我国高档数控机床产业发展支撑体系初探∗∗

黄韶娟 盛伯浩 吴进军 焦 炬

(①北京机床研究所有限公司，北京100102；②中机生产力促进中心，北京100044)

“高档数控机床及基础制造装备”重大专项以及“中国制造2025”把数控机床作为五大工程和十大领域之一的发展重点,正是我国政府充分意识到数控机床在新的工业革命中的重要地位,以及发展数控机床技术的重要性,积极采取各种有效措施大力发展中国的数控机床产业的体现,把发展数控机床作为振兴机械工业的重中之重,是实现综合实力进入世界制造强国目标的基础.

我国的数控机床产业已经有了很大的发展和进步,但应清楚地意识到,我国相对于发达国家的高档数控机床技术和产业还存在较大差距.

1 国外数控机床产业发展对我国的启示

我国数控机床产业起步不晚,但随着时间的推移,我国数控机床的技术与产业水平不仅仍然与美、英、德、法、日及瑞士等工业发达国家有明显的差距,甚至在某些制造业应用领域的数控机床竞争力还不及后起的韩国机床制造企业.通过对国外机床产业发展现状的梳理和分析,我们可以得到如下启示:

(1)汽车领域是数控机床产业最大的客户.统计数据显示:汽车工业的消费占据了机床行业总消费的53%.要求苛刻的汽车制造商极大地促进了机床企业提高其竞争力.我国汽车生产厂近几年平均每年投资约12 000亿元人民币,其中设备投资7 000亿元以上,绝大部分用于进口设备,我国亟需采取措施提升国产数控制造装备的品质和市场竞争力.

(2)为高端客户提供专用机床.要坚持创新,即使在市场出现经济萎靡时,仍不放弃研制出新一代效率更高、精度更好、运行更可靠的产品；在一些特殊的应用场合,自主开发的具有特殊性能和用途的机床,是企业技术水平和服务能力的体现；工作母机和高精密、超精密机床,是制造业产品竞争不可缺少的设备.这些战略无疑可提升用户对机床企业的信任,有利于提高企业的盈利能力.

(3)生产高品质和高可靠性的量大面广的通用机床.要极其注重产品的工作质量,对关键的工作精度项目,力求具有较大的储备余量；要重视产品的可靠性,对结构设计、制造调整以及零部件的选用等都要高标准严要求.如此,可在市场正常需求下占据很大的市场份额,取得主动权.

(4)发展高精密的关键功能部件和高质量的配套件,对提高机床精度及稳定性和可靠性起到支撑作用,使产品交货期可控,并且实现机床厂和配套商双赢.

2002年以来,中国持续成为世界第一大机床消费国,但仍旧不是机床强国.其深层次原因很多,但与国家整体产业布局和战略规划有很大关系.因此有必要对数控机床产业发展的支撑体系进行研究.

2 我国数控机床产业发展支撑体系研究

习近平总书记在党的十九大报告中明确指出:“我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段.”在这个大背景下,大力发展高档数控机床产业对提高制造业生产力和产品质量、推动经济持续健康发展、增强综合国力、提升市场竞争力起到基础支撑的作用.数控机床产业发展需要有一个总体的规划和设想,需要调动各个方面的积极性,官、产、学、研、用紧密配合,以市场需求和用户应用为目标,从基础技术、市场开发、产品设计、制造工艺、过程控制等到为用户提供整体解决方案整个过程的沉浸式研究,提高技术水平、价值内涵和产品品质,推动产业化能力建设,有效控制成本,提升整体产业的实力.

我国数控机床产业发展支撑体系基本架构初步思路:

2.1 构建产业发展研究支撑体系

数控机床产业在国民经济发展中占比不髙,但却处于很重要的地位.特别对于航空航天、国防、汽车、电力、船舶、交通等重要工业领域,加工零件复杂,精度及精度一致性要求高,对机床更是严峻的考验.

