最近連續(xù)看了幾篇表達對中國機床行業(yè)看法的文章,結(jié)合科德數(shù)控在數(shù)控機床市場上的實踐以及親歷CIMT2019展會后,分享幾點對行業(yè)發(fā)展的看法。

筆者認為,未來十年是機床行業(yè)有希望大發(fā)展的十年,因為外部環(huán)境逼迫機床行業(yè)高端要自立自強,內(nèi)部條件中包括數(shù)控系統(tǒng)和滾動功能部件在內(nèi)的主要的瓶頸已經(jīng)突破。在中國改革發(fā)展的巨大需求背景下,為機床行業(yè)發(fā)展提供最廣闊的舞臺和需求動力。

行業(yè)發(fā)展有基礎 不宜妄自菲薄

“中國機床行業(yè)有基礎,發(fā)展有動力,這幾年進步很快,不能妄自菲薄,前途大有希望。”

機床行業(yè)在新中國工業(yè)的發(fā)展歷程中始終被放在重要的戰(zhàn)略高度,得到國家歷屆領導人的重視。從 “六五”開始,每個五年計劃中都有落實國家戰(zhàn)略,對數(shù)控機床行業(yè)研發(fā)的大力支持。新中國70年來培養(yǎng)了一代代優(yōu)秀的工程技術人員和產(chǎn)業(yè)工人,在高等教育體系內(nèi)仍然有一批優(yōu)秀的學科建設團隊,一直延伸到當前的職業(yè)技術教育體系。從根本上講,機床行業(yè)的發(fā)展和進步是中國工業(yè)化和現(xiàn)代化需求拉動的,不論是計劃經(jīng)濟時代還是市場經(jīng)濟時代,這種巨大的需求牽引是最大的發(fā)展動力。

近40年來,得益于技術進步,數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的行業(yè)門檻在降低。引起變革的主要要素是數(shù)控化。數(shù)控化初期,隨著計算機技術的進步,數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和易用性的提升、成本下降,逐步使數(shù)控機床得以普及。數(shù)控化的普及簡化了機床的傳動系統(tǒng),大大降低了傳統(tǒng)齒輪傳動副、花鍵、蝸輪蝸桿的用量,簡化機床設計和制造。另一方面,滾動功能部件(直線滾動導軌、滾珠絲杠、軸承)成功應用及產(chǎn)業(yè)化,也進一步簡化了機床設計和制造。而機床行業(yè)自身是一個自我裝備、逐代提升、能自循環(huán)的體系,同時母機的水平也在提升。這些技術條件促成了機床行業(yè)常規(guī)制造技術的簡化,傳統(tǒng)靜壓導軌、靜壓軸承等專有制造技術僅留存在重型機床領域和超精密加工領域 (這些留存的傳統(tǒng)技術像熊貓一樣珍貴,應該被國家重視,因為這些技術是某些 “重器”核心關鍵技術);在巨大的通用加工中心和數(shù)控車床的市場需求拉動下,在市場經(jīng)濟的環(huán)境催生下,誕生的大批民營機床生產(chǎn)企業(yè)。這種情況下,傳統(tǒng)大型機床企業(yè)的優(yōu)勢在消減。如果不能客觀分析自身立足這個行業(yè)的根本優(yōu)勢,會使傳統(tǒng)機床企業(yè)手足無措,甚至敗下陣來。任何時代都會有不能適應時代環(huán)境變化而消亡的事物,這樣的輪回在恐龍時代之前就是這樣。

從宏觀上看,在中國工業(yè)制造業(yè)高速發(fā)展的大背景下,中國市場上機床的消費總量在逐年遞增,中國制造的機床總量也在逐年遞增,誰能說機床行業(yè)是夕陽產(chǎn)業(yè)呢?因此,不能因為某些機床企業(yè)的暫時困難唱衰機床行業(yè)。從世界與中國的對比看,在數(shù)控系統(tǒng)方面,中國應該很樂觀。在重大專項的支持下研發(fā)了高端數(shù)控系統(tǒng),實踐了自主研發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)在多種五軸數(shù)控機床上的配套產(chǎn)品。以科德數(shù)控為例,先后研發(fā)近10個系列,近20個規(guī)格,超過300臺的五軸機床,得到了用戶的肯定。在滾動功能部件上,國內(nèi)幾個專業(yè)廠的導軌絲杠在重大專項的支持下,批量化生產(chǎn)的樣本經(jīng)南京理工大學的實驗室檢測,和日本產(chǎn)品差距非常小,在實際的機床上應用也是如此。特別是最近自動化物流設備對滾動部件的需求拉動,應該使這些企業(yè)又壯大了一波。電主軸方面,中國也應持樂觀態(tài)度,許多企業(yè)完成了電主軸的研發(fā)設計與制造,在這個部分專業(yè)的進口軸承廠家給予有力的設計支持。伴隨著3C機加工的迅速發(fā)展,也成長起像廣州昊志等幾家優(yōu)秀的專業(yè)化研發(fā)生產(chǎn)主軸的企業(yè)。可以說,數(shù)控機床上高附加值的部件正在被中國掌握,技術逐步走向成熟,經(jīng)濟成本在下降。

