工业的基础是装备制造业，装备制造业的“母机”是数控加工设备，数控加工设备最为核心的关键部件是号称“大脑”的数控系统，而五轴联动数控机床又被称为数控机床领域“皇冠上的明珠”，是各国核心支柱制造行业不可或缺的“战略物资”级关键装备。

在国务院国有资产监督管理委员会指出应加强的关键核心技术攻关领域中，“工业母机”排在高端芯片、新能源汽车之前，重要性不言而喻。面对日趋复杂的国际环境，唯有通过自主创新实现突破，真正完成高端“工业母机”的自主可控，才能有效助力我国制造业的整体提升与发展。

数控系统 破局之源

如果将替代人工的数控机床看作人体，那么传感器群组相当于神经系统与感官，床体结构相当于骨骼，电机及驱动相当于肌肉，而数控系统，则扮演着大脑的重要角色。数控系统（Numerical Control System）是根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。

通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。数控系统的起源可以追溯到20世纪50年代初，迄今已经历了半个多世纪、六个阶段的发展历程，六个阶段分别是第一代电子管数控系统、第二代晶体管数控系统、第三代集成电路数控系统、第四代小型计算机数控系统、第五代微型计算机数控系统，目前正在发展第六代PC数控系统。

不难看出，数控系统与计算机及IT的发展历程紧密相关。目前，国际主流高档数控系统基本采用NC（Numeric Control，数值控制）+PC（Personal Computer，个人计算机）结构，该结构是第五代数控系统向第六代数控系统的过渡型技术之一，其核心仍是第五代数控系统的嵌入式NC结构，80%以上的数控系统功能通过NC实现，其NC单元实时性较高，实时控制周期可以达到0.5ms。

PC只完成必需的人机交互、数据通信和较少一部分计算功能。采用这一结构的数控系统运算能力和数据存储能力偏弱，较难实现复杂的智能算法，且开放性、扩展性、兼容性均有较大限制。另有部分数控系统采用PC+现场总线结构，通过PC完成主要的数控计算功能，再将指令通过现场总线发送到电机驱动单元，进一步实现运动控制。

该结构采用现场总线的方式，在分布式控制方面有一定优势，但现场总线软件定时的实时性能不高，能实现的实时控制周期在1ms以上，对比主流高档数控系统实时控制周期达到的0.5ms，差距很大，这直接影响着数控系统的高精度和高速性能。与此同时，该结构在智能算法的实现，以及开放性、扩展性、兼容性方面同样存在短板。

由此可见，在基于高性能PC的第六代PC数控系统上必定具备五个重要的基本性能，第一是强实时性，第二是强大的数值计算和数据存储能力，第三是强大的数据通信能力，第四是智能性，第五是兼具开放性、扩展性、兼容性与集成性。此外，第六代PC数控系统对于软件实时操作系统要求很高，基于DOS、Linux或Android最多达到1ms的实时控制周期要求，Windows实时性只能到55ms以上，因此选择合适的实时软件操作系统是自主研制高档数控系统的根本基础。

高档数控系统是高端数控机床的控制核心，其作为高端数控机床的大脑，是国外众多高端数控机床企业的重要战略布局方向。高档数控系统研制难度极高、技术性极强，一直被西方国家作为重要的“战略物资”实施出口限制。

根据中国机床工具工业协会的数据，目前我国整机配套的中高档功能部件大量依赖进口，国内高档系统自给率不到10%，约90%依赖进口，其中从日本进口最多，约占三分之一，国产中高档数控系统加起来不到30%。

这就为西方国家牵制我国制造业重要领域的发展提供了很大的“运作空间”。从根源扭转被动，成为我国数控机床产业发展面临的当务之急。

消除隐患 时不我待

在国务院国有资产监督管理委员会指出应加强的关键核心技术攻关领域中，“工业母机”排在高端芯片、新能源汽车之前，其重要性和紧迫性可见一斑。没有EUV（极紫外线）光刻机，无法生产7nm以下的芯片，但至少可以采用28nm~90nm的芯片从事生产。

