數控機床是現代機械制造業使用的主流設備，是國家防務安全的戰略物資，是發展高新科技產業所不可缺少的重要手段。數控機床的生產和消費狀況已成為衡量一個國家制造技術水平和綜合國力的重要標志之一。 

　　現狀和問題
　　
　　近年來，特別是我國加入WTO以后，隨著世界制造業向中國轉移，我國對機床的需求量大增，國內數控金切機床的生產和消費均有大幅度的增長(表1)。例如，2001至2004年的三年間產量就凈增了196%，消費量凈增了138.8%。

表1 近年我國數控金切機床的生產、進口、出口和消費情況  
年份  生產  進口  出口  消費   
臺數  金額  臺數  金額  臺數  金額  臺數  金額   
(臺)  (億美元)  (臺)  (億美元)  (臺)  (億美元)  (臺)  (億美元)   
2001  17 521   13 208  11.040  2 194  0.360  28 538    
2002  24 803   18 276  14.537  3 097  0.346  39 982    
2003  36 813   23 302  21.778  6 570  0.554  53 563    
2004  51 861   30 104  34.314  13 810  1.043  68 155    
　　
　　無疑地，這既表明了我國機械制造技術水平和能力在迅猛提升，同時也表明了我國機床制造業有了長足的進步與發展。 

　　但是，我們并不能滿意和樂觀。因為只要作進一步的分析與了解，我們就會發現，國產數控機床在消費量的臺數中雖占有一半(55%)以上，但它們多是些技術水平較低、價格相對便宜的普通產品，如數控車床、數控銑鏜床和線切數機床等，高、中檔產品較少，而且這些產品的核心技術或功能部件，如全功能的數控伺服系統，高速電主軸，直線滾動導航，數控刀架，刀庫機械手乃至高速安全防護裝置等，還多是由中外合資企業提供或是從國外進口的。所以在數控機床消費的金額上，我們所占份額不足30%。而進口的數控機床，在消費量的臺數中雖只占有約45%，但由于它們多是我國汽車、航空航天工業、模具行業和發展高新技術產業所需的、價格較昂貴的高中檔產品，如主軸轉數在萬轉/分以上至數萬轉/分的高速加工中心，多軸控制、4~5軸聯動的數控機床和高精、高效的復合加工機床以及各種特種加工和專用加工的數控機床等，所以在消費的金額上所占份額略高于70%。 

　　我國數控機床目前的發展狀況──產品：生產很少，而且幾乎都用境外功能部件配套，有的還是外國品牌中國制造，GPD值算你的，利潤分去很多；中檔特別是中檔偏上產品：中國品牌，外國功能部件和核心技術，你賺小頭，他賺大頭。這與我們“不僅要做世界制造大國，還要做世界制造強國”的意愿與目標是很不相稱的，且差距較大，值得深思！這就是問題。 

　　主因與任務
　　
　　為甚么會有上述情況的出現？可能主客觀原因都是很多的，但是，我國數控機床功能部件的發展落后──品種少，單元技術水平低，性能質量不夠穩定，成本居高不下，交貨不夠及時等──滿足不了數控機床主機產品發展的需要，不能不說是直接、主要的原因，因為所有的數控機床都是由各種功能部件(包括主軸頭、直線滾動導軌、滾珠絲杠副、數控刀架、刀庫機械手、回轉工作臺、數控伺服系統、測量反饋以及安全防護裝置等)在床身、立柱等基礎機架上集裝而成的，功能部件是數控機床的重要組成部份，而且是不可或缺的部份。現在的數控機床主機廠的主要任務就是按產品設計要求生產制造床身、立柱等基礎機架件并把所需的功能部件與之集裝成完整的數控機床產品，沒有功能部件，就沒有現在的各種數控機床。 

