中国机床之我见

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卢秉恒院士系我国机械制造与自动化领域著名科学家，现为中国工程院院士，西安交通大学教授、博士生导师，任快速制造国家工程研究中心主任、国务院机械学科评议组召集人、中国机械工程学会副理事长、中国机械制造工艺协会副理事长、全国高校金属切削机床学会理事长，同时兼任宁波大红鹰学院院长。国家04专项整体组组长。 

杨青及沈部长的回顾，各位专家都提出了目前机床工具行业发何走出困境的命题及见解，问题值得大家深思。对企业和行业，我远不如企业家和前辈那么熟悉和体会深刻。但前前后后，与此行业打交道，从事科研，亦有30余年的历史了，在此谈谈浅见。

 

回顾与反思

 

上世纪80年代，行业在既没有雄厚财力，又缺乏高端技术和人才的前提下，被从计划经济推入了市场经济，经历了十几年寒冬。政府有形之手也很少作为。机床行业随工业尤其制造业的大环境而变化，几个过山车式的发展，对行业的发展形成很不利的外部环境。丰年，萝卜快了不洗泥，粗制滥造赶订单，无暇研发；歉年，吃饭尚成问题，无力研发。

 

从“六五”计划到“七五”、“八五”计划，政府科研计划推动过数控、FMS(柔性制造系统)、机器人、CIMS(计算机集成制造系统)等等，但未与机床精密、高速、复合的技术结合，机床设计制造技术本身的研究，从计划经济的组织模式，一下断了奶。计划经济向市场经济过渡期，正值数控技术在中国的起步期。混乱造成了利用进口审批权变现，将数控技术开发引向歧途，帮助了发那科公司的成长，而自主开发走上了困难之路。CIMS的实施，有些脱离企业实际的做法。但是，在机床企业有一句话：“不干CIMS，会死；干CIMS，会早死”。虽然这是一句戏言，但济南一机床就是在此后倒下的。

 

行业随之发生的是院所改制，一风吹。院所改制后，一般逐渐活的很好，行业多了一个有竞争力的企业，技术源成了企业的竞争对手，行业的共性技术研究严重缺位。而国家在机床方面的科研投入十多年几乎为零，因此高校在学科建设的竞争压力下，这方面的研究力量纷纷转向，80年代生气勃勃的研究局面没有了，有关的教学和人才培养均受到影响。在国外机床大发展阶段，我们拉大了差距。

 

企业进入市场环境，如何发展，仁者见仁、智者见智。即沈部长所说，与一把手的决策能力、事业心息息相关。分析杨青及沈部长提到的几家案例，秦川机床一直坚持其主导产品，坚持不断提升其技术、制造能力。宁江机床在其控股股东让其转向重型机床的情况下，经营班子一直坚持其中小型精密机床方向不变，济南二机床更是几十年坚持其主导产品不变，一直通过对引进技术的消化吸收再创新，吸收了小松等美、德、日企业的技术，博采众长，迎来了当前的发展局面。一方面，有04专项的科技支持，另一方面，确实与企业负责人的决心、眼光密切相关。

 

我2012年考察过克林博格精密机床厂，询问他们的创新及在2008年金融危机下，有无裁员？他们的回答是：30年 来，他们机床的基本结构、制造工艺、雇员基本未变，这3个稳定加上社会稳定性，保证了其产品的质量稳定性和企业的稳定发展。而我们一些企业，因为短期利益、领导变更等，产品方向、管理和技术骨干不断变更，势必给企业带来困境。

 

机床是制造业、装备工业的基础。其基础性决定了机床是国家战略，对于中国，尤其如此。我们不能与美国相比。因此国家应该多多支持，采用有形之手施加影响。尤其高端机床，是国家战略性产品，国家更应该有计划扶植，乃至应该主导其发展。高端产品只占市场的10%、甚至5%以下，但其研发需要高投入，我国机床企业在生计尚难维持时，如何期待其肯投资高端产品的研发，在高端产品上有所建树和发展？

 

国外机床行业也经历过困难和经济危机，他们普遍采用并购的方式，渡过难关，谋求更大发展，如德马吉就是在濒临破产时，3家并购而走向世界前列的。

 

我们机床企业普遍净利润低于5%，而银行贷款的利率是7%。机床企业很难通过贷款发展。而我国资本市场又普遍短视，很难期望他们投资于这种风险大、利润低的基础性产业。在企业利润低于银行利率情况下，股东也不愿意投资。机床企业缺乏平稳发展时的贷款，并购时所需要的大笔资金等等，面临困境，如再没有政府有形之手的救援，则只有破产、被民企并购和被外资并购几条路可走。

