2018年5月3日，路甬祥院士率国家制造强国战略咨询委专家考察华拓科技（前排左起：战略咨询委副秘书长曾建平、陕西省机械工程学会常务副理事长任国梁、陕西省人大副秘书长陆宝延、西安市碑林区委书记刘其智、陕西省人大副主任梁宏贤、路甬祥院士、路甬祥院士夫人邱敏秀、西安市碑林区区长卢光文、中国机械工程学会副理事长张彥敏、工信部赛迪研究院研究室副主任念沛豪；后排：左3华拓科技总工王玉琨、左4华拓科技总经理石毅、左7中国机械工程学会项目主管刘惠荣）
陕西华拓科技有限责任公司是专业从事高档数控系统、高档多轴联动数控加工设备和数字曲面微滴喷射设备的研制、生产、销售和服务，及“智造”服务产品平台的集成、协同和对外服务的创新型高科技企业。
2008年初，华拓科技确立了以高档数控技术为战略发展目标，摈弃国内一直沿用的“仿制国外以嵌入式系统为核心开发数控系统技术”的研发模式，创新性地针对先进的PC数控技术进行攻坚，充分融合了并行处理、分布式计算、测控技术等专业技术，在较短时间内攻克了开放式、软件化PC+I/O型多轴联动数控系统的核心技术。2009年3月获得国家发明专利授权，同年7月通过了中国机械工业联合会和中国机械工程学会联合组织的科技成果鉴定，来自清华大学、华中数控、西安交通大学、西北工业大学、西飞集团、西安航空发动机集团等单位的权威专家评审后一致认为该技术“具有国际先进水平”。
在此基础上研发的桌面式微型五轴联动数控机床，填补了国内空白。该设备涵盖数控教学、非金属加工、铝铜加工、小型高精密金属加工等全系列微小型零件加工及教学培训、创客空间等领域。
桌面式微型五轴联动数控机床凭借先进的技术水平和创新、绿色、环保、节能的设计理念，先后荣获世界绿色设计组织颁发的“2014绿色设计国际大奖”金奖、“2016年中国好设计”银奖、2016首届鄂尔多斯国际创意设计大赛组委会大奖。
研制背景
微型机床体积小、惯性质量小、发热量小，具有能耗低、柔性大、效率高的优点，可以减小微型装置生产线的全系统尺度规模，既节省能源又节省制造空间和资源，符合节能、环保的要求，是绿色制造的发展方向。
主要优点：微小零件的柔性高效生产系统；可适应不同零件的小批量生产；用于敏捷、快供货、低成本的生产；以创新的方法和价值实现用户友好、环境和生态友好。
今天，我国成千上万的企业仍然在使用传统机床甚至精密数控机床加工诸如直径＜10mm、长度＜50mm的回转体零件，以及体积＜10cm³的棱形零件，严重浪费生产面积、能源，加重了环境负担，投入大，产出少，背离了高效率、节能减排、绿色制造的大方向。微型机床和桌面工厂是机床产业的“蓝海”，方兴未艾，前途无量。微型机床绝不仅是实验模型、教具，更不是玩具，而是未来工厂的重要生产工具和装备。
设计思路
针对微小化智能制造的发展趋势，华拓基于下述设计理念和目标进一步开展了微型机床产品的研制与开发。
1.以最高端桌面式微型五轴联动数控机床为目标。由于五轴联动数控机床是目前数控机床领域最高端的加工设备，具有一次装夹可以高效、高精度实现任意复杂曲面加工的特点，在大幅度提高加工效率和加工精度方面最具优势，拿下这个目标再向下拓展更容易。
2.在公司具有完全自主知识产权，且获得国家发明专利，并经国内权威专家鉴定委员会评价具有“国际先进水平”的第六代开放式、软件化PC+I/O型多轴联动数控系统产品的基础上，自主设计、加工、生产了软、硬件全部模块化结构的桌面式微型五轴联动数控机床产品。该系列产品体积小、重量轻、惯量小、能耗低，能覆盖微型加工的主要工件，既可以完成塑料、尼龙、代木、木材等软质材料的加工，又可以完成各种金属材料的加工，精密机械结构的设计保证了设备的高精度加工要求。
