數(shù)控板卡產(chǎn)品可行性初步分析

1、數(shù)控板卡產(chǎn)品可行性初步分析目錄1 數(shù)控板卡簡介21.1 運動控制器與數(shù)控板卡21.2 數(shù)控系統(tǒng)簡介32數(shù)控板卡相關技術主要發(fā)展方向42.1 數(shù)控機床的相關技術主要發(fā)展方向42.1.1 數(shù)控機床新技術發(fā)展特點42.1.2 數(shù)控切割機主要技術發(fā)展方向72.2 數(shù)控系統(tǒng)的技術發(fā)展方向82.2.1 通用數(shù)控和PC數(shù)控是主要發(fā)展方向82.2.2 國家重點扶持的高端數(shù)控技術102.3 基于PC的開放式運動控制器的主要發(fā)展方向112.4 嵌入式運動控制器是重要發(fā)展方向133 數(shù)控機床相關產(chǎn)品市場動態(tài)143.1 數(shù)控機床類產(chǎn)品產(chǎn)量分析及預測143.2 數(shù)控機床類產(chǎn)品市場需求分析及預測163.2.1 需求情況初

2、步統(tǒng)計163.2.2 政策面對數(shù)控機床行業(yè)有利173.2.4目前全球經(jīng)濟形勢對市場的影響183.3 數(shù)控機床類產(chǎn)品價格趨勢分析203.4 數(shù)控機床類產(chǎn)品進出口量值分析214 公司發(fā)展數(shù)控板卡產(chǎn)品的技術優(yōu)勢245 發(fā)展數(shù)控板卡產(chǎn)品的資源條件的可行性.(含物資、設備、能源及外購外協(xié)件配套等)246 技術經(jīng)濟效益初步分析247 批量投產(chǎn)的可行性分析257.1 市場值得開拓257.1.1 數(shù)控系統(tǒng)應用市場商機巨大257.1.2 其它方面的市場應用同樣巨大257.2 可依托民營企業(yè)發(fā)展267.3 走系統(tǒng)道路增加附加值和連續(xù)發(fā)展267.4 主要風險277.4.1 市場的不可預見性277.4.2 技術風險2

3、81 數(shù)控板卡簡介1.1 運動控制器與數(shù)控板卡本文所述的數(shù)控板卡是運動控制器的重要組成部分。運動控制器是數(shù)控系統(tǒng)的重要單元，主要用于對機械傳動裝置的位置、速度進行實時的控制管理，使運動部件按照預期的軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)完成相應的動作。運動控制器通常可分為以下幾類：(1) 運動控制卡。一般作為內插式板卡在PC中運行，不能獨立工作，適合PC-Based數(shù)控系統(tǒng)，包括PCI、ISA、PC104等總線標準，也就是本方所述的數(shù)控板卡。(2) PLC自帶的運動控制卡。只在自己品牌的PLC中工作，整機系統(tǒng)整合度是最好，性能取決于各品牌的水平和能力。(3) 單獨的運動控制器?？梢跃幊?一般內置了一些特定的運動

4、控制功能。除非是很單一的系統(tǒng)，否則還需要和PLC通訊握手，缺點是系統(tǒng)整合不佳。(4) 內嵌在伺服驅動器里的運動控制器。整合性能很好，但靈活性不佳，適合于專機專用。運動控制有國際標準語言：PLCopen Motion，實際上是功能函數(shù)，可以被所有標準PLC語言調用。一般PLC的運動控制都在向這個方向靠攏，單獨或內嵌的控制器中，有些大廠品牌也在向這個方向發(fā)展，但小廠牌還是各自為陣；基于PC的運動控制卡基本各自為戰(zhàn)，沒有往這個方向發(fā)展。基于PC總線的開放式運動控制器已成為當今自動化領域應用最廣、功能最強的運動控制器，并且在全球范圍內得到了廣泛的應用，國家重點扶持的華中數(shù)控和數(shù)控系統(tǒng)的民營企業(yè)深圳固高

5、均主推這一類運動控制器。這種開放式結構的運動控制系統(tǒng)能充分利用PC機的資源，可以利用第三方軟件資源完成用戶應用程序開發(fā)，將生成的運動指令通過總線傳輸給運動控制器,運動控制器接受來自上位PC機的運動指令，按照設定的運動模式，完成相應的實時運動規(guī)劃(點位運動、多軸插補協(xié)調運動或多軸同步協(xié)調運動)，向驅動器發(fā)出相應的運動指令。運動控制器的應用范圍可分為以下三類:(1)點位控制。如:PCB鉆床、SMT、晶片自動輸送、IC插裝機、引線焊接機、紙板運送機驅動、包裝系統(tǒng)、碼垛機、激光內雕機、激光劃片機、坐標檢驗、激光測量與逆向工程、鍵盤測試、來料檢驗、顯微儀、定位控制、PCB測試、焊點超生掃描檢測、自動織袋

6、機、地毯編織機、定長剪切，折彎機控制。(2)連續(xù)軌跡控制。如:數(shù)控車床、銑床，雕刻機、激光切割機、激光焊接機、激光雕刻機、數(shù)控沖壓機床、快速成型機、超聲焊接機、火焰切割機、等離子切割機、水射流切割機、電路板特型銑、晶片切割機等。(3)同步控制。如：套色印刷、包裝機械、紡織機械、飛剪、拉絲機、造紙機械、鋼板展平、鋼板延壓、縱剪分條等。其中的連續(xù)軌跡控制類應用基本是數(shù)控機床,也是運動控制中技術含量最高的部分，目前和今后五年內數(shù)控機床仍是運動控制卡的主要應用市場,分析數(shù)控板卡市場就是分析運動控制器市場，也就是分析數(shù)控機床市場。1.2 數(shù)控系統(tǒng)簡介圖1典型的開放式數(shù)控系統(tǒng)模型數(shù)控機床是現(xiàn)代科學技術的最

