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沸沸扬扬的中兴事件让中国制造业“芯痛”不已。
不只是芯片,我国的高端数控机床产业也面临着这样的尴尬。“前段时间,由于数控系统、轴承、滚珠丝杠这几个进口的关键零部件没货,整个机床行业的设备合同交付期都受到了影响!有的进口数控系统断货,对方说,不是不给你而是没有货!”提及此事,一机床行业的内部人士很激动,“想一想,如果像中兴事件那样,对方宣布不供给中国,那我们不就死掉了?!”
中国制造业基础薄弱,一直以来都“缺芯少脑”,而这在数控机床领域表现尤甚,从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口。
“工业母机”的大脑
机床被称为“工业母机”,是制造机器的机器,其技术水平代表着一个国家的综合竞争力。从生活用品到汽车、铁路、风电、核电、船舶制造、航空运输以及关乎到国防安全的军工行业,都离不开数控机床。
而数控系统又被视为机床的“大脑”,决定了数控机床的功能、性能和技术水平的高低。先进的数控系统技术是制造业实现数字化、自动化、柔性化、集成化、网络化的关键。自主可控的数控系统技术更是保证我国工业信息安全和实现智能制造的关键。特别是对于国防工业需要的高速、高精、多轴联动的高档数控机床,数控系统是决定其性能、可靠性和成本的关键因素,也是制约高档数控机床发展的瓶颈问题。
无外乎人们形容,“数控系统是机床的芯片,数控机床是制造业的芯片”。鉴于数控技术对国家经济和国防安全所具有的战略意义,国外一直把高档数控机床和高性能数控系统视作超越经济价值的战略物资,对我国采取技术封锁、限制和歧视政策。
1999年的“考克斯报告”事件至今仍令业内人士记忆犹新。当时,北约轰炸我国驻南斯拉夫大使馆的事件尚未平息,美国国会又抛出《考克斯报告》,对我国南昌飞机制造公司购买的一批美国60年代数控旧设备发难,指控我国“偷窃—了美国的高技术。2000年10月,美国参议院还通过了“控制高技术机床出口法案”,遏制我国高档数控机床发展之意不言自明。
可以想见,在限制封鎖的情况下我国数控系统的自主化、产业化之路何其艰难,乃至于在国内企业“屡战屡败”之后,有业内人士发出了“我们到底能不能实现高档数控系统的自主化?”的呐喊。
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,通过“六五”期间技术引进,‘七五”期间技术消化吸收,“八五”期间开始自主研发,“九五”到“十二五”期间,我国中低档数控系统产业化已相对成熟,但高档数控系统仍与国外存在不小的差距,而且还面临着经济环境恶化、用户信任度低和国外产品严防死守的重重阻力,整体上还处于示范应用、少部分领域获得突破的阶段,国产化应用并没有达到普及和快速推进的程度。
负重前行寻找出路
数控系统难在自主创新,出路也在自主创新。
经过30多年的发展,国内数控系统已经在中低端市场形成一定产业化规模。有数据统计,2017年,国产数控系统的年产销量达到25万台以上,国内占有率达到80%。但是,由于受到自身规模、人才队伍和财力投入等局限,90%以上国内数控企业还是集中在中低档市场。在工程应用和市场拓展上举步维艰的高档数控系统,其产业化之路任重道远。
首先西门子、发那科等企业在数控系统领域发展了近六十年,积累了大量的先进技术和丰富经验,在全球范围内建立起了技术壁垒和市场优势,积累了良好的市场品牌和客户美誉度。
国产数控系统的发展首先要突破品牌的障碍。但长期以来,一些用户已经习惯了西门子、发那科的产品,一些单位的采购招标会直接指定这些品牌,甚至一些机床企业自己的高端机床也要搭配国外进口数控系统。而数控技术又需要大量实际应用的测试和反馈,才会越来越成熟。所以,客户不信任,国产数控系统就很难争取到技术迭代或试错的机会。
与此同时,国产数控系统还面临着国际厂商降价的打压。由于在高档数控系统上掌握绝对议价权,国际厂商往往高价销售,没有商量余地,而一旦国内有所突破,其系统就会立刻降价或解禁销售。