但若没有“工业母机”，高端制造业的升级就无从谈起，航空航天、导弹等所有高端装备都将备受掣肘。在一般的机器制造中，“工业母机”所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40%~60%。下游客户包括传统机械工业、模具行业、汽车工业、电力设备、铁路机车、船舶制造、航空航天工业、石油化工、工程机械、电子信息技术工业，以及其他加工工业，涉及加工制造的金属领域都需要“工业母机”。

数控机床的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平，因此，机床工业的现代化水平和规模，是衡量一个国家核心制造能力的标准之一。高端数控机床更被誉为“国之重器”，但目前国内高端产品自给率不足10%。

“工业母机”之上，承载的是中国高端制造业的星辰大海。“工业母机”被“卡脖子”，就是中国制造业被“卡脖子”。当前，由于美国牵头并联合40余个国家共同制订“瓦森纳协定”的严格限制，在以五轴联动数控机床为代表的高档数控机床领域持续对我国实行技术封锁和产品禁运，其他部分高档数控机床产品虽可通过正常渠道进入我国相关行业，但仍具有很多隐患。

第一，进口的高端设备中基本都配备有GPS模块，严格限制了设备的使用地点，同时具有“远程操控后门”的隐患；

第二，进口高端设备通常需要提供设备的国家严格审查，基本上只能用于民用产品和普通工业品生产，严格限制应用于军工等重点行业；

第三，进口的设备一般都会在功能和性能上做出限制，无法达到全功能和高端性能的使用状态；

第四，高端设备配套的软件和工具包同样受限，严重影响使用效果；

第五，设备的维护维修很困难，费用也极高，造成高额使用成本的问题；

第六，购买高档数控机床设备的企业，必须允许机床企业的人员随时到现场考察。我国军事工业、航空航天、船舶重工、发电能源、交通运输等支柱行业长期依靠从国外进口的高档数控机床来完成核心关键部件的加工制造，由于国外在此领域长期对我国进行技术封锁和产品禁运，为获得相关设备，需耗费大量资金和各类资源，对我国高端制造业发展一直具有极大限制，严重制约着我国高端制造业的快速提升和发展。

唯有通过自主创新实现突破，真正完成高端“工业母机”的自主可控，才能有效助力我国制造业的整体提升与发展。因此，应尽快通过制定相应政策及措施来积极应对。

革故鼎新 对症下药

近十余年，国家在数控机床领域进行了长期的科研提升支持计划，虽然取得一定进步，但仍未能实现高档数控机床的本地化发展目标。

特别是最近两年，随着国际政治局势的风云突变，“工业母机”的关键性愈发凸显。必须客观承认，高档数控机床技术从细分技术点到整体技术体系确实非常难突破，但这不应成为相关从业者的理由和借口，所以深入一线调研，进一步剖析深层次原因，是“工业母机”技术突破和产业提升所需的第一步重点工作，只有找到“病根”才能对症下药。

开展深度调研 制定合理规划

长期以来，国内机床企业和相关科研团队一直以机械设计、制造和装配技术（机械床身结构的实现技术）为核心，以仿制国外先进技术为目标，忽视了对数控机床的“大脑”——数控系统，以及电机、传感器、软件等关键内容的深入研究。

而国外的相关技术是连续几十年积累，从低端起步逐步上升至现有水平的结果，无法在短期内快速仿制成功。我国政府从国家发展战略的高度定下了“工业母机”全部自主可控且实现本地化发展的目标，但在当前的基础上，想要在短期内实现这一目标，只有在充分且深入调研国内基本情况的前提下，不以“出身”“头衔”和“规模”为评价标准，切实找到在关键软硬件领域已经取得实质突破的企业和科研团队，针对我国制造业急需的各层级装备需求，以国家利益为首，打破阻碍和限制，重新建立分层级、分目标的攻坚团队，充分发挥企业、科研院所和大专院校的已有优势，明确分工，全力实现突破。