 

专项产业化进展及市场占有率提升的问题

 

加强04专项攻关成果的产业化，提升市场占有率，当然是专项的重要目标和任务。04专项的成果基本上开展了产业化工作。估计主机课题的产业化率在半数以上。如精密卧加，部分五轴联动机床。十大标志性装备中的大部分均已在用户成功应用。

 

但市场占有率的问题较为复杂。我国机床数控化率大幅度提升，中档数控机床有较大的市场占有率。但随着我国制造业向高端发展，尤其根据国家的战略需求，航空航天等高端装备制造对高端机床的需求大增，我们的高档数控机床尚未验证，不为这些领域认同，因此进口的高档机床反而增加

 

在完成专项攻关任务后，产品走向市场，必须有一段路要走，需要经过验证和改进的过程，需要用户认同的过程。用户领域应该给与一定的机会。没有一定数量的市场，产品性能和可靠性就难以达到高水平。现在，航空航天及国防领域出于数控安全考虑，愿意配合专项开展应用验证，这是多年来行业遇到的难得机遇。我们应该抓住这个机会，开展航空航天等领域的应用验证，这等于在为机床行业开发市场。机床企业应该抓住机遇，与航空航天企业真诚合作，使专项成果大批进入航空航天等高端制造领域。在此，我建议，专项领导小组、工信部及国家领导，应该协调行业间的协作。各制造领域应该给机床企业进入的机遇。尤其航空航天、军工等国家采购或国有控股企业的技改项目，应该明确只能采购专项攻关成果产品及国产装备，这是不违背世贸原则的。

 

在汽车行业，国产装备走向市场的最大障碍是国产装备的可靠性。可靠性的问题，有技术因素，我们需要进一步研究和实践。但管理的问题往往更多。我国企业缺乏严格要求的工业文化，人工操作不严格遵守工艺，是产品品质不一致性的最重要因素。如热处理的工艺执行的随意性，严重影响产品质量及装备的精度稳定性，这些都是影响市场占有率的因素。一方面，应该加强质量工程，另一方面，应该尽量采用自动化技术，尽量排除人的干扰，提升制造的一致性，保证质量。

 

企业创新能力

 

我国机床企业 创新能力较差，大部分企业的产品设计停留在仿制上，高端零部件依靠进口。导致我国机床形似神不似，性能总有一些差距。竞争依靠低价位，盈利能力差，无法提供研发资金，产品在低水平徘徊。日本NSK公司的实验室面积与生产面积1∶1。美国GE公司的实验室环绕巨大的装配车间，数倍于生产面积，形成一个实验城。

 

我国机床企业在上世纪60、70年代，不少企业还都有一个工艺实验室，现在只有为数甚少的企业还有实验室，有的是试制车间。极少数的企业有较完整的机床振动测试仪器。技术人员忙于应付设计任务和交合同，专门研究开发技术和开展工艺研究的更是寥寥无几。我1998年访美时，吉利刀片企业，有20~30位博士作研发人员，仅清华大学摩擦学国家重点实验室的博士就有6人为其研究，包括在刮脸液存在时，刀片与面部皮肤的摩擦问题。

 

我国机床企业的所谓技术资料就是几张图纸。日本马扎克公司的技术资料，从产品讨论研发立项时的每一次会议，均有记录，加上详细的实验记录，浩瀚的实验数据。成功与失误均可追溯。我们除了图纸，别的资料几乎为空白。出图靠测绘，设计靠类比或估计，整机实验在用户，质量和可靠性问题造成用户对产品缺乏认同。欲再改变既有印象，往往花数倍气力也难以奏效。

 

在产品选择上，往往选择量大面广的产品，现今红火的已经有人在大赚其钱的产品，造成一哄而上，低价位竞争，无利可图。市场一变脸，企业陷入窘境；往往追求的是产值，短期效益，甚至是政府的满意与个人的仕途。国外企业基本上做没有人做的产品，依靠研发投入，保证高品质，形成竞争高门坎，保持高价位、高利润。以“专精特”研发的产品占领世界市场形成批量和利润。这样，在产品开发选择的起点上，我们就输了一筹。

 

