由北京市科委支持北京航空航天大學研製的大型金屬構件激光成形增材製造成套裝備，該成果主要用於(yu) 航空航天複雜構件整體(ti) 加工。

　　即使對於(yu) 普通人，3D打印技術也不再是個(ge) 陌生概念，人們(men) 津津樂(le) 道的是用半個(ge) 小時就可以打印出一個(ge) 微縮版的自己。但其實，除了這些“花哨”的玩法，3D打印已應用於(yu) 飛機關(guan) 鍵零部件的製造等高端製造領域。

　　輕觸按鈕，床板的上半部徐徐抬起，折疊成一個(ge) 舒適的輪椅。幾乎不用移動身體(ti) ，老人就從(cong) 床上直接出了門。這“變形輪椅”實際上是北京航空航天大學機械工程及自動化學院研發的“床椅一體(ti) 化機器人”。

　　事實上，3D打印、“床椅一體(ti) 化機器人”等智能裝備、以數控機床為(wei) 代表的高端數控裝備，正是當前全球製造業(ye) 布局的戰略重點。金融危機後，尋求產(chan) 業(ye) 轉型的北京，同樣將這三個(ge) 領域作為(wei) 發展高端製造業(ye) 的突破口。2011年11月，北京市科委啟動實施了以這三個(ge) 領域為(wei) 重點支持方向的“北京高端數控裝備產(chan) 業(ye) 技術跨越發展工程（精機工程）”。

　　兩(liang) 年多來，“精機工程”在北京高端裝備領域共投入科技經費3億(yi) 餘(yu) 元，帶動社會(hui) 研發投入20億(yi) 元。在3D打印等上述三個(ge) 領域取得多項關(guan) 鍵技術突破，並形成逐步完善的產(chan) 業(ye) 鏈。

　　另一組數字更能說明這一工程的意義(yi) 。“精機工程”實施，帶動2012年北京高端裝備製造業(ye) 實現產(chan) 值500億(yi) 元，稅收20億(yi) 元，利潤25億(yi) 元。

　　北京3D產(chan) 業(ye) 鏈逐步完善

　　國內(nei) 3D技術最廣為(wei) 人知的應用是，我國首創用3D打印造飛機鈦合金大型主承力構件，該技術成功應用於(yu) 國產(chan) 大飛機C919上。這一技術由北京航空航天大學激光增材製造技術團隊研發。

　　該團隊成員湯海波告訴記者，3D打印技術是“增材製造”技術的俗稱，也稱“增量製造”、“添材製造”、“添加式製造”技術，是指依據三維CAD建模，在計算機自動控製下通過材料逐層添加堆積的成形製造技術。相對簡明通俗的可將3D打印技術分為(wei) “快速原型製造技術”和“高性能金屬構件增材製造技術”兩(liang) 類。

　　其中，大型金屬構件激光增材製造裝備是發揮“變革性”的高性能金屬激光增材製造技術巨大潛力的設備基礎和必要手段，也是長期以來製約該先進技術發展的“瓶頸”之一。

　　湯海波所在團隊自開展高性能金屬激光增材製造技術以來，開展了其成套裝備技術研發，曆經17年持續研究和完善，提出了“外置型”大型金屬激光增材製造裝備新思路，發明了“高效氣體(ti) 充排—柔性密封”等係列核心關(guan) 鍵技術，並自主開發出激光增材製造專(zhuan) 用掃描路徑生成軟件、保障了製造零件的質量和性能。

經過5代係列科研型激光增材製造裝備的研發，激光增材製造數十種鈦合金、超高強度鋼大型複雜關(guan) 鍵金屬零件在大型運輸機、艦載機、C919大型客機、殲擊機等多型飛機中裝機應用，並多次作為(wei) “唯一方案”解決(jue) 研製“瓶頸”，發揮了不可替代作用，同時使我國成為(wei) 迄今世界上唯一掌握高性能大型金屬零件激光增材製造技術並實現工程應用的國家。

　　湯海波表示，北京市科委高度重視和支持高性能金屬激光增材製造技術的發展，2012年以來北京市科技計劃重點項目“大型高性能金屬零件激光增材製造裝備樣機研製”旨在開發具有自主知識產(chan) 權、引領高端裝備製造業(ye) 的激光增材製造裝備樣機，2013年繼續資助該裝備的係列化、工程化發展。

　　除北航外，清華大學開展了多功能快速成形設備、熔融沉積製造設備、電子束製造設備、生物打印技術研究。中國科學院光電院、自動化所等院所以及中航625所等國家重要科研機構，在軟件設計、金屬材料、激光器等方麵都具有很強的技術優(you) 勢。