在CIMT2019展會上,僅中國多家民營機床制造企業(yè)的W4館就有20余臺五軸數(shù)控機床展出,也可以從側(cè)面說明中國機床行業(yè)的技術進步。而從展會上看國外產(chǎn)品,雖然DMG、PUMA、FIDIA等廠商把最新的甚至概念機都拿出來,其設計理念還沒有讓業(yè)內(nèi)人士無法理解或者帶來眼前一亮的驚喜。并不是唱衰歐洲和日本,中國面對的是人力成本上漲,他們面臨的是勒緊褲腰帶過緊日子,在整體人力資源上中國還有優(yōu)勢。目前,歐洲還有很多瀕危機床企業(yè),可以供中國廠商選擇收并購。可以預見,未來十年不在中國設廠的歐洲和日本機床廠估計日子會比較難過。有觀點認為,中國機床行業(yè)人員流失嚴重。其實,在市場化中,機床行業(yè)人才資源等社會資源向發(fā)展快的企業(yè)流動是正常的,絕大多數(shù)是行業(yè)內(nèi)流動,不是流失,其后面也有技術的推廣、傳播、輻射等有利效應。

專注深耕特定領域 做用戶的工藝師

“機床產(chǎn)品定義應從用戶工藝出發(fā),為用戶實現(xiàn)高效能的加工工藝是成功產(chǎn)品惟一目標。”

“競爭對手是心中的 ‘心魔’,念念不忘會對自身思考有干擾,喪失從根本上大幅超越對手的機會。”原機械工業(yè)部副部長沈烈初多次強調(diào)過機床廠要做用戶的工藝師,這個觀點如今我國的機床從業(yè)者體會越來越深刻。

前蘇聯(lián)援助中國工業(yè)體系時,把成熟的機床技術體系帶給中國,中國依據(jù)這個技術體系分類建設了個體技術專長鮮明的十八羅漢廠。此后近40年,機床行業(yè)都固化在產(chǎn)品類型定義中,直到最近幾次行業(yè)遇到危機和標準貨架產(chǎn)品下滑。

中國機床行業(yè)目前凸顯的短板就是從用戶工藝出發(fā)的產(chǎn)品定義能力,找不到北的情況下開始盲目仿制,模仿國外產(chǎn)品以及模仿同行業(yè)其他廠的產(chǎn)品,產(chǎn)品同質(zhì)化,陷入紅海。近些年,行業(yè)中開始意識到這個問題,已經(jīng)有很多先覺悟的企業(yè)開始貼近用戶工藝。在3C加工領域,已經(jīng)有許多機床企業(yè)介入3C產(chǎn)品研發(fā)過程,工藝研發(fā)與裝備研發(fā)同步進行,例如北京精雕、深圳創(chuàng)世紀。格力初涉機床行業(yè),從產(chǎn)品上看有工藝思路,切入準確,起手式正確。目前,市場表現(xiàn)良好的企業(yè)都是在專注深耕特定領域工藝有自己的建樹,包括:秦川專注齒輪磨削,寧江專注提供高精度臥加成組連線,東風裝備專注于汽車缸體缸蓋零部件制造成線,廣州敏佳機床專注于磨削專用設備成線,上海拓璞專注于航空航天專用加工裝配設備,江蘇速力達專注于汽車鋁輪轂加工線。科德數(shù)控專注于五軸加工,特別是航空航天領域五軸加工,在過去的一年中為用戶完成100余種五軸零件的完整加工工藝至加工樣品,在這個過程中與用戶建立起工藝技術與機床技術協(xié)同創(chuàng)新的合作局面。

