我國高檔數控機床產業發展支撐體系初探??

黃韶娟 盛伯浩 吳進軍 焦 炬

(①北京機床研究所有限公司，北京100102；②中機生產力促進中心，北京100044)

“高檔數控機床及基礎制造裝備”重大專項以及“中國制造2025”把數控機床作為五大工程和十大領域之一的發展重點,正是我國政府充分意識到數控機床在新的工業革命中的重要地位,以及發展數控機床技術的重要性,積極采取各種有效措施大力發展中國的數控機床產業的體現,把發展數控機床作為振興機械工業的重中之重,是實現綜合實力進入世界制造強國目標的基礎.

我國的數控機床產業已經有了很大的發展和進步,但應清楚地意識到,我國相對于發達國家的高檔數控機床技術和產業還存在較大差距.

1 國外數控機床產業發展對我國的啟示

我國數控機床產業起步不晚,但隨著時間的推移,我國數控機床的技術與產業水平不僅仍然與美、英、德、法、日及瑞士等工業發達國家有明顯的差距,甚至在某些制造業應用領域的數控機床競爭力還不及后起的韓國機床制造企業.通過對國外機床產業發展現狀的梳理和分析,我們可以得到如下啟示:

(1)汽車領域是數控機床產業最大的客戶.統計數據顯示:汽車工業的消費占據了機床行業總消費的53%.要求苛刻的汽車制造商極大地促進了機床企業提高其競爭力.我國汽車生產廠近幾年平均每年投資約12 000億元人民幣,其中設備投資7 000億元以上,絕大部分用于進口設備,我國亟需采取措施提升國產數控制造裝備的品質和市場競爭力.

(2)為高端客戶提供專用機床.要堅持創新,即使在市場出現經濟萎靡時,仍不放棄研制出新一代效率更高、精度更好、運行更可靠的產品；在一些特殊的應用場合,自主開發的具有特殊性能和用途的機床,是企業技術水平和服務能力的體現；工作母機和高精密、超精密機床,是制造業產品競爭不可缺少的設備.這些戰略無疑可提升用戶對機床企業的信任,有利于提高企業的盈利能力.

(3)生產高品質和高可靠性的量大面廣的通用機床.要極其注重產品的工作質量,對關鍵的工作精度項目,力求具有較大的儲備余量；要重視產品的可靠性,對結構設計、制造調整以及零部件的選用等都要高標準嚴要求.如此,可在市場正常需求下占據很大的市場份額,取得主動權.

(4)發展高精密的關鍵功能部件和高質量的配套件,對提高機床精度及穩定性和可靠性起到支撐作用,使產品交貨期可控,并且實現機床廠和配套商雙贏.

2002年以來,中國持續成為世界第一大機床消費國,但仍舊不是機床強國.其深層次原因很多,但與國家整體產業布局和戰略規劃有很大關系.因此有必要對數控機床產業發展的支撐體系進行研究.

2 我國數控機床產業發展支撐體系研究

習近平總書記在黨的十九大報告中明確指出:“我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段.”在這個大背景下,大力發展高檔數控機床產業對提高制造業生產力和產品質量、推動經濟持續健康發展、增強綜合國力、提升市場競爭力起到基礎支撐的作用.數控機床產業發展需要有一個總體的規劃和設想,需要調動各個方面的積極性,官、產、學、研、用緊密配合,以市場需求和用戶應用為目標,從基礎技術、市場開發、產品設計、制造工藝、過程控制等到為用戶提供整體解決方案整個過程的沉浸式研究,提高技術水平、價值內涵和產品品質,推動產業化能力建設,有效控制成本,提升整體產業的實力.

我國數控機床產業發展支撐體系基本架構初步思路:

2.1 構建產業發展研究支撐體系

數控機床產業在國民經濟發展中占比不髙,但卻處于很重要的地位.特別對于航空航天、國防、汽車、電力、船舶、交通等重要工業領域,加工零件復雜,精度及精度一致性要求高,對機床更是嚴峻的考驗.