7、前沿信息技術與傳統(tǒng)機床相結合的產(chǎn)物，反映了一個國家制造技術的水平和工業(yè)水平，一個國家數(shù)控化率的高低已經(jīng)成為衡量其機械工業(yè)技術水平的一個重要指標，國外數(shù)控化率水平已達2030%。數(shù)控機床通常由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。數(shù)控系統(tǒng)用于數(shù)控機床的運算、管理和控制，通過輸入介質得到數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行解釋和運算并對機床產(chǎn)生作用。隨著制造商對產(chǎn)品復雜程度和精度的提高、對產(chǎn)品生產(chǎn)成本降低的要求的提高，對數(shù)控機床提出了更高的要求，而這種不斷增高的要求主要不是針對機械系統(tǒng)的要求，而是對數(shù)控機床的控制設備數(shù)控系統(tǒng)提出的挑戰(zhàn)，針對這種挑戰(zhàn)，迫切需要一種新的數(shù)控系統(tǒng)來滿足生產(chǎn)商日益

8、增長的需求，以克服傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)帶來的不便。當今世界的各種數(shù)控系統(tǒng)大致可分為以下4種類型:(1)傳統(tǒng)專用型數(shù)控系統(tǒng)這類數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家自行開發(fā)，具有很強的專用性，經(jīng)過了長時間的使用，質量和性能穩(wěn)定可靠，目前占領著制造業(yè)的大部分市場。但由于其采用一種完全封閉的體系結構，往往存在以下缺點:a.用戶的應用、維修以及操作人員培訓完全依賴于數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，系統(tǒng)維護費用較高；b.系統(tǒng)功能的擴充以及更新完全依賴于公司的技術水平，周期比較長；c.大量市售廉價通用軟硬件在專用數(shù)控系統(tǒng)上無法使用，功能比較單一。因此，隨著開放式體系結構數(shù)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，這種傳統(tǒng)專用型數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)，市

9、場份額已經(jīng)在逐漸減小。(2) PC嵌入NC結構的開放式數(shù)控系統(tǒng)如FANUC16i/18i, Simens840D,NumIO60等數(shù)控系統(tǒng)。這類數(shù)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)專用型數(shù)控系統(tǒng)相比，結構上具備一些開放性，功能十分強大，但系統(tǒng)軟硬件結構十分復雜，系統(tǒng)價格也十分昂貴，一般的中小型數(shù)控機床生產(chǎn)廠家沒有經(jīng)濟能力去購買。(3) NC嵌入PC結構的開放式數(shù)控系統(tǒng)這種數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分由開放式體系結構的運動控制卡與PC機構成，運動控制卡通常選用高速DSP作為CPU，具有很強的運動控制和PLC 控制能力，如日本MAZAK公司用三菱電機的MELDASMAGIC 64構造的MAZATROL 640 CNC。這種數(shù)控系

10、統(tǒng)的開放性能比較好，并且對功能進行改進也比較方便，系統(tǒng)的控制功能主要由運動控制卡來實現(xiàn)，機床硬件發(fā)生改變時，只需要修改相應部分的控制軟件，系統(tǒng)性價比較高，能夠滿足大多數(shù)的數(shù)控機床生產(chǎn)廠家的需要。(4)全軟件型的開放式數(shù)控系統(tǒng)這是一種最新型的開放式體系結構的數(shù)控系統(tǒng)，所有的數(shù)控功能(包括插補、位置控制等)全部都是由計算機軟件來實現(xiàn)的。與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比，全軟件型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性價比，因而最有生命力。其典型產(chǎn)品有美國MDSI公司的Open CNC、德國Power Automation公司的PA8000NT，以及NUM公司的NUM1020系統(tǒng)等。開放式數(shù)控系統(tǒng)由美國在二十世紀八十年代末提

11、出以來，目前尚沒有統(tǒng)一的定義，OSACA(Open System Architecture for Control with Automation Systems)是歐共體為開放式數(shù)控系統(tǒng)定義的控制器結構，它將工業(yè)控制領域的開放式系統(tǒng)定義為：“開放式控制系統(tǒng)由一系列邏輯上獨立的部件組成。”雖然傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了非常復雜的功能并達到了相當?shù)木?，但由于傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)采用專用計算機系統(tǒng)，其實現(xiàn)過程對用戶來講是封閉的，并且它的各個模塊功能固定，各廠商的軟硬件互不兼容，用戶無法對系統(tǒng)進行重新定義和擴展，系統(tǒng)與外部缺乏有效的通信功能，這增加了用戶的投資風險和成本。開放式數(shù)控系統(tǒng)則便于擴展、功能柔性

12、并且對用戶開放，是二十一世紀數(shù)控技術的發(fā)展方向，尤其是基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)，隨著IPC檔次的上升、價格降低、應用普及和廣泛的軟件支持，日益受到市場的歡迎。2數(shù)控板卡相關技術主要發(fā)展方向2.1 數(shù)控機床的相關技術主要發(fā)展方向2.1.1 數(shù)控機床新技術發(fā)展特點當前，世界數(shù)控機床的技術發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)高速、高效高速機床不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到50008000m/min以上；主軸轉速在30000rpm(有的高達10萬rpm)以上；工作臺的移動速度(進給速度)：在分辨率為1m條件下達

13、100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1m時達24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內；小線段插補進給速度達到12m/min。(2)高精度當前，在機械加工高精度的要求下，普通級數(shù)控機床的加工精度已由±10m提高到±5m；精密級加工中心的加工精度則從±35m提高到±11.5m，甚至更高；超精密加工精度進入納米級(0.001m)，主軸回轉精度要求達到0.010.05m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003m等。這些機床一般都采用矢量控制的變頻驅動電主軸(電機與主軸一體化)，主軸徑向跳動小于2µm，軸向竄動小于

14、1µm，軸系不平衡度達到G0.4級。高速高精加工機床的進給驅動，主要有“回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。此外，新興的并聯(lián)機床也易于實現(xiàn)高速進給。滾珠絲杠由于工藝成熟，應用廣泛，不僅精度能達到較高(ISO34081級)，而且實現(xiàn)高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機床所采用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。滾珠絲杠屬機械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應地造成運動滯后和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響，1993年開始在機床上應用直線電機直接驅動，由于是沒有

15、中間環(huán)節(jié)的“零傳動”，不僅運動慣量小、系統(tǒng)剛度大、響應快，可以達到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統(tǒng)的作用下也易達到較高水平，是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅動方式。目前使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208m/min，加速度2g，并在繼續(xù)提高。(3)高可靠性隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡化應用的發(fā)展，數(shù)控機床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機床制造商追求的目標。對于每天工作兩班的工廠而言，如果要求在16小時內連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)99%以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。對一臺數(shù)控機床而

