产业的数控化比率通常在50%以上，在日本和德国更是超过了70%。
我国真正的工业化进程起始于20世纪50年代。由于种种原因，我们错过了20世纪70到80年代的新型工业化大发展时期，导致我国的机械装备制造产业到现在为止仍然在赶超发达国家的阶段。自20世纪末开始，我国开始了大规模引进西方技术，同时在引进技术的基础上吸收、融合、创造，最终发展出我们自己的数控机床制造产业。这一时期，我国的整体制造业也开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩。
三、我国数控机床产业现状
目前，国内生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制;普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米;高档型机床采用闭环控制，以计算机程序来实现全过程无人控制，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米。
截止到2014年，国产低档经济型机床已经在国内机床生产企业得到了很好的应用，经济型数控机床基本都是国内产品，不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。在普及型产品段中，国内普及型数控机床中大约有60～70%是采用的国内产品。但是需要指出的是，这些国产数控机床当中大约80%的数控系统都在使用国外产品，国内机床企业将各个子系统进口后进行拼装，组成最终的成品机床。我国部分中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。在中、高档数控机床方面、四轴、五轴联动机床等高端产品，我国国产产品与国外产品相比，仍存在较大差距。高档机床方面国内产品大约只能占到10%，大部分都是靠进口。数控机床的核心技术―数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国更是几乎全部需要国外进口。目前，我国在上海、烟台建厂的大多是国外数控机床生产厂家，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国内的华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前，国内一些大厂还没有采用华中数控的。
在市场需求方面低档机床和中档机床大约各占50%和40%，高档数控机床的需求大约是10%。从整体市场环境看，欧美等一些老牌机床公司有着长时间的技术积淀，同时不断致力于科技创新和新产品的研发，引导着数控机床技术发展。2014年，国家宏观经济持续低位运行，国家宏观调控政策将继续稳增长、调结构。在此大环境下，数控机床行业也相应地调整现有产业结构，在现有经济型、普及型产品取得成果的基础上发展高端，一方面需要面临国外产品以及合资产品挤压国内中端市场的竞争压力；另一方面要加大研发，挤入高端市场，摆脱受制于人的严峻形势。
四、我国数控机床产业的发展趋势
开放性是新一代数控系统的开发核心。开放性的数控机床采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前，许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。同时，和许多产业将会互联网化一样，数控机床未来也必将走上网络化道路。互联网化的数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。届时，网络化的数控机床将真正实现在全世界任意地点制造出满足用户需求的产品，进一步缩小制造业在地理和空间上的差异，为下一次的制造业革命奠定良好基础。
经过30多年的发展，我国数控机床制造产业已经基本由市场配置资源，形成了从科研单位、试制生产应用单位、大规模市场推广渠道、下游终端客户、一直到最末级的维修保养与使用反馈这样一个较为完整的产业链。数控机床市场竞争力也大大提高。2014年，我国机床行业发展主旋律概括为八个字：“稳中求进、转型升级”。面对整体下行趋势和国内外市场环境的不断变化，行业企业转型的意识不同程度地增长，从被动应对，到主动顺应，再到能动把握，已有很多企业步入了转型升级的正确轨道。加快普及数控化技术将是解决中国本土机床企业产品竞争力弱、利润薄、产品同质化严重等产业难题的重要手段。
为了让机床铸造产业高速增长，“十二五”规划中对我国机床铸造产业提出了明确的目标，到2015年，机床铸造产业要实现工业总产值8000亿元。要实现这个目标，需要将国家经济政策和行业自主调整发展两个要素相结合。在国家政策层面，已经出台了大量的专项支持措施。国家通过专项财政补贴，税务减免、专项奖励基金、市场开拓扶持、专利申请绿色通道等方面给予了大力支持。与此同时，在行业层面，应当继续实施创新发展战略，以企业为主题，以创新为驱动力。鉴于机床属于投资大、见效慢的行业，仅凭企业自身努力无法实现长久发展，需要多家企业参与共性技术研发，同时引入科研院校参与，实行公私合营伙伴关系推进研发。在行业技术层面，需要加大基础研究投入和研发人才培养。中国机床工业的振兴，数控机床的加速发展，归根到底，取决于人员素质的提高、工业文化水平的提高。人才的加速培养与良好的市场机制、有效的深化改革、改组、改制，可以显著提高工作质量、生产率、劳动生产率。进入21世纪知识经济时代，科学知识及作为重要生产要素的机床，其作用将更加突出。
关键词： 数控机床 发展现状 发展前景 改革措施
数控机床（Numerical Control Machine Tools）是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。
一、数控机床的发展过程
数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（Numerical Control）和计算机数控CNC（Computer Numerical Control）两个阶段六个年代。其过程大致如下：
1.数控NC阶段主要经历了三代。
第1代数控系统，始于50年代初，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。
第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。
第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，其体积变小，功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。
2.计算机数控CNC阶段经历了三代。
第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置在芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世。
第5代数控系统，70年代后期，中、大规模集成电路技术取得巨大成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片产生，并逐步应用于数控系统。
第6代数控系统，始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机（PC）为基础，开放化、智能化、网络化等方向进一步发展。
二、数控机械的特点
数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。
1.对加工对象的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。
在同一台数控机床上，通过重新编制程序，可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，也可以加工复杂结构的单件、小批量生产及试制新产品，数控机床还能自动加工精密复杂的表面（如螺旋表面）。
2.加工精度高，加工质量稳定。
目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量达0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免生产者的人为操作误差，产品合格率高，加工质量稳定。
3.生产效率高。
由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削量的强力切削，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。因为数控机床的移动部件的空行程运动速度快，所以工件的装夹时间、辅助时间比一般机床少。当在加工中心上进行加工时一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率提高明显。
4.自动化程度高，劳动强度低。
数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，数控机床自动化程度高，劳动人员不需要进行复杂的重复性手工操作，可大大减轻工人的劳动强度和紧张程度，提高加工效率。
三、数控机床控制技术的发展前景
随着科学技术的不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化、模块化和智能化方向发展。
1.高性能。
随着数控系统集成度的增强，数控机床实现多台集中控制，甚至远距离遥控。
2.高精度。
数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。
3.高速度。
数控机床各轴运行速度将大大加快。
4.高柔性。
数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。
5.模块化。
数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。
四、数控机床发展中存在的问题
我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在以下方面。
1.核心零部件大量依靠进口。
经过近二十多年的技术引进、消化、吸收和创新，中国数控机床行业的发展令人瞩目，国产数控机床功能部件的生产已经具备一定的规模。但是，据中国机床工具工业协会提供的数据来看，近年来我国一直是世界机床第一消费国和第一进口国。但是，机床行业迅速发展的背后，一个不能忽视的事实是，我国关键零部件生产依然受制于人，出现利润不高、产品缺乏核心竞争力的局面。
2.产品水平不高。
首先，精度普遍不够高，对于国产加工中心刀库机械手、数控车床刀架，用户不放心，定位精度，特别是重复定位精度有待提高。只有少数产品达到欧洲标准的定位精度；其次，高精度、静刚度主机结构和整机性能开发有差距；再次，产品在主轴转速、快移速度、换刀速度、加速度等机床性能指标上与国外有较大差距。
五、下一步努力方向
为了缩小与世界先进水平的差距，相关专家建议机床企业应在以下几个方面着力研究。
1.跟踪国际水平，使数控机床向高效、高精方面发展。
2.多品种制造，满足不同层次的用户。
3.模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。
数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量越来越大，但竞争会加剧，只有紧跟先进技术进步的大方向，不断创新，才能赶超世界先进水平。
参考文献：
[1]王立平.关于国产数控机床发展的几点思考，航空制造技术，2010（04）.
