風口上的工業(yè)母機

    “七大瓶頸”之首

    工業(yè)母機的重要性體現(xiàn)在多個方面：它是國家基礎制造能力的綜合體現(xiàn)；機床產(chǎn)品的質(zhì)量和性能決定了一個國家制造業(yè)的質(zhì)量和發(fā)展水平；長期以來，高檔數(shù)控機床大量依賴進口，非常影響我國的工業(yè)安全、產(chǎn)業(yè)安全和國防安全。

    工業(yè)母機，廣義上是指制造機器和機械的機器，狹義上指機床。那么，機床為何能排在高端芯片、新材料和新能源汽車前面？

    “機床作為基礎性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，處于制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈前端，自主可控的數(shù)控機床對于我國的重要性不亞于大飛機、計算機CPU芯片。”華中數(shù)控董事長陳吉紅表示。

    2018年5月舉行的兩院院士大會提出，工業(yè)母機、高端芯片、基礎軟硬件、開發(fā)平臺、基本算法、基礎元器件、基礎材料等瓶頸仍然突出，關鍵核心技術受制于人的局面沒有得到根本性改變。由此，承載著整個制造業(yè)基礎的工業(yè)母機也被視為“七大瓶頸”之首。

    工業(yè)母機的重要性體現(xiàn)在多個方面。

    首先，它是國家基礎制造能力的綜合體現(xiàn)。特別是高檔數(shù)控機床，其技術水平代表了國家工業(yè)化的水平。

    其次，機床產(chǎn)品的質(zhì)量和性能決定了一個國家制造業(yè)的質(zhì)量和發(fā)展水平。從國防工業(yè)到民用工業(yè)，都離不開機床。

    再次，長期以來，高檔數(shù)控機床大量依賴進口，非常影響我國的工業(yè)安全、產(chǎn)業(yè)安全和國防安全。

    “十八羅漢”艱難探索

    關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和其他安全。

    作為戰(zhàn)略物資，針對工業(yè)母機，西方國家一直對我國實行嚴苛的封鎖。

    新中國成立后，在國家相關部門的支持下，我國很快形成了較為完整的機床產(chǎn)業(yè)布局，其中有18家國有骨干機床廠立下汗馬功勞，也被業(yè)內(nèi)稱為“十八羅漢”。

    此后，隨著“三線建設”的布局，以及為二汽配套開展的“精密機床會戰(zhàn)”，為機床行業(yè)聚集了大量高水平人才，推動了機床行業(yè)發(fā)展。

    不過，隨著時代的發(fā)展，一度聲名顯赫的“十八羅漢”，一個個“彎道脫軌”，要么被并購，要么破產(chǎn)重整，目前僅剩濟南第二機床廠，可喜的是，其已成長為世界三大數(shù)控沖壓裝備制造商之一。

    其間，除了一些行業(yè)內(nèi)部整合，最引人注目的是一系列海外并購，一度被寄予厚望，卻又讓一大批機床人扼腕嘆息。

    1996年，沈機集團耗資上億元，引入美國橋堡的數(shù)控技術，但對方只發(fā)來一個源代碼數(shù)據(jù)包，卻不告知核心技術原理及使用原理，由此開發(fā)的數(shù)控機床成了廢品。

    1999年，大連光洋進口日本機床時，日方強加了一串“霸王條款”：裝機地點、用途要限定；擅自挪動機床，會被自動鎖死，機床直接成廢鐵。

    2005年，沈機買下德國希斯，以為技術到手，不曾想，德國法律規(guī)定“本土知識不得外移”，五軸以上機床技術更對我國禁運。2007年，沈機打算用6000萬歐元，買下一套數(shù)控系統(tǒng)源代碼，但經(jīng)專家論證發(fā)現(xiàn)，解讀要5年，產(chǎn)業(yè)化還要5年，技術都過時了。

    大量教訓顯示，關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和其他安全。

    “四大金剛”技術突破

    華中8型高檔數(shù)控系統(tǒng)、大連光洋GNC60高檔數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控GSK27系列高檔數(shù)控系統(tǒng)、沈陽高精GJ400總線式全數(shù)字數(shù)控系統(tǒng)，這4款產(chǎn)品被稱為國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的“四大金剛”，為我國工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)構建了堅實的底層支撐。

    令人欣慰的是，在尋求合作和引進技術的同時，一批企業(yè)始終堅持自主研發(fā)，要把命運掌握在自己手中。

    首先傳出好消息的是華中數(shù)控。1993年，擁有自主知識產(chǎn)權的華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)在武漢問世，實現(xiàn)了國產(chǎn)高性能數(shù)控技術的突破。數(shù)控系統(tǒng)為先，是數(shù)控機床的“大腦”。

