第十三届中国数控机床展览会（CCMT2024）于2024年4月8日～日在上海新国际博览中心举行。CCMT2024以“聚焦——数字•互联•智造”为主题，展示机床工具行业在数字化、互联互通、智能制造、高效加工方面所取得的最新成果，也体现了全球机床工具行业正以更坚定的步伐、更清晰的方向，迈向更加广阔的未来。
数控系统行业是技术含量较高、技术发展较快的行业，为了促进行业整体发展，做好技术交流工作很有必要。机床工具协会数控系统分会组织会员企业起草展品评述，对本行业参展展品的技术特点、发展现状与国外的差距等进行分析，提出行业发展建议。
一、数控系统部分主要展品
此次展会上，展出数控系统的国外企业主要有西门子、发那科、三菱电机、海德汉、马扎克等，国内数控企业主要有华中数控、广州数控、科德数控、沈阳中科等，由于篇幅原因，只做简要介绍。
西门子以“数字驱动，成就可持续发展未来”为主题，全面展示西门子数控系统产品及数字化解决方案，包括新一代“数字原生”高端数控系统SINUMERIK ONE、中端数控系统SINUMERIK 828和标准型数控系统SINUMERIK 808。发那科展出了最新的FANUC CNC—FANUC i0-F Plus STEP2系统、智能加工系统FX FANOVI、以及针对新兴行业的FANUC功能群（车床、多轴、医疗、模具、新能源汽车、3C/5G、绿色机床等）解决方案。海德汉展出了TNC7数控系统，这款数控系统新的18版软件提供多项增强功能，例如DCM碰撞监测、OCM摆线铣削和MAS 六自由度图形辅助设置功能，进一步提高过程可靠性和用户友好性。三菱电机主要推出和介绍了新款M800V/M80V数控装置，在原有M800/M80基础上进行软硬件升级，在功能应用中增加了NC Machine Tool Optimizer、切削负载控制、二维码（QR码）加工循环、3D 加工模拟等技术。马扎克展示了其Smooth系列的新款数控系统MAZATROL Smooth Ai，该CNC装置搭载了AI生产效率提升技术、先进数字模拟功能、数字孪生技术以及先进自动化适应能力。
华中数控以“AI赋能 五轴引领 复合升级”为参展主题，携“华中9型智能数控系统、华中8型高档五轴数控系统、华中8型车铣复合数控系统”等展品亮相。华中9型领航智能数控系统，集成了AI芯片，融合AI算法，汇聚大数据，融合大模型，集成强算力，为构建智能化生态提供技术支撑。华中8型高端五轴数控系统产品包由“硬成套”和“软成套”两部分组成。系统突破曲面超匀顺插补、进给速度自适应、RTCP参数快速自动标定、五轴空间误差补偿、动态防碰撞等技术，使得五轴加工精度和加工效率比肩国际先进水平。
科德数控推出的GNC62数控系统经过多次迭代和优化，技术指标和性能达到了国际先进水平，展示了科德数控在高端数控系统领域的实力和对国内外市场需求的响应能力。GNC62数控系统主要技术亮点：多种高速高精优化策略提高加工质量；支持所有标准RTCP结构机型并进行了特种结构机型扩展；开放式平台支持用户工艺定制开发；智能优化工具包提质增效；最新CNC和伺服技术实现纳米级的指令和控制；实时物理量数据到加工轨迹映射；高分辨率扭矩监测系统；绿色节能；GMS高速高功率主轴电机系列；CAM-CNC协同部署。
GNC62数控系统
广州数控展出了GSK 27i高端多通道数控系统，GSK 27i是面向多轴多通道复杂加工应用的高端智能化数控系统，GSK27i数控系统产品功能性能上对标欧洲高端数控系统产品，以进口替代和产业升级为目标市场，适用于高端五轴机床、高档加工中心、车铣复合、磨削、滚齿、磨齿及复杂加工设备的加工场景。