[2]刘小敏，王元生.我国数控机床的现状与发展[J].机械研究与应用，2006（8）.
[3]杨冰.论我国数控技术当前存在的主要问题、发展趋势及其对策，江苏・建湖，科技经济市场，2006（11）.
关键词：大型国有企业 沈阳机床 技术创新 数控机床 预算软约束
数控机床是当前世界机床企业技术创新的主攻方向、市场竞争的主战场。一个国家数控机床的产销量和技术水平在某种程度上代表国家整体的制造业水平和竞争力。成熟机床制造国（如德国与日本）的机床产值数控化比率高达90%。由于中国机床企业自主创新不足，共性基础技术、关键核心功能部件和机床精密度等都与国际先进技术水平存在相当大的差距，因此产值数控化率目前只有40%左右。而且，国产数控机床大都是附加值较低的中低端经济型和普及型产品，虽然已占领国内市场约70%的份额，但是高端数控机床约80%的市场份额则被国外先进企业垄断。
2000年以来，伴随着中国汽车、航空、电子等下游产业的快速增长，机床需求特别是数控机床需求增长持续强劲，消费总额和进口额已连续10年居世界第一。特别是近年来，数控机床需求呈现出向中高端产品集中的趋势。需求强劲使机床企业在获得快速发展机遇的同时，也面临着技术瓶颈的挑战。面对中高端数控机床严重依赖进口的不利局面，中国政府陆续出台相关政策加大对机床产业的扶持力度，为机床企业实现技术创新提供强有力的金融支持。
在这一背景下，我们尝试通过具有代表性的案例分析，探讨中国机床产业中具有代表性的大型国有企业――沈阳机床股份有限公司实现技术创新的过程、路径、现状、经验以及市场绩效等问题，在此基础上，深入分析其技术创新市场绩效不明显的体制性制约因素，最后在结论中提出改进方向。
我们选择沈阳机床股份有限公司（以下简称沈阳机床）作为研究案例，主要基于以下的理由：首先，沈阳机床作为中国机床行业产值最大的龙头企业和大型国有企业，获得政府主导的金融支持的强度之大是其他企业难以比拟的，以该公司为典型案例更有利于我们把握这种政府金融支持下形成的大型国有企业技术创新模式的中国特色。其次，沈阳机床作为行业龙头企业，其数控机床国内市场占有率最高（20%以上），因此其产值数控化比率乃至技术创新水平基本上可以代表中国机床行业的整体水平。
1.沈阳机床股份有限公司概况
1.1公司成立与历史沿革
沈阳机床股份有限公司隶属于沈阳机床集团，是集团的控股子公司。于1993年5月成立。1996年7月在深圳证券交易所上市交易。公司发展主要经历了三个阶段：第一阶段（1996―2000）为缓慢发展阶段，由于政府支持力度较弱，公司发展较为缓慢；第二阶段（2001―2005）为高速发展阶段。第三阶段（2006至今）为发展壮大阶段。在第二、第三阶段，政府对公司的扶植力度逐年增强。
1.2目前发展状况
经过16年的发展，公司市场覆盖全国60多个省市、自治区，并出口80多个国家和地区，数控机床国内市场占有率20%以上，稳居国内同行业首位。公司现有员工14000人左右，总资产过百亿元。公司主业突出，全部为机床产品，主导产品为金属切削机床，主要包括两大类：数控机床和普通机床共19个系列300多个品种、千余种规格。公司的中高档数控机床开始进入国家汽车、航空航天、国防军工、轨道交通等重点行业的核心制造领域[2]。
2.政府金融支持的技术创新
政府的金融支持一直是推动沈阳机床快速资本扩张、提升技术创新的主要力量。沈阳机床是沈阳市国资委所属的大型国有企业，作为国家装备制造业领域的领军型企业，沈阳市的利税大户，支撑沈阳、辽宁、乃至东北装备制造业特色的核心企业，一直以来都是国家、省、市、区各级政府重点扶植的对象。特别是2005年以来，在政府的金融支持下，沈阳机床在技术改造和研发上获得了大量资金支持。以2009年9月―2010年9月跨年数据为例，在此期间，公司就累计得到来自国家、省、市、区等各级政府关于“数控机床技术创新”的各种名目扶持资金共计36575万元[1]。政府扶持力度之强，在同行业企业中是罕见的。这也可以从侧面反映出政府一贯大力扶持大型国有企业的政策偏好。
正是基于政府的大力金融支持，沈阳机床总体上在技术创新方面并没有出现一般企业面临的资金缺乏现象，反之，政府强有力的支持为公司技术创新提供了充裕的资金保证，这一点可以从其2005年以来研发费用占销售收入比率平均高达7.7%，以及历次大型技术改造比较充裕的来自政府的资金支持得到充分证明。
3.公司长期技术创新取得的主要成果
经过16年的不懈努力，沈阳机床从技术模仿、技术引进发展到如今的开放式集成创新，取得了较大成就。
公司依托获批的高档数控机床国家重点实验室和“数控机床高速精密化技术创新战略联盟”（由国家科技部主办、由沈阳机床牵头）进一步强化集成创新模式，先后与德国的R＋P机床设计院、德国西门子公司、德国IPK研究所，以及德国希斯等进行联合研发，并在柏林设立海外研发中心，在北京、上海建立研发分部，推动开放式集成创新[1]。
经过持续积累，时至今日公司取得的成果斐然：承接和完成了多项国家级科技攻关项目，开发出新镗床、新CAK、新HTC、新立加及新卧加等新5大类数控机床系列产品，均达到国际先进技术水平，其中五轴立式加工中心和五轴高速龙门加工中心产品，打破了国外对这类中高端数控机床的垄断。产品先后获得春燕奖、工业奖等国家级大奖。累计开发的360多种中高档数控机床中，有60%以上已经达到国际同行业先进水平，2010年，公司及下属中捷机床被认定为第一批国家高新技术企业[2]。
4.体制因素制约创新绩效
4.1沈阳机床技术创新市场绩效的评价
为了全面评价沈阳机床技术创新的市场绩效，我们选择两家具有不同特点的上市机床企业作为参照物，力求通过多视角比较来展开研究。第一家企业是属于沈阳机床集团的另一家控股子公司――昆明机床，该公司的中型国企属性、与沈阳机床拥有同一母公司的身份，以及长期坚持专注优势特色产品的研发战略可以作为比较参照；第二家是中国目前唯一一家民营机床企业――华东数控，该企业属于私有产权。下面，我们依次从两个方面评价公司的技术创新绩效。
4.1.1公司的数控机床销售量占比评价
2000年，公司数控机床销售收入占机床总收入的33.9%，2010年这一比率上升为60.5%[1]。虽然与自身相比，沈阳机床的数控机床销售量占比有了一定的增长，但是与技术改造和研发业绩更为优异的昆明机床和华东数控相比，还存在一定差距。2010年，昆明机床的数控机床的销售收入占比为64.7%[3]，华东数控为75.6%[4]，由此可见沈阳机床产品数控化率步伐需加快，大规模的技术创新投入对数控化率的提升效果需进一步加强。
4.1.2公司数控机床的毛利率评价
2003―2010年沈阳机床数控机床的毛利率一直徘徊在23.50%―30%之间，期间没有太大的起色。我们拿公司历史最好数据――2009年数据为例进行分析[1]。这一年公司数控机床毛利率达到历史最好水平，为29.87%，而昆明机床为34.25%[3]，华东数控则高达38.97%[4]。沈阳机床的数控机床毛利率明显低于其他两家上市公司。公司年报显示，其数控机床主要是以毛利率较低的经济型数控机床为主的局面并未得到实质性改变。