政府可设立数控机床产业发展战略咨询委员会,以用户需求和技术创新为目标,提供准确的国内外竞争情报和产业数据分析；营造创新环境,为提高数控机床产业产品科技含量提供信息和技术支撑.不论产业发展前景如何,因数控机床产业的特殊地位,国家应持续不断地支持和引导数控机床企业、科研院所、用户、材料及零部件供应商等提高创新意识和能力,为提升产品的市场竞争力做出努力.政府要利用好已建成的国家级研究中心,合理科学地进行功能划分,指导构建国家、行业、企业3个层次的技术创新体系,为数控机床产业发展起到顶层设计和统筹规划的作用,提升科技基础条件的保障能力.数控机床产业发展研究支撑体系可考虑从以下几个方面进行布局:

(1)将数控机床产业作为提升国家综合国力竞争的基础性产业.政府应全面介入数控机床科学技术的研究、推广和应用过程之中,将科技创新上升为政府和科研机构、企业及用户共同的事业,摸索出适合我国数控机床产业自身发展的规律并加以引导.创建国家级数控机床研究机构,既要进行战略性的、前沿性的、基础共性的技术研究,也要进行创新技术在工厂的推广和落地的研究,使研究成果真正在企业生根发芽并创造良好的经济效益.

(2)谨慎并有效地进行国际间合作,实现双赢.科学的研究不可能孤立于世界技术发展的潮流之外,无论是技术还是市场都是相互依存、互相促进地发展.德国、美国、日本、瑞士和意大利等国是当今世界数控机床产业发展的标杆,如何实现取其之长补己之短的战略合作,需要对我国数控机床产业现状进行深刻剖析,真正找到产业发展的薄弱点和技术瓶颈,以自身技术、人才、市场的优势作为谈判筹码,以改善资源的利用方式和提高资源利用率,促进生态环境保护作为核心关注点,通过有实际价值和成效的合作,共同促进经济的健康发展,保障可持续发展的综合国力的全面提升.

(3)从资金、体制、机制、政策以及人才等各方面强化国家级数控机床科技创新体系建设.构建功能齐全、符合国情和国际竞争需要的创新体系.将科技创新与投资的资金挂钩,激励企业和创新平台创造高附加值的产品；为数控机床各相关专业的科技领军人才提供高薪职位.不仅要用自己的创新技术与产品保住国内市场,还要用高附加价值的产品开拓国际市场,特别是要进入欧美及日本市场,通过他们对产品的严格规范和要求,进一步提升自身产品的技术水平和应用能力.增强投资科学技术就是投资中国未来的全民创新思维和意识,保障中国在国际竞争中具有坚实的基础和有力的地位.

(4)建立数控机床产业情报服务平台.免费为数控机床产业提供在全球竞争中的各类热点和敏感情报信息；多维度的解析产业竞争中面临的宏观经济风险、政策风险、贸易风险、投资风险、运营风险以及争端与诉讼风险等；关注各国数控机床产业重要的政策变化、重大事件等；及时披露与数控机床产业相关的贸易摩擦、知识产权壁垒、预警等各类信息；跟踪国内外数控机床产业新产品、新技术、新专利、新的研发工具与手段以及新的发展动向等情报,开放并共享科技信息资源,为数控机床产业科技创新能力的提升提供服务支撑,为政府创新政策的制定、创新投入与配置、创新成果的有效输出与转化等决策提供依据.

2.2 政策引导和扶持长效制度保障支撑体系

在我国制造业发展的强劲需求拉动下,通过机床制造企业的努力和一系列相关科技和产业政策支持,促进了这一产业的技术能力和创新能力的提高,使产业整体规模不断扩大,发展水准持续上升.但是由于我国现代化历程较短,技术积累相对不足,当前我国数控机床产业发展与世界先进水平相比,在不少方面仍然存在明显差距,整体质量和竞争力相对较弱,产品同质化严重,恶性竞争时有发生.

要实现我国数控机床产业从“做大”到“做强”的新跨越,构建高质量发展的现代产业支撑体系,政府的作用是关键,政府的决策和下达的政策对行业的发展和兴衰将起到决定性作用.重点要把握好以下几个方面:

(1)政府的资金资助应得到有效利用.产学研用合作的基础是互惠和促进技术发展,科技研发与成果转化要同时进行.政府应建立资金支持的长效机制和科研成果及成果转化率和商业化的监督机制以及技术引领作用的评价机制,并根据技术发展及市场变化进行及时调整与改进.

