数控产业发展的关键：控制软件产业化

摘要：据了解，无论是工业控制电源、工业控制计算机主板、还是其他嵌入式设备，我国的产业化水平都很高。问题在于数控系统的另一组成部分——软件。数控系统技术方案中软件承载着数控系统的运动控制、逻辑控制和人机交互等主要功能。同时，在数控系统硬件趋同化的趋势下，软件正在成为系统中重要的价值构成部分。因此，软件产业化的问题已经成为数控系统产业化的关键。

　　一套高档机床的软件价格究竟有多贵？

　　威海华东数控股份有限公司董事长汤世贤曾经接受记者采访时谈道：“我们生产的第一台用于机车轨道博格板磨床的软件是公司花10万欧元进口德国的软件，约占我们一台博格板磨床售价的十分之一。”

　　正是因为其价格昂贵，华东数控决定在西门子的系统上自行承担软件的开发任务。经过半年的努力，公司开发的软件成功运用在后来承接的26台博格板磨床上。而这一举措，也给华东数控2009年的业绩添色不少。

　　然而，这也反映出我国数控系统产业的软肋———控制软件的开发能力不强。

　　开发模式落后

　　据了解，数控系统硬件部分的核心是高效的运算平台和一组控制设备的接口，也就是说，数控硬件部分可以看做是一台工业计算机。从这方面来看，无论是工业控制电源、工业控制计算机主板、还是其他嵌入式设备，我国的产业化水平都很高。业内人士表示，我国是世界上最大的PC制造国，我们有能力自主开发、制造高性能、高可靠性的通信设备，因此，只要将对PC、通信设备等产业的支持条件转接在数控产业上，那么实现数控系统硬件的产业化是完全没有问题的。

　　而问题在于数控系统的另一组成部分———软件。数控系统技术方案中软件承载着数控系统的运动控制、逻辑控制和人机交互等主要功能。同时，在数控系统硬件趋同化的趋势下，软件正在成为系统中重要的价值构成部分。因此，软件产业化的问题已经成为数控系统产业化的关键。

　　大连光洋科技工程有限公司总工程师陈虎认为，目前我国数控系统供应商的创业之路大多都始于某个数控系统核心技术的突破，然后由核心技术转化为产品，再通过产品逐步滚动，逐步发展起来。因此，我国的数控产业规模都比较小，缺乏相关产业链的支撑。加上数控产品同质化导致的价格恶性竞争，产品利润率都处于较低水平，因此能够支持的软件开发团队规模更是非常有限。

　　陈虎觉得，对于目前我国的数控产业而言，数控系统软件的产业化问题不是一两个高性能插补算法或某些高性能控制指标能否实现的技术问题，而是数控软件整体开发模式的问题。

　　由于我国数控产业技术开发源于某个技术关键点的突破，缺乏系统的需求分析，没有很好的进行抽象和概念、逻辑设计，造成的结果是很难从以往的产品中提取出一些有用的、共性的技术为后来的产品所使用。加之，国内很多公司的产品很少具有连续性，往往是新的一个产品完全重起炉灶，和老的产品没有半点关系，在这种开发模式下，软件功能完善程度，软件产品的可靠性，可持续发展能力都受到很大的局限。在整个产业发展过程中，低水平的重复研发的现象也较为普遍，使得技术积累缓慢。如此一来，凭借我国目前控制软件的开发模式很难与国际知名数控厂商进行有效地竞争。

　　此外，目前我国数控软件的开发模式与其他应用领域的软件开发模式也存在较大差距。这是由于数控软件要求具有实时性、嵌入式特征以及面向特定制造工艺特殊分析的特点，使得数控软件行业准入门槛较高，一般的软件企业较难深入这一领域。

　　因此，如何借鉴其它应用领域软件产业的发展经验已经成为数控产业改进软件开发模式的一个重要问题。

　　软件开发与应用脱节

　　业内专家认为，低水平的重复研发不仅仅体现在开发模式上，还体现在数控软件的应用技术手段上。由于数控软件需求的特殊性，致使其它计算机应用领域的软件技术向数控软件开发领域渗透较慢。

　　近十年来，在设计模式上其他应用领域的软件技术上都有许多重要的发展，例如从面向对象的系统分析设计方法正在向面向服务的系统分析设计方法衍变。而数控软件领域基本还停留在结构化程序设计阶段，这些技术手段对于支撑更完善功能的控制器及更有效地利用计算机硬件资源是不利的。

　　“数控产业软件开发的另一个重要的问题就是数控软件开发与应用脱节。”陈虎说，首先从国产控制系统的功能层面上就可以看出，国产控制系统的基本功能仅包含最通用的G代码功能，除了典型数控车床和数控铣床外，很少包含其他设备如加工中心的功能。磨削机床数控系统的软件产品更是基本空白，面向机床调试的PLC调试功能、伺服调试和参数整定功能基本也是空白。而能够实现上述功能的数控软件已经广泛出现在国外厂商的普及型数控系统中。

　　“作为数控软件，未能预见到可能的工艺需求，以及未能在体系结构中具备融合应用技术的接口，这将是先天缺陷。”陈虎说。

　　三方面入手推进软件产业化

　　中国机床工具协会数控系统分会人士认为，消除数控系统软件开发短板，推进数控产业化，从而提升我国装备制造业的核心竞争力已是当务之急。而要实现数控软件的产业化可以从管理模式开放化、技术方法工程化、领域架构标准化三个方面突破。

　　由于数控软件产业的相关技术链比较长，涉及机械、电子、自动控制等诸多技术领域；而我国的数控制造商都属于中小型企业，大多不具备完整而强大的技术链和产业链的支持，因此，要将现有的管理模式开放化，集中相关产业的合力，突破数控产业的共性问题，这才是实现国产数控系统立足于国内市场，与国际垄断数控系统制造商竞争的必由之路。

　　而所谓技术方法工程化则是指在提升软件开发能力的基础上，强化工程化的技术开发水平，而不是寻求某一项或某几项关键技术的突破。从产业的角度来看，工程化技术能力的培育，远比关键技术的突破更重要，它是未来关键技术突破与应用的重要支持。另一方面，数控产业软件开发模式与其他应用领域的软件开发是基本相同的，其核心目的就是要用工程化方法构建和维护有效的、高质量的控制软件。这也就是说，当技术方法工程化了以后，就可有效的借鉴其他领域软件的开发模式。

　　此外，由于数控机床装备的多样性，新型的制造装备随着制造工艺的革新不断涌现，为保证数控软件产品在较长的生命周期中的适用性，并最大限度地避免低水平的重复开发则需要一个领域内的标准。提供一个被全行业广泛认同的、面向领域解决法案的软件架构，就可使得企业按照这个标准去开发，有效避免低水平研发重复外还可实现行业整体的技术积累，其有效性已在发达国家的数控软件产业发展的过程中表现出来。