機床行業(yè)實現(xiàn)恢復(fù)性增長，高檔數(shù)控機床自主創(chuàng)新取得新進展

國產(chǎn)機床，高端有突破(產(chǎn)經(jīng)觀察·中國制造，強鏈補鏈正攻堅②)

“2020年，機床行業(yè)運行情況好于預(yù)期，呈現(xiàn)恢復(fù)性增長態(tài)勢。”日前， 中國機床工具工業(yè)協(xié)會常務(wù)副理事長毛予鋒表示，經(jīng)歷了近10年的低迷期，機床行業(yè)正迎來發(fā)展新機遇。

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

“十四五”時期，機床行業(yè)如何補短板、鍛長板?記者進行了采訪。

中高端多點開花，機床行業(yè)呈現(xiàn)觸底回暖跡象

2020年春天，機床業(yè)喜報頻傳。

由通用技術(shù)集團沈陽機床研制的國內(nèi)首臺超長行程高鐵專用高速五軸加工中心成功下線。這臺機床用于高鐵大型結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜曲面加工，標志著國產(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)。

在這一個月之前，由我國主持修訂的“S試件”五軸機床檢測方法正式成為國際標準，機床人坦言，“這可是啃下了硬骨頭”。

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

“我們機床的核心部件經(jīng)受住了‘S試件’的考驗。”國內(nèi)某機床龍頭企業(yè)負責人說，闖關(guān)“S試件”，吃的苦頭可不少，“試驗過程中，機床加工的各個檢測點指標都是合格的，可組合起來的‘S試件’卻總是達不到標準。”

究其原因，還是加工精度有差距。每個檢測點不僅要達標，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0.05毫米。該企業(yè)的研發(fā)攻關(guān)團隊不斷向零誤差逼近，經(jīng)過1200多次試驗，終于啃下了這塊“硬骨頭”，實現(xiàn)“S試件”加工100%合格。

毛予鋒稱，如今我國高端機床的國產(chǎn)化程度不斷提高。截至目前，國產(chǎn)五軸聯(lián)動加工中心、高檔數(shù)控系統(tǒng)等代表性產(chǎn)品的國內(nèi)市場占有率已提升至30%左右。

更可喜的是，不僅大型機床龍頭企業(yè)持續(xù)攻克關(guān)鍵技術(shù)，細分領(lǐng)域的“隱形冠軍”也在破局。2020年11月，機床行業(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)世紀機械有限公司再傳捷報，產(chǎn)品T—V856S機床單日出貨218臺，創(chuàng)近年來新高，贏得“開門紅”。憑借可靠的加工質(zhì)量，公司短短10多年就躍居細分領(lǐng)域的前列。

“近10年是我國機床市場需求急劇變化的10年，從完全依賴投資向投資兼顧消費方向轉(zhuǎn)變。”毛予鋒說，過去，機床企業(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，“一些不適合市場需求的企業(yè)被淘汰，而一批反應(yīng)快速、聚焦細分領(lǐng)域的企業(yè)迅速成長。”

高端有突破、中端有進展，機床行業(yè)正逐步擺脫多年的下行態(tài)勢，呈現(xiàn)觸底回暖的跡象。中國機床工具工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2020年金屬加工機床全年訂單總量增長了16%。

加強協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)從1到100、由點及面的擴張

作為“工業(yè)母機”，機床的應(yīng)用場景遍地皆是，小到手機、電視、洗衣機，大到汽車、高鐵、飛機、火箭，精細如醫(yī)學(xué)植入物和醫(yī)療器械等等，都離不開機床。中國經(jīng)濟邁向高質(zhì)量發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，對機床的要求也越來越高。“可以說，國產(chǎn)高端機床的供給能力與需求不匹配，不僅整機與進口機床有差距，關(guān)鍵基礎(chǔ)配套件也有差距。”毛予鋒說。