16、言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級)。數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于30000小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大于10萬小時。當前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上，但是距理想的目標還有差距。(4)復合化在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，復合功能的機床將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發(fā)展很快的機種。柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數(shù)控加工程序，自動進行同

17、一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進行同一類工藝方法多工序復合加工的機床。事實證明，機床復合加工能提高加工精度和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。(5) 多軸化隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當前的一個開發(fā)熱點，5軸聯(lián)動機床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點。最近，國外還在研究6軸聯(lián)動控制使用非旋轉刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低,尚難實

18、用化。(6)智能化智能化是21世紀制造技術發(fā)展的一個大方向。數(shù)控系統(tǒng)中的智能化的內容包括以下方面：a. 為追求加工效率和加工質量的智能化，如自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；b. 為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載、自動選定模型、自整定等；c. 簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；d. 智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。國內外正在進行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。(7)網(wǎng)絡化數(shù)控機床的網(wǎng)絡化，主要指機床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上

19、位計算機進行網(wǎng)絡連接和網(wǎng)絡控制。數(shù)控機床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部。隨著網(wǎng)絡技術的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，又稱“e-制造”，是機械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標志之一，也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數(shù)控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。(8)柔性化數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和

20、經(jīng)濟性方向發(fā)展。柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機床及其構成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。(9)綠色化目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，因為切削液既污染環(huán)境、危害工人健康、增加資源和能源的消耗。不過，對于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難以實際應用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤滑

21、(MQL)的準干切削。目前在歐洲的大批量機械加工中，已有1015%的加工使用了干和準干切削。對于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機床來說，主要是采用準干切削。在各類金切機床中，采用干切削最多的是滾齒機。總之，數(shù)控機床技術的進步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質以及人性化的方向發(fā)展?？梢灶A見，隨著數(shù)控機床技術的發(fā)展和數(shù)控機床的廣泛應用，制造業(yè)將迎來一次足以撼動傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。2.1.2 數(shù)控切割機主要技術發(fā)展方向 數(shù)控切割機作為技術含量較低的數(shù)控機床，在國內已大量生產(chǎn)和應用，在市場中已經(jīng)普及。在數(shù)控切割機床結構、硬件配置和制造水平大致

22、相同或類似的情況下，切割效率和切割質量主要將由數(shù)控切割軟件決定，特別是由優(yōu)化套料編程軟件和數(shù)控系統(tǒng)中的切割控制軟件決定。目前數(shù)控火焰和等離子切割機在我國工業(yè)企業(yè)開始大量普及，國內數(shù)控切割機廠家生產(chǎn)的數(shù)控切割機在機床設計和制造水平方面逐步趨向成熟和穩(wěn)定。但是由于缺乏數(shù)控切割軟件技術，使數(shù)控切割機在使用過程中普遍存在切割生產(chǎn)效率低，鋼材和耗材浪費嚴重的問題，具體表現(xiàn)在： 數(shù)控系統(tǒng)不穩(wěn)定，沒有使用套料軟件、造成設備和材料的浪費，不能實現(xiàn)自動切割，單件切割與熱切割變形及一系列切割質量問題等方面。通過數(shù)控切割軟件技術，采用全新的數(shù)控切割理念和技術方法，可實現(xiàn)“全時切割、自動切割、高效切割、高質量切割和高

23、套料率切割”，以提高切割效率和切割質量，有效節(jié)省鋼材和耗材。(1)全時切割  全時切割方式在電腦上使用優(yōu)化套料編程軟件完成整板套料、余料板套料和高效切割套料編程，數(shù)控切割機只接受套料軟件提供的CNC切割程序，使數(shù)控切割機全時用來切割。改變傳統(tǒng)的在數(shù)控系統(tǒng)上進行編程套料，使數(shù)控切割機閑置等待編程套料的切割生產(chǎn)方式，有效提高數(shù)控切割機的切割效率，使原本一臺數(shù)控切割機的切割生產(chǎn)能力提高成為二臺甚至三臺數(shù)控切割機的切割生產(chǎn)能力。 (2)自動切割  自動切割數(shù)控系統(tǒng)，提供了完善的自動穿孔和自動切割工藝，通過調用板材切割參數(shù)庫和自動切割邏輯，實現(xiàn)自動切割，包括自動穿孔，空程和

24、切割速度的自動加減速，以及拐角和圓弧切割的自動加減速。自動切割方式的最大優(yōu)點是把完善的切割工藝和豐富的切割經(jīng)驗集成在數(shù)控系統(tǒng)中，有效地彌補切割工人的經(jīng)驗不足和體力與情緒的波動，可以有效提高和持久保證數(shù)控切割機的切割效率和切割質量。(3)高效切割  高效切割方式在優(yōu)化套料軟件在整板套料和余料板套料的基礎上，提供共邊、連割、借邊、橋接等高效切割方式編程方法，有效減少預熱穿孔，減少重復切割，防止熱切割變形，從而有效提高切割效率，節(jié)省鋼材和耗材，特別是節(jié)省等離子耗材。同時，數(shù)控系統(tǒng)為實現(xiàn)高效切割提供了零件套料圖形庫和明盲孔自動判斷與借邊切割功能，節(jié)省畫圖編程套料時間，實現(xiàn)零件整板套料和共邊與

25、連續(xù)切割，有效減少預熱穿孔，改變傳統(tǒng)的逐個零件切割，每個零件穿孔的切割方式，有效提高切割效率。高效切割生產(chǎn)方式可減少7080%的穿孔數(shù)量，每年可節(jié)省50%的割嘴和耗材。  (4)高質量切割：數(shù)控系統(tǒng)提供完善系統(tǒng)的切割工藝，確保數(shù)控切割機高質量切割。a. 提供齒輪齒條間隙自動補償切割工藝，有效解決反向間隙的切割質量問題，延長切割機使用壽命。b. 提供不同板材厚度和不同切割方式下的拐角及圓弧自動加減速的設置和切割工藝，有效解決拐角過燒和圓弧切割面傾斜問題。c. 提供多種引入引出線補償方法，有效解決引割點過燒留疤痕的質量問題。用戶可根據(jù)焊接或機械加工的需要，自主選擇起割點少量過燒、留小尾巴