要忘掉對手,心系用戶。競爭對手是心中的 “心魔”,念念不忘會對自身思考有干擾,喪失從根本上大幅超越對手的機會。惟一要考慮的是如何為用戶提供更高的加工效率,要回歸加工工藝,才能超越 “車、銑、鉆、鏜”機床的固有結(jié)構形式,根據(jù)用戶的實際需求、加工需求、物流需求設計出及創(chuàng)造出超越歷史的優(yōu)秀的機床設備。在研究工藝的過程中,特別應關注新材料的應用以及新工具和新的工藝方法可能帶來裝備需求的顛覆。例如,在3C領域陶瓷和玻璃對鋁合金的替代,使傳統(tǒng)鉆攻機萎縮到加工不銹鋼中框,大量為曲面玻璃制造所需的石墨加工機開始新一波的市場需求;高速切削理論對傳統(tǒng)重型機床設計理念業(yè)帶來沖擊,更高的主軸轉(zhuǎn)速、更快地進給速度,輕量化的高速結(jié)構也在很多領域替代原有的重型結(jié)構;在磨削領域,砂輪材料和成型技術的進步支持更高的磨削線速度,配合砂輪冷卻,大幅提升磨削機床加工效率;在用于航空航天的難加工材料領域,電加工與切削加工的復合以及超聲震動與傳統(tǒng)加工方式的結(jié)合都是可能帶來新型設備需求的工藝熱點;在熱加工領域工藝技術的進步同樣可能影響金切機床裝備,例如3D打印技術與冷加工設備復合,攪拌摩擦焊與切削技術的復合,以及熱處理技術和表面處理技術的進步完全可能在變形量控制出現(xiàn)質(zhì)的飛越,淘汰某些精加工設備。機床裝備是實現(xiàn)工藝技術的載體,為用戶實現(xiàn)高效能的加工工藝是機床研發(fā)的根本目標。

提升可靠性 要有系統(tǒng)工程觀念

“可靠性和品質(zhì)的提升是持續(xù)過程,是依靠體系保證的。” “優(yōu)秀的企業(yè)家和優(yōu)秀的機床主設計師,一樣都要具有系統(tǒng)工程觀念。”國產(chǎn)機床被詬病最多的是可靠性問題。這個問題,筆者認為主要依靠市場去解決,質(zhì)量干不好的企業(yè)只有靠市場規(guī)則教育、教訓和懲罰。可靠性和品質(zhì)是任何產(chǎn)品做好的必備要素,如果企業(yè)不珍視可靠性和品質(zhì),是從根本上不珍視企業(yè)的商譽,這個問題是外部力量無法幫助的。另一方面,機床作為一種對于各制造行業(yè)很重要的工業(yè)品,制造技術中有嚴格的品質(zhì)控制技術規(guī)范,這些技術更多地應該通過行業(yè)標準實現(xiàn)推廣、共享與監(jiān)督執(zhí)行。

機床這一商品與許多工業(yè)品比較大的區(qū)別,就是制造過程中有大量技術工人手工參與裝配完成。雖然很多技藝是通過作業(yè)者實施的,但這些技藝應該被工藝文件、作業(yè)指導書、檢測標準規(guī)定并約束,這樣造出來的才是品質(zhì)受控的工業(yè)品。機床行業(yè)不能片面推崇和神化 “工匠精神”。而沒有深刻理解求真嚴謹?shù)?“工業(yè)精神”。

大家很多時候過于關注某項單一技術和技術指標,而沒有認真分析這些技術指標所在的指標體系中,這些指標是不是產(chǎn)品的短板。筆者經(jīng)常用廚師來對比設計人員,在當前功能部件專業(yè)化生產(chǎn)的今天,機床設計核心能力就是從用戶工藝出發(fā)的技術綜合能力,就如同不同水平的廚師,同樣的原材料,看誰組織搭配的更合乎用戶的口味。而有時候回避自身不足,總怨其他配件不行,反而看不到自身的不足,到頭來,用戶說中國機床不行。更有趣的是用戶能要求主機廠配置什么樣品牌的導軌、絲杠、軸承,數(shù)控系統(tǒng)。這不叫 “客制化”,這叫自身能力不足。數(shù)控機床的技術指標體系同樣應從切削能力出發(fā),布局是結(jié)合物流 (工件和刀具)幾何精度敏感性 (包括五軸)的結(jié)果,行程是適應加工零件尺寸,綜合系列化和部件通用性,在成本約束下完成的技術指標體系。這樣的技術指標體系,要有數(shù)控機床完整技術鏈的支撐。作為機床企業(yè)就是要組建自己的技術鏈條和生產(chǎn)工藝鏈及供應鏈,鏈條上的要素不見得企業(yè)自身都能具備,但要能夠組織維系并發(fā)揮自身優(yōu)勢,從中能夠在價值鏈上找到企業(yè)的定位。不甘于處在價值鏈低端的企業(yè),會尋求往高價值環(huán)節(jié)擴張。務實的產(chǎn)學研合作 教授和工程師要歸位“在明晰和尊重知識產(chǎn)權的前提下,在目標產(chǎn)品的驅(qū)動下及市場化利益分配機制支持下,形成企業(yè)與高校的自動結(jié)合。”