在不少用户看来,国产数控系统在可靠性、稳定性、功能性上还达不到其要求。“技术指标不差,最开始的加工精度也没问题,但是没过多久,问题就会接二连三出现”——这大概是用户吐槽国产机床最多的问题。“用户都不愿意当第一个吃螃蟹的,”一业内人士透露说,机床买卖主要还是看口碑。“如果听说某个关键领域某台高端机床采用了自主的系统,大家的第一反应就是:那肯定是试验机。”
在这样一种用户信任度极低的环境下,“国产系统每往前走一步都是在为国家的制造业堵抢眼。”中国机床工具工业协会数控系统分会理事长、华中数控股份有限公司董事长陈吉红表示。
他告诉本刊记者,在3C领域,发那科的31i系统价格一直高高在上,随着三菱介入,降到7万元,而等到华中数控涉足,其价格进一步降到了5万元左右。“以其一年在国内销售5-10万台计算,我们可能为中国制造业节约了10个亿。”陈吉红补充道。
“04专项”的冲锋
我国是数控机床生产第一大国,而数控系统占到整个的30%-50%,发展国产数控系统的经济意义不可估量,更何况高档数控系统更关系到国家经济国防安全。2006年我国发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,2007年启动实施了十六个国家科技重大专项,“高档数控机床与基础制造装备”专项(简称04专项)即是其一,这是我国数控产业向高端阵地发起的一次集中冲锋。
专项立项支持的华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精和航天数控等5家企业攻克了数控系统软硬件平台、高速高精、多轴联动、总线技术、纳米插补等一批高档数控系统关键技术,研制出全数字总线式高档数控系统产品样机,实现了从模拟接口、脉冲接口到全数字总线控制、高速高精的技术跨越。
随后,在由北京航空航天大学、国家机床质量监督检测中心和中科院沈阳计算所高档数控国家工程研究中心作为第三方实施的高档型和标准型数控系统产品功能、性能、可靠性的对比测试中,华中8型数控系统和广州数控系统通过全部633项标准型对标评测项:华中8型数控系统通过了1952项高档型对标评测项,通过率达98%。 应用示范和产业化是04专项推进的又一重要工作。2017年,04专项推动和支持了“换脑工程”,国防军工领域用国产数控系统批量置换进口数控系统,计划在2020年取得成效。而早在2012年开始,华中数控和沈阳高精的数控系统已经率先应用在沈阳飞机工业(集团)有限公司(以下简称“沈飞”)应用,至今已经有50多套系统平稳运行30多万小时。在沈飞的带动下,西飞、洪都航空等航空企业也开始应用国产数控系统。
“我国高档数控系统已经打破了国外的技术垄断,实现了与国产中高档机床的批量配套。通过专项实施,我国数控机床在替代进口方面取得一定成效,特别是在航空航天、汽车、发电、船舶等重点领域的满足度有一定提升。”作为04专项的总体组技术总师,中国工程院院士卢秉恒充分肯定了中国数字系统的攻坚成果。同时,他强调:“说实话,04专项取得很好的成果,但对行业的推动作用还有待于逐渐发酵、逐渐推广。我们现在处于爬坡过坎的阶段。国家会给予一定支持。但更主要的还是要依靠行业的力量,需要企业自己尽快在市场上成长起来。”
近两年,中国机床行业被浓重的阴霾笼罩,沈阳机床、大连机床等行业领军企业相继生病或休克,带给行业很大震荡。对此,中国机床工具工业协会技术委员会主任宋文久分析指出:“他们走到今天很重要的一点原因是没有找到合理定位,盲目降价抢份额,破坏市场秩序不说,也导致自身的溃败。”
“我国机床产业首先需要做到的,依然是整体质量的提升,这是行业长久发展的根基。”宋文久再三强调,五轴代表水平,而稳定性的整体性提升,才是行业的真正进步,也是改善我国机床在全球产业格局中备受鄙视和质疑的根本。
工艺为用户破局
卢秉恒介绍,04专项执行过程中,航空航天及汽车企业都说,机床企业只管自己造机床,不懂用户工艺。设备拉到现场,因为对工艺不适应,往往要调试大半年。“实际上,我们的机床不是大的方面不好用,而是小的地方不好用。”他曾经到一个航天企业考察,用的国产龙门铣床,客户说用得很好,又反问为什么不造两个工作台,他们的工件很大,一个工作台加工,一个工作台安装。这样一来,工作效率就能提高一倍。“说到底,还是机床企业不了解客户工艺。”
