国际发展概况简介

数控机床技术起步于20 世纪50 年代。美国的麻省理工学院于1952 年研发出世界上第一台数控铣床，但是由于基础技术方面的制约，在此之后近20 年的时间内，数控机床技术并没有得到广泛的应用和普及。直至20 世纪70 年代初，大规模集成电路（LSI）和微处理器（CPU）的问世，推动了微电子技术的迅速发展；正是微处理器在数控机床领域的直接应用，为数控机床技术的大规模产业化制造和广泛的商业化应用创造了条件。20 世纪70 年代中后期，数控机床技术开始进入快速发展期，一些工业发达国家的机床工业相继于20 世纪70 年代末和20 世纪80 年代初实现了机床产品技术的代际升级，即由数控机床取代了传统的普通机床。

目前，美国、德国和日本是当今世界上在高档数控机床领域科研、设计、制作和应用上技术先进、经验较多的国家。

美国政府高度重视机床工业，美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务和供给充分的经费，网罗世界人才，重视效率、创新和基础科研。美国凭借其在世界上领先的电子技术、计算机技术，为数控机床的主机设计、制造及数控系统发展奠定了坚实的基础，因此其高性能数控机床技术也一直居于世界前列。哈斯自动化公司是美国机床行业的代表，是全球最大的数控机床制造商之一，在北美洲的市场占有率大约为40％，所有机床完全在美国加利福尼亚州工厂生产，拥有近百个型号的CNC 立式和卧式加工中心、CNC 车床、转台和分度器。

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位。德国数控机床是在传统设计制造技术和先进工艺基础上，利用信息技术进行创新开发而成的。德国数控机床质量及性能良好、先进实用，尤其是大型、重型、精密高档数控机床，出口遍及世界。其主机及配套件的机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统等各种功能部件在质量、性能及稳定性方面稳居世界前列。

日本政府合理规划及制定机床工业相关的法律法规，提供研发经费，鼓励科研机构和企业大力发展数控机床。目前，日本数控机床的产量、出口量均居于世界首位。在机床部件配套方面，日本学习德国；在数控技术和数控系统的开发方面，日本学习美国。日本融合两个国家的机床工业特点，进一步创新，以精密制造而闻名世界。

在高档数控机床领域，美国的哈斯自动化和考克斯维尔、德国的通快和德马吉、日本的三菱电机、发那科及山崎马扎克等企业在世界上成绩卓著，并已经开始注重在海外市场包括中国市场的专利布局。以三菱电机为例，图2.1 按国际专利分类体系（International Patent Classification，IPC），显示了其2000—2019 年在华专利申请重点技术主题的分布情况。(www.xing528.com)

图2.1　三菱电机在华专利申请的技术主题分布图

三菱电机拥有90 多年的发展历史。早在1956 年，三菱电机就开始了数控系统的研发，拥有丰富的数控系统开发经验，且产品性能优越，尤其是其自主研发的CNC 数控系统专用CPU，具有独到的优势，可以大幅度提升系统的性能、易用性和效能。图2.1 显示了三菱电机在华专利申请的技术主题，从中可见：G05B19/18（数字控制，即在特殊机床中的自动操作机器，例如在1 个制造设施中通过以数字形式的程序数据来执行定位、移动或协调操作）专利申请数量远远高于其他技术主题；G05B19/4093（以部分编程为特征的，例如从1个技术图中取出几何信息，将其与机器和材料信息相结合而使NC 机得到控制信息）位列第二；B23Q15/00（机床的零件、部件或附件，如仿形装置或控制装置；以特殊零件或部件的结构为特征的通用机床；不针对某一特殊金属加工用途的金属加工机床的组合或联合）、G05B19/404（以补偿的控制装置为特征的，例如对于间隙、过调、工具偏差、工具磨损、温度、机器构造误差、负荷、惯性）、G05B19/4155（以程序执行为特征的，即部分程序或机械功能执行，例如一个程序的选择）3 个技术主题专利申请数量也较多，分别位列三、四、五位。

以上分析可见，申请专利分类的前五位中，有4 个属于数字控制类，表明三菱电机在高档数控机床的控制系统这一核心技术上具有很强的科研能力，且重视该技术领域专利在中国的布局。

图2.2 显示了三菱电机各类别专利所占比重。三菱电机在华专利申请中，发明专利的占比高达96.2％。三菱电机在中国市场的布局更加注重对其高端核心技术的保护，重视其专利权的稳定性，以防止后来者的效仿甚至超越。三菱电机具有很强的知识产权保护意识，在国际上进行了大量的专利布局并获得相应的保护，专利申请量居于全球首位。随着三菱电机对中国市场的日趋重视，三菱数控系统在中国市场占有率已跻身中高端数控系统三甲之列，其产品性能也不断得到市场和广大用户的认可。

图2.2　三菱电机在华专利申请类型分布图