1 數控機床與生產線改造業的市場

數控機床的改造市場 

我國機床總量380余萬臺，而其中數控機床總數只有11.34萬臺，即我國機床數控化率不到3%。近10年來，我國數控機床年產量約為0.6～0.8萬臺，年產值約為18億元。機床的年產量數控化率為6%，年產值數控化率為12%(后兩項日本分別為31.6%和75.4%)。而且數控機床中經濟型數控機床占80%以上，自動機床等高級機床不多。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，FMC/FMS等自動化生產線更屈指可數(美國和日本自動和半自動機床占60%以上)。可見我們的大多數制造行業和企業的生產、加工裝備絕大數是傳統的機床，而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。即使是數控機床，多數是經濟型數控機床，生產裝備和技術陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業的產品、市場、效益，影響企業的生存和發展。以必須大力提高機床的數控化率。 

據專家預測，到2000年，我國數控機床消費額可達240.2億元。這些需求一方面通過購置新設備來滿足，另一方面，如果充分利用我國的現有的存量資產，用更新改造后的設備替代和減少購置新設備，可以起到事半功倍的效果。以240.2億元的需求量估計，即使10%的需求通過設備的再生改造來實現，每年也有24億元的市場。 

進口設備和生產線的數控化改造市場 

我國自改革開放以來，很多企業從國外引進技術、設備和生產線進行技術改造。據不完全統計，從1979～1988年10年間，全國引進技術改造項目就有18446項，大約165.8億美元。 

這些項目中，大部分項目為我國的經濟建設發揮了應有的作用。但是有的引進項目由于種種原因，設備或生產線不能正常運轉，甚至癱瘓，使企業的效益受到影響，嚴重的使企業陷入困境。為了充分利用這些設備和生產線，我們對部分引進10年以上、與機械行業有關的技術改造項目進行了一次調查。我們了解到一些設備、生產線從國外引進以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護不當，結果運轉不良；有的引進時只注意引進設備、儀器、生產線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項目不完整，設備潛力不能發揮；有的甚至不能啟動運行，沒有發揮應有的作用；有的生產線的產品銷路很好，但是因為設備故障不能達產達標；有的因為能耗高、產品合格率低而造成虧損；有的已引進較長時間，需要進行技術更新。種種原因使有的設備不僅沒有創造財富，反而消耗著財富。 

這些不能使用的設備、生產線是個包袱，也是一批很大的存量資產，修好了就是財富。只要找出主要的技術難點，解決“卡脖子”的關鍵技術問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產，爭取到最大的經濟效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場。

2 數控化改造的內容、技術與原則

國外改造業的興起 

在美國、日本和德國等發達國家機床工業處于不景氣的今天，它們的機床改造卻是作為新的經濟增長行業，生意盎然，處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業，也從老的行業進入到以數控技術為主的新的行業。在美國、日本、德國，用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數控改造的新的行業。在美國，機床改造業稱為機床再生(Remanufacturing)業。從事再生業的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業稱為機床改裝(Retrofitting)業。從事改裝業的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。 

數控化改造的內容 

機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點： 

其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。 

考核數控化改造的標準如下： 

改造的投入在新機床價格的30%以內，并能取得70%～80%使用效率，認為是成功的；,li>改造投入費的回收期，低于購置新機床投放費的回收期(一般為5～6年)的一半以下(一般為2～3年)，改造是有價值的。 

也有例外。如某項工程的關鍵設備，如果從外國購置，其供貨時間與價格都無法接受的情況，其改造評價標準應另行考慮。
數控化改造的利弊 

減少投資額、交貨期短 

同購置新機床相比，一般可以節省60%～80%的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動交換裝置、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高2～3倍，與購置新機床相比，只能節省投資50%左右。 

機械性能穩定可靠，結構受限

所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續使用多年。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。 

熟悉了解設備、便于操作維修購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。 

可充分利用現有的條件 

可以充分利用現有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。同時工夾具、軟件程序、樣板及外圍設備也能再利用。以加工中心為例，工藝裝備的費用一般要占整個機床售價的10%以上。 