国外企业在开发产品的论证阶段，就与用户一起研究工艺，确定解决方案。在产品开发的始终，一直保持良好的关系。机床企业对工艺的研究了解，甚至超过用户自己。我国机床企业由于只对市场大(往往是当下、短暂的)的产品感兴趣，对用户的工艺不甚了解甚至不了解。使得专项开发主机，往往需要更多的验证。如沈阳机床为成飞开发的高速加工中心，第一台问题很多，在成飞的帮助下，找出几十处问题，再进行第二台开发，终获成功。

 

由于企业的创新能力弱，专项课题执行中，对技术指标差距大的产品攻关，不得不采取小步快跑的策略，安排更多的课题。造成专项显得课题多，分散的印象。

 

由于企业缺乏研发能力，缺少研发实验设备，企业设计人员对核心技术的掌握也甚为有限，尤其数控机床耦合和机床动力学方面。这也是我们对高速机床的高速主轴、高速进给、高加速度等设计基本不掌握。如五轴头的设计，不了解电机扭矩和功率的设计依据和计算，千篇一律地套用，使不是机床的切削性能不够，就是摆头过于笨大，加速度和进给速度达不到要求。

 

建设创新平台补充共性技术研究

 

在计划经济时代，行业建立了一些专业化的研究院所，为行业无偿提供和解决关键共性技术。现在行业的研究院所经过改制，大多数已经走向企业化，失去了提供共性技术的功能，有些院所甚至与行业内的企业成为竞争关系。不少老专家感到共性技术研究严重缺位。但改制院所也不可能走回头路。面对此形势，04专项实施方案提出建设创新能力平台的措施。

 

专项在实施中，注意了按技术方向设立创新平台，选择有研发实力的单位执行，希望能补充共性技术研究的缺位。创新平台依托单位中，有高校院所，也有企业。出发点是，建立在高校院所的平台，希望实现成果共享，以为企业提供共性技术。建设在企业的创新平台，一般难以要求成果的共享，基本选择了骨干企业，他们做好了，对行业就有较大贡献，对成果共享可以放松要求。但创新平台一期建设，主要是形成一定的实验和开发能力。现在基本已经完成，需要抓紧验收，以进入二期建设，发挥创新平台在某个技术方向上发挥技术领军作用。

 

专项中期评估关于加强创新平台建设、发挥平台作用的建议，包括建议的几种建设运行方法，是可以考虑的。可以由多家企业共同建设一个平台，也可以依托高校建设，多家企业参加。德国弗朗和夫研究所的模式值得借鉴。可以成为后04专项创新平台建设运行的参考。

 

探索发展机制提升产业创新能力

 

企业缺乏创新能力，缺少技术力量，某些核心技术尚未很好掌握。目前，机床行业面临经济下行和结构调整的压力很大，订单往往只有正常水平的一半。在此情况下，企业技术人员的工作更繁忙了。因为订单中，专用设备比例增多，开发设计任务更重了。而专项开发的许多样机验证、完善及满足航空航天等高端制造需求的任务繁重。而专项所剩的时间有限，任务更加紧迫，需要产学研的协同创新，保证专项任务的完成和总体目标的实现。

 

企业缺乏有科研开发能力的人员，企业需要在掌握核心技术上与高校合作。但更重要和更根本的是，企业科技人员基本上来自高校。如高校师生得不到科研素质的培养和工程实践能力的锻炼，以后的企业缺乏有工程能力和创新能力强的人才来源，企业创新的源泉就会萎缩，甚至枯竭。

 

高校在参加04专项中，发挥了一定的作用，出现了一些创新。如重庆大学帮助宁江机床提升可靠性的研究，加强加工过程质量控制，使精密卧加可靠性显著提高，上海拓普公司，为上海交大教授成果办的公司，开发能力很强。采用国产数控系统和关键部件，自行设计制造的五轴联动机床，在曲面高速加工等方面有较为突出的性能，已经成功应用于航天8院。北京理工大学开发的加工件内部缺陷超声波检测仪，已经实现产业化，在航空航天件的检测中得到较多的应用。西安交大开发利用电机信息的机床智能控制，已经在应用于国产数控系统，提升了数控系统的性能。参加课题的博士生，开发故障诊断系统，发现了企业装备的主轴问题，使批量产品性能得到保证。该生一毕业，就被企业聘为企业研究室主任。现在需要产学研建立长期有效的协同创新机制，发挥高校的作用，同时，实现将创新要素向企业聚集。