中国机床产业还要补哪些课?

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  作为工业生产过程中的核心,当我们大谈工业4.0和智能制造的时候,绕不开机床的數字化、智能化和互通互联。
  在经历了一轮漫长的下滑后,机床行业自2017年开始回暖复苏,很多厂商订单爆满,重拾发展信心,但与之相对的,却是机床工具行业内曾经的明星企业们相继没落,不断曝出的破产、倒闭消息,无疑为行业的发展蒙上了浓重的阴影。
  “我国的机床产业到底怎么了?”“我们到底还能不能做好机床了?”诸如此类的反思、疑虑甚至困惑,正在行业内弥漫。
  在今年6月25日于北京召开的2018中欧智能制造及工业发展趋势高峰论坛上,来自欧洲、台湾机床行业的专家、企业代表和国内人士,一起讨论了工业4.0时代机床产业面临的挑战,以及我国机床产业发展需要补的课程。
  正如欧洲机床协会干事Mr.Geerts先生所言,“机床的质量是对客户的承诺,精密度、稳定性非常重要。技术是基础的基础,如果我们要实现发展和工业变革,不在于要实现的期限,而是人的思维的转变。”
  中国机床产业既要面向未来布局,更需要夯实质量根基,而其中的根本还是思维的转变。
  零部件短板堪忧
  “一台机床有800甚至上千个零件,一个小螺丝出问题,都会影响到机床的整体性能,甚至会导致整条生产线停掉。”谈及如何造好机床,台湾FFG友嘉集团副总裁陈向荣特别强调,零部件的配套能力是核心因素之一。
  台湾机床产业的竞争力,与台中这个全球单位面积产值第一、密度最高、产业链完整的精密机械集群密不可分。这个只有100万人口的城市,分布着1140家精密机械、上万家下游供应商,被称为台湾的精密机械黄金纵谷。
  我国机床产业大而不强,功能零部件更滞后于主机的发展。目前,国内机床制造需要的伺服电机、轴承、丝杠等主要零部件基本都是进口,直接压缩了国产机床的利润空间。
  整体来看,我国功能零部件行业规模偏小,布局分散,存在一系列问题,如产业化不足、新品研发能力不足、功能部件规格陈旧等,既影响产品质量,也制约市场拓展。而另一面,机床行业的发展又对功能部件提出了更多新的要求,比如功能集成、功能部件免维护、提升可靠性等。
  在行业本身发展后劲儿不足的情况下,2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》也将功能部件列为“科技重大专项”之一,实现了对丝杠、导轨、主轴、转台、卡盘、刀库等产品的全覆盖,鼓励专业化大规模发展功能部件产品。
  据国家专项办功能部件副组长陈晓明介绍,国家重点支持行业资源整合,首先倡导市场有序竞争,避免相互厮杀的局面,鼓励行业建立统一的规范标准和测试方法,推动行业良性发展。此外,还专项支持企业联合高校,攻关一些共性技术、关键技术和基础理论研究。
  南京工艺装备制造有限公司是中国最大的滚动功能部件产业化基地,一位负责销售的工作人员介绍,他们与南京理工大学合作,联合攻关《高速、重载、精密滚珠丝杠及直线导轨研制》课题,使得产品质量大幅提升。“即便如此,国内功能部件与国外的差距仍然很大,高端产品在20年,中端产品在10年以上。”
  功能部件的质量主要取决于原材料、加工工艺、设备等三方面。以原材料为例,我国大宗材料问题不大,但特殊材料仍然存在不少问题。“我们的材料很多来自日本和韩国。”该工作人员透露,目前他们正在筹划提升产量产能,也在向中高端转型,这就需要提升生产线的自动化水平。但现实的情况是,对他们而言,上马自动化面临很大的资金压力。
  南京工艺面临的尴尬处境,只是行业困境的冰山一角。行业后继乏人
  “即使用相同的功能部件,我们装配出来的机床和国外原装的还是有差距,关键就在人。”论坛现场,中国工程院制造业研究室主任屈贤明明确强调,有好的功能部件和训练有素的工人才能做出好机床。
  这一点得到Mr.Geerts和德国机床制造商协会(简写成VDW)研究与发展总监Alexander Broos的强烈认同。Mr.Geerts特别强调,欧洲机床的领先首先得益于起步领先,时间意味着技艺和经验的沉淀,而人又是工艺研发和传承的关键。