26、、或近似平滑的起割點引入引出方式。d. 提供CNC程序的預處理功能，把DXF圓弧中的小線段壓縮擬合為光滑的曲線，使數(shù)控切割機平穩(wěn)切割，有效避免機床上下抖動，提高切割質量。e. 提供直線插補運算和圓弧插補運算，保證圓形零件切割不變形。(6)高套料率切割：高套料率切割方式使用優(yōu)化套料軟件，進行整板套料、余料板套料，進而實現(xiàn)整板切割和余料板切割，有效避免鋼板余料的產(chǎn)生和浪費，使剩余鋼板得到充分的重復利用。2.2 數(shù)控系統(tǒng)的技術發(fā)展方向2.2.1 通用數(shù)控和PC數(shù)控是主要發(fā)展方向從宏觀上看數(shù)控系統(tǒng)可分為專用計算機數(shù)控系統(tǒng)和通用計算機數(shù)控系統(tǒng)兩大類。目前國內外眾多廠商普遍看好的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展方向是通用計算

27、機數(shù)控系統(tǒng)。在通用機數(shù)控中最成功的當屬PC數(shù)控系統(tǒng)。由于PC機(包括工業(yè)PC)產(chǎn)量大、價格便宜，技術進步和性能提高很快，且可靠性高(工業(yè)PC主機的MTBF已達30年)。因此，以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比，而且還可充分利用通用微機已有軟硬件資源和分享計算機領域的最新成果，如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。目前，PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結構主要有以下幾種形式：  (1)專用數(shù)控加PC前端的復合式結構這類系統(tǒng)的設計思想是將通用PC和專用NC通過高速信息交換通道連接到一起,組成復合式數(shù)控系統(tǒng)。其優(yōu)點是可以保持原有數(shù)控基礎，發(fā)揮廠家

28、在以硬件專用芯片實現(xiàn)特殊控制功能等方面的優(yōu)勢，技術上容易保密，多為一些老的數(shù)控廠商或實力較強的廠家所采用。最大缺點是開放性有限、開發(fā)和生產(chǎn)成本較高，技術升級換代較慢。(2)通用PC加實時控制單元的階梯式結構其設計思想是利用PC機作為數(shù)控系統(tǒng)軟硬件平臺，在其標準總線上直接連接實時控制單元(將實時控制板卡插入總線插槽中)而組成完整的數(shù)控系統(tǒng)。PC機主要完成數(shù)控系統(tǒng)中上層一些實時性不是很強的任務并對全系統(tǒng)的運行進行協(xié)調和管理，而實時控制單元則完成數(shù)控下層的高實時性控制任務。實時控制單元可以是帶軌跡插補計算、位置控制、開關量控制(PLC)等的完整的CNC單元，也可以是僅具有位置控制功能的簡單位控卡或與

29、數(shù)字式伺服接口的數(shù)字脈沖轉換卡。 由于這類系統(tǒng)結構簡單、易于實現(xiàn)開放性、成本相對較低，因此得到了國內外許多廠商，特別是中小廠家的廣泛采用。但這類系統(tǒng)也存在一些缺點,最突出的就是實時控制單元與伺服驅動單元間的信息交換問題,將實時控制信息送往伺服驅動單元的方法主要有兩種：一種是通過模擬量形式進行，主要問題是難以消除零飄、溫飄對精度的影響，容易受外部干擾。另一種是通過脈沖量形式進行，主要缺點是實時控制單元與伺服驅動單元間需通過非編碼方式直接傳遞指令脈沖信號，一旦丟失脈沖或引入了干擾脈沖，難以進行查錯糾錯，不易保證信息的高可靠性。(3)數(shù)字化分布式結構其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為

30、介質的網(wǎng)絡與PC數(shù)控裝置連接起來，組成完整的數(shù)控系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)采用分布式計算和控制，并通過具有高可靠性和高實時性的網(wǎng)絡進行通訊和協(xié)調，因而可以最大限度地發(fā)揮各子系統(tǒng)的能力，使整個數(shù)控系統(tǒng)具有很好的性能，但是，這種系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)成本很高，投資較大。2.2.2 國家重點扶持的高端數(shù)控技術權威人士宣稱：國內的數(shù)控技術比國外落后至少15年，國外多項數(shù)控技術對中國實行控制，主要是涉及安全防務方面的技術，是政府投資和扶持的主要方向，這些高端數(shù)控技術可以概括為以下4個方面：(1)復雜運動規(guī)律的控制技術包括“螺旋線插補2D+6”、“5軸加工程序包”、“多軸插補（>4軸）”都屬于這一技術方向。復雜型

31、面和曲線的運動控制屬于數(shù)控基礎中的基礎技術，也是負責工藝裝備的現(xiàn)實需求。特別是五軸加工控制技術，是復雜曲面加工的基礎支持技術。該技術是關系到航空航天制造業(yè)、武器裝備制造業(yè)、動力裝備制造業(yè)的關鍵技術。(2)多軸耦合關系運動控制“搬運（機器人）變換包”，“位控循環(huán)中的1D/3D間隙控制”，“懸垂度補償，多維”，“主動數(shù)值耦合和曲線列表插補”，“電子齒 輪單元”，“連續(xù)修正”，“測量2級”都體現(xiàn)了上述特征。上述功能的共性特征是某坐標軸運動不再是受計劃性軌跡執(zhí)行，而是與其他軸的運動或邏輯量具有某種 耦合關系或者協(xié)同關系，即實時插補過程還引入了其他控制因素。上述功能顯然對于復雜裝備是非常必要的，屬于經(jīng)典

32、插補運動控制的重要補充。(3)開放式結構“開放式結構NC核心編譯循環(huán)”和“同步操作”都屬于這一技術方向?！伴_放式結構NC核心編譯循環(huán)”引擎支持用戶將自己編寫的控制 功能加入系統(tǒng)中，并可按照指定的執(zhí)行頻度周期性執(zhí)行。而“同步操作”是用戶以高級語言的形式約定執(zhí)行條件和執(zhí)行動作。這兩項功能分別體現(xiàn)了控制系統(tǒng)不同層 次的開放，一種是執(zhí)行引擎的開放，另一種是用戶語言層面的開放。這類的技術顯然有利于主機廠的快速響應工藝需求，將自己專有的技術融入到控制器中，二次開發(fā)具有自己特色的控制器，極大地拓展了控制器的控制能力。(4)與伺服控制技術的融合“內部驅動變量評價”就屬于這一技術方向。伺服驅動裝置的性能直接影響

