作为国内最早开发数控系统、伺服电动机和驱动成套数控装置的企业之一,广州数控设备有限公司(以下简称“广州数控”)多年来一直以产业化程度高、产品可靠性好以及市场占有率大的优势而为业界所称道。特别是自2009年承担国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(以下简称“数控机床专项”)课题以来,广州数控进一步实现了产品结构由经济普及型向中高档的转型升级,企业综合竞争力显著提升,从而为其打造中国南方数控产业基地奠定了良好的基础。
依托专项课题,实现产品结构的转型升级
自2009年承担“可重构全数字高档数控装置的研发及产业化”和“高性能全数字通用型驱动装置及交流伺服电机、主轴电机的研制与产业化”课题以来,广州数控在总线技术、五轴联动技术、高速高精技术、大功率伺服驱动及电动机设计与制造技术等方面均取得了重大突破:
1. 成功开发出GSK-Link工业以太网总线技术,该技术于2010年取得了多项国家发明专利。经多年的技术开发,目前该协议已基本成熟,并在广州数控GSK25i、GSK218和GSK988等三大系统平台以及GS和GE等系列驱动上得到了应用验证,实现了不同数控系统平台和伺服控制器、伺服电动机的互联互通,基于设备总线的生产线也已得到应用。目前,GSK-Link工业以太网总线技术已批量推向市场。
2. 建立了高档数控系统平台,在五轴联动插补算法、双轴同步驱动技术和误差补偿技术等方面取得了突破,完成了GSK27高档加工中心数控系统的研制及应用。
3. 通过开展工件程序的前瞻处理方法、轨迹平滑和加速度控制方法的研究,提高了加工速度;通过对高分辨率插补技术、多模态运动控制方法、高精轮廓控制方法与非线性误差补偿技术的研究,提高了加工精度;在伺服驱动方面,实现了高精度C轴位置控制:212~216bit细分,0.0001˚角度分辨率。
4. 在大功率伺服驱动及高功率因数伺服电源技术上取得了突破。基于该技术研制的GR系列高功率因数伺服驱动单元的最大功率达100kW,功率因数大于0.93、265SJT大扭矩伺服电动机最大额定转矩达150N.m;ZJY265系列大功率及高速电动机最高转速达12000r/min,ZJY440系列主轴电动机的最大额定功率达100kW。
图1 广州数控设备有限公司董事长/总经理何敏佳先生
依靠上述关键技术突破,广州数控提升了原有产品的技术水平,改变了以往95%的产品为经济型、普及型的局面,逐渐开发出中、高档数控系统,从而实现了产品结构的转型升级。其中,采用绝对式编码器伺服驱动的五轴联动数控系统已批量生产,高档数控系统GSK27系列和GSK25i系列(五轴)已在上海航天设备总厂、成都飞机工业(集团)有限责任公司、天津天工伟业数控机床有限公司和沈阳巨浪特种机床科技有限公司得到示范应用。2012年,中档数控系统GSK218、GSK25i和GSK988系列实现了2000多套的销量,销售收入RMB 5000万元。
尤其值得一提的是,最近,广州数控的中高档数控系统实现了新的应用拓展。该公司将与成都飞机工业(集团)有限责任公司合作,利用GSK 25i数控系统(含伺服驱动和电动机)对一台意大利进口五轴立式数控铣床进行改造,改造后的机床将用于S试件加工。该改造项目计划于2013年6月底完成。
目前,广州数控承担的上述两项课题已通过技术预验收,正等待整体验收。在此基础上,该公司又于2012年承担了“标准型数控系统的产业化及专用型齿轮机床数控系统的研究开发” 课题,且进展顺利。
图2 广州数控用于五轴联动产品试验的机床
依托专项课题,增强研发实力,加速人才的培养和引进
近年来,广州数控通过专项课题的实施,整体研发实力明显增强,科研队伍进一步壮大,主要表现在:
1. 科研经费逐年递增。在2010~2012年的3年间,广州数控投入的研发经费由RMB 9000万元逐步提高到RMB 1.1亿元和RMB 1.2亿元,有力地保证了关键技术研究的持续性。
2. 模块化设计开发能力进一步增强。通过规范数控系统的设计及开发流程,广州数控严格按照模块化设计理念开发新产品,既实现了对资源的优化配置和有效调配,确保了开发进度,又为后续开发积累了经验。
