格力布局数控机床领域,掌握“核心科技”有多难?

2020-06-28来源: eefocus关键字:格力  核心器件  高端数控机床  制造装备

梦想还是要有的,万一要实现了呢?即便不能马上实现,坚持努力也是可以的。

 

2016 年,在格力主办的“第二届中国制造高峰论坛”上,董明珠曾放出这样的豪言壮语:两年后,做出最顶级的数控机床,为所有中国企业服务。

 

其实不到两年时间,也就是 2017 年,格力就造出了代表行业高端技术的五轴联动机床。2018 年,格力又推出柔性制造机床。目前格力已经具备部分核心器件自制能力,但是距离“最顶级”水平,业界表示还有一定的差距。

 

(2017 年,格力展出 GA-F500 五轴联动数控加工中心)

 

近日,董明珠表示,在涉足高端装备多年后,格力现在已经开始对外出售数控机床。这对格力而言,至少是一个利好消息。我们知道,数控机床行业是一个高投入、长周期、低回报的基础装备产业,对于已经投入 8 年,研发制造已有 5 年的格力来说,对外销售意味着前期投入有了切实的回报。

 

至于能否避免像格力手机、新能源等领域的覆辙,还得接受时间和市场的考验。毕竟,我国现在主要的高端数控机床依然严重依赖进口,而德、日等国家的很多高端机床企业也是经常在盈亏之间摇摆,国内高端数控机床更是生存艰难。

 

不过,即便困难重重,也没有哪个技术强国,会放弃对于高端数控机床的技术研发和投入。而在这场事关国家工业发展水平和综合国力的基础技术的比拼中,缺乏核心技术就意味着受制于人。

 

那么,中国在高端数控机床产业的现状如何?国内机床企业面临的技术困局是哪些?国家和企业该如何努力改变这一现状?我们希望通过对这些问题的梳理,来一窥这个基础产业的发展脉络。

 

内忧外患:我国高端数控机床严峻现状

 

机床,这个我们平时很难亲眼见到的实物机器,被称之为“工业母机”,也就是能够制造机器的机器。机床产业的发展与汽车、航空航天、船舶制造等制造工业的发展息息相关,因此关系到国家的经济命脉和工业军事安全。

 

而数控机床,早已是机床产业的发展方向,高端数控机床的技术则代表了一个国家的技术制高点。而在数控机床的关键核心技术和顶级设备的进口上,从冷战时期到今天,我国依然受到发达国家的严格限制。

 

(五轴联动机床可以实现高紧密度、复杂曲面设备加工)

 

冷战时期,受国际局势影响,我国被排除在“巴统协定”之外,西方国家一直将高档数控机床及其关键配附件视为战略物资,对我国实行限制或禁运。而在 1994 年“巴统”解散后,西方国家于 1996 年又签署《瓦森纳协定》,对向中国出售的高端设备、数控系统、功能部件实行不同程度的控制。其中,可以加工复杂零件的高档数控机床属于军工生产必须的战略性产品,自然更是受到西方国家的严格控制和封锁。

 

当前,在世界市场上,德国、日本、瑞士、意大利等国在高端机床领域处于领先地位,而我国机床行业经过入世之后二十年的快速发展和产业扩张,早已成为全球第一的机床消费大国和制造大国,但却远未成为机床制造的强国。

 

新世纪之后的第一个十年,由于经济增长、投资旺盛,我国机床需求和产能迎来爆发式发展,数控机床也得到了普及。但是由于各地的盲目扩张和重复性投资,造成批量型中低端机床的产能结构性过剩,一大批国有企业相继破产。

 

同时,我国早已放开对机床产品的进口限制并给予外资企业一定的优惠政策,导致欧美日机床企业牢牢占据我国高端机床及其配件的进口市场,形成对国内企业的围攻之势。

 

在产品结构上,数控机床产品可以分为高、中、低三档。目前,我国整体上处在“低端内战、中端争夺、高端失守”的结构当中。

 

在低端技术领域,由于门槛低、零部件能够买到,大量中小企业可以进入,国产机床产品已经基本占领国内市场,但代价是同质化产能严重过剩,陷入低价竞争,相关企业大批倒闭。

 

在中端机床领域,国产数控系统的主要对手来自中国台湾和韩国的企业,目前市场占有率不足 50%。随着国产数控系统技术的成熟,国产化趋势正在逐步扩大,但很多企业在勉强盈利与亏损破产的边缘。

 

而在高端数控机床领域,国内市场长期被德、日等西方企业垄断,进口依赖度仍然超过 90%。我国企业在高档数控系统领域,少数产品在精度方面可以与发那科、西门子媲美,但在产品的使用寿命、性能和稳定性上面则依然落后对手,因此,其配套的高端数控机床的实测占有率不足 10%。