沈阳中科数控此次推出全系列数控系统产品，包括高档型、标准型及专用型产品。GJ610支持多种类型的五轴机床结构，适合发动机机匣、叶片、模具等空间复杂曲面零件的加工，具备支持第三旋转轴参与和支持多轴耦合的RTCP控制、倾斜面加工、五轴手动进给、支持远程示教的空间圆弧插补等高档功能，同时具备进给轴换向冲击抑制、切削负载突变下进给率自适应、同步消隙等智能化控制技术，满足客户对各种高档机床的配套需求。
本次展会上，苏州新代、北京凯恩帝、南京华兴、上海维宏、浙江德欧、天津泰森数控、上海铼钠克、成都广泰、南京达风等国产数控企业悉数亮相，由于篇幅有限，只做简单描述。
苏州新代推出了22MA PLUS加工中心控制器、22TB PLUS车床控制器、7TA控制器、盘式电机等最新特色产品，并提供了自动量刀专用画面、伺服尾座专用画面、DTRQ防碰撞，新代车铣复合CAD/CAM等特色功能和方案。华兴数控展出了多款数控系统、伺服驱动、主轴驱动以及配套电机，其中包含最新研发的多轴多通道数控系统、多款总线式数控系统以及4kW/7.5kW/9kW/11kW的SDV系列主轴伺服驱动单元，主要技术优势是智能化程度高、稳定性强、适应性强、易于操作、数据精确等。上海维宏推出了FE30M数控系统，该系统基于维宏数控系统核心平台Phoenix 开发，为中国设备加工用户量身定制，各项性能全面对标国外高端产品，是一款更贴合本土用户实际需求的高端数控系统。上海铼钠克本次参展的数控系统支持多种解决方案：随动磨、五轴联动、高精高速丝杠直驱运动控制、精密周边磨应用、钻攻加工中心等解决方案，其中主要亮点为：基于PWM传输的驱控一体式伺服控制器、基于高性能开关器件的伺服放大器、高性能直驱技术。
二、国产机床配套数控系统统计情况
本次展会期间，数控系统分会秘书处组织对参展机床企业进行了数据统计，重点收集了E1、E3、E4、E5、E7、N1、N3、N4、N5、W1、W2等国内数控机床企业集中的展馆。经过统计，此次参展的国产数控金切机床总计1006台，按机型分，其中车床263台、车铣复合120台、加工中心239台、五轴175台、磨床131台、齿轮机床62台、其他机型17台。按数控系统厂家分，其中，国外数控系统主要包括发那科（296台）、西门子（172台）、三菱（47台）、海德汉（13台）、发格（11台）、其他（NUM、力士乐等国外品牌21台），统计配套约560余台套，占比约55%。国产数控系统主要包括华中数控（136台）、广州数控（73台）、新代数控（102台）、凯恩帝数控（21台）、科德数控（10台）等，总计配套约446余台，占比约45%。
相比CIMT2023的统计数据（国外系统占比约2/3，国产系统占比1/3），此次展会国产数控系统配套比率提升明显，尤其是五轴机床等高端机床配置国产系统占比越来越高。例如，此次参展的国产五轴联动数控机床共175台，其中配套华中五轴联动数控系统38台，占比22%，排第二名，仅次于西门子数控系统，综合说明国产系统替代趋势越来越明显。
三、国内外企业典型产品的技术水平对比分析
1. 技术对比
（1）数字化技术
以西门子、海德汉、发那科为代表的高档数控系统，采用高性能的CPU处理器、高分辨率的插补指令、高频的精插补指令、先进的多轴协同控制体系架构、高性能的伺服控制算法、千兆的光纤现场总线、高分辨率位置检测装置和高过载倍数与低齿槽脉动的电机，整个控制系统的每个部件都做到极致性能，相较于国内数控系统的控制精度和效率，具有较大优势。在虚拟设计、虚拟仿真、虚拟调试等数字孪生领域，西门子数控系统走在了世界前列，世界上其他的数控系统企业也都在跟进研发。
（2）网络化技术