    這是一個令人熱血沸騰的故事。

    1986年，時任華中工學院院長的機械制造專家黃樹槐教授，帶隊前往日本考察。在日本一家研究所，看到陳列的日本機床數(shù)控系統(tǒng)被涂上不同顏色，遂詢問原因。有負責接待的日本同行悄悄告知：不同顏色是標明不同的銷售區(qū)域。賣給歐美的是先進型號產(chǎn)品，賣給中國等國家的是中低檔或接近淘汰的產(chǎn)品。

    深受刺激的黃樹槐教授和中國學者就此立志：一定要搞出自己的高性能數(shù)控系統(tǒng)！

    回國后，黃樹槐教授牽頭在學校設立了多學科合作的數(shù)控研究所，并得到多方支持。

    如今，華中數(shù)控的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)升級到第九代，通過集成AI芯片，融合AI算法，將AI、物聯(lián)網(wǎng)等新一代智能技術與先進制造技術深度融合，實現(xiàn)真正的智能化，目前已在國內(nèi)多家機床企業(yè)配套應用。

    街道企業(yè)出身的廣州數(shù)控也闖出一條道路。1999年，該公司成功研發(fā)出GSK交流伺服驅(qū)動，不僅填補了國內(nèi)空白，還讓國外同類產(chǎn)品不得不降價50%。依靠貼近市場、就近服務，廣州數(shù)控已成為我國南方最重要的機床基地。

    海外收購失利后，沈機也加大了自主研發(fā)的力度，并于2012年成功研發(fā)出一款智能數(shù)控系統(tǒng)，取名“i5”。不過，受多種因素影響，沈機集團于2019年被裁定破產(chǎn)重整，如今已隸屬于央企中國通用集團。

    還有大連光洋（科德數(shù)控），該公司是做數(shù)控系統(tǒng)出身，后來為了驗證自家的數(shù)控系統(tǒng)，便推出數(shù)控機床，并進一步擴大部件的范疇。目前，大連光洋（科德數(shù)控）已成國內(nèi)少數(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)自主數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床企業(yè)之一，產(chǎn)品在我國航空航天領域得到應用。該公司今年7月登陸科創(chuàng)板，首日漲幅高達840%。

    華中8型高檔數(shù)控系統(tǒng)、大連光洋GNC60高檔數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控GSK27系列高檔數(shù)控系統(tǒng)、沈陽高精GJ400總線式全數(shù)字數(shù)控系統(tǒng)，這4款產(chǎn)品也被稱為國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的“四大金剛”，為我國工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)構建了堅實的底層支撐。

    除了數(shù)控系統(tǒng)，在刀庫、刀塔、刀具等相對低價值量的領域，國產(chǎn)廠商的水平目前已接近國際水平，涌現(xiàn)了一批上市公司，如華銳精密、歐科億、中鎢高新等。

    遭遇市場困境

    好的產(chǎn)品是用出來的。數(shù)控機床發(fā)展有自身的規(guī)律——通過大量應用，發(fā)現(xiàn)問題，持續(xù)修正，迭代升級，才能走向成熟、可靠?，F(xiàn)實問題是，誰給國產(chǎn)機床實驗的機會？

    盡管在各方面有了長足的進步，但在應用市場，中國機床企業(yè)的成績不算亮眼。技術差距的縮小，并不等于市場的突破。

    在低端數(shù)控機床領域，國產(chǎn)企業(yè)占領了90%的市場，中端產(chǎn)品市場占有率也達60%以上，但高端產(chǎn)品的國產(chǎn)化率目前仍低于10%。

    從生產(chǎn)量和消費量角度看，我國機床的規(guī)模都是當之無愧的全球第一，但依然沒有一家足夠強的企業(yè)，盈利能力更是遠低于海外龍頭。

    最為關鍵的，依然是核心技術的缺失。以一家民營機床龍頭為例，無論是數(shù)控系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)還是各類功能部件，核心零部件的外采比例普遍超過80%。

    另一方面，以日本發(fā)那科、德國西門子等為代表的國外企業(yè)，在數(shù)控系統(tǒng)領域起步更早，積累了大量先進技術。這些企業(yè)在中國擁有較高的客戶美譽度，大多數(shù)客戶已習慣于使用其產(chǎn)品，形成了一個“市場生態(tài)圈”。

    華中數(shù)控董事長陳吉紅就多次表示，目前我國大部分高檔數(shù)控機床只解決了從無到有、從0到1的問題，在技術成熟度方面仍存差距，在市場認同度和市場占有率方面仍有較長的路要走。