　　功能部件的性能、質量和品種直接影響著數控機床整機的性能、質量和品種的發展。例如，沒有高性能，高品位的全功能型數控及伺服系統，就不可能有高精、高效、高可靠性的多軸聯動加工的數控機床，沒有每分萬轉以上的高速電主軸和直線電機或高速滾珠絲杠副，就不可能有高速加工中心；沒有數控立、臥轉換或帶B軸、C軸功能的主軸頭，或者沒有具備數控回轉和傾擺功能的工作臺，就沒有五軸聯動和五面加工的數控銑床；沒有刀庫和自動換刀的機械手，就不可能有集中工序進行加工的加工中心；沒有帶Y軸和B軸控制功能的數控刀架就不可能有各種旋轉體件的復合加工機床的出現等等。如果回顧歷史，我們會發現，數控機床的許多發展和提高，都是與功能部件的改進、提高、發展、創新是分不開的，甚至從某種意義上說，數控機床的發展與創新史主要就是功能部件的發展與創新史。 

　　除此之外，功能部件還是提高數控機床性價比和附加值的重要因素。因為功能部件屬于高科技產品，本身就具有較高的附加值；另外功能部件的成本在一臺數控機床的總成本中占有很大的比重，根據機床功能配置的不同，一般都占到60%以上。所以采用先進的(如性能提高，制造成本降低的)功能部件，不僅可以提高數控機床的性/價比，也可以提高數控機床的附加值，增加企業經濟效益。終提高產品的市場競爭力。 
　　
　　所以，為了更好地發展我國數控機床產業，達到“做大”、“做強”的目的，我們現在的任務，主要應是集中精力，認真抓緊抓好數控機床功能部件的生產與發展。 
策略與措施

　　既然功能部件是數控機床不可缺少的重要組成部份，同時其本身也是高科技產品，所以對功能部件的生產與發展，首先應受到如同對待數控機床主機生產與發展一樣的重視。 

　　其次，發展數控機床功能部件產業，也如同發展其他的高新產業一樣，一需要技術，二需要資金，三要有市場的支持。根據我國數控機床功能部件當前的基本情況：品種少，單元技術水平低，但一些產品已有一定的市場份額；欲發展新品種，提高產品質量水平，卻又缺乏先進的技術和足夠的資金支持。因此我們應采取的策略措施是： 

　　1. 首先是抓好已掌握或初步掌握的為中、低檔數控主機配套的功能部件，特別是已擁有一定市場和用戶的產品的質量，如普及型和多功能型的數控伺服系統，高精度滾珠絲杠副。萬轉/分級的電主軸，帶動力頭的數控刀架，數控可傾的圓轉臺，鏈式刀庫及機械手等。為此，相關企業需要完善產品質量保證體系和力爭通過ISO 9000的質量認證，從而從體系上保證產品質量的穩定性和可靠性，提高用戶對產品質量的信任度，鞏固并擴大已有市場的占有率。 

　　2. 引進國外先進的單元技術，如萬轉/分以上的高速電主軸，加速度可達2g的直線電機，高速直線滾動導軌和電滾珠絲杠副。直接驅動用的大力矩伺服電機，換刀時間在1秒以內的快速換刀裝置等的單元設計制造技術。通過對引進技術的消化、吸收，以掌握目前國外相關功能部件的先進單元技術，為我自行開發具有自主知識產權的國產品牌功能部件打基礎，作準備。 
　　
　　3. 中外合資合作辦企業，不僅搞生產，而且要力爭搞開發研究。這樣既可以解決或部份解決目前我企業發展資金不足的問題，也可以通過學習、借鑒國外先進的企業管理和開拓市場的經驗，以提高我國企業自主產品開發和開拓市場的能力，把產業“做大”、“做強”，為走向世界積累寶貴的經驗。 
　　
　　4. 通過行業、企業的改革與重組，組織專業化和產業化生產，提高生產集中度，以取得規模經濟效益。同時與產品的上游(供應商)、下游(數控機床主機生產廠)企業結成聯盟，以便及時相互了解對方的技術要求與發展意圖，共同研究解決存在的(包括技術和供貨計劃方面)問題，達到相互滿足對方產品生產發展的需求，從而實現共同發展、共占市場的雙贏目標。 