网络化技术既是实现高性能控制的使能技术，又是打破信息孤岛、实现大数据汇聚的关键技术。一方面是高性能的现场总线技术，目前机床行业的现场总线五花八门，并未统一，例如倍福的EtherCAT、安川的MIII、西门子的PN和DQ、华中数控的NCUC等等，尽管EtherCAT使用广泛，但是国产总线技术还是有很大的发展空间；另一方面是车间网络技术，包括OPC UA、MTConnect、Umati、NC-Link等，OPC UA目前还是主流，NC-Link作为我国主推的车间网络技术，在生态构建上将后来居上。
（3）智能化技术
从展会来看，真正使用人工智能技术推出智能化应用的企业较少，比如华中数控推出基于大模型的故障诊断技术、发那科推出基于AI的轮廓控制、西门子推出的基于人工智能的优化功能Optimize My Machining/Magazine，在这方面，国产数控系统与国际数控系统基本相当，并且在大模型应用这个领域局部领先。在常规的智能化功能方面，西门子强化边缘端作为智能化功能的载体，也实现了APP的商业化，大隈、马扎克、华中数控等企业，也都在自适应控制、刀具状态监测、热误差补偿、健康保障等方面推出智能化功能，国际与国内的数控系统在这些功能上相当。
2.总体技术分析
国际先进数控系统厂商，如西门子、发那科、海德汉，基本达到了性能和品质的最高水平，其展示重点从产品性能展示向有助于易用性的数字孪生、智能化方向发展；国内数控系统厂商，如华中数控、广州数控、维宏、科德、凯恩帝，其展示重点主要集中在性能提升层面。这体现出了国际先进数控系统厂商与国内数控系统厂商的差异，进一步说明两个问题：国内数控系统厂商主要还在数字化性能上对标追赶的阶段；同时，当前国际先进数控系统厂商的水平发展到达了数字化阶段的瓶颈，这也给国内数控系统厂商对标追赶提供了绝佳的时间窗口。在对标追赶的同时，我们更需要利用人工智能的最新技术实现创新超越，推动人工智能赋能新型工业化，如华中数控利用大模型开展故障诊断、代码生成等智能化应用。
四、从机床展看数控系统发展趋势
1.数控系统开放性越来越普及
随着数控技术的快速发展，数控系统正由专用型封闭式系统向灵活的开放式数控系统转变。开放式数控系统是制造技术领域的革命性飞跃，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，由于有充足的软、硬件资源可被利用，系统软硬件可随着PC技术的发展而升级，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且针对用户的二次开发也带来方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或裁剪构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发周期大大缩短。
西门子、发那科、华中数控等企业都提供开发式的数控系统技术平台供用户进行二次开发，比如华中9型数控系统作为深度开放平台，为机床厂家、行业用户及科研机构进行智能化研究和应用提供了集成开发平台，分类APP自主集成，形成一系列自主开发的APP，应用于许多高档数控机床。
2.AI人工智能大模型赋能数控系统
通过多年的发展，传统数控系统解决了很多确定性较强的任务，难以解决的问题通常是不确定性很强的任务，而人工智能（大数据智能、大模型等）的方法，则可以通过关联关系建模减少任务的不确定性，为当前难以解决的问题提供新的思路和方法。同时，人工智能的方法还具有自我学习的特点，对数控感知、决策和控制过程中采集的问题，进行自我学习，使得控制系统不断进化，以适应质量提升、工艺优化、健康保障和生产管理等场景中的实际任务需求。因此，人工智能大模型赋能数控系统将是重要趋势之一。