政府可設立數控機床產業發展戰略咨詢委員會,以用戶需求和技術創新為目標,提供準確的國內外競爭情報和產業數據分析；營造創新環境,為提高數控機床產業產品科技含量提供信息和技術支撐.不論產業發展前景如何,因數控機床產業的特殊地位,國家應持續不斷地支持和引導數控機床企業、科研院所、用戶、材料及零部件供應商等提高創新意識和能力,為提升產品的市場競爭力做出努力.政府要利用好已建成的國家級研究中心,合理科學地進行功能劃分,指導構建國家、行業、企業3個層次的技術創新體系,為數控機床產業發展起到頂層設計和統籌規劃的作用,提升科技基礎條件的保障能力.數控機床產業發展研究支撐體系可考慮從以下幾個方面進行布局:

(1)將數控機床產業作為提升國家綜合國力競爭的基礎性產業.政府應全面介入數控機床科學技術的研究、推廣和應用過程之中,將科技創新上升為政府和科研機構、企業及用戶共同的事業,摸索出適合我國數控機床產業自身發展的規律并加以引導.創建國家級數控機床研究機構,既要進行戰略性的、前沿性的、基礎共性的技術研究,也要進行創新技術在工廠的推廣和落地的研究,使研究成果真正在企業生根發芽并創造良好的經濟效益.

(2)謹慎并有效地進行國際間合作,實現雙贏.科學的研究不可能孤立于世界技術發展的潮流之外,無論是技術還是市場都是相互依存、互相促進地發展.德國、美國、日本、瑞士和意大利等國是當今世界數控機床產業發展的標桿,如何實現取其之長補己之短的戰略合作,需要對我國數控機床產業現狀進行深刻剖析,真正找到產業發展的薄弱點和技術瓶頸,以自身技術、人才、市場的優勢作為談判籌碼,以改善資源的利用方式和提高資源利用率,促進生態環境保護作為核心關注點,通過有實際價值和成效的合作,共同促進經濟的健康發展,保障可持續發展的綜合國力的全面提升.

(3)從資金、體制、機制、政策以及人才等各方面強化國家級數控機床科技創新體系建設.構建功能齊全、符合國情和國際競爭需要的創新體系.將科技創新與投資的資金掛鉤,激勵企業和創新平臺創造高附加值的產品；為數控機床各相關專業的科技領軍人才提供高薪職位.不僅要用自己的創新技術與產品保住國內市場,還要用高附加價值的產品開拓國際市場,特別是要進入歐美及日本市場,通過他們對產品的嚴格規范和要求,進一步提升自身產品的技術水平和應用能力.增強投資科學技術就是投資中國未來的全民創新思維和意識,保障中國在國際競爭中具有堅實的基礎和有力的地位.

(4)建立數控機床產業情報服務平臺.免費為數控機床產業提供在全球競爭中的各類熱點和敏感情報信息；多維度的解析產業競爭中面臨的宏觀經濟風險、政策風險、貿易風險、投資風險、運營風險以及爭端與訴訟風險等；關注各國數控機床產業重要的政策變化、重大事件等；及時披露與數控機床產業相關的貿易摩擦、知識產權壁壘、預警等各類信息；跟蹤國內外數控機床產業新產品、新技術、新專利、新的研發工具與手段以及新的發展動向等情報,開放并共享科技信息資源,為數控機床產業科技創新能力的提升提供服務支撐,為政府創新政策的制定、創新投入與配置、創新成果的有效輸出與轉化等決策提供依據.

2.2 政策引導和扶持長效制度保障支撐體系

在我國制造業發展的強勁需求拉動下,通過機床制造企業的努力和一系列相關科技和產業政策支持,促進了這一產業的技術能力和創新能力的提高,使產業整體規模不斷擴大,發展水準持續上升.但是由于我國現代化歷程較短,技術積累相對不足,當前我國數控機床產業發展與世界先進水平相比,在不少方面仍然存在明顯差距,整體質量和競爭力相對較弱,產品同質化嚴重,惡性競爭時有發生.

要實現我國數控機床產業從“做大”到“做強”的新跨越,構建高質量發展的現代產業支撐體系,政府的作用是關鍵,政府的決策和下達的政策對行業的發展和興衰將起到決定性作用.重點要把握好以下幾個方面:

(1)政府的資金資助應得到有效利用.產學研用合作的基礎是互惠和促進技術發展,科技研發與成果轉化要同時進行.政府應建立資金支持的長效機制和科研成果及成果轉化率和商業化的監督機制以及技術引領作用的評價機制,并根據技術發展及市場變化進行及時調整與改進.

(2)政府引導為行業營造公平競爭環境.發揮市場的主導作用和企業的主體作用,強化數控機床產業政策的競爭激勵功能,在事前審批的基礎上注重事中事后的監管,推動產業持續健康發展.建立公平競爭信用體系,完善市場監管體制,增強知識產權保護意識,有效保護和激發企業的創新積極性,優化公平競爭的營商環境.