3.在成本控制方面力争追求极致。桌面式微型五轴联动数控机床系列产品的售价较低，为客户购买和使用提供了极具竞争力的选择，便于客户根据各自的需求快速组合并完成柔性桌面工厂的生产模式。
4.由于采用开放式PC数控系统，可以与CAD\CAPP\CAM通用软件有效集成，大大降低了从设计到制造的整体实现周期，方便用户的使用。
5.人机交互操作部分基于通用的Windows软件操作系统，大大简化了操作按键，只通过标准的键盘和鼠标就能完成全部操作，方便灵活。
6.具有完整的有线和无线网络通讯功能，可实现远程柔性制造管理、远程状态监测和故障诊断、远程维护、远程技术支持、远程数控编程等功能。
7.既可以作为标准的加工设备，又可以作为技术培训设备，帮助高档数控加工人才快速完成从理论到实操的全部培训工作。
设计创新点
该产品的创新点在于突破了原有工业机床的应用局限，极大地提高了数控机床的易用性和普及性。主要体现在下述方面。
1.在充分保证功能和性能的同时，设计时重点考虑体积小、重量轻的目标，用于微型工件的高效、高精度加工。可以广泛应用于制造业各个领域，如电子元器件、微型精密零件、小型模具、医疗产品、工艺品等的加工，在航空航天、汽车、武器装备、医疗设备、消费电子产品等行业具有广泛的应用前景。
2.目前国内急需掌握高档五轴联动数控加工技术的人才，由于这种设备非常昂贵（基本价格都在200万元以上），加工技术包含CAD\CAPP\CAM多领域，而且维护、维修费用极高，因此国内很少有能提供包含实操环节的完整培训服务。本系列产品在保证功能和性能的同时，价格较低且维护非常容易，因此在开展高档数控技术培训方面具有突出优势，填补了国内外在这一领域高质、低价培训设备的空白。由于是桌面式设备，其延伸系列产品甚至可以用于国内中小学通用技术课程的普及教育，让孩子从小就接触到制造业的核心技术，提高孩子的动手能力、想象力和创新能力，这对于我国未来制造业的发展具有非常重要的意义。
3.目前我国正在大力推进创新创业，各地创客空间和孵化基地大量涌现。华拓桌面式微型五轴联动数控机床将为创业者们提供高端数控加工设备和手段，以低成本完美且快速地制造出真实产品，打通从创意到产品的“最后一公里”，充分发挥微小化制造优势，让制造业重回城市中心。
华拓科技桌面式微型五轴联动数控机床
主要设计先进性指标
1.技术方面
桌面式微型五轴联动数控机床具有节能环保、环境友好的优点，便于使用和维护，对于复杂型面的工件加工具有得天独厚的优势。
功能：五轴联动数控完整功能；
性能：直线轴精度：≦0.01mm；旋转轴精度：≦60arcsec；
重量：≦300kg；体积：≦1.5m³。
2.商业领域
市场潜力巨大，应用范围甚广 。微型五轴联动数控机床开辟了小、微复杂零件数控加工的巨大市场。数控教学与培训、义齿加工、电极加工、家用电器、电子通信零件、工艺品雕像等行业拓展开来，每个都是广袤的市场，潜力不可限量。
微型五轴联动数控机床用小机床干小零件，减少生产成本；占地面积小，场地要求低，降低生产场地成本；小机床功率小，降低能耗；小机床排放小，降低污染排放；由于小机床大大降低了制造成本（约为工业级机床的几分之一），所以在同种零件的加工中，相同的投资成本下，生产效率会大大提高；降低初期使用门槛，大力推动我国五轴联动数控行业发展；大大降低机床的维护成本以及机床的操作、培训成本。