例如，三菱电机推出的加工诊断工具NC MachiningAID，利用三菱电机专有的人工智能技术Maisart开发而成，无需复杂的专业知识，即可进行加工数据的分析、诊断。马扎克推出的MAZATROL Smooth Ai，搭载了AI生产效率提升技术、先进数字模拟功能、数字孪生技术以及先进自动化适应能力。华中数控推出的基于AI大模型的数控系统AI会诊、加工代码生成、工艺参数优化，具有很强的实用性。广州数控也推出了智能热补偿、智能防碰撞检测等智能化功能。
3. 数字孪生技术使能数控系统
对于机床用户来说，存在机床设计、交付、运行中存在的设计效率低、交付成本高、过程难以监控的问题。面向上述痛点问题，需要在实际的交付运行之前，开展虚拟的设计、仿真、调试，对运行过程也可以进行监控和反馈控制，以提升设计与生产效率、降低生产与加工成本。数控系统作为重要的中间环节，可以很好地将上下游进行衔接，将3D设计、运动仿真、切削仿真、PLC调试、G代码调试、防碰撞、实时监控等功能在数字孪生中进行集中体现，以达成更高的生产效率和更低的生产成本，这无疑是重要的发展趋势之一。
发那科的FX DDMS利用数字孪生技术，可实现方案验证、销售演示、打样模拟、教育培训等功能，面向产业应用和教育培训提供数字化解决方案。西门子依靠数字孪生技术的工业云是一种基于数字化和网络化技术构建的平台，充分利用数据，实现设计研发、生产制造、运营管理的一体化，有效帮助企业提高生产效率、降低生产成本、优化生产决策、提升质量和安全性。三菱电机提供系列IoT相关产品，利用数字孪生技术，实现生产活动各个环节监控与改善；利用虚拟仿真技术，再现真实机床效果，提高生产调试效率。天大精益推出的智能制造系统可适应规划仿真平台（VE²）为立足国际先进可视化仿真的智能制造系统高级仿真软件，该平台可以根据制造需求快速定制规划智能制造系统解决方案，通过高逼真度的可视化仿真对智能制造生产线的布局结构、工艺流程、生产节拍、加工效率等进行评估与优化，满足不同客户的个性化需求。
4.五轴数控普及化
高端五轴数控系统，是机床产业的“最强大脑”，相当于芯片工业中7nm、3nm制程所必须的光刻机，相当于大飞机的发动机，是高端制造所必需的尖端重器。而且五轴数控机床在加工精度、加工效率、一致性、稳定性等方面均优于三轴机床，因此越来越多的客户尤其是精密制造的客户更倾向于选择五轴产品。中国制造业快速发展，对五轴数控提出了强烈的需求，未来五轴高端数控机床将会得到更普遍的应用，这就给我们中国的五轴数控机床、五轴数控系统的的跨越发展提供了一个极好的机会。例如，本次展位上华中数控全新推出的高端五轴数控系统产品包，突破曲面超匀顺插补技术、智能前馈技术、高速高精高响应驱动和电机技术、五轴编程技术，融合五轴机床加工工艺及大数据智能分析工具，打造编程-加工-测量一体化的复杂零件制造解决方案，配套高性能五轴机床，可以实现叶轮、叶盘、发动机缸体缸盖等复杂零件的高精高效加工。
5.复合化已成为大势所趋
随着对加工效率、加工精度、降本增效的需求越来越高，复合化加工越来越多的被应用到各领域，复合加工是数控机床的一个重要技术发展方向。复合功能能够大大消除散列工序加工过程中的运输、装夹及等待时间，工件在机床上只有一次装夹定位，既减少了加工辅助时间，又提高了工件的加工精度，使加工周期大大缩短并降低加工车间的在制品数量。本次展会展出大量复合加工机床，包括车削中心，五轴车铣复合，铣车复合，磨削复合，车磨复合。比如华中8型五轴车铣复合数控系统产品包，由数控装置、高性能驱动器、全规格电机、CAM与工艺库、单机自动化、丰富的软件包等部分组成，打造车铣复合新生态。
来源：中国机床工具工业协会