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)控機床的核心技術(shù)——數(shù)控系統(tǒng)為例，我國已有能力生產(chǎn)高端機床數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了從0到1的突破。但與進口高端數(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，讓國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)遲遲難以實現(xiàn)從1到100、由點及面的擴張。與此同時，缺乏了高端應(yīng)用場景的錘煉，國產(chǎn)高端數(shù)控系統(tǒng)與國外產(chǎn)品的差距就難以彌補，甚至?xí)絹碓酱蟆?rdquo;

“好產(chǎn)品是用出來的，無人使用就無從知道差距，沒有應(yīng)用場景，如何升級迭代?”大連光洋科技集團董事長助理江世琳感慨，高端機床市場規(guī)模小、單價高，價格因素影響較小，“僅依靠企業(yè)自身、依靠市場力量，國產(chǎn)高端數(shù)控機床的開拓困難很大。”

毛予鋒坦言，長期以來，機床行業(yè)重樣機研究、輕應(yīng)用驗證，往往樣機通過驗收即意味著項目完成，很少有人關(guān)注產(chǎn)品的后續(xù)應(yīng)用、市場拓展，對企業(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“有沒有”的問題，不能適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展的需求。

面對這一困境，一些企業(yè)進行了有益探索。

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

回憶起第一次和某研究機構(gòu)合作的場景，江世琳不會忘記那寫滿問題的200多頁A4紙，“第一次共同研發(fā)，客戶用考察進口先進設(shè)備的標準要求我們。對我們而言，那厚達3厘米的問題紙不是苛責，是寶貝。”江世琳回憶，改進設(shè)備后，公司直接把工程師派到了客戶的車間，隨時解決問題，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效，提高他們操作國產(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可。客戶一次性購置了22臺高端五軸聯(lián)動機床組建智能生產(chǎn)線，“在那之后，公司的產(chǎn)品在航空航天領(lǐng)域打開了局面。”

“機床行業(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，更需要機床行業(yè)加強與用戶的協(xié)同創(chuàng)新實踐，從被動跟隨式解決用戶需求問題，向聯(lián)合預(yù)研新需求和新工藝轉(zhuǎn)變。”毛予鋒說。

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。對于制造業(yè)來說，這個“器”就是機床。“十四五”時期，機床行業(yè)要補短板、鍛長板，任重道遠。

“從產(chǎn)品看，一臺好的機床需要全產(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的性能，這是一個環(huán)環(huán)相扣的過程。”朱孔鋒說。

從行業(yè)看，機床與半導(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，一臺高端機床需要有高質(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床的性能。

“這意味著，機床行業(yè)要補短板，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。

毛予鋒強調(diào)，可以預(yù)見的是，“十四五”期間，對國產(chǎn)高端機床的需求有望進一步爆發(fā)。在重大需求拉動和共性技術(shù)研發(fā)方面，我們需要探索新型舉國體制如何更好發(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)公開發(fā)布需求，聯(lián)合各基礎(chǔ)工業(yè)、機床產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同研發(fā)，形成相輔相成、協(xié)同攻關(guān)、互促互進的發(fā)展新格局，“政府部門可以采取購買服務(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，以實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的攻克。”

“雖然機床行業(yè)占GDP比重不足1%，卻是制造業(yè)向中高端升級的基礎(chǔ)。行業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，需要更多資本的大力支持。” 毛予鋒建議，國家級大基金更多地投向機床行業(yè)，同時也給予民營企業(yè)更多的機會，“機床行業(yè)經(jīng)過近10年的發(fā)展，民營企業(yè)已成為不可忽視的重要力量。”

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

據(jù)介紹，傳統(tǒng)數(shù)控機床在加工時“做減法”，通過車、銑、刨、磨等方式對機械零件進行加工，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，一種全新的機床——鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機床，將二者優(yōu)點相結(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，對精度、氣密性要求極高。用傳統(tǒng)數(shù)控機床進行加工，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。”項目牽頭人、華中科技大學(xué)教授張海鷗說，鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機床將二者優(yōu)勢“合二為一”，邊鑄型邊鍛打，僅一次就成功試制出飛機復(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)機床的變革勢在必行，這要求機床行業(yè)在練好內(nèi)功的同時，積極擁抱新技術(shù)，隨時準備應(yīng)對新挑戰(zhàn)。”毛予鋒說。

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