33、整個數(shù)控系統(tǒng)的控制表現(xiàn)和整個裝備的性能表現(xiàn)。因此，伺服驅動相關技術也成為高端控制器技術群的重要基礎。由于伺服驅動裝置嵌入式系統(tǒng)的特點，運算資源、存儲資源和人機交互能力的局限性，伺服系統(tǒng)參數(shù)的可視化和優(yōu)化需要通過上位的數(shù)字控制器來實現(xiàn)。因此，控制器技術與伺服驅動技術的技術融合就成為數(shù)控技術發(fā)展的重要方向,這一技術特點可以從許多控制器產(chǎn)品中得到映證。   2.3 基于PC的開放式運動控制器的主要發(fā)展方向運動控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的一個核心組件, 其技術發(fā)展方向和開放式數(shù)控系統(tǒng)類似。開放式控制器體系結構源于“開放式”的PC(個人計算機) 技術, 目前的開放式運動控制器多為P

34、C+運動控制卡結構。在開放式控制器技術的推動下, 運動控制系統(tǒng)由傳統(tǒng)的封閉式結構朝著開放、可重構、網(wǎng)絡化方向發(fā)展,現(xiàn)代運動控制器需聯(lián)通信息網(wǎng)、邏輯控制網(wǎng)和伺服控制網(wǎng)(接口)三種網(wǎng)絡。按照開放式數(shù)控系統(tǒng)第1 部分: 總則(GB/T18759.1- 2002) 的定義, 開放式數(shù)控系統(tǒng)有三個層次的開放, 第一層, 系統(tǒng)功能可配置, 人機界面、伺服驅動單元的運動控制接口、邏輯控制單元接口均開放; 第二層, 系統(tǒng)軟件體系結構、拓撲結構和應用軟件接口開放, 第三方的應用軟件能在系統(tǒng)中安裝運行并實現(xiàn)互操作性, 且第三方的軟件模塊可以在拓撲結構不變的情況下對本系統(tǒng)軟件模塊置換和擴展; 第三層 , 系統(tǒng)可實現(xiàn)

35、重構,國標GB/T 18759.1- 2002 尚未公布可重構的詳細內容。開放式數(shù)控系統(tǒng)所具有的主要特點:(1)軟件化數(shù)控系統(tǒng)內核擴展了數(shù)控系統(tǒng)的柔性和開放性，降低了系統(tǒng)成本。隨著計算機性能的提高和實時操作系統(tǒng)的應用，軟件化NC內核將被廣泛接受。它使得數(shù)控系統(tǒng)具有更大的柔性和開放性，方便系統(tǒng)的重構和擴展，降低系統(tǒng)的成本。數(shù)控系統(tǒng)的運動控制內核要求有很高的實時性（伺服更新和插補周期為幾十微秒幾百微秒），其實時性實現(xiàn)有硬件實時和軟件實時兩種方法：在硬件實時實現(xiàn)上，早期DOS系統(tǒng)可直接對硬中斷進行編程來實現(xiàn)實時性，通常采用在PC上插NC I/O卡或運動控制卡。由于DOS是單任務操作系統(tǒng)，非圖形界面，

36、因此在DOS下開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)功能有限，界面一般，網(wǎng)絡功能弱，有專有硬件，只能算是基于PC化的NC，不能算是真正的開放式數(shù)控系統(tǒng)，如華中I型，航天CASNUC901系列，四開SKY系列等；由于Windows不是實時系統(tǒng)，要達到NC的實時性，只有采用多處理器，常見的方式是在PC 上插一塊基于DSP處理器的運動控制卡，NC內核實時功能由運動控制卡實現(xiàn)，稱為PC與NC的融合。這種方式給NC功能帶來了較大的開放性，通過Windows的GUI可實現(xiàn)很好的人機界面，目前大多宣稱為開放式的數(shù)控系統(tǒng)屬于這一類，如功能非常強大的MAZAK的Mazatrol Fusion 640，美國A2100，Advantage

37、 600，華中HNC-2000數(shù)控系統(tǒng)等。但是該類運動控制卡仍屬于專有硬件，各廠家產(chǎn)品不兼容，增加成本（12萬元），且Windows系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，不適合于工業(yè)應用（WindowsNT工作較穩(wěn)定）。在軟件實時實現(xiàn)上，只需一個CPU，系統(tǒng)簡單，成本低，但必須有一個實時操作系統(tǒng)。實時系統(tǒng)根據(jù)其響應的時間可分為硬實時（Hard real time，小于100微秒），嚴格實時（Firm real time小于1毫秒）和軟實時（Soft real time，毫秒級），數(shù)控系統(tǒng)內核要求硬實時。有兩種方式實現(xiàn)：一種是采用單獨實時操作系統(tǒng)如QNX，Lynx，VxWorks和WindowsCE等，這類實時操作系

38、統(tǒng)比較小，對硬件的要求低，但其功能相對Windows較弱。如美國Clesmen大學采用QNX研究的Qmotor系統(tǒng)；另一種是在標準的商用操作系統(tǒng)上加上實時內核，如WindowsNT加VenturCOM公司的RTX、Linux加RTLinux等。這種組合形式既滿足了實時性要求，又具有商用系統(tǒng)的強大功能。LINUX系統(tǒng)具有豐富的應用軟件和開發(fā)工具，便于與其他系統(tǒng)實現(xiàn)通訊和數(shù)據(jù)共享，可靠性比Windows系統(tǒng)高，這在工業(yè)控制中是至關重要的。目前制造系統(tǒng)在WINDOWS下的應用軟件比較多，為解決Windows應用軟件的使用，可以通過網(wǎng)絡連接前端PC擴展運行WINDOWS應用軟件，既保證了系統(tǒng)的可靠性又