“客户说好才是真的好,我们早晚要面临市场的竞争。”中国机床工具工业协会秘书长王黎明特别指出,数控系统产业化的推进,需要企业一步一步扎扎实实地走。机床行业是个性化服务特别强的行业,数控系统发展必须要以用户需求为牵引。而与客户工艺结合,做好最后一公里攻坚,已经成为行业共识。事实上,04专项的一些技术突破,本身就是与机床厂商或用户紧密联动的结果。
2007年,大连光洋旗下的科德数控在04专项的支持下,将其研制的首台KDW-4200FH提供给无锡透平叶片有限公司(简称无锡叶片),共同研究开发汽轮机叶片加工工艺,并由用户牵头以“透平机械叶片制造应用国产高档数控机床示范工程”课题申报国家重大专项获批。开始时,科德数控的机床状况频出,在接下来的10年,该公司死磕用户工艺,先后研制出4代产品,完成了KTurboM3000五轴卧式叶片铣削加工中心的开发研制,这是目前世界上可加工最大叶片的专用设备,其加工精度、表面粗糙度及可靠性均达到进口设备同等水平。
现在当被问起科德数控的设备使用效果如何时,无锡叶片会简短回答俩字“好用”。与用户(工艺)紧密结合,无疑是大连光洋收获的最具价值的经验。光洋与用户之间的关系,也从单纯的交易、买卖关系,转变为双方“共同创新、共同提升、共同受益”的战略合作关系。而这种意识,不仅帮助光洋迅速建立了产品改进和升级的良性循环,还推动其技术观念不断深化,最终形成了“凡是五轴数控系统,本质上都是专用机床”的认识。
同样,在陈吉红看来,做得好的机床或数控系统都是和用户工艺、机床厂商紧密结合的。“04专项的项目,已经充分证明这一点。华中数控这几年取得很大进步,就是在巧干上下了功夫。”陈吉红眼里的“巧干”,就是离用户更近一些,多听听他们的吐槽,将研发与工艺紧密结合。
他给记者讲了一个故事。2010年时候,华中8型数控系统率先应用在东方汽轮机有限公司的德阳新工厂。尽管原东汽总机械师王志明坚定支持使用国产系统,但这并不足以取信于人,真正吸引东汽决定应用的,是集合了工艺包的华数的编程软件,东汽甚至决定要买断这一软件。
从用户需求出发,围绕工艺突破,华中数控确立了“深度融合、联合攻关、协同创新”的发展理念,向机床企业开放“华中8型”软硬件开发平台,支持宝鸡机床等客户集成自己的特殊工艺和控制要求,開发具有自身特色的数控系统,开创了国产数控系统和国产数控机床协同创新的全新发展模式。
不只是芯片,我国的高端数控机床产业也面临着这样的尴尬。“前段时间,由于数控系统、轴承、滚珠丝杠这几个进口的关键零部件没货,整个机床行业的设备合同交付期都受到了影响!有的进口数控系统断货,对方说,不是不给你而是没有货!”提及此事,一机床行业的内部人士很激动,“想一想,如果像中兴事件那样,对方宣布不供给中国,那我们不就死掉了?!”
中国制造业基础薄弱,一直以来都“缺芯少脑”,而这在数控机床领域表现尤甚,从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口。
“工业母机”的大脑
机床被称为“工业母机”,是制造机器的机器,其技术水平代表着一个国家的综合竞争力。从生活用品到汽车、铁路、风电、核电、船舶制造、航空运输以及关乎到国防安全的军工行业,都离不开数控机床。
而数控系统又被视为机床的“大脑”,决定了数控机床的功能、性能和技术水平的高低。先进的数控系统技术是制造业实现数字化、自动化、柔性化、集成化、网络化的关键。自主可控的数控系统技术更是保证我国工业信息安全和实现智能制造的关键。特别是对于国防工业需要的高速、高精、多轴联动的高档数控机床,数控系统是决定其性能、可靠性和成本的关键因素,也是制约高档数控机床发展的瓶颈问题。
无外乎人们形容,“数控系统是机床的芯片,数控机床是制造业的芯片”。鉴于数控技术对国家经济和国防安全所具有的战略意义,国外一直把高档数控机床和高性能数控系统视作超越经济价值的战略物资,对我国采取技术封锁、限制和歧视政策。
1999年的“考克斯报告”事件至今仍令业内人士记忆犹新。当时,北约轰炸我国驻南斯拉夫大使馆的事件尚未平息,美国国会又抛出《考克斯报告》,对我国南昌飞机制造公司购买的一批美国60年代数控旧设备发难,指控我国“偷窃—了美国的高技术。2000年10月,美国参议院还通过了“控制高技术机床出口法案”,遏制我国高档数控机床发展之意不言自明。
