新闻
“中国制造2025”解读:推动高端数控机床发展
“中国制造2025”将数控机床和基础制造装备列为“加快突破的战略领域”,提出要加强前瞻性布局和关键技术攻关,积极谋划抢占未来技术和产业竞争的制高点,提升国际分工水平和话语权。这一战略目标的提出,是基于数控机床和基础制造装备产业的战略特点以及所处发展阶段的现实需求而确定的。我们应认真研究领会,并深入贯彻落实。
1. 数控机床和基础制造设备具有战略性产业特征。
1. 确保中国装备制造业的全球竞争地位稳固。
数控机床和基础制造装备是装备制造业的“工作母机”。一个国家机床工业的技术水平与产品质量,是衡量其装备制造业发展水平的重要指标。“中国制造2025”将数控机床和基础制造装备产业列为我国制造业的战略重点领域之一,主要原因在于:该领域对一国制造业尤其是装备制造业在国际分工中的地位具有“锚定”作用——数控机床和基础制造装备是制造业价值创造的基础,也是产业跃升的支点,更是制造业基础能力的核心。只有具备扎实的基础制造能力,才能生产出高端装备产品,进而实现高附加值产品的制造。
2. 支撑国防和工业安全的战略需求
在国防安全领域,数控机床和基础制造装备具有超越经济价值的战略地位,对于制造先进国防装备至关重要。现代国防装备中许多关键零部件的材料、结构及加工工艺都具有一定的特殊性和较高的加工难度,普通加工设备和传统加工技术难以满足这些要求。而多轴联动、高速高精度的数控机床则能够很好地满足这些加工需求。即便在当今全球一体化的背景下,发达国家仍对我国采取技术封锁与限制措施。在产业安全方面,随着国内制造业升级步伐的加快,以装备制造业为代表的高技术和高附加值产业与发达国家之间的竞争日益激烈。工程机械、电气机械以及交通运输设备正逐步进军国际高端市场。然而,目前国内机床产品的加工精度、可靠性、效率、自动化水平、智能化程度以及环保性能等方面仍存在一定差距,这导致整个行业的综合竞争力不够强劲。
3. 满足用户领域转型升级的重要支撑
目前,机床行业下游用户的 demand 结构正呈现出高端化发展趋势。许多行业将开展大规模、深层次的结构调整与升级,对高质量、高技术含量的机床设备需求迫切。总体而言,中高档数控机床的市场需求正迅速增长。用户需要更多高速、高精度、复合型、柔性化、多轴联动、智能化、高刚性和大功率的数控机床。例如,汽车行业呈现出大批量生产、多品种以及车型快速更新的发展趋势,新能源汽车的开发步伐也在加快,这要求加工设备持续向精密化、高效化和智能化方向发展。在航空航天领域,随着民用飞机需求的快速增长以及军用飞机的跨代发展,新一代航空器正朝着轻量化、高可靠性、长寿命、高隐身性、多构型、快速响应和低成本制造等方向迈进。新一代技术亟需更先进的加工设备来支撑,航空制造装备正朝着自动化、柔性化、数字化和智能化的方向发展。以航空发动机制造为例,该领域致力于突破“两机专项”项目,发动机叶片、整机机匣和带叶盘等典型零部件正逐步向大型化、复杂轮廓、轻量化结构和精密制造方向发展,尤其是高强度高温耐热合金等新型轻质材料的大量应用。这些整体结构零部件的几何形状复杂且加工难度大,对大扭矩、高精度的数控机床提出了全新的更高要求。此外,针对大型结构件及大型设备在不同场所的维修保养,所需的便携式或可移动的多轴联动数控设备,这种利用小型机床、无需固定基座且可重新配置的群组方式来加工大型工件的工艺模式,对新型数控设备的结构设计、工艺规范以及节能加工技术都提出了更大的挑战。
4. 是新科技革命的战略制高点
新一轮科技革命中包含的智能制造、能源互联网以及新一代信息技术创新,为我国装备制造业的技术突破提供了强大动力,同时也为装备制造业——尤其是高端装备制造行业——开拓了广阔市场。机床行业是信息技术与工业技术的重要交汇点,本身对新技术具有高度敏感性,同时也是新兴技术扩散的主要源头。在新一轮科技革命浪潮的推动下,机床行业的融合创新趋势日益明显。全球领先企业正加速将新技术融入机床行业,网络技术和智能技术正在推动机床产品的集成化应用。越来越多国际知名的机床零部件企业和整机企业,也在加快数控机床领域的新技术集成应用。
5. 全球制造业格局调整的战略支点
