一、向高速、高精度、高可靠性方向发展高速是数控设备的重要指标，机床的高速化可极大地提高加工效率，降低加工成本，缩短生产周期和提高市场竞争力。随着数控系统运算速度的不断提高和高速机床主要功能部件的研发突破，目前直线电机驱动的主轴转速可达15000~100000r/min，工作台快移速度可达60~200m/min，加工切削进给速度高于60m/min，最高加速度可达10g。DMG公司的DMC165机床最高转速可达30000r/min最快移动速度可达90m/min，加速度可达2g；沈阳机床集团与国外联合设计的高速强力主轴，最高转速可达70000r/min；北京精雕集团自主研发的JDVT600_A12S高速钻铣中心和JDLVM400P高光加工机，主轴最高转速分别可达20000r/min和36000r/min，且运行平稳，加工出的高光产品表面粗糙度可达Ra20nm。
高精度是数控设备和数控系统的另一项重要指标，它直接关系到产品的加工质量。近10年来，普通数控设备和精密加工中心的加工精度分别从当初的10μm、3~5μm提高到现在的5μm、1~1.5μm超精密加工的精度则已进入纳米级。FANUC公司推出了一款加工精度高达1nm的超精密加工机床，能够实现超精密细微加工凹槽。发展新型超精密加工机床以完善现代超精密加工技术，已成为世界各工业强国致力发展的方向。
可靠性是数控系统综合性能优劣的直接体现，能否在可靠性方面缩短与国外数控系统的差距是关系到国产数控系统及其装备能否占领市场的关键因素。高可靠性是指数控系统的可靠性需要比被控设备的可靠性高出一个数量级以上。以每天工作16h的无人化车间为例，要保证机床在工作时间内连续正常运转，则无故障率需达到99%以上，数控设备的平均无故障工作时间(Mean Time Between Failure，MTBF)必须大于3000h，这意味着数控系统的MTBF要大于33333.3h，而其中数控装置、主轴及驱动等部件的MTBF就必须在100000h以上。国外数控设备已经表现出了相当高的可靠性，其数控装置和伺服系统的MTBF值已分别超过6000h和30000h。
二、向多轴联动、复合化方向发展
为了满足复杂曲面的加工需求，必须采用多轴联动数控系统。多轴联动加工可利用刀具的最佳几何形状进行切削，产品的加工效率、加工质量和加工精度将大幅提升。一般认为，2至3台三轴机床的加工效率仅能和1台五轴联动机床的加工效率相媲美。第十四届中国国际机床展览会(CIMT2015)和第十九届欧洲国际机床展(EMO2015)上国内外厂商展示了大批的五轴联动加工中心，但是大多采用国外的数控系统。多轴联动数控系统集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，对于一个国家的军工、航空航天、精密医疗设备、精密仪器等行业有着举足轻重的影响力，堪称“制造业之灵魂”。因此要加快国产化多轴联动控制系统的研发和推广力度，使加工复杂曲面零件的国产多轴联动数控设备得以广泛应用。
除功能复合化之外，随着市场对于个性化需求日益强烈，交货日期不断缩短，金属加工行业愈来愈多地采用复合机床对复杂工件进行综合加工，数控系统在工艺上的复合程度不断提升，相较只具备单一加工功能的数控系统，用户更需要能够提供车削、铣削、锁削、钻削和磨削等工序的复合型数控系统。在一台机床上集成多种不同的加工工艺，实现工件在一次装夹下的整体加工，可以有效减少机床和夹具数量、免去工件在不同工序间的搬运、提高工件加工精度、缩短加工周期、节省作业面积等，从而减少设备投资、降低生产成本、提高加工质量和生产效率。
三、向智能化、柔性化、网络化方向发展
智能化体现在数控系统的方方面面。智能控制加工质量和效率，如自适应控制加工过程、自动生成工艺参数等；智能提高驱动性能，如负载自动识别、电机参数自适应运算、前馈控制等；智能编程和操作，如自动编程和智能化的人机界面；此外，智能监控、智能诊断等也属研究范畴。
数控系统向柔性化发展的趋势表现在两个方面：一方面是由点(数控单机)、线(柔性生产线)向面(自动化车间)、体(CIMS)的方向发展；另一方面向注重经济性和实用性的方向发展。柔性自动化技术作为先进制造领域的基础技术，可助制造业快速响应市场动态需求和产品更新换代，是制造业发展的主流趋势。该技术以异域联网和集成为目标，注重单元模块的扩展型和更换性，用以提高数控系统的可靠性和实用性。数控系统的柔性化使得FMS可与CAD、CAM、MTS便捷联结，实现制造过程的信息集成。
数控系统的网络化是实现虚拟制造、敏捷制造、全球制造等新制造模式的基础单元，也是满足制造企业对信息集成需求的技术途径。近年来，国外著名的数控设备和数控系统制造商都推出了有关网络化的样机和新概念，如MAZAK的智能生产控制中心、SIEMENS的开放制造环境、三菱电机的工厂网络集成制造系统等，均反映了数控加工向网络化方向发展的趋势。
四、向开放式数控系统发展
随着现代制造业的发展，数控系统的适应性和通用性被寄予了更高的期望，封闭式结构的局限性越来越明显。 数控泡沫切割设备开放式数控系统是指数控系统制造商可通过对数控系统功能进行重新组合、修改、添加或删减，快速构建的不同品种和档次的数控系统，并且可以针对不同厂家、用户和行业需求，将其特殊应用和技术经验集成到数控系统中，形成定制型数控系统。未来的数控系统能够被用户重新配置、修改、扩充和改装，并允许模块化地集成传感器、监视加工过程、实现网络通信和远程诊断等，而不必重新设计软硬件。尽管当前封闭式数控系统的占有量较大，但是开放式数控系统已逐渐应用于高档数控设备，发展前景良好。
开放式数控系统当前研究的热点主要包括系统的体系结构规范、运行平台、配置规范等。目前国际上初具规模的开放式数控系统研究计划有：OSACA、OMAC和OSEC。OSACA，即自动化系统中的控制开放系统体系结构，是1990年由欧共体控制系统开发商与集成商、机床生产厂家和科研单位共同联合发起，目标之一是建立开放式数控系统的标准体系规范。OSACA体系结构可分为应用软件和系统平台两部分。应用软件即控制系统所包含的各个功能模块，模块之间通过OSACA的通讯系统可以互相操作，并且可以通过OSACA提供的API接口运行于不同的平台之上。OMAC，即开放式、模块化体系结构控制器，是由福特、通用和克莱斯勒3大汽车公司于1994年提出，其目标为开放化、可调整、模块化和高可靠性。开放化指利用软硬件在标准环境下实现集成；可调整指根据用户需要可简单有效地实现系统构成；模块化提供高效的控制器重构机制和软硬件模块的“即插即用”；高可靠性要求软硬件具备较高可靠性，容易维护。OSEC，即控制器开放系统环境，是1995年由日本MAZAK、TOSHIBA、TOYOTA、MITSUBISHI、IBM、SML共同组建，目标是建立国际性工厂自动化控制设备的通用标准。该系统本身被认为是一个分布式系统，它能满足用户对费用最小化、系统配置灵活化和人机界面标准化等多方面要求。
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