可以想见,在限制封鎖的情况下我国数控系统的自主化、产业化之路何其艰难,乃至于在国内企业“屡战屡败”之后,有业内人士发出了“我们到底能不能实现高档数控系统的自主化?”的呐喊。
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,通过“六五”期间技术引进,‘七五”期间技术消化吸收,“八五”期间开始自主研发,“九五”到“十二五”期间,我国中低档数控系统产业化已相对成熟,但高档数控系统仍与国外存在不小的差距,而且还面临着经济环境恶化、用户信任度低和国外产品严防死守的重重阻力,整体上还处于示范应用、少部分领域获得突破的阶段,国产化应用并没有达到普及和快速推进的程度。
负重前行寻找出路
数控系统难在自主创新,出路也在自主创新。
经过30多年的发展,国内数控系统已经在中低端市场形成一定产业化规模。有数据统计,2017年,国产数控系统的年产销量达到25万台以上,国内占有率达到80%。但是,由于受到自身规模、人才队伍和财力投入等局限,90%以上国内数控企业还是集中在中低档市场。在工程应用和市场拓展上举步维艰的高档数控系统,其产业化之路任重道远。
首先西门子、发那科等企业在数控系统领域发展了近六十年,积累了大量的先进技术和丰富经验,在全球范围内建立起了技术壁垒和市场优势,积累了良好的市场品牌和客户美誉度。
国产数控系统的发展首先要突破品牌的障碍。但长期以来,一些用户已经习惯了西门子、发那科的产品,一些单位的采购招标会直接指定这些品牌,甚至一些机床企业自己的高端机床也要搭配国外进口数控系统。而数控技术又需要大量实际应用的测试和反馈,才会越来越成熟。所以,客户不信任,国产数控系统就很难争取到技术迭代或试错的机会。
与此同时,国产数控系统还面临着国际厂商降价的打压。由于在高档数控系统上掌握绝对议价权,国际厂商往往高价销售,没有商量余地,而一旦国内有所突破,其系统就会立刻降价或解禁销售。
在不少用户看来,国产数控系统在可靠性、稳定性、功能性上还达不到其要求。“技术指标不差,最开始的加工精度也没问题,但是没过多久,问题就会接二连三出现”——这大概是用户吐槽国产机床最多的问题。“用户都不愿意当第一个吃螃蟹的,”一业内人士透露说,机床买卖主要还是看口碑。“如果听说某个关键领域某台高端机床采用了自主的系统,大家的第一反应就是:那肯定是试验机。”
在这样一种用户信任度极低的环境下,“国产系统每往前走一步都是在为国家的制造业堵抢眼。”中国机床工具工业协会数控系统分会理事长、华中数控股份有限公司董事长陈吉红表示。
他告诉本刊记者,在3C领域,发那科的31i系统价格一直高高在上,随着三菱介入,降到7万元,而等到华中数控涉足,其价格进一步降到了5万元左右。“以其一年在国内销售5-10万台计算,我们可能为中国制造业节约了10个亿。”陈吉红补充道。
“04专项”的冲锋
我国是数控机床生产第一大国,而数控系统占到整个的30%-50%,发展国产数控系统的经济意义不可估量,更何况高档数控系统更关系到国家经济国防安全。2006年我国发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,2007年启动实施了十六个国家科技重大专项,“高档数控机床与基础制造装备”专项(简称04专项)即是其一,这是我国数控产业向高端阵地发起的一次集中冲锋。
专项立项支持的华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精和航天数控等5家企业攻克了数控系统软硬件平台、高速高精、多轴联动、总线技术、纳米插补等一批高档数控系统关键技术,研制出全数字总线式高档数控系统产品样机,实现了从模拟接口、脉冲接口到全数字总线控制、高速高精的技术跨越。
随后,在由北京航空航天大学、国家机床质量监督检测中心和中科院沈阳计算所高档数控国家工程研究中心作为第三方实施的高档型和标准型数控系统产品功能、性能、可靠性的对比测试中,华中8型数控系统和广州数控系统通过全部633项标准型对标评测项:华中8型数控系统通过了1952项高档型对标评测项,通过率达98%。 应用示范和产业化是04专项推进的又一重要工作。2017年,04专项推动和支持了“换脑工程”,国防军工领域用国产数控系统批量置换进口数控系统,计划在2020年取得成效。而早在2012年开始,华中数控和沈阳高精的数控系统已经率先应用在沈阳飞机工业(集团)有限公司(以下简称“沈飞”)应用,至今已经有50多套系统平稳运行30多万小时。在沈飞的带动下,西飞、洪都航空等航空企业也开始应用国产数控系统。