有觀點說中國機床企業(yè)研發(fā)能力差,這在很多企業(yè)是客觀事實。另一方面應該看到,很多積極上進的企業(yè)都很重視研發(fā),并在積極試圖從紅海中脫身,筆者在與深圳的同行交流時就深刻感受到這點。在深圳這個局部的機床行業(yè),很多民營企業(yè)自發(fā)地、主動地與行業(yè)客戶一起研究新工藝、新的機床結(jié)構,千方百計介入客戶產(chǎn)品設計研發(fā)環(huán)節(jié),盡早預測市場,適應市場變化,很多面向特定零件的適應性機床改進很淳樸但很有效。目前,在深圳區(qū)域有幾個民間自發(fā)的研究方向:五軸機床、超聲加工、多軸多工位加工、直線電機應用、復合材料加工,這些研究合作是根據(jù)市場需要自發(fā)形成的,沒有政府科技項目支持。

筆者還在常州西夏墅見到各種刀具的企業(yè)研發(fā),從高溫合金材料加工刀具到復合材料加工刀具,再到抗震刀桿研制,在這些研發(fā)活動中也有企業(yè)與高校自發(fā)的合作。企業(yè)最大的優(yōu)勢是離市場近,工程化研發(fā)能力建設是企業(yè)研發(fā)主要優(yōu)勢能力。高校的優(yōu)勢是基礎性研究,包括切削理論、物理實驗建模、結(jié)構仿真與優(yōu)化、控制理論、控制建模仿真與優(yōu)化等。目前兩者結(jié)合的難點是量化需求分析和科學問題的抽象概括,這需要工程師與教授一同努力,這個環(huán)節(jié)完成了,企業(yè)與高校的合作就成功了一半。企業(yè)與高校先天具有優(yōu)勢互補,企業(yè)干不了教授的工作,同樣教授干工程師和企業(yè)家的工作也很吃力。高校設計的機床成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化鳳毛麟角,重慶大學黃云教授研制的砂帶磨床就是少數(shù)成功的案例之一。

筆者主張在明晰和尊重知識產(chǎn)權的前提下,在目標產(chǎn)品的驅(qū)動下及市場化利益分配機制支持下,形成企業(yè)與高校的自動結(jié)合,而不是在政府科技項目的驅(qū)動下。優(yōu)秀成功的企業(yè)標志應該是能夠從自己收入的口袋中掏出研發(fā)經(jīng)費,企業(yè)選題,請高校協(xié)同研發(fā)。同樣,優(yōu)秀的高校應該有大批的企業(yè)追隨,委托完成企業(yè)選題的研發(fā)工作。對于行業(yè)基礎共性技術的國家項目課題,要把技術成功實現(xiàn)到多家企業(yè)的轉(zhuǎn)化和應用作為課題驗收的主要標準。培育基礎零部件制造能力 先進制造技術要補短板“齒”類基礎零部件制造能力退化會影響行業(yè)的發(fā)展。 “智能制造”的熱潮會褪去,開始新的輪回。

由于數(shù)控系統(tǒng)的應用簡化傳動系統(tǒng),機床行業(yè)目前絕大多數(shù)企業(yè)取消齒輪車間,絕大部分高精度齒盤、齒輪、花鍵、蝸輪蝸桿副等基礎零部件都要外購,這一點會影響功能部件特別是機械擺角頭類、車銑復合用動力伺服刀架等高端機械功能部件的研制。機床行業(yè)不同于汽車行業(yè),機床行業(yè)的需求批量小、精度高、種類多。因此,一方面要培植具有高精度齒輪母機研制的機床企業(yè),另一方面需要像絲杠導軌行業(yè)一樣培植專業(yè)化的廠家,滿足機床這一特殊行業(yè)的需求,也有可能兩者合一,類似美國的格里森,銷售機床,也對外承接齒輪加工。否則中國機床行業(yè)發(fā)展中會有這塊短板。

現(xiàn)在 “人工智能”的基礎研究并沒有理論上大的突破,其應用遇到瓶頸。相應的 “智能制造”也面臨回歸制造本源的問題。在 “數(shù)字化” “網(wǎng)絡化” “智能化”三段論中, “數(shù)字化”欠缺的短板很快會暴露出來。 “數(shù)字化”不只是狹義的CAD/CAM/CAPP,很多圍繞機床切削加工過程的建模都很粗陋,缺乏系統(tǒng)組織。 “網(wǎng)絡化”本身又不屬于制造問題, “智能化”又遇到瓶頸,先進制造技術要回到補短板的過程。很多大干快上的 “智能制造”項目很快就會回到原型,補上自動化和數(shù)字化這一課,高昂的投資會變成學費,但愿到那一天行業(yè)能很好總結(jié)教訓,使這一輪不會變成又一個CIMS。

       來源：中國工業(yè)報