中國精密機床行業(yè)仍需爬坡過坎

2015年5月國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》，這是我國實施制造強國戰(zhàn)略首個十年的行動綱領(lǐng)。我分三個階段做了路線圖：第一個階段，我國要從第三方陣走向第二方陣；第二個階段，我國成為第二方陣的前列；第三個階段，可以走向第一方陣。

方陣是根據(jù)制造業(yè)的經(jīng)濟總量、質(zhì)量效益，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及可持續(xù)發(fā)展能力來排列的。其中又分了很多細分指標，2014年~2015年我國制造業(yè)分數(shù)約為89分，同時期的日本、德國約為107分和108分，而美國分數(shù)超過110分，就此劃分了三個陣營。

目前，我國已實施十六項重大科技專項，其中的一項就是“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”。過去十幾年來，該專項的實施給我國數(shù)字化制造打下了概念和基礎(chǔ)，使我們擁有了自己的高檔數(shù)控系統(tǒng)，可以制造出高速精密和五軸聯(lián)動的數(shù)控機床，我國的中高檔裝備水平得到很大的提升。

以十大標志性的裝備為代表，我國實現(xiàn)了從無到有的突破。比如花紋增壓機使我國的飛機制造業(yè)實現(xiàn)國際生產(chǎn)，形成了批量化制造的基礎(chǔ)；大型的沖壓機床讓我國實現(xiàn)了汽車覆蓋件的制造能力，這一生產(chǎn)線達到國際先進水平甚至領(lǐng)先水平。目前，我國已有9條生產(chǎn)線裝配至美國的汽車制造企業(yè)，占據(jù)整個國際市場的70%。

在航空航天領(lǐng)域所需要的關(guān)鍵制造裝備，也基本上實現(xiàn)自主可控。不過，在制造效率和精度、保質(zhì)性、可靠性方面，與國際先進水平還有一定的差距。

在專項實施之前，船用曲軸加工對我國而言是一個“卡脖子”的問題。一根曲軸就代表了一條大船，而現(xiàn)在這一裝備已經(jīng)完全可以實現(xiàn)自主生產(chǎn)，支持了我國船舶制造。

我國制造的高檔數(shù)控系統(tǒng)從占據(jù)國內(nèi)市場的不到1%，提高至目前的7%。專項預計到2020年，這一數(shù)字可以達到15%~20%。而且，在功能部件方面國產(chǎn)占有率已達到20%，為我國機床行業(yè)的發(fā)展奠定了充分的基礎(chǔ)。國產(chǎn)的超精密裝備支持了我國的聲光工程，這也是花錢買不來的。

而在機器人生產(chǎn)中，我國所開發(fā)的關(guān)鍵減速器生產(chǎn)線已完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。原本，我國生產(chǎn)制造機器人需要進口許多關(guān)鍵的零部件，結(jié)果導致機器人價格比直接進口的還要貴。

在航空航天方面，國內(nèi)企業(yè)也做出突出的貢獻。例如航天三院的三條生產(chǎn)線均實現(xiàn)國產(chǎn)，采用了國產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)和國產(chǎn)的機床，所制造的火箭發(fā)動機關(guān)鍵器件質(zhì)量非常好。

此外，一些民營企業(yè)也在專項的支持下得到了很好的發(fā)展。比如大連光洋的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到五軸聯(lián)動的數(shù)控機床應用，做得就非常好。新近該公司又建造了一個20萬平方米的地下車間，來保證機床的精度。

但是，目前我國在工作母機的制造方面與國外相比還有很大的差距。該領(lǐng)域也是世界先進國家競爭的制高點，如今全球各國都在推進智能制造，美國確定的是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，德國是“工業(yè)4.0”，而我國就是“中國制造2025”。

我國機床行業(yè)屬于正向第二梯隊邁進，或已經(jīng)邁入第二梯隊門檻的發(fā)展階段，但仍然還處于爬坡過坎的時期。因此，要繼續(xù)關(guān)注高端領(lǐng)域的攻關(guān)——因為這是國之重器，必須掌握在自己手里。這也是工業(yè)的基礎(chǔ)，關(guān)系到我國很多戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

以超精密機床為例。大型具備國際先進水平的機床，已達到4謬（μm）的定位精度，而超精密機床則達到0.1個納米的精度。比如德國蔡司公司生產(chǎn)的超精密機床就是7納米芯片光刻機的核心器件，即光學鏡頭組的加工母機。我國的“卡脖子”實際上就卡在這里，導致光學鏡頭組造不出來，7納米的生產(chǎn)線目前仍然無法制造生產(chǎn)。

這種大型機床雖然定位精度為4謬米，但效率仍然非常高。我國目前在航空航天領(lǐng)域所使用的加工機床，效率僅為30%左右，但德國機床卻基本上可以達到90%以上的效率。

在信息化時代，德國在一個星期內(nèi)就能將70多家廠家的幾百臺機床全部實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)；西門子公司也聲稱今后不再靠硬件賺錢，而將依靠數(shù)據(jù)支撐去賺錢。可見當前商業(yè)模式已經(jīng)改變，這就是智能制造時代的新變化。

對功能母機而言，將很多工序集成在一個工件上，改變了以前機床的模式。以前的機床是每一道機床只加工一序，工件在序之間流動。而現(xiàn)在的機床集中在一臺之上，然后為一個工件完整地進行加工服務(wù)。

我們進入智能制造時代后，母機的工作基礎(chǔ)一是機器人，一是智能機床，以及智能機床和機器人之間組成的智能生產(chǎn)線。那么，如果能夠提高效率、提高制造的質(zhì)量2~3倍，對提高我國的產(chǎn)品質(zhì)量、價值都具有非常重大的意義。

不過在智能制造時代，制造的基礎(chǔ)也從基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝和基礎(chǔ)零部件，轉(zhuǎn)向新的基礎(chǔ)，即傳感器、大數(shù)據(jù)和工業(yè)控制軟件。智能制造和制造大數(shù)據(jù)，可以在設(shè)計、制造、運行和服務(wù)中得到很好的效益。

比如大數(shù)據(jù)可以幫助工藝的優(yōu)化，可以從千家萬戶的加工案例、加工經(jīng)驗中去分析。比如什么樣的工件放在什么樣的機床上、有什么要的要求、應該采取什么樣的工藝等。事實上，我們沒法對制造過程給出精確的數(shù)據(jù)模型，沒法去判斷什么樣的工藝能得到什么樣的結(jié)果。但可以從非常多的案例和大數(shù)據(jù)中，總結(jié)出不同的影響因素，建立起一個精確的模型，而這就是大數(shù)據(jù)的作用。

大數(shù)據(jù)不僅能夠制定優(yōu)化的工藝，而且還可以改進工作母機的設(shè)計。我國很多傳統(tǒng)的制造業(yè)需要升級、改造為智能工廠。智能工廠不是一個固定的指標和模式，而是企業(yè)要根據(jù)自身效益投入資源，再選定在哪個階段、哪個點上能夠得到更好的效益。

如今3D打印增加的速度非常快，今年我國上半年增長達到兩倍多。從整個發(fā)展趨勢可以看出，從宏觀到微納、從制造到創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)——很多原本設(shè)計師不敢想象的結(jié)構(gòu)，用3D打印都可以實現(xiàn)，存在很多的創(chuàng)新空間。比如今后在可以將月球當基地，在月球上用3D打印實現(xiàn)制造。當然，3D的制訂標準也是非常重要的，3D打印今后也可以變成5D打印，用于制造人體再生的一種器官。