39、達到了已有軟件資源的應用。WindowsNT+RTX組合的應用較成功的有美國的OpenCNC 和德國的PA公司（自己開發(fā)的實時內核），這兩家公司均有產(chǎn)品推出，另外SIMENS公司的SINUMERIK® 840Di也是一種采用NT操作系統(tǒng)的單CPU的軟件化數(shù)控系統(tǒng)。Linux和RTLinux是源代碼開放的免費操作系統(tǒng)，發(fā)展迅猛，是我國力主發(fā)展的方向。(2)數(shù)控系統(tǒng)與驅動和數(shù)字I/O（PLC的I/O）連接的發(fā)展方向是現(xiàn)場總線傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)驅動和PLC I/O與控制器是直接相連的，一個伺服電動機至少有11根線，當軸數(shù)和I/O點多時，布線相當多，出于可靠性考慮，線長有限（一般3-5米）、擴展不

40、易、可靠性低、維護困難，特別是采用軟件化數(shù)控內核后，通常只有一個CPU，控制器一般在操作面板端，離控制箱（放置驅動器等）不能太遠，給工程實現(xiàn)帶來困難，所以一般PC數(shù)控系統(tǒng)多采用一體化機箱，許多機床廠家和用戶不易接受。現(xiàn)場總線用一根通訊線或光纖將所有的驅動和I/O級連起來，傳送各種信號，以實現(xiàn)對伺服驅動的智能化控制。這種方式連線少，可靠性高，擴展方便，易維護，易于實現(xiàn)重配置，是數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。數(shù)控系統(tǒng)中采用的現(xiàn)場總線標準有PROFIBUS（傳輸速率12Mbps），如Siemens 802D等；光纖現(xiàn)場總線SERCOS（最高為16Mbps，但目前大多系統(tǒng)為4Mbps），如Indramat Sy

41、stem2000和北京機電院的CH-2010/S，北京和利時公司也研究了SERCOS接口的演示系統(tǒng)；CAN現(xiàn)場總線，如華中數(shù)控和南京四開的系統(tǒng)等，但目前基于SERCOS和PROFIBUS的數(shù)控系統(tǒng)都比較貴。而CAN總線傳輸速率慢，最大傳輸速率為1Mbps時，傳輸距離為40米。(3)網(wǎng)絡化是基于網(wǎng)絡技術的E-Manufacturing對數(shù)控系統(tǒng)的必然要求傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一、有效和高速的通道與其他控制設備和網(wǎng)絡設備進行互連，信息被鎖在“黑匣子”中，每一臺設備都成為自動化的“孤島”，對企業(yè)的網(wǎng)絡化和信息化發(fā)展是一個障礙。CNC機床作為制造自動化的底層基礎設備，應該能夠雙向高速地傳送信息，實現(xiàn)加工信

42、息的共享、遠程監(jiān)控、遠程診斷和網(wǎng)絡制造，基于標準PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)可利用以太網(wǎng)技術實現(xiàn)強大的網(wǎng)絡功能，實現(xiàn)控制網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的融合，實現(xiàn)網(wǎng)絡化生產(chǎn)信息和管理信息的集成以及加工過程監(jiān)控，遠程制造、系統(tǒng)的遠程診斷和升級。在網(wǎng)絡協(xié)議方面，制造自動化協(xié)議MAP（Manufacturing Automation Protocol）由于其標準包含內容太廣泛，應用層未定義，難以開發(fā)硬件和軟件，每個站需有專門的MAP硬件，價格昂貴，缺乏廣泛的支持而逐漸淡出市場。現(xiàn)在廣為大家接受的是采用TCP/IP INTERNET協(xié)議，美國HAAS公司的Creative Control Group將這一以太網(wǎng)的數(shù)控網(wǎng)絡稱為

43、DCN（Direct CNC Networking）。日本的MAZAKA公司 的Mazatrol Fusion 640系統(tǒng)有很強的網(wǎng)絡功能，可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸、管理和設備故障診斷等。2.4 嵌入式運動控制器是重要發(fā)展方向除了傳統(tǒng)的基于PC的運動控制器外，嵌入式運動控制器的市場占有量增長強勁，嚴格說來，嵌入式運動控制器仍是基于PC的運動控制器，嵌入式運動控制器實際上是開放式運動控制器網(wǎng)絡化和現(xiàn)場總線互聯(lián)發(fā)展下的結果。隨著ISP在線可編程技術、Internet技術連同嵌入式實時操作系統(tǒng)等信息技術的發(fā)展，模塊化、網(wǎng)絡化、嵌入式、可重構的開放式智能運動控制器成為當前運動控制領域的一個重要發(fā)展方向。德國

44、JetterAG、英國的Trio、以色列的ELMO等公司的嵌入式智能運動控制器廠商，甚至宣布了“網(wǎng)絡就是控制器”時代的到來。以工業(yè)局域網(wǎng)技術為基礎的工廠自動化(FactoryAutomation簡稱FA)工程技術在最近10年來得到了長足的發(fā)展，并顯示出良好的發(fā)展勢頭。圖2給出了嵌入式運動控制器的體系結構，在基于PC機和運動控制器的體系結構中，網(wǎng)絡通信有效地解決了嵌入式運動控制器的互聯(lián)。圖2嵌入式運動控制器體系結構在多數(shù)場合，嵌入式運動控制器可以脫離網(wǎng)絡使用。嵌入式運動控制器通常采用基于X86的PC104或ARM代替?zhèn)鹘y(tǒng)PC與DSP等構成控制模塊。隨著MCU(微控制器) 和DSP(數(shù)字信號處理器

45、)性能的增強, MUC和DSP取代PC的趨勢日趨明顯, 而這種嵌入式的緊湊結構與傳統(tǒng)PC和IPC相比更能適應工業(yè)環(huán)境，更適于一些功能較為簡單的數(shù)控設備。特別是隨著ARM技術的推廣和普及應用，使得在許多場合ARM和DSP取代了基于PC的運動控制卡。3 數(shù)控機床相關產(chǎn)品市場動態(tài)3.1 數(shù)控機床類產(chǎn)品產(chǎn)量分析及預測近年來我國數(shù)控機床產(chǎn)量可參見圖3，從2000年的年產(chǎn)1.41萬臺到2007年12.33萬臺持續(xù)保存增長，平均增長速度達36.7%，2005年增速最小為15%,近兩年增速均超過43%。我國數(shù)控機床生產(chǎn)廠共有100多家，其中能批量生產(chǎn)的企業(yè)有42家(國有企業(yè)30家，民營企業(yè)5家，合資、獨資企業(yè)