可以采用最新的控制技術 

可根據技術革新的發展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。

3 數控化改造實例

掛靠在中科院沈陽計算所的高檔數控國家工程研究中心，是數控系統研究開發和工程化的國家工程中心。該中心研制成功我國第一臺高檔數控系統藍天一號；解決了我國高檔數控系統從無到有的問題；“八五”期間，該中心承擔并完成了5項高檔數控系統的國家攻關項目、兩項中科院重大項目，前后形成了藍天(LT)數控產品4個系列13種型號。 

該中心藍天高檔數控取得了許多國內第一：是我國第一臺高檔數控系統；取得了我國第一個高檔數控軟件版權；裝備了我國第一臺五軸聯動加工中心；五軸聯動加工出我國第一個高檔葉輪；裝備了我國第一臺雙過程曲軸銑床；裝備了我國第一臺非球面光學鏡片加工中心；是我國第一個批量出口的高檔數控系統。 

幾年來，數控中心以藍天系列數控系統為主，采用多種數控技術，成功地改造了機床與生產線近20項；以先進數控技術為機床和生產線的數控化改造做了大量的工作，解決了數控化改造的一些共性問題，取得了顯著的經濟效益和社會效益。 

例如使用藍天數控系統，1992年開始，在鐵道部天津機車車輛機械廠改造了2臺生產增壓器葉輪的專用數控機床；1993年、1995年在鞍山無縫鋼管廠分別改造石油管生產線中的2臺數控機床；1994年開始陸續為航空總公司沈陽黎明發動機制造公司改造4臺數控機床和加工中心；1995年開始，為鞍山高壓容器廠改造兩條旋壓器收口機生產線。以上改造的設備，有的已運行7年，至今仍正常運轉，深受用戶好評。另外，使用藍天數控和其它系統，還成功地為一汽集團汽車生產線改造了8臺數控機床。其中典型的改造實例如下。 

鞍山無縫鋼管廠石油管生產線的數控改造 

該車間用數控車床加工石油鉆井用石油鋼管銜接螺紋，其形狀特殊，加工精度和重復精度要求高。該機床的原裝數控系統是美國GE公司的550NC系統。由于年久失修，常出故障，沒有資料和備件，廠里技術力量解決不了問題，機床處于停產狀態。我們采用國家“八五”攻關最新成果和先進的雙過程四軸聯動共用Z軸技術，替代了較落后的GE 550NC系統，恢復了生產，提高了自動化程度。該車間先后改造了2臺車絲機床，改造裝備費投資44萬元，年新增產值為2160萬元，新增利稅162萬元。 

沈陽黎明發動機制造公司的數控改造 

中國航空工業總公司沈陽黎明發動機制造公司使用藍天高檔數控系統，先后為該公司數控中心改造了4臺進口數控機床和加工中心。這些數控機床引進年代較早，原先的數控系統年久失修，功能不夠，故障頻出，不能適應生產要求。由于購置新機床費用太高，而這些數控機床主機仍有使用價值，所以我們以最新技術成果重點改造了數控系統及其相關的控制部件。結果恢復了生產，提高了產品質量，提高了產值與效益。 

改造了70年代由法國進口的TFM160N大型立式車床(價值300萬人民幣)的數控系統，重新配備電氣線路。改造后該機床加工美國某飛機發動機部件，產值達400萬美元，而改造投資僅有16萬元。還改造了英國進口的數控銑床200C(價值100多萬元)和德國進口的數控車床V800(價值100多萬元)。更新改造了國外進口的BMC—10B(5)五坐標加工中心(為二手貨，其價值400多萬元)的控制系統。采用先進的藍天高檔數控系統更新改造，改造后的機床具有90年代國際先進技術性能：五軸聯動，六軸伺服控制、強力切削、全閉環大行程快速進給、ATC控制；鏈式刀庫容量60把刀，隨機換刀；三位雙托盤任意交換，工作臺面1000mm×1000mm，工作臺翻轉軸(A軸)同步控制；采用對稱齒輪傳動結構，雙伺服系統(A1和A2軸)由數控同步控制，工作臺翻轉力量大；溫度補償，主軸和立柱間溫差補償，確保高精度加工需要；該項改造費為53萬元。 