(2)政府引导为行业营造公平竞争环境.发挥市场的主导作用和企业的主体作用,强化数控机床产业政策的竞争激励功能,在事前审批的基础上注重事中事后的监管,推动产业持续健康发展.建立公平竞争信用体系,完善市场监管体制,增强知识产权保护意识,有效保护和激发企业的创新积极性,优化公平竞争的营商环境.

(3)扩大对外开放合作.有效利用国内国际两个市场、两种资源,鼓励企业发挥自身优势,用国际大舞台来检验国产数控机床,参与国际竞争,提高其适应能力.引进资金与引进国际先进技术、管理理念和高端人才相结合,在消化吸收再创新上下功夫,不断提高产品质量,加强管理,降低生产成本,以积极的态度参与竞争,开发具有自主知识产权的新产品,促进企业深度嵌入全球产业链.

(4)打破行业壁垒,支持民族工业的发展.在国产设备基本能够满足用户需求的条件下,实行优先优惠采购自主产品.特别是国家投资的项目应要求自主产品达到一定比例,这样可以在国家重点领域产生示范效应,起到以点带面的作用,加快支持民族工业的发展.政府采购和国有企业采购必须优先购买国产设备或国产首台套产品,并给予价格补贴.严格进出口调控制度,培育民族品牌走向世界,替代进口,提升出口能力.

2.3 建立适用的标准体系

我国数控机床产业在基础标准、产品标准、工艺标准、管理标准、可靠性标准等方面已经有了基本的标准体系,但在产品设计开发阶段、产品制造过程阶段以及产品营销推广阶段还没有形成相应的标准体系；在机床行业的基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础等“四基”领域,也缺少适用性的标准体系；对于标准的一些研究、试验及验证工作不够充分和扎实,影响了标准的实施效果和提升质量的指导性作用.

机床产业要有创造长期有竞争力有影响力的世界品牌的决心和行动,需要有工匠精神,同时,也需要有相应的国家政策,建立一种全新的制造业品牌打造体制,从质量和创新入手,促进企业培育知名品牌.应注重:

(1)充实与完善高档数控机床标准体系,以成熟的与国际接轨的技术法规及技术标准做支撑.

(2)加强数控机床基础标准的制定.在产品设计和开发各阶段的指导性标准、产品制造过程的控制性标准、产品营销过程的战略性标准方面以及检测评价等监督产品质量的有效性标准方面,在机床行业的“四基”标准方面,在绿色环保低公害机床的标准及监督执行等方面,进行适用性标准的研究.

(3)对已有的高档数控机床标准体系中的标准做进一步的深入研究、试验和验证工作.努力提高标准技术含量,促进机床行业的技术进步和产业升级,提高产品的市场准入门槛,为产品产业化打好基础,提高标准的实施效果和提升质量的指导性作用.

2.4 创新平台和应用机制支撑体系

“中兴事件”给我们的深刻教训表明,真正的产业核心技术是买不来的,单纯靠引进技术已无法支撑我国各行业持续的高速发展,只有依靠自主创新才能够从根本上摆脱产业技术受制于人的被动局面,冲破竞争对手的技术封锁,保障我国经济的持续、快速、健康发展.但是产业技术创新不同于企业自身的技术创新,产业技术创新平台是企业、科研院所及相关研发基地技术创新能力的集成,是推动企业技术进步的重要支撑.建议数控机床产业平台的构成如下:

(1)由政府领导,协调多方科技资源,引导产业链上下游企业进行实质性合作.必要的情况下引导整合国外的创新资源,组织和监督创新平台的有效运行,并给予政策和资金的支持.

(2)由企业发挥各自独特的优势.特别是要利用好国有大中型企业和科技型企业的技术积淀,统一协调,最大限度地提高创新效率.突破单个企业创新能力有限的制约,提高企业创新积极性和活力,展现整个数控机床产业的创新新气象.

(3)由具有技术特长、能持续提供相关技术研究的科研院所参与到平台建设中.为创新过程提供新技术、新工具以及新方法的支撑,提高技术创新的水平,使数控机床产业技术进步真正建立在自主创新基础之上.

2.5 人才培养和梯队建设支撑体系

数控机床是集机械、电气、液压、气动、光学、微电子和信息等多项技术于一体并与智能计算机协同集成的机电一体化产品,对人才的要求广泛并全面.因此数控机床产业要合理匹配人才结构,技术型、工程型和管理型人才全面发展,同时,企业要注重在实践中锻炼、遴选出合格的领军人才,在知识结构、业务技能、解决问题能力、协同创新等方面有突出特色,建立适应企业发展的人才培养模式.