  以铲刮为例,铲刮的好坏直接影响机床的加工精度及机床的寿命,而由于其柔性随机,直到现在仍无法被机械设备替代。单就这一项工艺而言,需要师傅千百次的感觉和探索。据了解,在欧洲的机床厂关键装配环节,很多都是50多岁的老师傅。
  工匠是企业的宝贵资源,宝鸡机床也充分说明这一点。该公司成立50多年来,不但成长为行业中坚力量,至今仍保持着旺盛的活力,而其稳健发展的秘诀,就是对工匠精神的推崇和质量管理的重视。在其生产一线上,不但成长起了全国人大代表田荣浩,还有十多位省级和市级技术能手。
  Alexander Broos表示,德国有良好的基础培训体系,既有理论学习,还有实际技能的培训。事实上,德国的工业传奇,与其“双轨制”教育密不可分。其最重要的核心是“企业和职校合作”,不仅带来素质优良的员工,更能促进产学研用的转化。德国前总理科尔曾表示:“经过良好职业培训的青年,是德国最大的资本,是德国经济稳定的保障。”
  再看我国的制造业,博士、硕士人才不在少数,也有现代化的研究工具,而缺乏实践却是硬伤。还有一个令人心痛的事实,我国愿意从事制造业的年轻人越来越少,行业出现后继乏人的情况。“年轻人都跑到互联网、金融等挣钱多,来钱快的行业了”。中国机床工具工业协会秘书长王黎明曾指出,这跟经济发展的大环境密切相关,工人没有得到应有的尊重和待遇。
  2016年,政府工作报告首次写到“工匠精神”,可以说是制造业的一种回归。只是,制造业人才的供给,除了给予工人高度的尊重和提高福利待遇外,还需要更大范围、更长时间实施教育体制改革。
  共性技术研发缺位
  共性技术包括行业的基本数据和工艺,是产业技术发展的根基。在不少业内人士看来,工业尤其是机床这样的高端装备,共性技术研发体系的建立能有效地推动产业长足发展。   VDW下设研究院,主要工作包括和行业共同研发一些项目,并将科研成果直接应用到机床或相关系统,拓展科研领域。除了这些面向产业的研究院,德国还有一批大学也在做基础研究。“这样,德国就拥有了一个自给自足的体系,企业、市场和大学能够形成良性循环,从而推动技术螺旋式上升,让企业和行业得到发展。”Alexander Broos补充道。
  在早期布局机床产业的时候,我国也有北京机床研究所和广东机械科学研究院等共性技术研究部门为行业发展提供支持与保障,但是在院所转企业后,这一职能逐渐淡化。北京机床所精密机电有限公司总经理纪华青见证了这一转变。他回忆说:“当时的北京机床研究所,选拔的都是各行各业的专家、机床厂的精英、技术工人中的精英,以及清华等知名学府毕业的学生等,科研实力非常强大。”
  而现在,北京机床研究所更突出的身份是发那科在中国地区最重要的合作伙伴,既销售发那科的数控系统、钻铣加工中心,还是发那科工厂的合资方。
  据纪华青介绍,目前世界范围内,共性技术研究有两条路径:一是以企业为核心,日本的发那科就是典型。它跟一些大学的著名学者做大量横向课题研究,将产品技术需求和基础研究相结合。同时,又将产品技术需求与市场需求结合,反过来推动技术改进:另外一种途径是国家层面的研究。他提到AlexanderBroos介绍的VDM研究院,享有政府和财团支持,专门研究共性技术,并将之提供给机床厂商。
  “共性技术研究往往不能立竿见影,需要长时间的财力投入,通常只有大企业能够担负。目前国内有这样实力的企业很少。”纪华青表示,发那科也是亏损了十多年,才研发出钻铣中心。
  而对于国家层面的共性研发,纪华青表示,这需要做进一步的探索,需要一个长期的过程。原来北京机床研究所有计划经济支撑,现在的经济环境已经不同了。“但重要的是要给予制造业应有的地位,建立能够吸引和留住制造业科研人才的机制和福利待遇。”
  应把控用户需求
  用户说好才是真的好。会议现场,台湾工具机暨零组件工业同业公会秘书长黄建中表示:“客户实施工业4.0或智能制造,不是为了面子,而是要实实在在的价值。我们机床厂商必须要倾听客户的声音,考虑客户的需求。”
  近年来,中国机床消费市场的结构性调整与分化日益突出。中国机床工具工业协会提供的一组数据显示,2017年金属加工机床进口总额87.4亿美元,同比增长16.3%。进出口逆差35.9亿美元,同比增长33.5%,增速较2016年同期上升了64.2个百分点。贸易顺差的增速变化明显地反映出进口强劲的回升势头,而这有力地证明,我国机床市场需求转向中高端。有专家形象地表示,用户的需求已经由中低端量大的金字塔结构,转向枣核型。
