機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)，高檔數(shù)控機(jī)床自主創(chuàng)新取得新進(jìn)展

國(guó)產(chǎn)機(jī)床，高端有突破(產(chǎn)經(jīng)觀察·中國(guó)制造，強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈正攻堅(jiān)②)

“2020年，機(jī)床行業(yè)運(yùn)行情況好于預(yù)期，呈現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。”日前， 中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)毛予鋒表示，經(jīng)歷了近10年的低迷期，機(jī)床行業(yè)正迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇。

機(jī)床，生產(chǎn)機(jī)器的機(jī)器，被稱為“工業(yè)母機(jī)”，是裝備制造業(yè)的核心生產(chǎn)基礎(chǔ)。在極不平凡的2020年，機(jī)床業(yè)精耕細(xì)作，在高檔數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域取得了諸多新突破：超大型五軸機(jī)床取得重大突破，世界首臺(tái)鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機(jī)床研發(fā)成功……

“十四五”時(shí)期，機(jī)床行業(yè)如何補(bǔ)短板、鍛長(zhǎng)板?記者進(jìn)行了采訪。

中高端多點(diǎn)開(kāi)花，機(jī)床行業(yè)呈現(xiàn)觸底回暖跡象

2020年春天，機(jī)床業(yè)喜報(bào)頻傳。

由通用技術(shù)集團(tuán)沈陽(yáng)機(jī)床研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)超長(zhǎng)行程高鐵專用高速五軸加工中心成功下線。這臺(tái)機(jī)床用于高鐵大型結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜曲面加工，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控裝備首次用于高鐵行業(yè)核心零部件的生產(chǎn)。

在這一個(gè)月之前，由我國(guó)主持修訂的“S試件”五軸機(jī)床檢測(cè)方法正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)床人坦言，“這可是啃下了硬骨頭”。

“S試件”被視為機(jī)床加工領(lǐng)域“皇冠上的明珠”。一臺(tái)機(jī)床只要能夠加工出合格的“S試件”，那么再?gòu)?fù)雜的薄壁零件，都能勝任。“S試件”的加工，需要機(jī)床變換多種角度加工，且保證極高的加工精度。

“我們機(jī)床的核心部件經(jīng)受住了‘S試件’的考驗(yàn)。”國(guó)內(nèi)某機(jī)床龍頭企業(yè)負(fù)責(zé)人說(shuō)，闖關(guān)“S試件”，吃的苦頭可不少，“試驗(yàn)過(guò)程中，機(jī)床加工的各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)指標(biāo)都是合格的，可組合起來(lái)的‘S試件’卻總是達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。”

究其原因，還是加工精度有差距。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)不僅要達(dá)標(biāo)，還要幾乎零誤差，才能保證“S試件”外形輪廓尺寸的誤差不超過(guò)0.05毫米。該企業(yè)的研發(fā)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)不斷向零誤差逼近，經(jīng)過(guò)1200多次試驗(yàn)，終于啃下了這塊“硬骨頭”，實(shí)現(xiàn)“S試件”加工100%合格。

毛予鋒稱，如今我國(guó)高端機(jī)床的國(guó)產(chǎn)化程度不斷提高。截至目前，國(guó)產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、高檔數(shù)控系統(tǒng)等代表性產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率已提升至30%左右。

更可喜的是，不僅大型機(jī)床龍頭企業(yè)持續(xù)攻克關(guān)鍵技術(shù)，細(xì)分領(lǐng)域的“隱形冠軍”也在破局。2020年11月，機(jī)床行業(yè)有近20家企業(yè)入選工信部第二批專精特新“小巨人”企業(yè)公示名單。

2021年1月4日，深圳市創(chuàng)世紀(jì)機(jī)械有限公司再傳捷報(bào)，產(chǎn)品T—V856S機(jī)床單日出貨218臺(tái)，創(chuàng)近年來(lái)新高，贏得“開(kāi)門紅”。憑借可靠的加工質(zhì)量，公司短短10多年就躍居細(xì)分領(lǐng)域的前列。

“近10年是我國(guó)機(jī)床市場(chǎng)需求急劇變化的10年，從完全依賴投資向投資兼顧消費(fèi)方向轉(zhuǎn)變。”毛予鋒說(shuō)，過(guò)去，機(jī)床企業(yè)的客戶主要集中在能源、鋼鐵、裝備制造業(yè)等重工業(yè)，如今，客戶已向電子產(chǎn)品、新能源汽車、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體等領(lǐng)域拓展，“一些不適合市場(chǎng)需求的企業(yè)被淘汰，而一批反應(yīng)快速、聚焦細(xì)分領(lǐng)域的企業(yè)迅速成長(zhǎng)。”