“我国高档数控系统已经打破了国外的技术垄断,实现了与国产中高档机床的批量配套。通过专项实施,我国数控机床在替代进口方面取得一定成效,特别是在航空航天、汽车、发电、船舶等重点领域的满足度有一定提升。”作为04专项的总体组技术总师,中国工程院院士卢秉恒充分肯定了中国数字系统的攻坚成果。同时,他强调:“说实话,04专项取得很好的成果,但对行业的推动作用还有待于逐渐发酵、逐渐推广。我们现在处于爬坡过坎的阶段。国家会给予一定支持。但更主要的还是要依靠行业的力量,需要企业自己尽快在市场上成长起来。”
近两年,中国机床行业被浓重的阴霾笼罩,沈阳机床、大连机床等行业领军企业相继生病或休克,带给行业很大震荡。对此,中国机床工具工业协会技术委员会主任宋文久分析指出:“他们走到今天很重要的一点原因是没有找到合理定位,盲目降价抢份额,破坏市场秩序不说,也导致自身的溃败。”
“我国机床产业首先需要做到的,依然是整体质量的提升,这是行业长久发展的根基。”宋文久再三强调,五轴代表水平,而稳定性的整体性提升,才是行业的真正进步,也是改善我国机床在全球产业格局中备受鄙视和质疑的根本。
工艺为用户破局
卢秉恒介绍,04专项执行过程中,航空航天及汽车企业都说,机床企业只管自己造机床,不懂用户工艺。设备拉到现场,因为对工艺不适应,往往要调试大半年。“实际上,我们的机床不是大的方面不好用,而是小的地方不好用。”他曾经到一个航天企业考察,用的国产龙门铣床,客户说用得很好,又反问为什么不造两个工作台,他们的工件很大,一个工作台加工,一个工作台安装。这样一来,工作效率就能提高一倍。“说到底,还是机床企业不了解客户工艺。”
“客户说好才是真的好,我们早晚要面临市场的竞争。”中国机床工具工业协会秘书长王黎明特别指出,数控系统产业化的推进,需要企业一步一步扎扎实实地走。机床行业是个性化服务特别强的行业,数控系统发展必须要以用户需求为牵引。而与客户工艺结合,做好最后一公里攻坚,已经成为行业共识。事实上,04专项的一些技术突破,本身就是与机床厂商或用户紧密联动的结果。
2007年,大连光洋旗下的科德数控在04专项的支持下,将其研制的首台KDW-4200FH提供给无锡透平叶片有限公司(简称无锡叶片),共同研究开发汽轮机叶片加工工艺,并由用户牵头以“透平机械叶片制造应用国产高档数控机床示范工程”课题申报国家重大专项获批。开始时,科德数控的机床状况频出,在接下来的10年,该公司死磕用户工艺,先后研制出4代产品,完成了KTurboM3000五轴卧式叶片铣削加工中心的开发研制,这是目前世界上可加工最大叶片的专用设备,其加工精度、表面粗糙度及可靠性均达到进口设备同等水平。
现在当被问起科德数控的设备使用效果如何时,无锡叶片会简短回答俩字“好用”。与用户(工艺)紧密结合,无疑是大连光洋收获的最具价值的经验。光洋与用户之间的关系,也从单纯的交易、买卖关系,转变为双方“共同创新、共同提升、共同受益”的战略合作关系。而这种意识,不仅帮助光洋迅速建立了产品改进和升级的良性循环,还推动其技术观念不断深化,最终形成了“凡是五轴数控系统,本质上都是专用机床”的认识。
同样,在陈吉红看来,做得好的机床或数控系统都是和用户工艺、机床厂商紧密结合的。“04专项的项目,已经充分证明这一点。华中数控这几年取得很大进步,就是在巧干上下了功夫。”陈吉红眼里的“巧干”,就是离用户更近一些,多听听他们的吐槽,将研发与工艺紧密结合。
他给记者讲了一个故事。2010年时候,华中8型数控系统率先应用在东方汽轮机有限公司的德阳新工厂。尽管原东汽总机械师王志明坚定支持使用国产系统,但这并不足以取信于人,真正吸引东汽决定应用的,是集合了工艺包的华数的编程软件,东汽甚至决定要买断这一软件。
从用户需求出发,围绕工艺突破,华中数控确立了“深度融合、联合攻关、协同创新”的发展理念,向机床企业开放“华中8型”软硬件开发平台,支持宝鸡机床等客户集成自己的特殊工艺和控制要求,開发具有自身特色的数控系统,开创了国产数控系统和国产数控机床协同创新的全新发展模式。