  同时,客户对单一设备的需求,也转向系统化的解决方案。据一些用户反馈,他们之所以青睐进口设备,是因为国外厂商往往能够提供包含工艺、配套刀具、生产节奏安排等在内的系统化解决方案,而国内厂商提供的设备,怎么用却说不清。
  系统化解决方案需要机床之间、机床和生产线之间的互通互联。目前,互联标准的缺失成为制约机床智能化的障碍。包括德国、美国、中国等在内的主要机床生产国,都在积极推动机床互联标准的制定和应用。无疑,这将成为机床产业竞争的又一制高点。
  此外,数据处理也关乎机床智能。目前,为了采集数据,很多机床厂商都在机床关键部位安装传感器,大量数据涌现,但如何实现有价值的分析和应用还在探索阶段。
  未来,什么样的机床才会满足用户需求?新近发布的《中国机床产业发展蓝皮书(2018)》提出,未来机床需要具备四个特征:一是智能化,主要是机床与其他设备的互通互联:二是柔性化,应对差异化个性化的生产需求:三是更加绿色智能,目前国外有关机床的专利大多集中在数字化和绿色化两方面,而有关机床结构性的专利越来越少:四是可视化。
  Alexander Broos以苹果手机改变人类生活的影响作比,提出自己的畅想,未来“不仅工业是4.0,可能整个世界都是4.0,而这个过程,需要机床厂商不断地和用户沟通、协调。”
  知不如起而行
  “性能弱一点没关系,起码要稳定,用着放心。”这是用户对国产机床工具最朴素的心愿,但遗憾的是,“稳定性差”仍是最大的诟病。
  当然,机床的稳定性与原材料、工艺、功能部件密切相关,但是已经在航空航天领域批量应用的国产三轴机床,稳定性仍然欠佳。對这样的局面,业内人士特别是用户表示,这完全是人祸导致。
  机床本身需要潜心研究,而20多年来我国机床产业却表现出一路狂奔的疯狂姿态。很多人回忆,那会儿机床还没生产出来,就有客户提了现金堵在门口要货了。在如此火爆的市场需求下,哪里有企业甘心做精做专!大部分企业的经营宗旨都简化为追求高速和规模发展了。
  甚至原来的机床“十八罗汉”也加入这场争夺战中。建厂之初,“十八罗汉”都有自己专注的领域和特色产品,但市场火爆时,不少企业都按耐不住快速向其他领域拓展,不但规模快速扩张走向大而全,甚至还带头发动价格战,企图以规模化优势扫除大批小企业。
  陈向荣讲述了一个小故事,他曾考察过一家日本工厂对方购买了一台磨床后,光放置的地基就挖了十米深,其中五米是钢筋水泥。地基还要闲置半年,等完全固化好后,再放置设备。“企业发展不要只看短期利益,而要着眼百年大计。”让他痛心的是,不少华人都缺少这种定力和务实的态度。
  在FFG友嘉国际化的过程中,陈向荣负责参与收购了德国、美国和日本一些具有百年以上历史的机床企业。在他看来,这些企业强调品质,而且方向专一,这正是中国大陆和台湾地区机床产业稀缺的品质。
  但在经过价格混战以及经济低迷等多重淬炼后,我国的机床产业也在趋向理性。“原来的巨无霸接连出事,是早期盲目扩张埋下的祸根。即使行业好转,也无力回天。”陈晓明分析说,经过低迷时期的验证,大家发现发展比较好的企业,大多比较专注。
  现在行业正朝着精专特方向发展。而在论坛现场及CIMES2018展会期间的交流中,不难发现,从业人员对品质的追求正在变高,对行业竞争秩序的维护更加自觉,对于做精做透擅长的产品和工艺的认知也在深化。
  目前,制造新材料正不断出现,这是中国机床产业的机遇。例如航空航天领域,新的复合材料不断得到应用,对与之相关的加工工艺、刀具、机床等也提出了新的要求。“如果企业针对新需求做一些预研,等需求成熟的时候,技术也随之成熟,就有可能抓住新产业爆发的机会。”一位来自航空领域的资深用户提出自己的期望。“如果总是等需求成熟了,大量采用进口机床满足需求,那我国的制造业永远跟不上。”
  知不如起而行,中国机床产业的希望和未来,在踏踏实实努力的路上。
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