3.广泛的影响力
桌面式微型五轴联动数控机床对于创业者和创客来说是智能加工的利器，可以有效地将他们的创意通过打样和试制变成真正的产品。同时采用快速制造手段和高效、低成本的加工工艺，不断完善产品的各项性能和指标，走出一条科技与文化相融合的创新之路。
4.人本理念
桌面式微型五轴联动数控机床具有体积小、重量轻、适应各种办公场地的优点，对于中小学普及制造技术教育和大中专院校的职业技能培训来说优势明显。同时，对于推动残疾人就业也可以发挥积极的作用，通过开展“扶技助残”，让广大残疾人通过数控技能培训获取生活保障和收入，实现自立自强。
此外，公司分析先进制造技术领域的发展趋势，创新性地提出了“云数控系统”的新概念，2017年1月获美国发明专利授权，成为国内该领域唯一获得国外发明专利授权的企业。
在专注于研发与完善高档数控系统和多轴联动数控机床系列产品的同时，华拓科技又拓展全新的技术和应用领域，历时6年成功研制出了全球首创的数字曲面微滴喷射设备。该设备具有完全自主知识产权，可以完成复杂形状工件表面的全彩色立体喷墨打印，还可深入扩展实现许多特殊材料在复杂曲面形状（包括大曲率凹面）底材表面对液体、胶体、融溶物质等多种流体进行的微滴喷射工作，在全彩色立体喷墨打印、曲面印刷电路打印、微机械、微电子、电子装配、疾病检验、基因分析及合成、药物分析与生产、生物化学检验等众多领域具有极为广阔的应用前景，是满足未来智造需求的先进制造工具。
华拓科技独创的“左形右色”两大系列产品——打破国际垄断的多轴联动数控加工系列设备（左形）和全球首创的数字曲面微滴喷射系列设备（右色），将产品的“形与色”有效统一解决，颠覆了传统加工与印刷行业从无交集的状态，又将前沿的印刷电子技术直接从平面提升到了三维立体解决方案，同时还能为电子、微机械、生物医疗等众多领域提供全新的设备及工艺解决方案，在多行业、多专业、多领域中实现的协同创新将会为“中国智造”提供最前沿、最先进的技术、设备和服务平台。
五维科技创新体系
回顾华拓科技的发展历程，可以清楚看到科技创新给企业带来的成长机遇及发展动力。总结多年来的企业发展轨迹，独具特色的“五维科技创新体系”跃然而出。
“五维科技创新体系”由广度创新、深度创新、延伸创新、实用创新和持续创新组成，作为华拓科技的创新机制，一直不断促进企业在新技术、新服务、新架构等方面的发展，进一步支撑了公司综合实力的整体提升。
开放式数控系统专利证书
桌面式微型五轴联动数控机床获奖证书
1.广度创新，指多学科技术融合，实现体系与架构创新。
随着各领域专业知识的细化和深入，一个人或一个创新团队所掌握的不同专业领域知识和开发经验是有限的。因此，想要实现突破性的科技创新，首先就要在多学科技术融合方面拓展思路，突破传统的体系与架构限制，从而实现广度创新。
华拓开放式、软件化PC+I/O多轴联动数控系统架构的创新研究，是广度创新在数控系统技术领域内的应用实例。
目前市场上主流的数控系统基本上都是采用嵌入式系统为核心构建的封闭式或半封闭式结构。华拓在确定以高档数控系统为战略目标之初，就充分分析了以上传统数控系统的不足和数控系统未来发展趋势，明确了以开放式、软件化PC+I/O多轴联动数控系统为首要研制目标，突破了传统数控系统的研究与开发模式，实现了多专业、多学科技术的有机融合，最终实现了广度创新。
2.深度创新，指专业领域内纵深探索，实现技术改进、集成创新等升级性创新。