    好的產(chǎn)品是用出來的。秦川機床總裁李強表示，數(shù)控機床發(fā)展有自身的規(guī)律——通過大量應用，發(fā)現(xiàn)問題，持續(xù)修正，迭代升級，才能走向成熟、可靠。

    此外，只有實現(xiàn)規(guī)?；氖袌鰬茫a(chǎn)品的生產(chǎn)成本才能降低，市場競爭力才能進一步提高，前期的研發(fā)投入才能收回，企業(yè)才能形成自我造血能力。

    現(xiàn)實問題是，誰給國產(chǎn)機床實驗的機會？在一些高端應用領域，一個零部件的價值可能就要幾十萬元，和一臺機床的價值差不多，萬一出了問題，誰來負責？

    更新?lián)Q代新機遇

    據(jù)機床10年左右的使用壽命和更新周期，2020年是機床行業(yè)10年周期的拐點，從2021年開始進入更新?lián)Q代的高峰。據(jù)測算，每年更新的規(guī)模將達1200億元。此外，汽車、3C、航空等領域的產(chǎn)業(yè)升級也進一步加速存量機床的升級換代。

    我國龐大的制造產(chǎn)業(yè)，為機床企業(yè)的發(fā)展提供了最好的土壤，一批機床企業(yè)也在摸爬滾打中逐漸成長起來。

    陳吉紅講了一個故事。有一家大型飛機廠找了過來：有一臺用了十幾年的進口機床壞了，改造一下試試？華中數(shù)控一番改造，換上“中國腦”，對方開機試車，評價很高。

    幾個月后，陳吉紅接到電話：“你們的系統(tǒng)怎么回事啊，干廢了一個鈦合金零件，損失幾十萬元！”經(jīng)緊急排查，原來是老機床上的一根電纜老化，導致信號有誤。對方心有不甘：“信號有誤，系統(tǒng)是否可以報警？”

    “有些問題只有在使用中才能發(fā)現(xiàn)！”陳吉紅說，華中數(shù)控很快優(yōu)化了系統(tǒng)。這家飛機廠后來拿出60多臺關鍵設備，裝備國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)。

    據(jù)介紹，華中數(shù)控研發(fā)的華中8型系列化高檔數(shù)控系統(tǒng)，在多項關鍵技術（體系結構、總線、五軸、多軸多通道等）上實現(xiàn)了歷史性突破，已在高速高精立式/臥式加工中心、五軸聯(lián)動龍門機床、車銑/銑車復合機床、高精度數(shù)控磨床等1500多臺高檔數(shù)控機床上測試驗證和配套應用。在航空航天、汽車、能源、3C電子信息等制造領域累計銷售應用了10萬多臺套。

    一些民營機床企業(yè)在“打市場”方面更是各顯神通。

    例如在3C領域，國產(chǎn)機床在下游廠家的車間里與進口機床現(xiàn)場大比武，以性價比贏得客戶。這也推動了部分民營機床企業(yè)的快速崛起，營收排名靠前的創(chuàng)世紀、海天精工、浙海德曼、國盛智科等，雖然在國際上排名尚未領先，但在國內(nèi)各細分領域已位居頭部位置，創(chuàng)世紀的鉆攻機單品銷量更是位居世界前茅。

    此外，央企的大手筆介入提振了行業(yè)信心。2019年4月和12月，中國通用技術集團相繼對大連機床集團和沈陽機床集團實施重組。此后，天津市國資委與中國通用技術集團簽約，雙方將共同出資100億元打造一流機床裝備制造企業(yè)。

    更大的機遇還是來自市場。

    機床的一般產(chǎn)品壽命約10年，而重切削、長時間運轉(zhuǎn)的機床壽命為7至8年。上一輪中國機床行業(yè)的銷售高峰是在2011年前后，據(jù)10年左右的使用壽命和更新周期，2020年是機床行業(yè)10年周期的拐點，從2021年開始進入更新?lián)Q代的高峰。據(jù)測算，每年更新的規(guī)模將達1200億元。

    此外，隨著汽車、3C、航空等領域的產(chǎn)業(yè)升級，加工材料和加工工藝，都對機床的加工提出新的要求。由此也進一步加速存量機床的升級換代。

    深耕機床產(chǎn)業(yè)近40年的陳吉紅說，產(chǎn)業(yè)的突破不會一蹴而就，工業(yè)母機的技術突破需要研發(fā)體系、供應體系、政策支持、用戶支持等多方面協(xié)同和支持。機床企業(yè)需要踏實積累技術，并通過用戶反饋快速迭代。隨著未來行業(yè)格局逐步優(yōu)化，國產(chǎn)機床的高端化進程將加速推進。