经济型数控机床因进入门槛较低，其盈利能力随着市场的激烈竞争而日渐衰落；与此相反，市场需求持续旺盛的中高端数控机床却因为产品差别化大，个性化服务要求高，大部分产品都是订单生产，因而具有可观的议价能力和较高的毛利率。公司目前中高档数控机床比重较低是数控机床毛利率低于其他公司的主要原因。
这一点还可以从下面的经验数据中得到进一步的验证。2009年，沈阳机床新产品（中高端数控机床）的销售收入为162728万元，仅占比销售总额的27.2%；新产品的销售利润仅为1700万元，仅占比主营业务利润的1.3%。而华东数控历时五年研发的新产品大型数控龙门系列机床在2009年实现产业化时，销售收入占比和毛利率则分别高达64.08%和41.66%[4]。上述比较分析表明，沈阳机床技术创新的市场绩效还需要大幅提升。
综上所述，公司技术优势的市场绩效似乎并不显著。这值得我们深入分析其背后的深层原因。
4.2制约技术创新绩效的体制性因素
我们认为，具有转轨时期国有企业属性的体制性因素是制约公司技术创新市场绩效的主要障碍。
4.2.1技术创新的市场驱动不足
作为一个老牌大型国有机床企业，公司在计划经济时期形成的计划、技术驱动型的研发传统――虽然经过多年的改革修正――仍然存在，市场驱动力不足。可以说，“重技术获奖而轻市场”的研发传统的强大惯性是公司技术创新市场绩效不明显的重要原因。与拥有国企属性和行业老大双重身份的沈阳机床相比，作为国内首家民营机床企业，华东数控的技术研发更注重市场需求的驱动，因而在龙门机床的研发上取得了显著的市场绩效。
4.2.2技术创新的“大而全”倾向
2009年，在三家企业中，沈阳机床的研发费用与净利润比值最高，为1.66，而昆明机床和华东数控则分别仅为0.21和0.27。可以看出，沈阳机床研发经费的使用效率远低于另两家企业，存在“高投入低效益”现象。
这种现象可以由公司在技术创新上存在的“大而全”倾向得到合理解释。“大而全”的研发导致资金使用方向分散，从而可能造成本应重点投入的主要技术产品因研发资金不足而导致研发效益无法凸显。
反观国内机床行业的另两家上市公司昆明机床和华东数控，我们看到了不同的研发竞争策略。昆明机床重点研发具有市场优势的镗铣系列数控机床，而华东数控的研发重点一直是大型龙门数控机床，这种精与专的研发定位，极大提高了这两家企业研发资金使用效率，与沈阳机床的高投入低效益不同，它们获得了较高的毛利率，技术创新的市场绩效显著。
4.2.3软预算约束制约仍然存在
造成沈阳机床技术创新市场绩效不高的另一个体制性制约因素是“软的预算约束综合征”仍然存在[5]。沈阳机床的历史发展中几次大的资本扩张基本上是政府主导下的企业行为。政府的金融支持为公司提供了充裕的技术改造和研发资金，促进企业资本规模快速扩张。但是在这种“预算约束体―支持体”的模式下，沈阳机床投资的预算软约束问题不可避免。我们采用资产负债比率和流动比率两个概念，分别从纵向与横向两个角度来验证这一问题。
一般认为，以衡量企业长期综合偿债能力和财务风险为主的资产负债比率应维持在40―60%之间比较合适，过高的资产负债比率是不利的。流动比率是衡量企业短期风险的主要指标，反映企业短期负债的清偿能力。一般认为2:1的比例比较合适，过低说明企业偿还能力较差；过高说明企业的部分资金闲置[6]。
对沈阳机床资产负债率的自1996年以来至今历年计算结果的比较可以看出，除了1996年以外，该指标一直高于60%，并逐年呈上升趋势，近五年已经超过了80%，资产负债比率严重偏高，表明企业经营综合风险较高，偿债压力较大。而公司流动比率16年来均在1.6以下徘徊，并且在2001年以来呈不断恶化趋势，指标进一步下降至1左右，说明资金流动性存在较大问题，随着债务的逐步到期，公司短期经营风险持续增大[1]。
从横向角度比较沈阳机床和华东数控2009年资产负债比率和流动比率这两个指标来看。华东数控的资产负债比率为54.6，在40%―60%的合理区间，而沈阳机床为84.2%，无疑过高；华东数控的流动比率分别为1.75，比较正常，而沈阳机床的这一比率却只有1.02，短期流动性萎缩较大，企业短期财务风险较大[1][4]。
一般而言，在企业风险较高的情况下，企业应该采取保守战略。但是这种战略定位似乎在沈阳机床的经营上并没有得到体现，代之以的反而是大规模的资本扩张。政府强有力的金融支持支撑着沈阳机床长期以来高负债奔跑和不计成本的“大而全”的创新偏好，软的预算约束也就不可避免了。
5.结论
通过对沈阳机床技术创新的案例研究，我们认为，政府对国有大型制造业企业的政策扶持偏好，主要集中于对公司技术创新强有力的金融支持，这的确保证了企业技术创新资金投入的充裕性。但是由于转轨时期国有企业体制性惯例的制约，充裕的创新资金投入并没有给沈阳机床带来利润的大幅增长，技术创新的市场绩效不明显，而企业的财务风险却在不断累积，管理费、财务费和销售费等经营成本居高不下。
因此，我们认为，像沈阳机床这样的大型国有企业要想走出技术创新“高投入低效益”的困境，全面提升创新的市场绩效，比较可行的方法是必须解决之前政府扶植过度局限于硬件如资金投入而忽视企业软实力――现代企业管理制度建立的问题，建立硬件与软件统一并重的协调引导机制。我们认为突破点在于积极引入民营资本对沈阳机床进行股权重组，重组的重点应是如何建立内生的技术创新市场驱动机制，实现技术创新和资本扩张的“预算硬约束”，而要想实现这一目标，民营资本的投资比重不能过低。
基金资助项目：辽宁省科技厅科学技术计划项目： 激活中国“数控机床高速精密化技术创新战略联盟”内生动力机制的对策研究；主持人，王蓉；项目编号：2011414006。
参考文献：
[1]1996年――2010年沈阳机床股份有限公司的中期报告与年度报告。
[2]沈阳机床股份有限公司官方网站。
[3]昆明机床2009-2010年度报告。
[4]华东数控2009-2010年度报告。
[5] [意]雅诺什・科尔奈，预算软约束综合症[J]，新财富，2009年第6期。
[6] [美]罗伯特・C・希金斯，沈艺峰译，财务管理分析[M]，北京大学出版社?，2009年版。
作者简介：
关键词: 数控机床；可靠性技术；改进
随着现代技术的不断进步，对数控机床技术提出了更高的要求，所以其技术不完善之处也显现出来。因而为了更好的发挥数控技术的优点，降低故障率，所以需要不断地对数控机床可靠性技术进行研究，也就显得尤为重要。
根据国家标准的定义，可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定任务的能力。数控机床产品的工作条件一般包括加工尺寸、 切削用量、 切削功率、使用环境条件、 加工材料等设计规定的条件；规定的时间可以是设计确定的运行寿命，也可以是机床大修前的年限，还可以是考核时确定的任何年限；规定的任务是指机床设计时确定的功能，例如加工中心可以完成钻、 铣、 镗、 铰、 攻丝等功能。数控机床的可靠性一般是以故障来表征的， 可靠性高就意味着产品在使用过程中所发生的各种故障少。因而减少或避免发生故障，是数控机床可靠性的重要体现。