华拓在深度创新方面也做了很多工作，不仅对开放式、软件化PC+I/O多轴联动数控系统内部软硬件的持续改进和新功能集成方面一直在不断创新与完善，更重要的是进一步开展了开放式工业设计\计算机辅助设计\工艺规划\计算机辅助制造\数控加工\计算机辅助检测（CAID\CAD\CAPP\CAM\CNC\CAT）软硬件集成体系的深入研发。
为此，华拓提出了打造“开放式CAD\CAPP\CAM\CNC软硬件集成体系”的创新思路，将传统数控系统（CNC）与CAD\CAPP\CAM集成于一体，实现数控加工的完整工艺流程集成化体系。
深度创新需要科技人员对专业技术深入挖掘，从而实现改进或集成性创新，这种创新的难度相对较低，对多学科、多专业技术融合的要求也较低，易于快速产生新技术和新产品。
3.延伸创新，指追溯历史根源，寻求发展规律，实现前瞻预测，确保合理创新。
华拓的开放式、软件化PC+I/O多轴联动数控系统的设计思路完全采用延伸创新的模式进行展开，在充分分析数控系统的发展历程后，才确定了这种紧密跟随计算机及IT信息技术的发展趋势同步发展的方式。
数控系统迄今共发展了六代。第六代数控系统——PC数控系统的诞生是自数控技术诞生以来最具深远意义的一次飞跃。与第五代数控系统的最大不同之处在于PC数控系统的硬件平台和软件平台是完全通用的，因而完全避免了专用计算机数控系统的先天不足，使计算机数控技术的发展走上了更坚实、宽广 、快速的道路。
从数控系统发展历程可以清楚看到，数控系统一直是紧紧跟随着计算机软硬件技术的发展而发展的。华拓就是按照延伸创新的核心思路，顺应第六代PC数控的发展趋势，结合广度创新的方法，有机融合了机电一体化、自动控制、CAD\CAPP\CAM、计算机软件、计算机系统与结构、网络通讯、分布式计算、计算机测控等多专业领域的相关核心技术，最终研制成功了具有独立自主知识产权的开放式、软件化PC+I/O多轴联动数控系统。
4.实用创新，指重视用户感受，提升实用价值，保证创新与应用的一致性发展。
实用创新是科技创新的重要环节。科技是为人类发展服务的，不能实用化的创新成果实际上缺乏价值。
华拓在实用创新方面进行了不少实践，如实现了针对数控机床整体运行状态的在线监测和故障诊断系统，可以通过各种通信网络实现异地对数控机床运行状态的监测功能。如此可以有效减少停机维护时间并提高设备使用率，同时配合冗余控制系统，可以大大提高设备的可靠性和维护性。
5.持续创新，指借鉴社会科学领域优秀思想，建立可持续创新发展的保证机制。
持续创新是“五维科技创新体系”中最宏观的创新理念。它跳出了科技创新的界限，进一步预测创新的持续发展趋势，有效结合社会科学领域相关方法论，建立可持续创新发展的有效保证机制和促进机制，将科技创新发展提升到新的层面，实现与时俱进的创新发展模式。
在科技飞速发展的今天，“开放”成为科技进步的重要特征和必然趋势。华拓在进行数控系统技术的科技创新工作中，借鉴了成功的开放模式所提供的经验，也充分预测到开放模式具有的良好前景，彻底摒弃了传统封闭式数控系统的实现架构，直接针对开放式、软件化PC数控系统进行攻坚，并最终取得了成功，获得了国内权威专家一致给予的极高评价。
实现持续创新，不仅需要传统技术研究的方法，更要充分发挥积极主动的横向思维、逆向思维、发散思维的思维模式，抛却思维定势，在学习社会科学领域优秀思想和理论的同时，充分展开联想，放飞思想的翅膀，才能捕捉到跳动的思维火花，从而将科技创新不断提升到新的高度。
责编/彭砚淼