鞍山高壓容器廠自動生產線的數控改造 

鞍山高壓容器廠有兩條高壓氣瓶生產線，其中一條是1986年花300多萬美元由美國進口的二手生產線，另一條是國產生產線。進口生產線由于先天不足等原因，多年處于癱瘓狀態。我中心承擔該生產線關鍵收口機的改造任務，以藍天8530高檔數控系統、伺服驅動系統和閉環控制技術改造了原先較落后、故障百出的可編程控制器系統、步進驅動系統和開環控制。短短3個月，不僅改造了收口機，恢復了生產，提高了自動化水平，而且生產的產品通過了美國權威的DOT質量認證，取得了免檢的信譽，美商要包銷該產品。然后，又著手以PLC技術改造了Salem熱處理爐控制，使該生產線的兩大難題都得到圓滿的解決。改造后的生產線年產可達10萬只，每只瓶75美元，年產值可達750萬美元，相當6000萬元人民幣。而這兩項改造僅投資40萬人民幣，但盤活了幾千萬元的資產。 

“八五”攻關的數控成果不僅修復、改造一條停產的生產線，而且還救活一個瀕臨破產的企業。該項目受到遼寧省省長、鞍山市市長等領導同志的高度贊揚，鞍山市科委領導專程到沈陽計算所，特別嘉獎課題有功人員人民幣10萬元。目前又用藍天8530高檔數控系統改造另一條國產高壓氣瓶生產線。

4 技改面臨的問題和建議

技術改造在有些單位不受重視，認為修修補補不成大氣，有了資金就上新的項目，買新設備開新線。另外，對舊的設備、國產的設備、國產的系統、國內技術信心不足，看不起。 

有些單位看不起國內技術。如果請外國人來維修設備，從國外上飛機起，每小時十幾美元花費，加上來往的機票、住宿，幾天時間就要花上萬元。這樣大的開銷其認為正常，可以接受。但是同樣的服務，中國人就要不出同樣的價格。即便以外國人價格的幾分之一達成協議，但干完活以后要錢也是很困難，這樣就制約了技改以及國內設備、國內技術的發展。 

技術改造市場還沒有統一規范，有改造任務的單位，不知到那里去找人；有的人不知到那里去找活。技改服務沒有明確的服務標準，參與技改的隊伍參差不齊。有的幾個人臨時拉起隊伍干活，活完以后就散伙，用戶得不到后續的技術支撐和保障。

建議由有關部門規劃、規范技術改造市場和服務標準，成立一些專業化的改造隊伍。建議各行業部門建立、建全技術改造項目招標投標制度，制定相應的政策法規，開辟技改的資金渠道，使技改納入正常健康的發展軌道。運用計算機網絡技術，建立國內數控技術資源庫和需要改造的故障設備庫。營造公開、公正、公平合理、高效快捷的技術改造市場。 

5 結束語

據不完全統計，我國從70年代起便已開始用電子技術來改造舊機床。根據對全國320家大中型企業統計，近10年來各自采用電子技術改造的舊機床約有1萬臺，其中車床4700多臺、銑床近500臺、鏜床2000余臺、磨床1700臺、其它類型機床800多臺。這說明我國已有了一支機床改造的隊伍，積累了一定的實踐經驗，這對推動和發展以數控技術為中心的改造業無疑是十分有利的。 

遼寧省是我國的老工業基地，沈陽市號稱中國的機床之鄉，需要更新改造的設備很多。據省有關部門規劃，“九五”期間遼寧省將改造數控機床大約5000臺，更新建設各類自動生產線200條，更新改造的市場是很寬闊的。