要从数控机床的技术构成来进行人才配备.机械设计与制造人才需要长期的技术积累和实践经验做基础,在工作中以老中青相结合实现梯队建设；数控系统研发人员要与具有丰富应用国外数控系统经验的技术人员深度融合,真正做到理论联系实际,使产品好用易用；电气、液压、气动相关人才要对所选用的元器件有深刻了解,并科学合理的应用于实际中；信息技术与智能化等新技术新领域要与国外深入合作,找出共赢的合作途径,进而发展出具有自主知识产权的特色技术来.人才培养和梯队建设支撑体系宜从以下几方面考虑构建:

(1)加强领军人才队伍建设.培养和遴选具有前瞻性和国际视野的战略型首席科学家团队,潜心进行数控机床基础技术研究以及开展重大产业技术应用基础研究,紧跟或引领国际前沿技术和最先进技术,提升我国数控机床相关技术在国际上的影响力,为国家重大战略、国家重大科技项目和重大工程等的战略规划和实施提供系统的且有远见的决策支撑负责；培养一批专业能力强、善于凝聚力量、具有统筹协调特长的综合型科技领军人才队伍,进行先进技术的推广应用以及把握科研项目或数控机床产品研发合理的技术路线及实施纲领,为提升产品的科技含量和科研项目的技术水平负责；全方位培养产业技能大师,发扬工匠精神,为提升产品的高质量和高可靠性负责.

(2)实行更加灵活的人才培养和更加开放的人才引进政策.高校的专业设置要与数控机床产业特点对接,特别要强调动手能力和实际解决问题的能力,可采用与企业开展联合的培养模式,设置特色专业有针对性的培养内容,适应市场和产业发展需求的变化.重视技术工人和产业工人的培养,将传统工艺制造技术与信息化智能化制造技术有机结合,提升专科学校的技能培训水平和能力,使技术工人具有更广阔的发展空间.重点引进高层次创新人才,对有助于解决长期困扰我国数控机床关键技术、核心部件难题的国家急需紧缺人才,开辟专门渠道,实行特殊政策,实现精准引进,聚天下英才而用之.

(3)企业要通过事业与机制吸引和留住人才.积极倡导企业文化建设,要让员工了解企业的发展远景和其个人在企业的发展前景,以企业的发展带动人才的发展,形成尊重人才、爱护人才、培养人才的正向和谐氛围,提高员工对企业的忠诚度和凝聚力.为员工提供更大的发展空间,可有效留住人才并保持企业强劲竞争力.

(4)企业努力用好人才,推进人才强企.在以竞争为主旋律的市场经济中,企业间的竞争在日益加剧,要提升企业核心竞争力,用好人才是关键.以人才领先推动技术领先,变人才优势为发展优势,以企业的可持续发展为目标,逐步形成企业自主创新培育人才,人尽其才服务企业的双赢局面.

2.6 完整的产业链支撑体系

由于我国数控机床技术和工业化都是由从国外引进开始的,整个进化过程不连贯甚至是跳跃式的,因此基础技术很薄弱,基础材料和基础制造工艺技术没有很好的积淀和经验,产业链不完整或者干脆有断带,造成了对国外核心技术和产品的严重依赖.要改变现状,必须建立自己完整的产业链支撑体系,经过时间的积累和不断完善,做起来并用起来,找到具有中国特色的数控机床产业发展法门.

(1)布局完整的数控机床产品种类,为制造业提供全面服务.数控机床产业的战略性地位毋庸置疑,是提升制造业创造力的基础.比如为发展采矿、能源动力、船舶工业、轨道交通等领域,需要布局重型机床厂,生产立/卧式车床、齿轮加工机床、龙门铣床、导轨磨床等；为服务航空航天、电子工业、现代医疗等领域,需要布局高精度、高速度、多轴联动的数控机床；为汽车工业、轴承等大批量零部件领域布局高可靠性、高精度一致性的单机和生产线系统等,此外还有特种加工机床,包括电火花加工机床、水切割、激光加工、超声切削、电化学加工等以及相应的多能量场复合加工机床,用于先进材料和复杂结构零件的加工.政府要组织企业做好市场调研工作,引导布局多个企业生产各具特色的产品,包括民营企业,使产品全覆盖制造业需求.缺口产品或种类可以采取政府招标和政策倾斜的方式鼓励研发生产.