(3)擴大對外開放合作.有效利用國內國際兩個市場、兩種資源,鼓勵企業發揮自身優勢,用國際大舞臺來檢驗國產數控機床,參與國際競爭,提高其適應能力.引進資金與引進國際先進技術、管理理念和高端人才相結合,在消化吸收再創新上下功夫,不斷提高產品質量,加強管理,降低生產成本,以積極的態度參與競爭,開發具有自主知識產權的新產品,促進企業深度嵌入全球產業鏈.

(4)打破行業壁壘,支持民族工業的發展.在國產設備基本能夠滿足用戶需求的條件下,實行優先優惠采購自主產品.特別是國家投資的項目應要求自主產品達到一定比例,這樣可以在國家重點領域產生示范效應,起到以點帶面的作用,加快支持民族工業的發展.政府采購和國有企業采購必須優先購買國產設備或國產首臺套產品,并給予價格補貼.嚴格進出口調控制度,培育民族品牌走向世界,替代進口,提升出口能力.

2.3 建立適用的標準體系

我國數控機床產業在基礎標準、產品標準、工藝標準、管理標準、可靠性標準等方面已經有了基本的標準體系,但在產品設計開發階段、產品制造過程階段以及產品營銷推廣階段還沒有形成相應的標準體系；在機床行業的基礎零部件、先進基礎工藝、關鍵基礎材料和產業技術基礎等“四基”領域,也缺少適用性的標準體系；對于標準的一些研究、試驗及驗證工作不夠充分和扎實,影響了標準的實施效果和提升質量的指導性作用.

機床產業要有創造長期有競爭力有影響力的世界品牌的決心和行動,需要有工匠精神,同時,也需要有相應的國家政策,建立一種全新的制造業品牌打造體制,從質量和創新入手,促進企業培育知名品牌.應注重:

(1)充實與完善高檔數控機床標準體系,以成熟的與國際接軌的技術法規及技術標準做支撐.

(2)加強數控機床基礎標準的制定.在產品設計和開發各階段的指導性標準、產品制造過程的控制性標準、產品營銷過程的戰略性標準方面以及檢測評價等監督產品質量的有效性標準方面,在機床行業的“四基”標準方面,在綠色環保低公害機床的標準及監督執行等方面,進行適用性標準的研究.

(3)對已有的高檔數控機床標準體系中的標準做進一步的深入研究、試驗和驗證工作.努力提高標準技術含量,促進機床行業的技術進步和產業升級,提高產品的市場準入門檻,為產品產業化打好基礎,提高標準的實施效果和提升質量的指導性作用.

2.4 創新平臺和應用機制支撐體系

“中興事件”給我們的深刻教訓表明,真正的產業核心技術是買不來的,單純靠引進技術已無法支撐我國各行業持續的高速發展,只有依靠自主創新才能夠從根本上擺脫產業技術受制于人的被動局面,沖破競爭對手的技術封鎖,保障我國經濟的持續、快速、健康發展.但是產業技術創新不同于企業自身的技術創新,產業技術創新平臺是企業、科研院所及相關研發基地技術創新能力的集成,是推動企業技術進步的重要支撐.建議數控機床產業平臺的構成如下:

(1)由政府領導,協調多方科技資源,引導產業鏈上下游企業進行實質性合作.必要的情況下引導整合國外的創新資源,組織和監督創新平臺的有效運行,并給予政策和資金的支持.

(2)由企業發揮各自獨特的優勢.特別是要利用好國有大中型企業和科技型企業的技術積淀,統一協調,最大限度地提高創新效率.突破單個企業創新能力有限的制約,提高企業創新積極性和活力,展現整個數控機床產業的創新新氣象.

(3)由具有技術特長、能持續提供相關技術研究的科研院所參與到平臺建設中.為創新過程提供新技術、新工具以及新方法的支撐,提高技術創新的水平,使數控機床產業技術進步真正建立在自主創新基礎之上.

2.5 人才培養和梯隊建設支撐體系

數控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、光學、微電子和信息等多項技術于一體并與智能計算機協同集成的機電一體化產品,對人才的要求廣泛并全面.因此數控機床產業要合理匹配人才結構,技術型、工程型和管理型人才全面發展,同時,企業要注重在實踐中鍛煉、遴選出合格的領軍人才,在知識結構、業務技能、解決問題能力、協同創新等方面有突出特色,建立適應企業發展的人才培養模式.