一、目前数控机床可靠性现状研究
随着技术的进步，在数控领域与同行业的其他同类产品相比，我国的设计水平和稳定性都有较大差距，其中故障率高、运行不稳定、工艺粗糙、互换性差是几个突出的问题。根据数据比对分析，我们的数控机床的可靠性问题集中在以下几个方面：
（一）机电元器件质量不过关
目前机电行业内的生产企业，管理不规范，不到位现象比较普通，造成在低压电器、机电元器件市场中，产品不标准，非正规厂家和正规常见的产品真假难辨。诸如像继电器、触发器、按键、键盘、开关、双绞线等部件故障率较高。较为普通的现象是继电器的弹簧耐疲劳性差、温度特性差，高温下的簧片变形或绝缘材料失效会使继电器动作失灵。很多长期使用的机电器，短时间使用后电阻就会增大，内置器件松动，造成正在运行的系统突然停止、程序紊乱等事故。可以看出，这些部件在数控机床使用，发生生产事故的后果是必然的。
（二）生产工艺和基础设备不合格
目前我们国内生产数控设备的相关技术设备还不完善，生产工艺水平还有待提高。从中国质量检测数据统计出，目前我们电气系统八成以上的故障是由于电源故障或电源对干扰信号的传导。其中很多由于设备生产技术问题，其中强电设备会发出很强的脉冲噪声，通过传导影响电子设备运行，对电源系统产生严重的污染。实际中应当追根溯源，从电源降噪入手，利用电磁兼容性原理解除干扰。
（三）集成系统安装不到位
集成数控系统等板块的正确安装是保证数控机床正常运行的重要环节。在安装过程中，如果没有根据相关技术指标的要求，遵守安装调试的标准步骤，忽视了相关干扰因素，在安装过程中操作不当，或不规范操作，都会造成相关系统失控，这些因素都会影响机器零部件的加工，严重的甚至会引起机器烧毁。此外，在安装调试过程中，技术工程人员的技术不到位、经验缺乏等原因，都会使得数控机床发生故障，造成严重损失。
二、数控机床可靠性改进方法
（一）提高数控机床可靠性设计技术
产品的在生产之前，首先是设计出来的，然后才投入生产制造过程中。因此，机床的设计过程在提升可靠性方面具有重大作用。可靠性设计是依据产品的工程经验、历史故障数据、当前技术水平和组成零部件的可靠性状况，预测产品实际可能达到的可靠度。根据可靠性预计的结果，可以修改设计方案，改进薄弱环节，达到提高产品可靠性的目的。可靠性预计的方法一般有性能参数法、相似设备法和失效率预计法。在设计数控系统时，可采用模块化硬件形式，按照不同机床的功能需求合理组建模块，遵循通用化、标准化原则，兼顾人机对话、机械故障自诊断、机床自保护、刀具管理功能，这样既提高了机床的使用稳定性，又降低了使用与维护成本。
（二）加强数控机床可靠性试验技术
产品在生产之前的多次实验是至关重要的，因为试验是保证和提高产品可靠性的重要技术手段，可以说，没有试验就没有可靠性。可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段，其目的是发现在设计、材料、制造、装配工艺方面的各种缺陷，为改善产品的性能，提高可靠性水平，减少维修及保障费用提供科学依据。目前国内外对于数控机床可靠性试验技术的研究主要集中在可靠性试验的设计方法和应用研究上。像重庆大学张根保教授等人设计了一种可靠性强化试验方案， 采用多种应力共同组成综合应力试验剖面，使得在较短时间内激发出数控转台的故障；提出了数控机床整机及关键功能部件的可靠性试验方法，采用多种应力共同作用使得数控机床的潜在故障在较短时间内激发出来。他们研究仍然在继续进行中，为技术的提供作出了很大贡献。
（三）运用数控机床早期故障消除技术
从故障率分析研究可以看出，在机床制造完成后短期内，机床的故障早发多发，随着时间的推移，故障数会逐渐减少，直到进入偶然故障期。这个时间段持续的时间长短根据产品类型、生产规模和制造水平而变，国产加工中心的这一时间段可能有1200h左右。很多国内机床制造企业在产品装配调试完成后，会空运转36~48h，这种低负载、短周期的试运行，基本上激发不出故障，使得大量的早期故障到用户处才能发现。因而对用户而言，会对国内生产的机床丧失信心；对生产企业而言，售后维修费用增加。因此，需要将早期故障尽量消除在制造企业。为了实现早期故障消除，首先需要根据历史数据运用数据拟合技术建立定量化的研究分析。找出早期故障期和偶然故障期的时间拐点，作为早期故障消除的依据。还需要在制造企业建立早期故障消除的闭环体系结构，通过完整的故障树分析发现潜在的故障，通过试验发现早期故障，并向设计和制造过程反馈，修改设计方案和改善制造过程，将早期故障消除在设计制造阶段。
（四)数控机床运行管理可靠性技术
数控机床在运行过程中，可靠性主要受机床的安装调试、维护保养、维修、运行环境控制、加工条件控制等因素影响。统计数据表明，机床由于运行因素引起的故障会占到总故障数的20%左右。在安装调试中，垫铁的布置和调整具有重要的意义，特别是对于大型机床而言，由于垫铁的布置和调整不当，会使机床大型结构件发生变形，影响机床的精度和精度寿命。同时，国产数控机床可靠性不够除了技术水平不够外，很大原因还在于管理技术的落后。包括人员的素质差、工作的随意性强、缺乏成熟的可靠性管理标准（包括设计标准、试验标准、管理标准等）和系统的可靠性管理体系。因此，为了从本质上提高国产数控机床的可靠性，需要在企业建立系统的可靠性管理体系，并持续在企业实施。
在我国工业飞速发展的今天，在我们第十二个五年计划时期，机器制造业会朝着智能化、自动化或集成化方向发展，所以数控机床需要量会不断增加，这对数控机床行业的发展提供了有利的时机。但自从我国加入世贸组织后，国内生产的机床可靠性教差，无法适应市场的技术要求，面临提高可靠性的迫切境地。因此，提高数控机床的可靠性，增强自己的市场竞争力显得格外重要。
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关键词：中等职业业学校；数控维修；专业建设
中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）05-0154-02
随着现代加工技术的发展，数控机床得到了越来越普遍的应用。数控机床是集机、电、液、气等于一体的加工设备，一旦发生故障，就会给企业造成巨大的损失。随着数控设备使用量的快速增加，对数控设备维修人才的需求越来越大，素质要求也越来越高。那么，数控维修专业人员应该如何培养，其培养方向又是如何呢？这是建设数控维修专业应考虑的问题。
数控机床维修行业发展现状
随着数控加工技术的发展，数控机床在金属切削行业中的应用也越来越广。“十五”、“十一五”期间，我国的数控机床行业得到了迅速的发展，已成为数控车床生产大国。可长期以来，国产的数控机床始终处于低档发展迅速、中档进展缓慢、高档数控机床依靠进口的局面。其主要原因有二：一是在技术上与先进国家存在较大的差距；二是国产数控机床的平均故障间隔时间（MTBF）比进口机床差一倍之多。虽然进口机床的可靠性比国产数控机床高，但机床一旦出现故障，维修困难，费用昂贵，真可谓“买得起，修不起”。国产数控机床的维修比进口机床容易，但机床售后维修服务不到位，主要原因是技术人员无法完成故障维修，不能体现国产数控机床的优势，从而使强项变成了弱项。