　　5. 提高產品技術服務的能力。既要做到為配套的主機廠服務，主動向主機廠詳細介紹產品的性能、特點~使用要求，確保主機廠的合理選用；也要做到為產品的終用戶提供現場服務，以保證產品在現場使用中出現問題時獲得及時解決，使用戶將停機的損失降到少，從而消除用戶的后顧之憂，放心購買采用，這樣也就穩定了原有的用戶群，鞏固了自己的市場地位。

　　上述策略措施業已為越來越多的人們所理解和接受，并在實踐中取得了明顯的效果。從而成了目前業內人士的共識。但是，我們還應清楚地看到，這些策略措施中的引進技術和中、外合資合作辦企業、搞開發，一般都只能使我們取得當時相對先進的二、三流水平的產品技術而不可能取得世界的技術，也不能自然取得研發先進技術產品的有用的創新理論、方法和工具；其他各項措施，主要只能幫助我們維持或略有擴大現有的市場份額，而不能幫助我們進行產品的研發與創新。也就是說，光有這些策略措施是不夠的，它只能幫我們“做大”而不能“做強”，因為我們沒有長期可靠的產品技術源泉。因此，為了使功能部件產業也能“做大”“做強”，關鍵的一環我們還是要抓具有自主知識產權的產品開發與創新。 

　　關于功能部件的研發與創新

　　研發與創新，研發指的是進行科學實驗研究、開發設計新產品，創新指的是“次應用某一事物或方法把發明和創造實用化與商業化。”因此，研發是發展產品的基礎，創新才是產品發展的靈魂和關鍵。創新既是產品進步的重要標志，也是產品率先搶占市場有力的手段。 

　　由于科技在進步，社會在發展，國際市場競爭在加劇，加上世界政治風云變幻莫測，因此，加強和加速我國數控機床功能部件的研發與創新，不只是機床行業發展的需要，市場競爭的需要，也是國家經濟安全的需要，更是振興中華，使我們永立于世界民族之林的需要，因而具有非常深遠和重大的意義。 

　　數控機床功能部件的研發與創新，由于其產品門類較多，功能又各異，故各類產品的具體研發與創新內容會有所不同，但他們的研發和創新的領域，則大體都可歸納為以下四方面： 

　　1. 功能和性能方面的研發與創新：即研發增添功能部件的有用新功能和提高功能的性能質量。如給數控系統增添更多的CAM系統功能、仿真功能、診斷功能、網絡通訊功能和提高系統處理數據信息的精度、速率和分辨能力；給主軸部件增加C軸功能、B軸功能、振動和溫升監測功能，提高主軸轉速和加速度特性、主軸輸出扭矩和主軸回轉精度等。 

　　2. 傳動和控制原理方面的研發與創新：即研發采用新的科學技術原理來實現功能部件的運動傳動與控制。如研發采用新的機械原理，氣動、液壓原理，機電結合或光電效應、熱電效應、磁電效應等原理來實功能部件的運動傳輸和控制等。 

　　3. 設計理論和結構設計方面的研發與創新：即為了提高產品的性能質量或滿足用戶的特殊要求而研究提出新的設計理論、原理和開發新型的結構設計。如過去為了提高功能部件的工作精度和可靠性而提出的剛度設計理論、振動設計理論、熱對稱的結構設計、“重心驅動”(驅動力的作用線應通過被驅動物體的重心)理論和減少中間環節提高可靠性的理論等；又如為了提高部件的運動速度/加速度特性和控制的可靠性，而采用的機電一體化結構設計的高速電主軸、電滾珠絲杠副或直線電機直接驅的工作臺，用力矩伺服電機代替蝸輪蝸桿副直接驅動回轉工作臺等；另外還有許許多多或為了產品的外觀美觀大方，或為了節材節能，或為了制造簡單、使用方便又環保宜人而研發的和采用的新穎結構等。 
    