　　此外，從(cong) 材料研製和生產(chan) 到數字化設計，再到關(guan) 鍵部件研製和生產(chan) 、整機研製和生產(chan) 、應用，北京具備全產(chan) 業(ye) 鏈的競爭(zheng) 優(you) 勢。如何讓這些優(you) 勢資源發揮更大效益？2009年以來，北京市有關(guan) 領導多次到北航等單位進行專(zhuan) 題調研，對相關(guan) 技術發展做出重要批示，北京市科委係統調研掌握了3D打印、機器人等產(chan) 業(ye) 在北京的基本情況，在此基礎上啟動了一批重大科技項目。目前，投入科技經費近6000萬(wan) 元，帶動社會(hui) 研發投入2億(yi) 元。

　　同時，北京市科委積極打造公共服務平台，如建設數字化製造業(ye) 研發平台及數字化製造業(ye) 服務與(yu) 培訓基地。2011年、2012年連續在3D打印、機器人等新興(xing) 產(chan) 業(ye) 布局了研發平台，認定北航、機械研究總院、清華、625所等單位組建的北京市級重點實驗室或工程技術研究中心。

　　支持北京DRC工業(ye) 設計創意產(chan) 業(ye) 基地建設“3D打印”產(chan) 業(ye) 設計展示、製造服務、信息匯集、產(chan) 業(ye) 孵化、人才培訓、國際交流、材料查詢和市場與(yu) 政策研究等內(nei) 容，並已將其納入到北京市科委“首都科技條件平台”體(ti) 係內(nei) 。開設“3D打印”體(ti) 驗館，推進3D打印技術在普通大眾(zhong) 間的傳(chuan) 播和推廣。

　　除了實現關(guan) 鍵技術突破，商業(ye) 模式創新也是產(chan) 業(ye) 發展必不可少的環節。北京市推動相關(guan) 單位利用電子商務和物聯網技術，建設了國內(nei) 首家在線3D打印電子商務服務平台——3D打印電子商務叁迪網，2012年成功上線運行，以汽車設計、3C產(chan) 品、裝備製造、動漫設計、個(ge) 性化需求等為(wei) 主要用戶，提供在線3D打印服務。智能製造技術方興(xing) 未艾

　　在新一輪科技革命中，發達國家大力倡導“再工業(ye) 化，再製造化”戰略，提出智能機器人是實現未來製造業(ye) 的關(guan) 鍵技術。

　　前文提到的床椅一體(ti) 化服務機器人主要由床體(ti) 、座椅、信息與(yu) 控製係統四大部分組成。該模塊化可變形的多功能床椅一體(ti) 化係統即可自動從(cong) 護理床變形為(wei) 輪椅，又可從(cong) 輪椅反向變換回護理床。在護理床狀態時，通過語音控製可以實現翻身、抬背與(yu) 曲腿等功能，此外還配備了血壓、脈搏、體(ti) 溫等生理參數監測及報警係統、網絡視頻娛樂(le) 與(yu) 吃藥提醒係統等，可以與(yu) 遠方的子女進行視頻情感交流；在輪椅狀態時，通過手柄控製輪椅可以在衛生間、室內(nei) 和走廊等空間進行移動，進行大小便自理，也可自動尋路對接回床的功能。

　　目前，該服務機器人已處於(yu) 小批量試製階段，目前已經投產(chan) 10餘(yu) 台套，在北京市四季青鎮國家級模範敬老院等單位應用示範已一年，極大地提高了臥床老人的自理能力，大大減輕了護理人員的勞動強度，得到了護理人員和老人的高度認可。

　　據國際機器人聯合會(hui) （IFR）預計，到2014年我國工業(ye) 機器人需求量將達3.2萬(wan) 台，成為(wei) 全球最大的需求國。然而，國產(chan) 機器人在國內(nei) 的市場占有率不足30%，並多為(wei) 在進口產(chan) 品的基礎上再做應用開發或提供成套設備，因此進口產(chan) 品占據絕大部分市場。我國機器人總體(ti) 技術上與(yu) 國際先進水平相比還有很大差距，產(chan) 品性價(jia) 比較低。傳(chuan) 感器、高性能伺服電機、精密減速器等關(guan) 鍵部件長期依賴進口並且受製於(yu) 人。#p#分頁標題#e#

　　北京的戰略部署有望帶頭改變這一局麵。目前，北京已初步形成“數字化設計、關(guan) 鍵部件、整機和應用”的智能服務機器人全產(chan) 業(ye) 鏈，具備壯大發展產(chan) 業(ye) 的有利形勢。為(wei) 了進一步壯大該產(chan) 業(ye) ，北京市已投入市科技經費支持北大、工道風行、中電華強、北航、信息科技大學、博創興(xing) 盛、自動化院、中航625所等企業(ye) 、高校和院所及用戶單位聯合開展醫療康複機器人、反恐機器人、搜救機器人等服務機器人，以及焊接機器人、水下焊接機器人等工業(ye) 機器人的研製、應用和產(chan) 業(ye) 化。

