中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心,具有自主版权的软件系统,装备并形成了多种高水平的数控机床品种,取得了显著的经济和社会效益。1997年以来,通过国际科技合作,精心组织攻关,成功地研制出NC-100出口型高档数控系统产品,实现了我国高档数控系统出口零的突破。满足出口需求的高档数控NC系列化产品,迄今,已向俄罗斯出口1000多套,实现产值2000多万元。2002年,在出口的带动下,承担了开放式和智能化的数控系统平台及产业化的中国科学院知识创新项目、镗铣加工中心及数控系统开发和高速高精成套数控机床装备产业化等省市重大科技攻关项目。先后荣获中国科学院科技进步一等奖3项、二等奖3项,辽宁省科技进步奖一等奖1项、二等奖2项,取得国家专利授权16项。
90年代初期,为了从根本上扭转我国高档数控系统完全依赖进口的局面和高档数控技术领域的空白,沈阳计算所勇敢地进军这一领域,并于1990年成功地开发出我国第一台高档数控系统-蓝天一号(BS-7501),改变了我国没有高档数控系统的历史。此后,在短短的几年里,该所又先后承担完成了SS-8510、SS-8520、SS-8530、SS-8540高档数控系统等5项国家“八五”重点科技攻关项目,还先后承担完成KSJ-3210准32位、KSJ-3220全32位高档数控系统等2项中科院重大项目,使研发设计水平进入国际先进行列,受到了国内机床和机械制造业人士的普遍关注和认可,并很快在国内得到了广泛的推广和应用。
蓝天系列高档数控系统问世后,该所自觉加大开拓国际市场的力度,积极寻求国际合作。苏联解体后,俄罗斯独立,由于经济动荡,数控产业发展一度落后,已有10多年没有补充新的机床控制器,市场需求量很大。这为该所寻求国际合作、实现出口目标带来了一次难得的机遇。1997年4月,在北京国际机床博览会上,该所参展的蓝天系列高档数控系统,引起了俄罗斯机床厂商和专家的关注。此后,数控中心的有关人员多次到京与俄方人员进行商谈。同年11月,俄方专家专程赴沈,对设在该所的高档数控国家工程研究中心的技术、环境、设备等情况进行严格考察,表示非常满意。该所了解到俄专家在数控技术方面也有很深的造诣,特别在加工算法的研究方面更具独到之处。因此,该所认为俄方是很好的国际合作伙伴,决定抓住机遇实现出口。而后,双方就蓝天高档数控系统出口俄罗斯的可行性进行了认真周密的协商洽谈,最终达成了以该所高档数控系统优势,联合北京凯奇数控成套设备公司伺服系统的优势和俄罗斯专家加工算法研究的优势,以中方为主合作开发面向俄罗斯市场需求的高档数控系统的意向,并制定了详细的系统硬件平台、软件平台和伺服驱动系统等技术方案。
出口合同约定,不仅系统的技术指标要达到5过程6轴联动,而且要在1998年3月份提供硬件测试平台,时限非常短,这些都给研制开发带来了相当大的难度。该所化压力为动力,周密制定了名为“百日工程”的攻关方案,决定采用不同于以往的项目运行机制,实行封闭式管理,规定在一百个工作日内必须拿下攻关项目;同时,确定出口产品型号为“NC-100”,国内型号为LT-9510。新机制为排除干扰,克服困难,齐心协力按期完成攻关任务提供了有力保证。
1997年12月1日,“百日工程”正式启动。课题组仔细分析了以往系统的不足之处,找到了主要的技术障碍:⑴采用中小规模器件,集成度低,造成系统体积庞大;⑵使用的各种元器件数量多造价高,引起系统成本较高;⑶系统体积庞大引起电磁兼容性差,抗干扰性差,造成整机可靠性下降。上述分析,明确了项目攻关的方向,形成了解决技术问题的正确思路,通过采用大规模门阵列设计和压缩技术,使用先进的万门FPGA现场可编程逻辑芯片,成功地将上亿个晶体管逻辑设计压缩到一个大规模可编程门阵芯片上,这就从根本上解决了系统集成和结构设计问题,使整个系统体积缩小,功能增强,功耗降低,成本减少,可靠性提高。总线转换是攻关要解决的关键技术问题,既无资料文献可查,也无前人的经验可以借鉴,难度相当大。以前研制的蓝天高档数控系统采用的是MULTIBUS总线技术,虽然技术体系在当时是先进的,但由于CPU微处理器处理速度特别低,最高也只有八兆到十六兆,所以系统工作效率很低。而出口型NC-100数控系统要采用的是ISA-BUS总线技术,其CPU处理速度已大幅上升到一二百兆,比过去提高了一个数量级。将MULTIBUS总线转换为ISA-BUS总线,在系统调试中,发现系统主设备和从设备联络不上,主设备发出信息送不到从设备上,经分析认为是总线之间转换存在着时序竞争问题。
1998年春节期间,课题组虽经连续加班,但这一难题却一直困扰着整个项目的进展,不少人情绪低落,感到厌烦。问题直到当年2月中俄专家一起联合调试时也未能解决,双方都非常着急。中心领导和课题组的全体人员接连几个晚上没有休息,集中力量进行系统分析调试。作为课题组长、学科带头人的刘伟同志深感自己责任重大,整整一个星期对总线转换的时序问题潜心研究,苦思冥想,他分析,按正常的程序设计,现在的总线技术要求系统主设备与从设备交换信息采取先问后发的方式,而以前的总线技术却要求系统主设备与从设备交换信息采取先发后问的方式,根据上述原理,采用逆向思维的方法,突发奇想地发现了总线之间时序有共同点,找到了问题所在。他带领课题组,采用特殊方法解决了总线之间转换的时序问题。此时,俄罗斯专家就要离开沈阳,返程的车票都买好了。当中心的同志们赶往招待所告知难题解决时,俄专家情不自禁,双手高举,激动地高呼“乌拉!”说:“你们中国专家真厉害,在这么短的时间里难题就解决了,我们的产品有希望了!”
1998年3月,攻关课题组研制推出了NC-100产品样机,及时地提供了系统硬件测试平台。同年4月,中俄双方成功地进行了与俄方研制的软件系统的对接联合调试。同年5月,俄方与该所签订了供货合同。同年8月,该所暨数控中心生产的首批15台NC-100高档数控系统运抵俄罗斯。从俄方提出要求到产品交货只用了半年时间,实现了当年研究成功并当年出口。
俄罗斯门捷列夫产品检验所对产品样机进行了严格的技术测试,结果令人振奋,不但其电磁兼容性达到了国际标准,主要技术指标和性能可与同类国际名牌产品相媲美,外形设计漂亮,完全符合设计要求,而且性能价格比极具国际竞争力。在1998年俄罗斯国际机床展览会上,NC-100系统参展并荣获金奖。
撰稿人:刘伟 郭天民
点评:
中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心,在蓝天系列高档数控系统问世后,抓住机遇,联合北京凯奇数控成套设备公司和俄罗斯方面合作,开发面向俄方市场的高档数控系统,至今,已向俄方出口NC系列高档数控系统1000多套。该案例说明1. 高技术产品的开发和进入国际市场,必须走优势互补、合作共赢之路;2. 商场如战场,要想在国际市场占有一席之地,必须制定周密计划,采用超常规的运行机制和管理方式,以确保在规定时限内攻克难关。 |