目前，各职业院校几乎都设有数控专业，而企业需要的是数控设备维修与维护人员。目前，数控专业所开设的课程普遍偏重于理论学习和数控机床操作，而对数控机床的维护与维修几乎不涉及或是一带而过。这就造成了所培养的学生对于数控设备只会操作，而对于数控设备的维护与维修知之甚少。这样就不能保证数控设备的利用率与完好率，最终导致了数控设备的开工率不足。从表1不难看出，影响数控设备利用率与完好率的主要因素是维修力量不足和维修费用过高。要改变这种现状，首先应保证有足够的维修技术人员。
数控维修人才概况
随着数控加工技术的发展，数控岗位上的人员需求也不尽相同，不少岗位要求从业人员掌握数控机床调试、维护与维修技能，对技术含量高的数控维修人员需求越来越多。
现在，一些单位对于数控机床的维护与维修并无专业人员，即便有也主要来源于普通机床维修人员，而这部分人员存在的主要问题有：一是年龄偏大，接受新知识、新事物的能力较差；二是知识结构老化，他们主要了解普通机床的机械结构与电气，而对于机电一体化的数控设备仅凭这些知识就力不从心了；三是综合知识差，对于数控机床中模拟电路、数字电路、集成电路、微机原理、接口及计算机弱电部分感到陌生，维修高度机电一体化的数控机床显然是不行的。
从表2可知，当前数控技术人才主要来源于职业院校。企业对数控维修与维护人员的需求日益增大，应届毕业生的就业却变得越来越困难。面对数控设备的维修与维护人员日渐短缺，学生就业难的现象，目前各职业院校纷纷开设了数控维修专业，由于各学校的师资、实训设备等力量不足，所开设的数控维修专业可以说是良莠不齐，所开设的课程也存在着严重的雷同现象。现在，各职业院校所开设的数控维修专业普遍注重理论知识的讲解，只不过有的偏重于电类知识的讲解，有的偏重于机械结构知识的讲解而已。然而，不管是偏重于哪一方面知识的讲解，对于高度机电一体的数控设备而言，都是不足的。开设数控维修专业的职业院校存在知识结构不合理、实训资源不充足、师资质量不高等问题。
对数控维修专业建设的建议
数控维修不仅是一门理论知识综合性很强的学科，也是一门实践性很强的学科。对于数控维修专业的课程设置，既不能单独强调理论知识的学习，也不能一味强调实践学习。而目前大多数学校的数控维修专业建设，大部分偏重于理论教学。
（一）进一步加强“校企合作”的办学思路，提高学生分析问题与解决问题的能力
学校应根据人才市场和企业相应岗位要求，通过“校企合作”，不断调整专业发展方向、课程设置和教学内容，不断加强工学结合人才培养模式，学校建立由企业、行业专家组成的数控维修专业建设指导委员会，在人才规格、知识技能结构、教学内容、课程设置、基地建设等方面发挥企业、行业专家的指导作用。进一步完善以国家职业标准为依据、以工作任务为导向、以综合职业能力培养为核心的“教、学、做”一体的课程体系，实现理论教学与技能训练融合、能力培养与工作岗位对接、实习实训与岗位需求相适应。积极探索教学手段、教学内容、教学模式的改革，加快教学资源信息化建设，运用现代化教学手段，推进多媒体教学、网络教学、仿真模拟教学。突出职业能力，结合数控维修技术人才培养的特点，在专业建设指导小组的指导下，完善以专业理论课程、技能训练课程、综合技能强化课程和德育模块等相互支撑的课程体系。通过围绕专业领域核心技术能力的培养，优化课程结构，精选课程内容。在顶岗实习阶段，可以将数控维修专业学生送至数控机床设备的故障诊断维修和维修售后服务处，让学生在数控设备故障诊断维修部门完成实习任务。学生在跟着维修人员进行数控机床故障诊断与维修的过程中，通过实践提高理论联系实际能力、分析问题与解决问题能力。
（二）课程设置
在课程设置方面，学校根据企业的需要和学生实际情况，依据教学以应用为目的，理论以“必需、够用”为度，突出技能训练的针对性和实用性原则，按“教为主导、学为主体、练为主线”的要求，建设和完善以专业理论课程、技能课程、德育课程三个系统相互支撑的课程体系。开展“模块化”教学，在教学过程中采用项目教学法和“一体化”的教学模式，将理论课程融入实践课题当中。
理论课程 依据通用职业岗位能力要求，确定专业核心能力体系，并将与之相匹配的专业知识课程设定为专业主干课程。拟建设的主干课程如表3所示。
实训课程 根据职业教育的本质和高素质技能应用型人才培养规律，按照实践教学体系建设要求和教学过程的实践性、开放性和职业性原则，引导课程设置、教学内容和教学方法改革，将专业课、工艺课等理论教学内容融入实践环节，实践课程在总课时中的比重达到60%以上。
通过实训教学与理论教学相互结合，达到 “学以致用，以用促学，全面发展”的教学理念要求，教学过程由实训教室向车间延伸，使学生成为新型技能人才。实现实训教学与现实生产有机结合，更能培养适应社会要求、符合企业需要、综合能力较强的复合型人才。
这样，学校在与企业合作同时完成对学生的“订单式”培养，不仅可以解决实训设备问题，为学校节约开支，同时也为学生实践提供充足的资源。培养的学生对于企业而言更加实用，无需再进行岗前培训。这样，不仅满足了企业对人才的需求，也解决了学生就业难的问题。
（三）提高教师的业务及专业能力
由于数控机床维修是一门综合学科，故对教师的要求相对较高。目前，大部分教师来源于学校，实践经验相对匮乏，教师的业务及专业能力制约着数控维修专业的发展。针对这种现象，可以有针对性地对教师进行培训。一是让教师进企业实践，增加实践经验；二是聘请专业技术能力较强、经验丰富的企业人员，让他们走进课堂，以解决师资不足的问题。
结语
数控机床是集机、电、液、气等为一体的数控设备，对于数控设备维修人才的培养也应该是综合性的，而不应是单一的某一方向专业知识或实践能力的培养。所以，数控维修专业的设置既不能只注重理论学习，也不能过于偏重于实践学习，对于理论的学习也不能偏重于某一方面，否则，数控维修专业的发展就会受到制约。
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关键词：数控机床 可靠性 技术研究
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（c）-0026-02
该文将对数控机床可靠性技术进行研究，分别从：数控机床可靠性内涵、数控机床可靠性技术存在的必要性、数控机床可靠性技术的研究、现阶段数控机床可靠性技术存在的问题、数控机床可靠性的设计准则、提高数控机床运行可靠性的具体措施、数控机床可靠性技术的展望7个部分进行阐述。
1 数控机床可靠性内涵