46、7家)，平均年產(chǎn)量4050臺，幾家重點企業(yè)年產(chǎn)量可達400700臺?？傊覈鴶?shù)控機床生產(chǎn)廠家眾多，但產(chǎn)量普遍較低，特別是中高檔機床。以2004年中檔數(shù)控機床中典型的普通立式加工中心為例：全年約消耗1萬臺，大陸所有企業(yè)總產(chǎn)量是2000臺左右，臺灣向大陸銷售了3300臺，其余約50%為國外進口。數(shù)控系統(tǒng)(包括主軸和進給驅動單元)生產(chǎn)企業(yè)約50家，生產(chǎn)具有一定批量的企業(yè)有8家，其中國有企業(yè)3家，民營企業(yè)2家，合資、獨資企業(yè)3家。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機床數(shù)控集團、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽藝天、廣州數(shù)控、南京新方達、成都廣泰等，國產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒有超過30004

47、000套，基本是經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng) (其中有10%左右的是合資企業(yè)產(chǎn)品)，國內使用的數(shù)控系統(tǒng)80%為進口產(chǎn)品。國內經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)基本飽和，中高檔數(shù)控系統(tǒng)基本進口。我國數(shù)控機床產(chǎn)量份額逐漸從國企分流到合資企業(yè)和民營企業(yè)。以全功能數(shù)控機床為例：2007年統(tǒng)計我國年產(chǎn)全功能數(shù)控機床約30004000臺(日本年產(chǎn)萬多臺), 海外機床廠商在我國投資廠家年產(chǎn)數(shù)控機床已超過3000臺，民營廠家數(shù)控機床年產(chǎn)量不足1000臺，每年國內花十幾億美元進口70009000臺數(shù)控機床。2007年機床出口量中民營企業(yè)已首次超過國企。圖3近年來我國金切機床和數(shù)控機床產(chǎn)量及增速圖4近年來我國金切機床數(shù)控化率國際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生

48、產(chǎn)廠是日本公司，年產(chǎn)萬套以上系統(tǒng)，占世界市場約左右，其次是德國的西門子公司約占以上，再次是德國的海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲地亞，法國的，日本的三菱、安川。2007年全球機床銷量前20名的機床廠家參見附2，其中包括2個國內廠家。海外機床廠商在我國投資情況初步統(tǒng)計如下:(1)2000年，世界最大的專業(yè)機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了“寧夏小巨人機床公司”，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量、效益良好，年產(chǎn)1200臺。(2)2003年，德國機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心120臺左右。(3)2002年，日本大隈公司和北京第一機床

49、廠合資建廠，年生產(chǎn)能力為1000臺，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。(4)韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產(chǎn)能力不明。(5)臺灣機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產(chǎn)能力800臺。國內主要機床廠家可參考附1，其中包括國企和民營企業(yè)。進入機床行業(yè)的主要民營企業(yè):(1)浙江日發(fā)公司，2000年投產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心。年生產(chǎn)能力300臺。(2)2004年，浙江寧波海天公司投資生產(chǎn)機床，主要是從日本引進技術，起點較高。(3)2002年，西安北村投產(chǎn)，采用日本技術,生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床，水平較高。預計受國家政策重點扶持和市場刺激，國內數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)能力未來幾年可保持2位數(shù)的

50、增長速度。3.2 數(shù)控機床類產(chǎn)品市場需求分析及預測3.2.1 需求情況初步統(tǒng)計我國數(shù)控機床市場眼下乃至今后一段時期的主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面是需求檔次不斷提高，用戶對高端產(chǎn)品數(shù)控機床的需求較為強烈；另一方面是數(shù)量快增，數(shù)控機床占機床總消費的比重，已由2001年49%上升到2005年的59.6%， 這一比例在“十一五”期間將繼續(xù)保持快速攀升?；跀?shù)控機床占機床總消費的比重逐年增加和機床消費逐年增加兩項數(shù)據(jù)，可以預見未來數(shù)控機床市場巨大。從中國機床工具工業(yè)協(xié)會獲悉，“十五”以來，我國機床消費連創(chuàng)紀錄，大陸市場機床消費總額 (國內產(chǎn)品銷售產(chǎn)值+進口額-出口額)和進口額已連續(xù)5年居世界第一，成為令全

51、球矚目的機床消費大國。據(jù)統(tǒng)計，2006年中國大陸市場機床消費額達 131.1億美元，同比增長約20%；機床進口72.4億美元，同比增長11.55%，中國機床消費額占全球機床銷售總額的比重已達到20%以上（世界機床消費位列二、三、四名的日本約占 15%，美國約占11.6%，德國約占10.6%）。由于強勁的市場需求拉動，近年來國內機床工具行業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)銷暢旺的局面。其工業(yè)總產(chǎn)值和銷售收入在連續(xù)5年保持20%以上增長率的基礎上，2006年，又分別增長27.1%和26.4%，增幅高于上年同期2.3和0.9個百分點。其中，國產(chǎn)金屬加工機床（含金屬切削機床和金屬成形機床）銷售產(chǎn)值從2005年開始已上升到世界

52、第三位，2006年達到552億元人民幣（70.6億美元）。國產(chǎn)機床國內市場占有率升至44.8%，比上年同期增加5.1個百分點。根據(jù)中國數(shù)控車床 19962005年消費數(shù)量，通過模型擬合，預計2009年數(shù)控車床銷售數(shù)量將達8.9萬臺，年均增長率為16.5%。根據(jù)中國加工中心19962005年消費增長模型，預計2009年加工中心消費數(shù)量將達2.8萬臺，較2005年年均增長率為17.8%。統(tǒng)計表明固定資產(chǎn)投資的30%以上（2007年為37%）將用于機械制造業(yè)，“十一五”期間的固定資產(chǎn)投資將帶來數(shù)控機床的強大市場，較大的民營投項目有：水利工程投資超過5300億元，環(huán)保投資4500億元，兩項工程的機械設