要從數控機床的技術構成來進行人才配備.機械設計與制造人才需要長期的技術積累和實踐經驗做基礎,在工作中以老中青相結合實現梯隊建設；數控系統研發人員要與具有豐富應用國外數控系統經驗的技術人員深度融合,真正做到理論聯系實際,使產品好用易用；電氣、液壓、氣動相關人才要對所選用的元器件有深刻了解,并科學合理的應用于實際中；信息技術與智能化等新技術新領域要與國外深入合作,找出共贏的合作途徑,進而發展出具有自主知識產權的特色技術來.人才培養和梯隊建設支撐體系宜從以下幾方面考慮構建:

(1)加強領軍人才隊伍建設.培養和遴選具有前瞻性和國際視野的戰略型首席科學家團隊,潛心進行數控機床基礎技術研究以及開展重大產業技術應用基礎研究,緊跟或引領國際前沿技術和最先進技術,提升我國數控機床相關技術在國際上的影響力,為國家重大戰略、國家重大科技項目和重大工程等的戰略規劃和實施提供系統的且有遠見的決策支撐負責；培養一批專業能力強、善于凝聚力量、具有統籌協調特長的綜合型科技領軍人才隊伍,進行先進技術的推廣應用以及把握科研項目或數控機床產品研發合理的技術路線及實施綱領,為提升產品的科技含量和科研項目的技術水平負責；全方位培養產業技能大師,發揚工匠精神,為提升產品的高質量和高可靠性負責.

(2)實行更加靈活的人才培養和更加開放的人才引進政策.高校的專業設置要與數控機床產業特點對接,特別要強調動手能力和實際解決問題的能力,可采用與企業開展聯合的培養模式,設置特色專業有針對性的培養內容,適應市場和產業發展需求的變化.重視技術工人和產業工人的培養,將傳統工藝制造技術與信息化智能化制造技術有機結合,提升?？茖W校的技能培訓水平和能力,使技術工人具有更廣闊的發展空間.重點引進高層次創新人才,對有助于解決長期困擾我國數控機床關鍵技術、核心部件難題的國家急需緊缺人才,開辟專門渠道,實行特殊政策,實現精準引進,聚天下英才而用之.

(3)企業要通過事業與機制吸引和留住人才.積極倡導企業文化建設,要讓員工了解企業的發展遠景和其個人在企業的發展前景,以企業的發展帶動人才的發展,形成尊重人才、愛護人才、培養人才的正向和諧氛圍,提高員工對企業的忠誠度和凝聚力.為員工提供更大的發展空間,可有效留住人才并保持企業強勁競爭力.

(4)企業努力用好人才,推進人才強企.在以競爭為主旋律的市場經濟中,企業間的競爭在日益加劇,要提升企業核心競爭力,用好人才是關鍵.以人才領先推動技術領先,變人才優勢為發展優勢,以企業的可持續發展為目標,逐步形成企業自主創新培育人才,人盡其才服務企業的雙贏局面.

2.6 完整的產業鏈支撐體系

由于我國數控機床技術和工業化都是由從國外引進開始的,整個進化過程不連貫甚至是跳躍式的,因此基礎技術很薄弱,基礎材料和基礎制造工藝技術沒有很好的積淀和經驗,產業鏈不完整或者干脆有斷帶,造成了對國外核心技術和產品的嚴重依賴.要改變現狀,必須建立自己完整的產業鏈支撐體系,經過時間的積累和不斷完善,做起來并用起來,找到具有中國特色的數控機床產業發展法門.

(1)布局完整的數控機床產品種類,為制造業提供全面服務.數控機床產業的戰略性地位毋庸置疑,是提升制造業創造力的基礎.比如為發展采礦、能源動力、船舶工業、軌道交通等領域,需要布局重型機床廠,生產立/臥式車床、齒輪加工機床、龍門銑床、導軌磨床等；為服務航空航天、電子工業、現代醫療等領域,需要布局高精度、高速度、多軸聯動的數控機床；為汽車工業、軸承等大批量零部件領域布局高可靠性、高精度一致性的單機和生產線系統等,此外還有特種加工機床,包括電火花加工機床、水切割、激光加工、超聲切削、電化學加工等以及相應的多能量場復合加工機床,用于先進材料和復雜結構零件的加工.政府要組織企業做好市場調研工作,引導布局多個企業生產各具特色的產品,包括民營企業,使產品全覆蓋制造業需求.缺口產品或種類可以采取政府招標和政策傾斜的方式鼓勵研發生產.