关于数控机床可靠性的定义，最初是由卢瑟尔提出的。所谓“可靠性”是指“产品能在规定条件及规定时间内完成的规定功能的能力。”可靠性很难用一个量来表示，因此在对可靠性进行定义时必须根据具体情况、具体场合来选择适当的指标。值得注意的是，可靠性是产品实际运行过程中所显露出的属性，且数控机床可靠性存在一定特殊性，它是集机、电、气等高新技术于一身的现代化工作母机，它对加工精度有一定要求。当前，数控机床在现场运行过程中最易发生的故障以功能性故障居多。所谓功能性故障一般指：加工中心刀库不转位、不执行程序指令、定位不准、旋转工作台不定位以及电气系统大量故障等，是当前广大机床用户亟待解决的。在机床用户看来，数控机床的可靠性涵义实际上指的就是机床在运行过程中故障频率出现次数相对较低。因此在开展数控机床可靠性工作时必须做些真实操作的实事，切实解决可靠性实际问题，让用户看到实效。高速、高精度以及高可靠性是现代数控机床发展的主要趋势，数控机床可靠性成为市场竞争的焦点，目前国内的数控机床研发方向主要朝高档次方向发展，提高数控机床可靠性成为当下最为急迫的事。
2 数控机床可靠性技术存在的必要性
2.1 数控机床可靠性技术满足市场发展需求
我国正处于工业化发展中，汽车、钢铁、机械等一批重工业为基础的行业发展势头越来越迅猛，导致对数控机床的需求也越来越大。为了满足市场发展需求，数控机床可靠性技术必须不断发展创新，使其功能日趋完善。
2.2 机床故障频率普遍偏高
由于我国数控机床现阶段的自主开发能力相对薄弱，自动化水平低，精度保持性相对较差，制约了我国数控机床的发展及销售，与国际现阶数控水平存在较大差距，对数控机床的运行故障不能及时准确的排除，此外还承受着市场巨大需求量的压力。因此为了解决这个问题就必须提高数控机床的可靠性。
2.3 数控机床可靠性技术的意义
数控机床的可靠性对用户来说十分关键，还在一定程度上影响了我国与国际水平间的较量，提高数控机床可靠性能促进数控机床市场的持续发展，对于改变我国机床工业现状有推动作用。数控机床可靠性技术的存在是必要的，它充分满足了市场发展需求，减少了数控机床运行故障的发生频率，它是实现民族装备制造业振兴的催化剂。数控机床作为复杂的机电液系统，它还没有相对成熟的可靠性理论与技术，加上我国数控机床可靠性技术研究起步较晚，涉足此行业的相关研究人员与研究机构相对较少，技术积累相对薄弱，处于发展阶段，相对德国等工业发达的国家来说还有很长一段发展距离，为了缩短与发达国家之间的差距，我们必须拿出实际行动。
3 现阶段数控机床可靠性技术存在的问题
3.1 数控机床可靠性研究者及相关机构普遍较少
由于我国在数控机床可靠性技术的研究人员与研究机构比较缺乏，加上数控机床可靠性技术研究的成本比较高，时间相对过长，其研究成果的获取相对过慢，导致我国数控机床可靠性技术体系缺乏完整性。
3.2 数控机床可靠性数据累积相对薄弱
制造业数控机床的可靠性的提高需要一定的数据作为实践基础，由于我国数控机床发展较晚，导致我国数控机床可靠性数据累积相对薄弱，从而不能为广大的数控机床用户可靠性技术的研究提供任何帮助，这也是我国数控机床可靠性技术发展相对滞后的主要原因。
3.3 数控机床的维修性及可用性得不到重视
要提高我国数控机床的可靠性技术就必须对数控机床的维修性及可用性重视起来，根据企业的需求去简化维修过程，缩短维修时间，将可靠性最大化，我国必须提高对其重视的程度，最大程度满足数控机床用户的需求，制定相关政策，奠定我国数控机床可靠性研究基础。
3.4 数控机床故障机理研究相对不足
当前我国对数控机床故障机理的研究相对不足，所谓故障机理研究主要是针对故障现象分析得出的反映故障本质的原因。但由于我国现阶段对故障机理研究相对缺乏，从而对产生故障的物力本质障碍直接的相关性以及故障问题认识不清，使改进成本不断增加，造成了经济资源浪费。
3.5 对机床整机功能部件缺乏重视
数控机床由各类功能部件及数控系统组成，其组成部件的可靠性制约着数控机床的整体可靠性，因此制造者必须对机床功能部件的质量加以重视。但由于国内机床功能部件企业技术比较薄弱，研究机构工作的重心又都放到了机床整机上，导致其功能部件得不到重视，无法提高数控机床可靠性技术发展。
3.6 数控机床电元器件质量相对较差
当前，国内机电元器件市场存在粗制滥造及恶意压价的现象，并且质量相对较差，温度特性差、电器反应不灵敏、使用寿命短等特点。如果将这些质量差的电元器件应用到数控机床，会造成严重的生产事故。
3.7 CNC安装不当
CNC是指数控系统，数控系统的正确安装对数控机床正常运行起到一定保障，如果没有按照相关要求进行安装则会造成驱动轴失控，引起机器报废，使数控机床免疫力降低，导致故障发生频率不断提高。
4 数控机床可靠性的设计准则
必须建立丰富的可靠性设计规范。
在对数控机床可靠性进行设计时，应建立起可靠性设计规范，设计规范的建立能在一定程度上对数控机床设计环节的可靠性设计以及分析工作进行约束管理，对不同的产品采取不同的可靠性设计。
4.1 建立可靠性设计评审大纲及流程
评审大纲的评审内容将会涵盖产品从概念到生产的所有开发阶段，它的重要性不言而喻，因此企业必须建立可靠性设计评审大纲及流程，并邀请一些在产品设计、制造、应力分析、安全维修等专业领域的专业研究人员参与到评审中来。
5 提高数控机床运行可靠性的具体措施
5.1 提高数控系统设计的可靠性
在设计数控系统时，应该按照不同机床功能需求来进行模块组建，可以在一定程度上提高机床使用的稳定性还能降低机床维护成本，兼顾人机对话以及机械故障自诊断，对机床起到自我保护作用。数控机床运行的速率与系统性能的好坏息息相关，因此必须提高数控系统设计的可靠性。
5.2 保证数控系统的正确操作
逻辑程序编写失误、参数配置的错误都会给数控机床埋下质量隐患，会给用户带来很多不便，对自己的信誉有一定影响。因此在对数控系统操作时必须保证一定正确性，否则会使误差累积，对机床转动链造成冲击。
5.3 采用有效隔离屏蔽技术
由于CNC系统的滤波环节降噪功能有限，因此必须配置相关隔离设备，尽量减小干扰信号。屏蔽干扰信号可以从两方面入手：一是取东西元件，将干扰源屏蔽起来，从而达到阻断静电与电磁信号传递的目的；二是利用双层金属屏蔽控制系统，以防高压线外在物质的干扰，促进数控机床可靠性大大提高。
5.4 合理布线与接地
由于数控机床地线相对比较复杂，系统中的机架箱体等结构件应予以接地。且接地电缆的横截面积不能小于10 mm2，布线必须遵循“强弱分开”原则，利用金属屏蔽线隔开输入信号线，严禁与其他设备接地。
5.5 运行可靠性控制
实验表明用户使用不当造成的故障占机床总体故障的20%左右。因此必须控制用户对机床的使用，预防用户对机床的超载使用，通过大修恢复机床精度与可靠性。
5.6 完善数控机床可靠性技术体系
要促进数控机床可靠性技术的发展必须对数控机床可靠性技术体系进行完善，以数控机床可靠性建模为基础，对数控机床的可靠性技术进行拓展，对研究成果进行严格筛选，构建故障案例库与数据库，促进我国数控机床可靠性技术的发展。
6 数控机床可靠性技术的应用研究
6.1 数控机床可靠性评定方法
数控机床可靠性的评定方法有三种，一是修正极大似然法和序贯压缩相结合的方法；二是指数寿命型串联系统法；三是基于信赖方法的数控机床可靠度的分析法。第一种的准确度比第二种更高，在数据充分的情况下，采用基于信赖方法的数控机床可靠度分析方法更为合理。