　　同時，梳理北京智能機器人領域產(chan) 業(ye) 鏈上下遊的優(you) 勢資源，深度挖掘行業(ye) 需求，積極籌建產(chan) 業(ye) 鏈上下遊協同的聯盟，搭建交流平台，跟蹤國內(nei) 外技術前沿，聯合技術攻關(guan) 、開拓市場，形成行業(ye) 發展合力。

　　“智能機器人是一種戰略高技術，可以形成戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) ，蓋茨曾經預言它會(hui) 像計算機一樣走進每個(ge) 家庭。”北京航空航天大學教授、“床椅一體(ti) 化服務機器人”項目負責人陳殿生告訴記者，當前整個(ge) 國家都尋求產(chan) 業(ye) 升級的大背景下，北京寄予該領域重點關(guan) 注具有重要意義(yi) 。

　　“北京具有技術優(you) 勢，同時還可以挖掘許多此前國家項目支持過的項目，讓它們(men) 產(chan) 業(ye) 化。因此，這是一個(ge) 具有廣闊發展空間的領域。”他說。高端數控裝備獲跨越式發展

　　2012年3月16日，北一數控機床公司成功研製出的“高速鐵路關(guan) 鍵零件高效雙龍門專(zhuan) 用加工中心”在中國北車集團實現應用。這是“精機工程”實施以來研製出的第一個(ge) 國產(chan) 重大裝備，突破了專(zhuan) 用機床設計製造關(guan) 鍵技術，形成了自主知識產(chan) 權，產(chan) 生了較好的經濟效益。

　　同年11月7日，北一機床又成功研製出數控重型龍門機床，填補了國內(nei) 空白。這兩(liang) 項技術的突破，既有助於(yu) 北一機床實現大發展，也印證了“精機工程”實施路徑的合理性。

　　多年來，北京高端裝備製造領域堅持走“高端、高效、高輻射”的道路，積累了較雄厚的技術實力，形成了門類較齊全、技術較先進的整機和功能部件產(chan) 品。“十一五”期間，年均銷售增速在20%以上，在全國名列前茅；年均利潤率13%，遠高於(yu) 全國平均水平5%，居全國首位；產(chan) 值數控化率超過70%，遠高於(yu) 全國平均水平53.2%。

　　在此基礎上，以“精機工程”為(wei) 契機，北京承擔了國家“高檔數控機床與(yu) 基礎製造裝備”科技重大專(zhuan) 項（簡稱04專(zhuan) 項）近1/3的研發任務，承擔課題數量和經費額均居於(yu) 全國首位。通過產(chan) 學研用結合，完成了一批數控機床產(chan) 業(ye) 技術研究課題，積累了寶貴的研究成果和研發經驗，培養(yang) 了高水平的研發隊伍，形成了一批研發服務平台，為(wei) 北京數控裝備產(chan) 業(ye) 技術跨越發展奠定了堅實的基礎。

　　在軌道交通領域，正如前文所述，支持北一數控機床公司采用國產(chan) 關(guan) 鍵功能部件，包括國產(chan) 主軸單元、靜壓蝸杆（X方向進給係統）等關(guan) 鍵功能部件，成功研製出“高速鐵路關(guan) 鍵零件高效雙龍門專(zhuan) 用加工中心”。經中科院院士徐性初領銜的專(zhuan) 家組鑒定，成果達“國際先進、國內(nei) 領先”水平。同時作為(wei) 用戶技改的重要組成部分。積極引導和支持北一采用國產(chan) 主軸單元、靜壓蝸杆等關(guan) 鍵功能部件，並實現整機突破；同時，作為(wei) “精機工程”實施以來研製出的第一個(ge) 國產(chan) 重大裝備成功應用於(yu) 高鐵領域，完成了從(cong) 裝備到技術的交鑰匙工程，凸顯了工程實施效果，產(chan) 生了較好的經濟效益和社會(hui) 效益。

　　在航空航天領域，為(wei) 滿足航空產(chan) 業(ye) 對高端專(zhuan) 機的應用需求，北京市科委支持中航625所和北京機電院公司聯合北航等共同研製用於(yu) 飛機典型零件加工的高檔數控裝備，其中高速五軸聯動加工中心等高檔專(zhuan) 機已在成飛、沈飛等航空用戶實現示範應用。該成果打破了國外封鎖，實現了進口替代。

　　此外，北一機床承擔的“數控重型橋式龍門五軸聯動車銑複合機床”課題成功研製的3台數控重型龍門機床被列為(wei) 國家04專(zhuan) 項十大標誌性設備，填補了國內(nei) 空白。目前，3台機床已實現應用。