高端有突破、中端有進(jìn)展，機(jī)床行業(yè)正逐步擺脫多年的下行態(tài)勢(shì)，呈現(xiàn)觸底回暖的跡象。中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2020年金屬加工機(jī)床全年訂單總量增長(zhǎng)了16%。

加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)從1到100、由點(diǎn)及面的擴(kuò)張

作為“工業(yè)母機(jī)”，機(jī)床的應(yīng)用場(chǎng)景遍地皆是，小到手機(jī)、電視、洗衣機(jī)，大到汽車、高鐵、飛機(jī)、火箭，精細(xì)如醫(yī)學(xué)植入物和醫(yī)療器械等等，都離不開(kāi)機(jī)床。中國(guó)經(jīng)濟(jì)邁向高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)機(jī)床的要求也越來(lái)越高。“可以說(shuō)，國(guó)產(chǎn)高端機(jī)床的供給能力與需求不匹配，不僅整機(jī)與進(jìn)口機(jī)床有差距，關(guān)鍵基礎(chǔ)配套件也有差距。”毛予鋒說(shuō)。

差距在哪里?在于以應(yīng)用為基礎(chǔ)的可持續(xù)創(chuàng)新。

廣州數(shù)控設(shè)備有限公司副總工程師朱孔鋒表示，以數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)——數(shù)控系統(tǒng)為例，我國(guó)已有能力生產(chǎn)高端機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破。但與進(jìn)口高端數(shù)控系統(tǒng)相比，在技術(shù)成熟度和品牌影響力上還存在差距。“正是這些差距，讓國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)遲遲難以實(shí)現(xiàn)從1到100、由點(diǎn)及面的擴(kuò)張。與此同時(shí)，缺乏了高端應(yīng)用場(chǎng)景的錘煉，國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控系統(tǒng)與國(guó)外產(chǎn)品的差距就難以彌補(bǔ)，甚至?xí)絹?lái)越大。”

“好產(chǎn)品是用出來(lái)的，無(wú)人使用就無(wú)從知道差距，沒(méi)有應(yīng)用場(chǎng)景，如何升級(jí)迭代?”大連光洋科技集團(tuán)董事長(zhǎng)助理江世琳感慨，高端機(jī)床市場(chǎng)規(guī)模小、單價(jià)高，價(jià)格因素影響較小，“僅依靠企業(yè)自身、依靠市場(chǎng)力量，國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控機(jī)床的開(kāi)拓困難很大。”

毛予鋒坦言，長(zhǎng)期以來(lái)，機(jī)床行業(yè)重樣機(jī)研究、輕應(yīng)用驗(yàn)證，往往樣機(jī)通過(guò)驗(yàn)收即意味著項(xiàng)目完成，很少有人關(guān)注產(chǎn)品的后續(xù)應(yīng)用、市場(chǎng)拓展，對(duì)企業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)品的推廣缺乏政策支撐。這種創(chuàng)新模式往往只能滿足解決“有沒(méi)有”的問(wèn)題，不能適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展的需求。

面對(duì)這一困境，一些企業(yè)進(jìn)行了有益探索。

“我們把找客戶的時(shí)間提前了。”江世琳說(shuō)，以前是有了產(chǎn)品向客戶推銷，請(qǐng)他們?cè)囉谩，F(xiàn)在我們是先找上門，問(wèn)客戶有什么需求，雙方一起研發(fā)，“我們理解客戶青睞進(jìn)口成熟機(jī)床的心理，畢竟生產(chǎn)線的每一次故障、停機(jī)都會(huì)造成巨大的損失。所以，我們只能把功課做到前頭。”

回憶起第一次和某研究機(jī)構(gòu)合作的場(chǎng)景，江世琳不會(huì)忘記那寫(xiě)滿問(wèn)題的200多頁(yè)A4紙，“第一次共同研發(fā)，客戶用考察進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求我們。對(duì)我們而言，那厚達(dá)3厘米的問(wèn)題紙不是苛責(zé)，是寶貝。”江世琳回憶，改進(jìn)設(shè)備后，公司直接把工程師派到了客戶的車間，隨時(shí)解決問(wèn)題，提高設(shè)備的可靠性、工藝的適應(yīng)性和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，以免影響操作工人的績(jī)效，提高他們操作國(guó)產(chǎn)設(shè)備的積極性。經(jīng)歷了一次共同研發(fā)，大連光洋終于贏得了客戶的認(rèn)可?？蛻粢淮涡再?gòu)置了22臺(tái)高端五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床組建智能生產(chǎn)線，“在那之后，公司的產(chǎn)品在航空航天領(lǐng)域打開(kāi)了局面。”