6.2 数控机床可靠性技术分析方法
加工中心是现代信息科学与传统机械技术相结合的典型产品，通过对其故障信息的科学分析，找出运行中的薄弱环节。将故障分析结果反映到各个部门，以提高产品可靠性为重要任务，将传统频次主次图分析方法与故障比重比方法相结合来解决故障问题。
6.3 重视数控机床可靠技术，更好促进机床的现代化
根据机床各部分组建的功能将经济、资源等内容进行综合考虑，来确定影响可靠性指标的因素，更好促进可靠性的提高，同时抓好改制改组工作，注重售后服务降低故障发生频率，一旦出现故障必须及时解决，重视质量与服务，积极引进国外先进技术，更好促进数控机床的现代化发展，努力掌握好数控机床可靠性技术，为机床质量提供一定保障。
6.4 数控机床可靠性信息体系及开发“可靠性数据库”和信息处理软件
开发出可靠性信息源，开发出可靠性信息存储、处理技术；数控机床可靠性数据库、可靠性评价软件、故障分析软件，为数控机床建立集成化可靠性信息体系。
6.5 建立可靠性指标（水平）评价体系
针对数控机床产品的特点，建立了数控机床可靠性指标评价体系，对平均故障间隔时间MTBF进行点估计和区间估计，并评估出平均修复时间MTTR和固有可用度Ai等具体数值，从而评价出数控机床可靠性水平。此项成果建立了完全针对数控机床行业特点的可靠性增长理论体系，开发出了实用技术以及可靠性增长的具体实施方法， 在国内外均属首创。
7 数控机床可靠性技术的展望
数控机床可靠性技术研究历经几十年，在可靠性设计、故障分析、可靠性建模、可靠性试验等方面取得了明显的进展。目前正在形成可靠性动态建模、可靠性综合设计、故障预警等数控机床可靠技术领域的研究热点。但由于从事数控机床可靠性研究的学者及相关机构普遍较少，对数控机床故障机理、数控机床维修性及可用性研究不够重视，从而导致数控机床可靠性技术一直得不到发展。随着科技的迅速发展，数控机床可靠性技术已经成为现代机床行业最关键的技术之一，我们必须从数控机床可靠性技术及行业需求角度进行技术展望。
7.1 强化全生命周期可靠性技术理念
数控机床可靠性技术的发展必须建立在可靠性建模、分析、设计等研究基础上，加强数控机床制造可靠性、早期故障排除、运输可靠性、维修性设计等可靠性技术研究，强化全生命周期可靠性技术理念，将其应用到数控机床可靠性技术的发展当中去。
7.2 构建数控机床可靠性技术体系
通过强化全生命周期可靠性技术理念，对研究成果不断进行完善，在此基础上制定数控机床可靠性技术规范，形成具有数控机床行业特色产品的可靠性技术体系。技术的研究离不开企业，在应用可靠性技术管理体系时应该保障可靠性技术研究成果在企业中的有效应用，使企业逐渐成为可靠性技术研发主体。
8 结语
可靠性有关学科发展始于20世纪50年代，并形成了相对完善的理论体系，要提高数控机床产品的可靠性，企业必须建立一定的可靠性保障能力，并且数控机床可靠性技术的发展离不开企业的支持，企业应该从战略角度出发，从零部件设计到故障数据分析方面做好调研工作，构建完善的管理体系，并给出相应改进意见，提高数控机床可靠性，促进数控机床可靠性技术的发展。在第十二个五年计划期间，我国的机械制造业逐渐朝着集成化、自动化、智能化方向发展，同时也为数控机床行业提供了良好机会。
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一、概述
柔性自动化生产技术简称柔性制造技术，它以工艺设计为先导，以数控技术为核心，是自动化地完成企业多品种、多批量的加工、制造、装配、检测等过程的先进生产技术。它涉及到计算机、网络、控制、信息、监测、生产系统仿真、质量控制与生产管理等技术。其主要研究范围一般可分为：
1.适用于柔性自动化生产的设备
包括数控机床、辅机、传输装置、机器人、存储装置、柔性自动装夹具、检具、交换装置及更换装置、接口等。
2.自动化控制和管理技术
包括分布式数字控制技术、质量统计和管理信息集成技术、生产规则和动态调度控制技术、计算机技术、网络技术、通讯技术、生产系统仿真技术等。
3.联线技术
根据工艺设计，将各种设备联线，形成一个自动化生产的有机整体，既具有一定范围的适用性，又具有较好的可变性。包括FMC、FMS、FML、FA等。
二、选择依据
柔性自动化生产技术的高效性、灵活性和缩短投产准备时间等特性使其成为实施灵捷制造、并行工程、精益生产和智能制造等先进制造系统的基础。
柔性自动化生产技术起源于切削加工，至今已遍及到机械制造业的各个领域，包括：电火花加工、激光加工、板材剪切和折弯、冲压加工、水喷射加工、焊接及自动化装配等，甚至还应用到测量、热处理和喷漆涂覆等领域。
柔性自动化生产技术是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段，是先进制造技术的基础技术。实践证明，应用由不同柔性自动化水平构成的制造系统可提高生产率1-4倍，新产品试制周期和费用减少1/3-1/2。从而可缩短制造周期和交货期，加快产品更新换代，大幅度降低成本，提高企业对市场变化的应变能力和竞争能力，给企业带来明显的经济效益。
为了提高我国在国际市场上的竞争能力和振兴机械制造业，采用先进制造技术势在必行，但FMC、FMS、FML、FA……等是附加值高的高科技产品，依靠进口则费用高昂，而且制造系统包含着技术、管理和人文意识，故必须我国自行研制，才能结合国情，达到先进而适用，且能节约大量外汇，取得巨大的经济效益。
三、现状及国内外发展趋势
美、日、德三国分别于68年、70年和71年开发了首套FMS。到90年代全世界拥有1200套左右FMS，其中日本拥有400套，美国150套，德国100套。自85年到90年FMS的年平均增长率为28.7%。而同期FMC的年平均增长率为72.8%，即FMC的增长率是FMS的2.54倍。
这是由于FMS是根据加工的零件族的工艺选用合适数控机床的品种和数量组成的制造系统，因而系统较复杂，虽然生产效率高，但投资较大，资金回收期长，也就承担较大的风险。而FMC由于是采用模块化设计，数控机床品种单一，系统结构比较稳定，可靠性高，且可根据需要扩展组成FMS，有更好的柔性，较少的投资，调整周期短，见较快，经济效益高些，故自80年代中期以来FMC已成为柔性制造系统中主要发展的工程产品。
1990年全球FMS的销售额超过了20亿美元，FMC销售额逾40亿美元，两者约占当年世界机床总销售额的15%，约占数控机床销售额的30%以上。包括各类数控机床在内的柔性制造机床和系统的产值约占90年世界机床总产值465亿美元的55%，其中日本和联邦德国分别高达75%和70%，并呈逐年增加的趋势。因而适用于柔性自动化生产的机床和系统已成为机床工业的主导产品。