　　4. 用材和制造工藝方面的創新：即為了提高產品的性能質量或在保證產品性能質量和滿足用戶要求的前提下，為了降低成本或更具有環保性而研發采用新的材料、新的制造工藝方法。如為了提高主軸軸承的高速性能研發采用陶瓷球代替傳統的鋼球作主軸軸承，為了減少高速移動部件的重量采用鋁合金材料或鋼焊接結構來代替鑄鐵和鑄造工藝制作溜板或工作臺等。
    
　　所有上述的這些都曾是或正成為功能部件產品創新的例子，相信今后還會有更多類似的創新例子在這些方面出現。 
    
　　然而，創新并非易事，因為創新是個從構思、經實驗研究、到開發出新裝置或新方法的漫長而艱苦的勞動過程，中間往往要經歷很多的失敗與磨難；創新成功，即將發明創造實用化變成商品、推向市場并取得經濟效益，就更難。因為這不只是需要時間，還需要有人、財、物等多方面的大力支持才行。因此，為了搞好產品創新并取得創新的成功，從目前和長遠考慮，建議至少應做好下列三件事： 
   
　　 ，人們，特別是直接參與產品創新的人員和有關對創新應有一個正確的認識和充份的精神準備，即應認識到： 

· 任何的人工系統或人參與的系統都是可以進一步改進和發展創新的，而且所有的工程系統都服從于相同的發展規律； 
· 物理、化學和生物效應等以及跨領域的專業知識是產品技術創新的指南與工具，只有學習、掌握了這些工具并應用系統工程的理論和方法去進行產品技術的研究與開發，才有可能減少創新失敗的風險； 
· 創新過程是個艱苦的過程，不但需要時間，還要有大量的物力、財力支持，并有累遭失敗的可能，但一旦創新成功將為企業和個人帶來重大的經濟效益，故創新者要有膽識、有勇氣、有決心和有毅力，特別是還要有經受寂寞孤獨的煎熬和可能被人背后非議和譏諷的思想心理準備。
    
　　第二，國家和企業要加大對產品研發與創新的科技投入力度，如將研發費用從目前占銷售收入的1%~3%提高到3%~5%以上；同時要建立產品研發與創新的專項風險基金和完善相關的監管和獎勵制度，以鼓勵人們去搞創新，并保證把有限資金用在產品研發與創新的刀刃上。 
    
　　第三，加緊開展創新學的研究與教育。創新不只是關系到某種產品、某一行業的事，而是關系到所有類型產品和全民族興旺發達的大事。經過人們長期對新生事物的追求與探索，特別是二次世界大戰后，前蘇聯人G.S.Altshuller等在對20萬個世界發明專利進行研究總結的基礎上寫出了“發明問題求解理論”(英文音譯縮寫為TRIZ)一書后，加上美、英等國對它的研究和補充，創新現已(或正在逐漸)成為一門有用的熱門的新科學。它有自己的理論系統和解決問題的特殊方法，如TRIZ理論，公理設計原理，設計的數學理論和頭腦風暴法，質量功能展開(QFD)法等。運用這些現代的創新理論和方法，不僅可以縮短創新過程，還可減少創新失敗的機率。現正受到國內外學者和企業界的很大關注?？墒窃谖覈瑒撔碌闹匾院椭卮笠饬x，雖早為人們所認識了，但如何創新，怎樣創新，為了創新需具甚么條件，應做哪些工作，恐則知之甚少，可能這正是我們在創新上作為不大、成效較微的重要根源所在。故我們應加緊展開創新學(含理論、方法和工具)的研究和在學校中進行創新的教育，以便有更多的人懂得創新，投身于創新的過程中，在全國全民中形成創新的風尚，只有這樣，我們才會有更多的自主品牌的新產品，我們才能實現“既是世界制造大國，也是世界制造強國”的夢！