53、備需求超過3000億元。3.2.2 政策面對數(shù)控機床行業(yè)有利近年來，我國機床制造行業(yè)受益于國家振興裝備制造業(yè)的大環(huán)境有了長足進展，其中領先的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)更勝一籌。目前，政策面和上層高度關注裝備制造業(yè)，“十一五”規(guī)劃已將振興裝備制造業(yè)作為推進工業(yè)結構優(yōu)化升級的主要內容，數(shù)控機床成為振興裝備制造業(yè)的重點之一。國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要 （20062020年）和國務院關于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見確定的16個重大專項，將“發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件”列為重點支持發(fā)展領域?！笆晃濉逼陂g，國內數(shù)控機床的研發(fā)生產(chǎn)將圍繞四項重點：一是實施示范工程，加快發(fā)展高檔數(shù)控機床；二是加

54、強數(shù)控機床高速、精密、柔性、復合、環(huán)保等共性和關鍵技術的攻關，提高自主創(chuàng)新能力；三是突破瓶頸，推進功能部件及數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化；四是集中力量，搞好重點骨干企業(yè)技術改造。國家發(fā)改委提出的“數(shù)控機床發(fā)展專項規(guī)劃”明確了“十一五”期間發(fā)展數(shù)控機床的奮斗目標：到2010年，國產(chǎn)數(shù)控機床占國內市場需求的比重要達到50%以上；關鍵功能部件配套齊全，自給率達60%；有自主版權的數(shù)控系統(tǒng)要占數(shù)控機床總產(chǎn)量的75%。按照國家數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃(以下簡稱規(guī)劃)，“十一五”期間我國機床工具行業(yè)將營造20個數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化基地和為之配套的10個基礎功能零部件產(chǎn)業(yè)基地。規(guī)劃中明確指出，數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化基地企業(yè)所開發(fā)生產(chǎn)的

55、新產(chǎn)品和高檔數(shù)控機床產(chǎn)品實行增值稅返還政策，返還比例在3%5%。規(guī)劃還將對進入產(chǎn)業(yè)化基地的企業(yè)給予國債項目資金的支持。對企業(yè)技術開發(fā)中心和技術工程研究中心的初期建設，以及首臺、首套新產(chǎn)品，也將給予一定的風險補貼。機床企業(yè)如欲進入產(chǎn)業(yè)化基地，其技術開發(fā)投入不得低于產(chǎn)品銷售收入的5%。如果達到了這個指標，將可每年享受國家給予的一定程度的補貼。2008年上半年，鋼材等原材料價格上漲使數(shù)控機床生產(chǎn)成本上漲，但由于國家優(yōu)惠政策的補貼，機床行業(yè)的利潤率仍在上漲。以金屬切割機床為例：根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，15月金切機床行業(yè)累計產(chǎn)量30.39萬臺，同比增速為32.10%，比去年同期的 7.27%提高了24.8

56、4個百分點。收入314.17億元，同比增速為35.42%，比上年同期增加了1.36個 百分點；利潤總額為18.07億元，同比增速為45.52%，比上年同期減少了12.31個百分點；毛利率為19.98%，下降了0.75個百分點；但稅前利潤率為5.75%卻比上年同期提高了0.63個百分點，期間費用率為12.54%，比上年同期下降了0.17個百分點，資產(chǎn)負債率61.99%，比上年同期下降了2.56個百分點。3.2.3 下游需求形勢初步分析近年來，我國固定資產(chǎn)投資始終保持較快增長，工業(yè)結構調整、技術進步和產(chǎn)業(yè)升級都給機床產(chǎn)業(yè)帶來了可觀的市場需求。我國一直強調產(chǎn)業(yè)結構調整，其中重要的措施是進行固定資產(chǎn)投

57、資的結構調整。在相關政策引導下，我國固定資產(chǎn)投資的行業(yè)結構發(fā)生了轉變，固定資產(chǎn)投資由低端產(chǎn)業(yè)向高端轉移，工業(yè)投資的比重逐年上升，從2001年的31%上升到2007年111月的 43%，其中以對技術要求較高的設備及機械為代表的制造業(yè)固定資產(chǎn)投資的比重上升更為明顯，2000年制造業(yè)占固定資產(chǎn)投資的比重只有8%，2004年猛增到25%，到2007年111月進一步上升到31%，并且制造業(yè)投資仍然保持了快速的增長，2007年111月制造業(yè)投資增長37.2%，遠高于其它行業(yè)26.8%的平均水平，尤其是專用設備制造等裝備制造行業(yè)，投資更是達到了64%。“十一五”期間，隨著振興裝備制造業(yè)16個關鍵領域的高水平

58、新產(chǎn)品的發(fā)展，每個領域都對數(shù)控機床提出了更高的要求。如發(fā)展大型火力發(fā)電和核電機組、制造大型化工設備、開發(fā)大型海洋運輸船舶、研制大型薄板冷熱連軋成套設備、發(fā)展高速列車、新型地鐵和軌道交通車輛等，都需要大批高速、精密、高效和專用數(shù)控機床來加工制造，近年來國家致力發(fā)展的軍工企業(yè)更是對數(shù)控機床提出了高要求。3.2.4目前全球經(jīng)濟形勢對市場的影響受美國次貸危機、全球性通貨膨脹、油價上漲、人民幣升值等因素影響，從2007年下半年以來國家實行銀根緊縮政策，經(jīng)濟增長速度趨緩，短期內將對數(shù)控機床行業(yè)產(chǎn)生一定影響。但受經(jīng)濟收縮和產(chǎn)業(yè)結構調整的影響，在國家長期政策和市場刺激的情況下，對國內數(shù)控機床行業(yè)將可能產(chǎn)生促進作用。受目前經(jīng)濟形勢影響，上半年數(shù)控系統(tǒng)的下游行業(yè)投資增速下降。機床行業(yè)的下游主要包括：汽車、航空航天、船舶（交通運輸設備制造業(yè)）、工程機械（專用設備制造業(yè)）、機床（通用設備制造業(yè)）、電力設備（電器機械設備制造業(yè)）、電子計算機、家用視聽設備、通信設備、電子元件制造（通訊設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)），15月，通用設備制造業(yè)固定資產(chǎn)投資增速為36.6