1958年清华大学与北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床，虽与日本研制数控车床和数控铣床的时间接近，但由于数控系统和相关的电、液元件未得到相应的发展，所以并没有能形成数控机床产业。直到“六五”期间由北京机床研究所引进日本FANUC数控和伺服系统技术，并经“七五”、“八五”在引进数控技术的基础上消化吸收，才从80年代起逐步形成了我国完整的数控机床产业；同时开发了在CNC单机基础上配置工件自动输送和托盘交换装置的FMC，自主研制了以国产设备为主组成的箱体加工FMS和板材冲压成型FMS等，并为国内汽车行业和摩托车行业研制了柔性自动化生产线，发展了基于DNC的独立制造岛和车间集成信息管理系统等。
但总体而言，无论在柔性自动化生产设备的应用广泛性方面，还是满足国内市场需要方面，与工业发达国家相比有明显不足，至于作为工程系统的FMC、FMS和FML等更还处于初步发展阶段。国内机械制造业使用的为数不多的FMC、FMS和FML也大多自国外引进。
从目前来看，国外柔性自动化生产技术总的发展趋势可归为3F和3S。
所谓3F为：柔性化（Flexibility）、联盟化(Federalization)、新颖化(Fashion)。
所谓3S为：系统化（System）、软件化（Software）、特效化（Speciality）。
具体来说，大致有下列四个方面：
1)创制新一代数控机床，根据应用场合，既有适合自动化的简约型高速数控机床，又有用于模具加工的超高速精密加工中心，复杂零件加工的多功能复合机床以及新颖的并联机构机床（虚拟轴机床）等。
2)发展适用于大批量、短节拍的由数控机床组成的自动生产线，达到具有年产量超过30万件、多品种分批生产的经济性。
3)进一步提高制造系统的生产规划和控制软件的面向对象的特性，以增强其柔性和信息集成性，适应构建CIMS等更高层次柔性自动化生产系统的需要。
4)研制灵捷制造单元，使其具有高度的自律性和良好的重组性，成为分布式网络集成的智能体，作为实现动态联盟企业实施异地远程协调制造的基础。
国内柔性自动化生产技术的发展总趋势仍是遵循着3F和3S的方向，但又有其特点：
1)发展适用、可靠和有价格竞争力的数控机床，开发市场急需的高效、精密和缺门产品，不断地提高其功能、性能，更好地适应柔性自动化生产的需求。
2)大力推进分布式数字控制和管理（DNC）的制造系统，应用DNC技术有效地提高数控机床的利用率和自动化程度。
【关键词】数控机床；故障诊断；教学方法
我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车行业及发电厂等。
一、数控机床故障诊断与维修行业人才结构
1.蓝领层
数控操作工：精通机械加工和数控加工工艺知识，熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维护维修。其岗位适合中职学校组织培养。此类人员市场需求量大，适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一，其工资待遇不会太高。
2.灰领层
（1)数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD／CAM软件，熟练掌握数控手工和自动编程技术。其岗位适合高职、本科学校组织培养，适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎，待遇也较高。
（2)数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的机械结构和机电联调，掌握数控机床的操作与编程，熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置，精通数控机床的机械和电气的调试和维修。其岗位适合高职学校组织培养，适合作为工厂设备处工程技术人员。目前非常缺乏，其待遇也较高。
3.金领层
数控通才：具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识，并积累了大量实践经验，知识面很广。能自行完成数控系统的选型、数控机床电气系统的设计、安装、调试和维修，能独立完成机床的数控化改造，是企业(特别是民营企业)的抢手人才，其待遇很高。其岗位适合本科、高职学校组织培养。
对于这三类人才主要有两个来源：一是大学及职校机电一体化或数控技术应用等专业的毕业生，他们具有不同程度的理论知识和较强的动手能力，最大的缺陷就是学校难以提供的工艺经验；另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训。这些人员一般具有企业所需的工艺背景及比较丰富的实践经验，但是他们知识面较窄，特别是对计算机应用技术和计算机数控系统不太了解。[3]
因此，数控机床故障诊断与维修的教学应围绕怎样使学生具备丰富的实践经验进行。
二、当前数控机床故障诊断与维修的教学现状
(一)学校师资力量严重不足
数控技术在近几年的广泛应用，引起了数控人才的大量需求，同时造成数控师资、特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控师资队伍严重不足。[2]
有些学校从社会上引进了一些具有丰富实践经验的工程技术人员，用来充实教师队伍。但是，由于有关规定的限制，这些人被排除在外。因此一些学校只有聘用丰富实践经验的工程师作为学校的兼职老师，按劳付酬。[5]
(二)实训设备种类多，且与教材不配套
由于数控机床有多种系列，如法那科系列、西门子系列、三菱、华中系列、广州数控系列等，其控制系统及故障表现形式多种多样。当前数控机床故障诊断与维修的相关高职、高专类教材中讲解的数控机床故障诊断与维修的典型案例主要针对市场上的一些主流数控机床，使得理论教学与实训教学并不是十分的配套，一定程度上影响了本专业的教学质量。
三、如何开展数控机床故障诊断与维修专业课程教学
(一)师资队伍的建设
1.学校从机电一体化及数控技术相关的专业中录用本科生或硕士生，他们具有扎实的基础理论知识。可是他们缺乏实践经验，为此学校可将青年教师有计划地送到企业去挂职锻炼，将实战培训的重点放在工艺知识、故障诊断和故障排除等方面。
2.学校从数控设备多的企业招聘有丰富的现场经验、组织能力强的故障诊断技术人员，这样的人才在数控技术实训中能很快把握实训要点。
(二) 数控机床故障诊断与维修实训中心的建设
数控机床故障诊断与维修实训中心应从基础理论教育到实验、实践环节建立一套完整的实验、实习体制。为满足教学需要一般应建立以下几种实验室。
1.数控原理实验室
包括数控原理、数控机床电气控制、主轴系统、伺服系统、机床检测与调试技术等基础实验。
2.与教材配套的数控机床故障诊断与维修综合实验室
本实验室应可以完成数控系统的功能、结构、安装、参数设置以及调试等多项实验，其应用范围包括：
（1)教师讲授数控原理、调试维修以及参数设置的平台；
（2)学生验证教学内容和基本原理的对象；
（3)学生调试、参数设置、故障诊断、维修等实训实习项目的配套设备。
(三)改革教学方法