(2)打造重点产品和特色产品,为用户提供个性化服务.数控机床企业要关注研究、应用新技术对产品进行更新换代,定期梳理以往服务过的客户以及意向用户的需求和使用情况,提炼出有代表性用户的需求特点和发展趋势,对不同用户千差万别的个性化需求进行充分分析和交流,为用户提出新的且与用户实际情况相结合的合理解决方案,并提供具有核心竞争力的产品为用户实现价值最大化.

(3)将市场开发、设计、分析、制造、检测、试验及应用等作为数控机床全产业链.企业要重视市场开发,市场是产业链的开端,没有市场就没有了一切.企业在数字化设计的基础上,要强化CAE分析,做到对自己设计的产品心中有数.产品制造过程中要不断进行工艺优化,设计决定着产品的成本,而工艺却是降低成本的有效法宝.制造过程的控制至关重要,不仅要控制生产效率,更要控制制造质量,因此生产全过程任何的检测环节都不能忽略.要鼓励企业建立试验室,可对国内外先进机床进行优缺点的对比试验,对自己生产的零部件进行功能试验和过程验证试验,对整机进行性能和可靠性试验等等,还可以对用户加工零件进行工艺试验和应用试验研究,对用户生产过程中的提高效率和降成本研究,进行数控机床新产品批量化生产的工艺研究,对机床新技术的融入、先进零部件的应用及机床技术发展趋势的试验研究等,要知其然更知其所以然,通过采用新技术,降低成本,提高生产效率和机床开动率,最终实现提高机床可靠性及产品质量的目的.

(4)完善主机生产及机床配套件生产产业链,提高机床性价比.要从铸锻件、黑金属、有色金属、非金属及合金等原材料开始,到主机的生产、材料的热处理、外购件/配套件的采购等,每一个环节都要以满足设计要求为前提,以严格控制质量为手段,以安全并稳定可靠地运行为基础,以适应用户使用为目标,实现整个生产流程的自主控制.政府要合理布局为机床产业服务的铸造厂、钢材厂、橡胶塑料等非金属材料厂,保证机床的基本需求.有条件有基础的企业可以自己生产铸件、锻件、进行金相分析以及控制热处理质量等,使产品品质和生产周期上更具优势.政府要严格标准件质量管理,从螺钉、销钉、密封圈、弹簧,到轴承、齿轮、皮带、链条等,还有丝杠、导轨等关键功能部件,要严肃贯彻执行标准,特别是材料、热处理、尺寸精度等关系到性能和寿命的标准.政府要布局数控系统和刀具、砂轮生产厂,这是我国现阶段最薄弱的环节,也是受制于国外的最重要环节,而这些却是充分发挥机床性能和效率的关键所在.气动件、液压件要做到品种、系列、规格齐全；光栅尺、编码器等不仅要测量准确精度高,还要与数控系统开放接口,便于实时反馈和补偿.主轴、刀库、转台等关键功能部件,要引入竞争机制,鼓励私营企业加入,为全面提升产品性能和质量做出努力.排屑装置、冷却装置、润滑系统、操作柜、控制箱、防护罩等机床附件也要得到应有的重视和相应的布局.

此外,建立提升整体服务能力和市场竞争能力支撑体系.为客户提供端到端的解决方案,构建整体的服务能力,建立客户体验体系,创新销售业务模式,发展电子商务,提高营销能力,提高服务增值率等.构建宣传、推广和信息公开支撑体系.通过广告、展会、企业技术展示开放日、技术发布会、技术交流会等手段大力推广产品及服务.充分利用协会、学会、联合会和生产力中心等优势和资源,发挥行业机构的桥梁与纽带作用,为行业特别是中小企业提供有针对性的指导和服务.

3 结语

自04专项实施以来,我国高档数控机床产业发展取得了举世瞩目的成就.但要理性认识国情,正确对待世界市场和技术发展的大环境和大趋势,以科学发展观为指导,全面策划和布局数控机床产业发展路径,提升自主创新能力,培育自主品牌,为更好地服务制造业做出努力和贡献.