“工业4.0”时代来临 中国数控机床如何弯道超车?

      数控机床是工业自动化和数字工厂的重要组成部分，体现了一个国家制造业的核心竞争力。中国正在加速数控机床领域上技术和专利的布局。

      一年一度的德国工业博览会于今年4月底在德国汉诺威隆重开幕。即将迈入70周年的汉诺威工业博览会，已成为当今规模最大的国际工业盛会。今年德国工业博览会将以工业4.0为核心，重点展出工业自动化、数字化工厂、工业零部件等工业领域的领先产品成果。数控机床作为工业自动化和数字工厂的重要组成部分，被广泛应用于汽车制造、金属加工、航天航空等多个领域，是工业现代化的基石。数控机床的技术能力体现了一个国家制造业的核心竞争力。

      中国作为全球最大的制造业大国，近年来数控机床产业得到快速发展，2014年产量达到39.1万台，比2010年增长65%。但与德、日等领先国家相比，仍存在较大差距，功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑。例如，2014年国内高档数控系统仍有90%需要依赖进口。数控机床领域的技术研发与突破成为了“中国制造2025”战略重要工作。本文通过枯燥的专利申请数据，透视全球数控机床技术竞争格局，尝试探讨我国数控机床产业发展之路。

      工业4.0时代到来，数控机床技术进入新一轮更新周期，产业格局面临洗牌

      截止2016年12月，数控机床领域全球申请量达到10708件。从申请趋势来看，自2006年后呈现爆发式的增长，并在2012年前后达到高峰。目前数控机床专利申请量进入了阶段性的回落，2016年更是出现了大幅度下滑。随着工业4.0的深入推进，数控机床技术进入新一轮的更新周期，技术的更新换代必将导致产业格局的重新洗牌。

      中国成为最大专利产出国，但技术的国际竞争力不足

      在新一轮的技术更新中，世界主要工业国家都积极开展技术和专利布局。目前，中国、日本、美国、德国是数控机床专利的主要产出地，四国的专利产出量超过专利总量的85%。而其中，中国成为了最大专利产出国，专利产出量为6586件，约占总申请量的60%。从专利受理情况来看，中国、日本和美国是当前数控机床技术竞争最为激烈的地区。

      虽然中国专利产出量巨大，但对外输出量少，只有26件，技术的国际竞争力弱。相比之下，日本专利对外输出高达1121件，其中向中国输出82件(占输出总量4.06%)，向美国输出247件(占输出总量12.24%)，向德国输出224件(先输出总量11.10%)，其技术能力展现出很强的国际竞争力。此外，美国和德国数控机床专利输出量也比较大，分别是506件和220件，也展示了较强的国际竞争力。

      日本、德国技术沉淀凸显工匠精神，中国技术积累根基尚浅

      从各国的专利申请趋势来看，日本、德国数控机床专利从上世纪70年代后一直维持较为稳定的输出，一方面反映出这两个国家的数控机床技术具有较长时间积累，另一方面说明了日本、德国对技术的持续研发和完善，凸显出日本和德国企业对技术精益求精的工匠精神。中国数控机床专利申请主要集中在2005年以后，得益于“十一五”后，国家推动了制造业产业升级和发展，数控机床技术因此得到长足发展。但是与日本、德国超过40年的技术沉淀相比，中国技术积累有所欠缺，根基尚浅。

      关键技术关联度高，技术研发需要全面突破

      数控机床专利分主要有控制技术、加工技术、机床零件、相关附件等。从专利申请量来看，数控机床技术集中在控制技术(2827件)、加工技术(3505件)和机床部件(3286件)三大方面。

      从控制技术、加工技术和机床部件技术的专利申请态势来看，这三种关键技术具有明显的相关性，相关系数约为0.95。由于各类型技术关联度高，关键技术的发展需要全面突破，才能实现协同发展。

      中国企业技术研发能力有待加强，技术产业转化能力有待提升

      全球专利申请人前20名中，日本企业占11个，中国企业(大学)共4个，与日本企业相比，中国企业的技术实力存在明显劣势，企业技术研发能力有待加强。此外，从中国专利申请人前20看，中国的高校和科研院所具有较强的知识和技术产出能力，但是并未能真正转化为产业成果，需要加强产学合作，提升技术产业转化能力。

      结语

      数控机床作为工业4.0重要发展领域，已经成为主要工业国家重点竞争领域。中国数控机床产业在国家战略的支持下，近年来呈现出快速发展态势，技术追赶势头不可阻挡。在新一轮产业发展周期中，中国有望通过加大技术研发实现产业的弯道超车。然而德国、日本企业的技术优势是几十年精益求精、不断沉淀的成果，中国企业的劣势并非朝夕可改，中国企业只有以同样的工匠精神，几十年如一日地保持对高端工艺的追求和技术的渴望，才能打造出过硬的企业竞争力，不断迈向产业高端领域，在新一轮的产业竞争中占据有利位置。