——華中科技大學高檔數控系統關鍵技術及產業化成果紀實

背景介紹

高檔數控機床是高端制造業的“工業母機”，代表國家制造業的核心競爭力。數控系統是數控機床的“大腦”，國外一直將其作為戰略性關鍵核心技術，長期對我國進行技術封鎖和行業壟斷。高檔數控系統受制于人的不利局面，嚴重制約我國高端制造業的發展，影響我國國防安全、產業安全和工業信息安全。

從1982年到1985年，日本東芝機械公司向蘇聯出口8臺數控機床，這些先進設備徹底改變了當時冷戰時期美蘇在核潛艇乃至航空母艦上的戰略競爭，使北約和美國在海軍艦艇方面一下子失去了原有優勢，這就是歷史上著名的東芝事件。1999年的考斯特報告，2010年的伊朗離心機時間，以及近期的中美貿易摩擦，這一系列事件都充分說明發展自主可控的高檔數控機床和高檔數控系統的重要戰略意義。

數控系統技術是機械制造和控制技術相結合的產物，是當今高端裝備制造業的核心技術之一。數控技術和芯片技術一樣，“要不來、買不來、討不來”，必須立足自主創新，自己掌握核心技術。在經濟全球化和信息技術革命的影響下，國際制造業正在發生深刻變化，制造業的規模和水平已成為衡量一個國家綜合實力的重要標志。數控機床特別是高檔數控機床是國際裝備制造業競爭的熱點領域，數控系統是數控機床的“大腦”，國外一直將其作為戰略性關鍵核心技術，長期對我國進行技術封鎖和行業壟斷。

伴隨著改革開放40年的腳步，華中科技大學肩負用“中國大腦”裝備“中國制造”歷史使命，推動國產數控系統的技術進步和產業化。1974年成功研制數控鏜銑床。1999年跨學科成立數控工程中心。1993年研制基于pc的華中i型，實現技術創新。1998年研制模擬脈沖式華中ⅱ型，實現產業化。2008年研制數字總線式華中8型，實現技術跨越。2018年，智能華中9型投入研發，邁向新的征程。

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全面追趕，縮小差距，實現跟跑

2009年，國家啟動科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”（以下簡稱“04專項”），支持國內數控系統企業提升技術水平，攻克了運動控制技術、平臺化技術、網絡化技術和智能化技術等4方面關鍵核心技術，突破高檔數控技術瓶頸，全面縮小與國外的差距。

在國家重大科技項目和企業支持下，華中科技大學陳吉紅教授團隊“產學研用”聯合攻關，在幾代技術攻關成果的基礎上，重點解決了性能、功能、可靠性、成套性和智能化等五大難題，將云計算、大數據、人工智能等信息技術與數控系統深度融合，在國內外率先提出了新一代智能數控系統和智能機床，成功研制出具有自主知識產權的高檔數控系統華中8型數控系統成套產品并產業化；構建了全數字高可靠、開放式數控系統軟硬件平臺，實現了機床互聯和數據共享；研發了多軸聯動及多通道協同控制、主軸同步控制與伺服軸位置同步控制技術，實現多軸聯動、多通道協同等多軸耦合運動的復雜軌跡控制；提出了高速納米插補技術、面向高速高精和高剛度的伺服控制技術，滿足了高速高精加工需求。

成果鑒定：自主可控的數控系統，全面達到國際先進水平，可替代進口，為中國智能制造提供了智能平臺。

砥礪前行，邁向并跑，局部超越

2012年，團隊在國內外首次研制云計算架構的智能化數控系統，創新性地解決了我國高檔數控系統軟硬件體系結構云端擴展、本地軟硬件升級模式等問題。科技部評價：“總體技術達到國際領先水平。”

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2017年，團隊在國內外率先提出并研制新一代智能數控系統和智能機床，2018年在上海機床展一經推出，即引起業界的廣泛關注。基于華中數控的智能數控系統軟硬件平臺，數控技術領域將構建一個完整的、基于自主平臺的智能新心態。

發揮產學研一體化優勢，斬獲產業化豐收碩果

華中科技大學這一科研成果在沈飛、成飛、航天八院、核九院、普什寧江等2000多家企業應用近10萬臺套，實現了航空航天、能源動力、汽車及其零部件、3c制造、機床等領域高檔數控裝備和武器裝備的批量應用，年營業收入近10億元，為我國高檔數控裝備的自主可控提供了重要技術保障。從2011年10月至2016年3月結束，時間跨度長達5年統計結果表明，“華中8型”高性能數控系統的平均故障間工作時間（mtbf）已經達到2萬個小時左右。

在航空航天領域加工制造方面的應用，國產高檔數控裝備實現了“零的突破”。陳吉紅教授團隊入選2014年科技部重點領域創新團隊，入選2017年高校十大科技進展。獲得發明專利250多項、軟件著作權148項，形成國家和行業標準13項，獲得國家科技進步二等獎2項，省部級一等獎5項。

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