 

因为数控机床技术的基础性地位,我国难以获得国外的顶尖技术和核心部件;因为市场开放,国外领先企业又占据了国内高端数控机床市场;又因为国内机床产业一度需求井喷,却造成中低端机床产能过剩。三股合力导致我国机床产业在高端技术领域的“失守”。

 

至今,我们机床产业还在承受激进扩张带来的负债剧痛和转型升级的现实压力之中。而这才是我们面临的现实状况和亟待解决的难题。

 

内卷困境:掌握“核心技术”的现实难题

 

 

在我国数控机床产业这十多年的快速发展当中,我国在一些关键核心技术上自然也取得了一些突破。

 

“十二五”期间,在国家数控机床重大专项的支持下,一些高端数控机床的科研成果实现突破,包括像高速 / 精密车削中心、五轴联动加工中心、车铣复合加工中心,以及像数控精密磨床、高档重型金属切削机床、高档特种加工机床、高档数控系统和功能部件等,正在从样品阶段走向产业化当中。

 

 

其中,比较典型的产品有用于汽车制造的大型全自动冲压生产线,用于核电装备加工的数控五轴联动车铣复合机床、超重型数控卧式镗车床等。在数控系统上面,从 2010 年以来,已经有 4 万台国产中高档数控系统在航空航天、能源、船舶、汽车等重点领域得到配套使用。

 

但是在取得成绩的同时,也必须正视我们与国外先进企业之间的差距。

 

首先,我国高端数控机床的质量可靠性不高。

 

整机在核心研发能力、产品设计的精度、质量和性能方面,与国外先进水平存在较大差距。具体表现在产品质量的稳定性差,机床早期故障率、工程能力系数、精度稳定性周期以及平均无故障工作时间都存在差距。比如我国机床的精度稳定性周期只有 2-3 年,而国际领先企业已经达到了 5 年甚至 10 年水平。

 

其次,核心功能部件和零部件发展滞后。

 

高端数控机床的整机性能和质量严重受制于核心功能部件的性能和质量。这些核心功能部件和关键零部件包括伺服驱动单元、主轴单元、测量反馈元件、转台、换刀机构、滚动元件、轴承、液气润滑装置等,我国在自主生产配套上自给率很低,国内市场占有率不足 5%,严重依赖欧洲进口高档部件,甚至一些先进核心部件根本买不到。

 

第三,机床市场升级需求明显,而国内企业面临巨大转型压力。

 

当前,机床用户市场对批量化通用型产品的需求下降,对小批量定制型产品的需求增加。对单机需求减少,对自动化成套设备的需求增加。

 

未来适应这一市场变化,西方国家的一些机床企业正在从传统的“产品专业化”向“市场专业化”转型。产品专业化即专注于某一类机床产品的批量化生产,市场专业化则是专注于某些制造产业的细分市场,针对用户的工艺特点,满足其严苛性能要求,提供一整套解决方案。

 

在这一点上,比如德国的 GROB 公司可以在我国的汽车发动机缸体、缸盖加工上占据 70%的市场份额,而我国济南二机床的整车冲压设备则占据国内轿车 80%的市场份额,成为少有的转型成功的国内机床企业。

 

(济南二机床为福特工厂提供的大型冲压生产线)

 

此外,市场错配导致技术研发的恶性循环。

 

国际机床企业在国内市场深耕多年,几乎包揽国内大型企业的绝大多数高端订单,同时也在高薪挖走很多国内机床企业的技术骨干。反观国内机床企业,除了在中低端市场微利经营,还面临技术人才老化、流失的问题,导致一些传统企业原有的高端精密度机床的技术能力出现部分的丧失。

 

由此造成的结果是,在高端数控机床市场上面,国内高档机床用户更热衷于购买国外产品,而且基本不考虑国内同类型机床。这就造成国内机床企业难以有产品使用和验证、改进的机会,也就难以有自身的技术升级的希望。

 

技术不过硬导致市场占有率低,占有率低导致产品没有盈利,没有盈利导致产品没有足够的研发、赶紧的投入,缺乏投入又使得我国机床的核心技术难以得到改进升级,最终形成一种“内卷”的恶性循环。

 

顶层设计:摆脱“受制于人”的合力突围

 

 

尽管遭遇如此艰难的行业处境,我国仍然有一批优秀的数控机床企业在脱颖而出。像上面提到的在汽车自动冲压设备市场占据 80%份额的济南二机床,年产量达 10 万台

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