有效整合现有资源 形成合力开展攻坚

以近期全新建立的中国机床产业链为基础，依托国家相关部门的深度支持，在深入调研和分析的基础上，整合数控机床企业和关键部件企业，集中优势兵力，在高档数控机床领域实现全新突破。

建立关键部件攻坚小组、床身结构创新组、加工制造工艺优化组、新产品设计组、质量监控组等具体攻坚团队，各组内合理配备项目负责人、总体专家、研发工程师、应用工程师、高级技工，形成完整建制，并建立长效沟通机制，针对我国制造业急需的重点“卡脖子”装备，开展全面攻坚工作。

针对“工业母机”的扩展领域，进一步整合国内相关企业、科研院所和大专院校的优势资源，推动特种专用数控加工设备、高端电子产品制造设备等方面的高质量发展，形成广义的“工业母机”技术攻关发展机制，逐步实现“换道超车”的创新发展体系，为在更多领域实现对国外技术的“超越”打下良好的科研基础。

充分利用现有成果 实现快速突破

在充分调研的基础上，企业一线专家联合科研院所与大专院校专家，通过全面评价，甄别出相关技术的真实科研成果，动员拥有成果的企业或科研团队，通过政府和社会力量联合推动体制，采用“混改”或其他方式，并提供合理的回报，形成协同创新机制，快速集成和组合，在“工业母机”的各个领域实现产品化和产业化。

对于具备基础科研成果，但尚未直接落地的科研成果，政府和社会资本可以进行投资和扶持工作，帮助成果持有方进一步孵化落地，形成具有“碗里的、盘里的、锅里的、地里的”不同成熟度的科研成果催化机制，为持续提升的“专精特新”阶梯型创新体系打下良好基础。通过建立长效的创新驱动策略，合理推动“工业母机”领域的创新发展。

针对不同需求 细分市场定位

“工业母机”的分类广泛，拓展领域具有广阔的市场应用前景，但若将目光汇聚在高端领域这一根“独木桥”，必定会出现严重的资源浪费、恶性竞争、排斥异己、拔苗助长等问题，因此引导相关从业人员发挥各自优势，针对不同层面需求，细分市场定位，专注发力于各自擅长领域，才是最为合理和有效的方式之一。

通过紧密结合制造业发展趋势、各企业掌握的市场信息和具体行业的需求信息，理清“工业母机”的各级市场需求，确定正确的细分市场，帮助企业找到适合自己的市场定位和发展目标。

这是一项非常重要但耗时较多的工作内容。做好这项工作，将对我国“工业母机”长期发展战略的可行性实施产生重要影响。

逐步建立人才梯队 针对性持续发展

我国目前的教育分类体制，在“数控技术”方面存在一定的不足之处。

“数控技术”专业，一方面出现在中专技校阶段，但是以应用型人才培养为主；另一方面出现在硕士研究生以上阶段，大学本科阶段的专业缺失是一个严重的问题，没有系统的理论教学，研究生阶段也只能靠自学为主，短短两三年时间的学习不足以支持在数控领域开展相关科研工作。

没有系统的理论学习基础，进入工作岗位后从事相关的技术研发，同样会出现“捉襟见肘”的情况。没有良好且数量足够的基础人才队伍，很难筛选出优秀的“苗子”进行持续创新科研，这种局面也是阻碍我国“工业母机”快速发展的严重制约因素。

根据市场需求和企业发展的实际需求，企业内部的研发部门更适合从事长期持续的科研工作，因此“工业母机”的科研人才梯队建设可以考虑企业合理联合科研院所和大专院校的方式，通过深入开展人才梯队建设，保证我国“工业母机”技术的长效提升。