(2)打造重點產品和特色產品,為用戶提供個性化服務.數控機床企業要關注研究、應用新技術對產品進行更新換代,定期梳理以往服務過的客戶以及意向用戶的需求和使用情況,提煉出有代表性用戶的需求特點和發展趨勢,對不同用戶千差萬別的個性化需求進行充分分析和交流,為用戶提出新的且與用戶實際情況相結合的合理解決方案,并提供具有核心競爭力的產品為用戶實現價值最大化.

(3)將市場開發、設計、分析、制造、檢測、試驗及應用等作為數控機床全產業鏈.企業要重視市場開發,市場是產業鏈的開端,沒有市場就沒有了一切.企業在數字化設計的基礎上,要強化CAE分析,做到對自己設計的產品心中有數.產品制造過程中要不斷進行工藝優化,設計決定著產品的成本,而工藝卻是降低成本的有效法寶.制造過程的控制至關重要,不僅要控制生產效率,更要控制制造質量,因此生產全過程任何的檢測環節都不能忽略.要鼓勵企業建立試驗室,可對國內外先進機床進行優缺點的對比試驗,對自己生產的零部件進行功能試驗和過程驗證試驗,對整機進行性能和可靠性試驗等等,還可以對用戶加工零件進行工藝試驗和應用試驗研究,對用戶生產過程中的提高效率和降成本研究,進行數控機床新產品批量化生產的工藝研究,對機床新技術的融入、先進零部件的應用及機床技術發展趨勢的試驗研究等,要知其然更知其所以然,通過采用新技術,降低成本,提高生產效率和機床開動率,最終實現提高機床可靠性及產品質量的目的.

(4)完善主機生產及機床配套件生產產業鏈,提高機床性價比.要從鑄鍛件、黑金屬、有色金屬、非金屬及合金等原材料開始,到主機的生產、材料的熱處理、外購件/配套件的采購等,每一個環節都要以滿足設計要求為前提,以嚴格控制質量為手段,以安全并穩定可靠地運行為基礎,以適應用戶使用為目標,實現整個生產流程的自主控制.政府要合理布局為機床產業服務的鑄造廠、鋼材廠、橡膠塑料等非金屬材料廠,保證機床的基本需求.有條件有基礎的企業可以自己生產鑄件、鍛件、進行金相分析以及控制熱處理質量等,使產品品質和生產周期上更具優勢.政府要嚴格標準件質量管理,從螺釘、銷釘、密封圈、彈簧,到軸承、齒輪、皮帶、鏈條等,還有絲杠、導軌等關鍵功能部件,要嚴肅貫徹執行標準,特別是材料、熱處理、尺寸精度等關系到性能和壽命的標準.政府要布局數控系統和刀具、砂輪生產廠,這是我國現階段最薄弱的環節,也是受制于國外的最重要環節,而這些卻是充分發揮機床性能和效率的關鍵所在.氣動件、液壓件要做到品種、系列、規格齊全；光柵尺、編碼器等不僅要測量準確精度高,還要與數控系統開放接口,便于實時反饋和補償.主軸、刀庫、轉臺等關鍵功能部件,要引入競爭機制,鼓勵私營企業加入,為全面提升產品性能和質量做出努力.排屑裝置、冷卻裝置、潤滑系統、操作柜、控制箱、防護罩等機床附件也要得到應有的重視和相應的布局.

此外,建立提升整體服務能力和市場競爭能力支撐體系.為客戶提供端到端的解決方案,構建整體的服務能力,建立客戶體驗體系,創新銷售業務模式,發展電子商務,提高營銷能力,提高服務增值率等.構建宣傳、推廣和信息公開支撐體系.通過廣告、展會、企業技術展示開放日、技術發布會、技術交流會等手段大力推廣產品及服務.充分利用協會、學會、聯合會和生產力中心等優勢和資源,發揮行業機構的橋梁與紐帶作用,為行業特別是中小企業提供有針對性的指導和服務.

3 結語

自04專項實施以來,我國高檔數控機床產業發展取得了舉世矚目的成就.但要理性認識國情,正確對待世界市場和技術發展的大環境和大趨勢,以科學發展觀為指導,全面策劃和布局數控機床產業發展路徑,提升自主創新能力,培育自主品牌,為更好地服務制造業做出努力和貢獻.