3. 技术创新能力和人才素质明显提高。通过数控机床专项课题的实施,广州数控进一步加强了对人才的培养和引进,尤其是发挥了高校培养人才的优势,通过吸引高校硕士及博士生加盟开发团队,鼓励高校在读学生参与课题项目,以及选派优秀工程技术人员到课题参与单位——广东工业大学攻读硕士,不仅壮大了科研队伍,而且提高了工程技术人员的理论水平和创新能力。在2009~2012年间,共引进博士2人、硕士30多人,培养工程硕士近30人。目前,该公司已培育出一支280多人的专业数控技术团队,包括:数控系统开发人员180人、伺服驱动开发人员60人以及伺服电动机开发人员40人。其中,本科以上学历占75%,中高级职称技术人员占60%。依靠这些专业的技术人才,广州数控的三大系统研发室得以在GSK25i、GSK218和GSK988这三大系统平台上进一步开展对中、高档数控产品的研发。
图3 广州数控配备了一系列用于验证数控系统的试验机床
依托专项课题,提升企业的整体管理水平
通过承担数控机床专项课题,广州数控的整体管理水平显著提升,主要体现在:
1. 财务管理进一步规范。依据财政部《民口科技重大专项资金管理暂行办法》并结合企业实际情况,广州数控制定了“广州数控国家专项资金管理办法”,从而使资金的使用既符合国家政策,又适应企业的发展需求。
2. 项目过程管理进一步规范。针对专项课题通常为整合类大项目、需要对若干产品系列及关键技术进行攻关的特点,广州数控通过定期出版《广州数控季度简报》,及时通报各子课题承担部门的开发进度及存在的问题和困难,加强了对课题项目的过程管理,加速了开发进度。
3. 为提高产品质量及可靠性,广州数控充分借鉴工业和信息化部电子第五研究所的成功经验和先进理论,建立了一套完整的可靠性设计、评测和增长技术体系,累计培训研究、工艺、试验和售后服务人员约60人次,增强了项目参与人员的质量意识和管理能力。
依托专项课题,加速打造南方数控产业基地
过去多年来,广州数控依靠自身在数控系统、伺服电动机和驱动技术方面的核心竞争优势,先后自主研发了多种典型工业机器人和全电动注塑机系列产品,拓宽了经营领域。
近年来,通过承担数控机床专项课题,广州数控不仅进一步提高了其核心竞争优势,而且深刻认识到了自身作为民族企业,在推动中国数控机床事业的发展上所应承担的责任。为进一步巩固和发展核心竞争优势,同时为国家数控系统技术的进步尽微薄之力,广州数控重新明确了未来发展方向,即:继续专注于数控技术的研究和推广应用,借助数控机床专项课题,加速打造南方数控产业基地,为包括数控机床、注塑机在内的整个装备制造业提供技术和服务。
图4 广州数控开发的工业机器人
为此,该公司围绕年均25%的增长目标,部署了“十二五”期间的总体发展规划:
1. 数控系统产业:实现高档数控系统的工程化,以及中、高档数控系统的批量化生产;完成数控系统20万套(普及型14万套,中档数控系统4万套,中高档数控系统2万套)、伺服电动机50万台的销售目标,总产值达到RMB 50亿元。
2. 工业机器人产业:完成3kg、8kg、20kg、35kg、50kg和150kg级别工业机器人,以及120kg、200kg和400kg码垛机器人的定型生产,技术达到国际先进水平;为不同行业用户建立多条机器人应用生产线,产销量由2012年的300台增长到2015年的3000台;建成广州数控工业机器人产业园,进一步开发点焊、弧焊、喷涂、装配和码垛等典型工业机器人系列产品,以广泛满足汽车、船舶、机床、机械、家电和电子等行业的应用需求;“十三五”末,实现10000台的年产销规模,年产值达RMB 15亿元。
3. 全电动注塑机及功能部件产业:按照“中国全电动注塑机产业技术研发中心和技术输出中心”的市场定位,广州数控将集中精力,研发高端全电动注塑机的整机技术、控制技术和功能部件,以及相关的生产工艺,以为国内注塑机企业提供技术咨询和技术支持。通过建立战略伙伴关系,为他们配套控制系统、伺服驱动系统、伺服电动机和丝杠等功能部件。
4. 自动化系统产业:借助专项课题的实施,进一步开发适合专用设备的自动化控制系统,到“十三五”末,实现销售50000台、年产值RMB 10亿元的目标。
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作者:现代制造
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