　　同時，“精機工程”實現了部分關(guan) 鍵功能部件與(yu) 數控係統的突破和應用：北京市科委支持北京凱恩帝公司開展高性能數控係統關(guan) 鍵技術研究與(yu) 應用，並成功通過國家質量檢測中心驗證，在北京機電院五軸葉片加工中心和葉輪加工中心上實現應用。可替代部分國外同類產(chan) 品，降低了主機廠配套成本；以整機需求為(wei) 牽引，深度挖掘功能部件的工作著力點，布局科技項目，開展精密光柵、滾珠絲(si) 杠副等關(guan) 鍵部件，顆粒阻尼、智能監測與(yu) 診斷係統等共性技術攻關(guan) 、產(chan) 業(ye) 化和應用。當前，科技對經濟社會(hui) 發展的支撐引領作用日益凸顯，北京市科委將繼續推進“精機工程”的深入實施，把北京建設成為(wei) 國際一流的高端數控裝備創新製造中心。

　　科技對首都經濟社會(hui) 發展起著重要的支撐和引領作用，而高端數控裝備製造業(ye) 已經成為(wei) 北京新的經濟增長點。《北京市“十二五”時期科技北京發展建設規劃》提出要推進科技振興(xing) 產(chan) 業(ye) 工程，推動首都率先形成創新驅動的發展格局。其中，對高端裝備製造等戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 的發展提出了更高的要求。

　　2011年，即“十二五”開局之年，北京市科委啟動“精機工程”，旨在保持並強化北京市在高端數控裝備的優(you) 勢，擴大重大科技成果轉化和產(chan) 業(ye) 化效果，並以科技創新工程全力支撐北京經濟發展方式轉變。

　　北京市科委重點從(cong) 科技項目、國際合作、研發平台、人才培養(yang) 、產(chan) 業(ye) 集聚和科技金融等六個(ge) 方麵推進精機工程實施，重點建設3D打印、智能裝備和高端數控裝備三大領域，布局20餘(yu) 個(ge) 研發機構，形成3個(ge) 產(chan) 業(ye) 聚集區，組建2個(ge) 產(chan) 業(ye) 技術聯盟。

　　被寄予厚望的“精機工程”的啟動之初確定了兩(liang) 項任務：一是通過研製一批高端整機和功能部件，實現北京高端數控裝備的技術突破；二是麵向重大行業(ye) 需求開展用戶工藝研究，推動整機產(chan) 業(ye) 化，培育係統集成商。

　　兩(liang) 年多時間裏，該工程在這兩(liang) 個(ge) 方麵均成效顯著。首先，麵向航空航天、集成電路等領域需求，實現了一批高端整機的突破。在航空航天領域應用方麵，支持北京廣宇大成數控機床有限公司成功研製出具有自主知識產(chan) 權的高精度高速磨削技術研究中心，並對接國家04重大專(zhuan) 項，獲行業(ye) 權威“春燕獎”，打破了國外壟斷；北京市科委啟動科技重大項目推動04專(zhuan) 項成果在京落地，支持北京市電加工研究所在04專(zhuan) 項成果基礎上進一步實現整機及功能部件突破，研製高效智能精密數控電火花機床，實現加工效率倍增，打破封鎖，成果將在航天211廠進行示範應用。已完成關(guan) 鍵部件研製和產(chan) 品研發工作。

　　在集成電路領域應用方麵，支持北二機床成功研製出0.5μm級主軸類零件精密磨削設備，引導采用主軸、轉台、液壓係統、潤滑係統、尾架等功能部件成果，實現複雜形狀工件的高效精密複合加工，並獲行業(ye) 公認權威“春燕獎”。同時，通過統籌項目、重大科技項目等多種手段推動開展關(guan) 鍵技術攻關(guan) 、成果轉化和產(chan) 業(ye) 化工作，帶動產(chan) 業(ye) 鏈上下遊共同發展。以數控切削製造為(wei) 例，北京市以整機突破和產(chan) 業(ye) 化為(wei) 核心，推動全產(chan) 業(ye) 鏈協調發展。通過整機帶動，一方麵深度挖掘產(chan) 業(ye) 鏈上遊的關(guan) 鍵功能部件、數控係統及關(guan) 鍵技術攻關(guan) ；另一方麵針對產(chan) 業(ye) 鏈下遊的航空航天、汽車、軌道交通、船舶等重點行業(ye) 用戶需求，開展用戶工藝研究，推進國產(chan) 裝備應用，逐步替代進口。#p#分頁標題#e#

　　總之，通過“精機工程”的實施，北京高端數控裝備製造領域走沿著“高端、高效、高輻射”的道路，形成了一批優(you) 秀成果並積極拓展行業(ye) 應用，為(wei) 北京戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 的發展提供了可借鑒的經驗。