“機(jī)床行業(yè)的供給方式正從批量化向定制化轉(zhuǎn)變，特別是中高端產(chǎn)品，更需要機(jī)床行業(yè)加強(qiáng)與用戶的協(xié)同創(chuàng)新實(shí)踐，從被動(dòng)跟隨式解決用戶需求問(wèn)題，向聯(lián)合預(yù)研新需求和新工藝轉(zhuǎn)變。”毛予鋒說(shuō)。

產(chǎn)學(xué)研用一盤棋，積極擁抱新技術(shù)

工欲善其事，必先利其器。對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)，這個(gè)“器”就是機(jī)床。“十四五”時(shí)期，機(jī)床行業(yè)要補(bǔ)短板、鍛長(zhǎng)板，任重道遠(yuǎn)。

“從產(chǎn)品看，一臺(tái)好的機(jī)床需要全產(chǎn)業(yè)鏈‘齊步走’，基礎(chǔ)部件決定了功能部件，功能部件又決定了主機(jī)的性能，這是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的過(guò)程。”朱孔鋒說(shuō)。

從行業(yè)看，機(jī)床與半導(dǎo)體、原材料、刀具等一系列基礎(chǔ)工業(yè)是互為表里、互相依存的。例如，一臺(tái)高端機(jī)床需要有高質(zhì)量的軸承，而高品質(zhì)的軸承除了取決于鋼材的質(zhì)量，更重要的是加工軸承所用機(jī)床的性能。

“這意味著，機(jī)床行業(yè)要補(bǔ)短板，僅靠頭部企業(yè)不可行，而是需要用戶需求引領(lǐng)、產(chǎn)學(xué)研用一盤棋齊發(fā)力。”江世琳說(shuō)。

毛予鋒強(qiáng)調(diào)，可以預(yù)見(jiàn)的是，“十四五”期間，對(duì)國(guó)產(chǎn)高端機(jī)床的需求有望進(jìn)一步爆發(fā)。在重大需求拉動(dòng)和共性技術(shù)研發(fā)方面，我們需要探索新型舉國(guó)體制如何更好發(fā)揮作用。

朱孔鋒表示，正如“十四五”規(guī)劃《建議》提出的實(shí)行“揭榜掛帥”等制度，希望有關(guān)部門指導(dǎo)下游企業(yè)公開(kāi)發(fā)布需求，聯(lián)合各基礎(chǔ)工業(yè)、機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同研發(fā)，形成相輔相成、協(xié)同攻關(guān)、互促互進(jìn)的發(fā)展新格局，“政府部門可以采取購(gòu)買服務(wù)的方式，由龍頭企業(yè)承包相關(guān)課題，自行組織課題參與方，以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的攻克。”

“雖然機(jī)床行業(yè)占GDP比重不足1%，卻是制造業(yè)向中高端升級(jí)的基礎(chǔ)。行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，需要更多資本的大力支持。” 毛予鋒建議，國(guó)家級(jí)大基金更多地投向機(jī)床行業(yè)，同時(shí)也給予民營(yíng)企業(yè)更多的機(jī)會(huì)，“機(jī)床行業(yè)經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，民營(yíng)企業(yè)已成為不可忽視的重要力量。”

不過(guò)，埋頭趕路也要抬頭看路。近些年，機(jī)床業(yè)的顛覆性創(chuàng)新陸續(xù)問(wèn)世，不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的短板，也影響著傳統(tǒng)機(jī)床的研發(fā)思路。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)“做減法”，通過(guò)車、銑、刨、磨等方式對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工，勝在可靠性高。3D打印技術(shù)則是“做加法”，先將液體材料固化為平面薄層，再將一層層薄層累積成所需要的三維物體，勝在可駕馭復(fù)雜造型。日前，在武漢，一種全新的機(jī)床——鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機(jī)床，將二者優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。

“現(xiàn)代工業(yè)所需的不少精密零部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)精度、氣密性要求極高。用傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，控制精度難度極大，3D打印技術(shù)則在氣密性等方面有短板。”項(xiàng)目牽頭人、華中科技大學(xué)教授張海鷗說(shuō)，鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機(jī)床將二者優(yōu)勢(shì)“合二為一”，邊鑄型邊鍛打，僅一次就成功試制出飛機(jī)復(fù)合材料成型模具，不僅參數(shù)符合要求，還克服了復(fù)雜大型模具加工難度大、成品率低等瓶頸問(wèn)題，制造周期縮短至少1/3。

“為滿足高效、柔性制造的需求，傳統(tǒng)機(jī)床的變革勢(shì)在必行，這要求機(jī)床行業(yè)在練好內(nèi)功的同時(shí)，積極擁抱新技術(shù)，隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)。”毛予鋒說(shuō)。

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