后危机时代,发达经济体纷纷重视本国实体经济的发展:或持续推动新兴技术的融合与发展,以促进产业技术向高端化迈进;或通过重构产业链,让更多的高附加值生产制造环节及配套岗位回归本土。美国先后提出实施“先进制造业伙伴关系计划”和“先进制造业国家战略计划”,以发展先进制造业与先进技术;德国则提出了工业4.0发展蓝图,致力于以信息物理系统(CPS)为核心、智能工厂为载体,推动德国工业4.0的发展,并将其定位为新一轮工业革命的技术平台;日本发布了产业结构蓝图,明确了10个前沿技术领域,并以此为抓手,着力强化国内制造业实力;英国、韩国、印度、台湾等地也纷纷出台积极战略与政策,推动数控机床等装备制造业融入新兴技术。机床行业历来是各主要国家和领军企业的重要战略布局重点。未来制造业格局将发生深刻变化与调整,尤其对于全球汽车、航空航天以及高端装备制造等战略性高度关联的产业而言,机床行业更是关键的战略支点,将在未来的竞争格局中发挥举足轻重的作用。我国应进一步强化对机床行业的重视,提前布局关键战略领域,努力在全球制造业竞争中占据有利地位。
2. 产业升级趋势明显
1. 突破关键核心技术,形成一批标志性产品
在航空领域,我们自主研制了800MN大型模锻压机和120MN铝合金板材拉伸机等重型锻造设备,填补了国内航空领域大型重型零部件整体成形技术的空白,为军用飞机跨代发展以及大飞机研制提供了有力保障。其中,800MN大型模锻压机已实现30多种航空关键钛合金零件的一体化成形;而120MN级铝合金宽板拉伸机生产的高品质铝合金厚板,已应用于飞机机翼等主承力结构部件,从而彻底摆脱了我国大飞机铝合金厚板完全依赖进口的困境。
在汽车制造领域,大型高速高效数控自动冲压生产线在国际竞标中击败了世界一流企业,成功赢得了美国当地一家汽车厂的生产线批量订单,得到了国际同行的认可与尊重。目前,该生产线在国内汽车面板冲压市场的占有率已超过70%,在全球市场的占有率也突破了30%,有力推动了国内汽车装备的自主化发展。
在发电设备领域,3.6万吨黑色立式金属挤压机实现了国内高端耐热钢大直径厚壁无缝钢管的自主生产,这些钢管广泛应用于1000兆瓦超超临界火电机组。大型开合式热处理设备已成功制造出亚洲最大的核电整体锻造转子锻件,形成了大型转子的批量生产能力;为第三代核电核岛及常规岛设备研发的超重型数控立式车铣复合机床、数控重型桥式五轴车铣复合机床、超重型数控落地铣镗床、超重型数控卧式镗车床以及专用数控轴向轮槽铣床等,有效解决了核电压力容器与吊篮、换热器、汽轮机缸体、发电机转子及定子等关键部件的加工难题。
2. 优化和调整产品结构,稳步提升技术水平
首先,高端装备水平快速提升。目前,10多种大型汽车覆盖件自动冲压生产线等装备已达到国际领先水平,完全实现进口替代。高速龙门五轴加工中心及20多种产品基本达到国际先进水平,具备替代进口产品的能力。具有自主知识产权的精密卧式加工中心和柔性制造系统核心技术已形成规模。高速、复合等高端数控加工中心已完成阶段性研发,但在功能性能与可靠性方面与国际先进水平仍存在一定差距。其次,数控系统梯次推进。我国在中高端数控系统的研发上取得重大进展。自2010年以来,在航空航天、能源、船舶、汽车等重点领域累计推广国产中高端数控系统超过35000台套,并实现了进口替代。多通道、多轴联动等高性能数控系统产品打破了国外技术垄断,主要技术指标已基本达到国际主流高端数控系统的水平,可满足各类高速、精密数控机床的需求。高档数控系统已在重点军工企业实现小批量应用。标准型数控系统的开发已实现规模化生产,国内市场占有率从10%提升至25%。目前已形成多个产业化生产基地。其中,广州数控设备有限公司已形成年产各类数控系统10万台套的生产能力,位居世界第二。我国数控系统已初步具备与国外同类产品的竞争实力,并实现了数控系统的批量出口。2010年至2014年,各类数控系统累计出口超过9600台套,其中五轴联动数控系统近700台套。最后,功能部件的产品质量水平稳步提高,品种系列不断丰富完善。国内功能部件已实现与机床主机的批量配套;刀具产品基本具备为汽车行业提供现代化切削刀具的能力。数控系统、功能部件与刀具与数控机床主机的示范应用与批量配套,将有助于形成完整的产业链,推动机床行业的结构调整。
3. 自主创新能力显著提升,可持续发展得到保障。
近年来,机床制造的基础性与共性技术研究不断加强,产品开发与技术攻关同步推进。机床产品的可靠性设计、性能测试技术以及多轴联动加工技术等诸多关键技术的成熟度显著提升。数字化设计技术的研究成果已成功应用于高精度数控坐标镗床、立式加工中心等产品的设计中。实时动态综合误差补偿及嵌入式数控系统的误差补偿等软硬件系统已在多家企业和众多产品中得到验证与应用,从而大幅提升了数控机床的加工精度。
第三产业的高端化发展任重道远。
中国机床工具行业在世界机床工业体系和全球机床市场中占据重要地位,但目前仍不能称之为机床强国。与世界机床强国相比,中国机床行业仍存在一定差距,尤其是在高端机床领域的竞争力尚显不足。此外,受国内外复杂经济形势的影响,中国机床行业的增长已回归新常态,对行业向中高端转型升级的迫切性日益凸显。
1. 需要提高国际竞争力。
据咨询机构Gardener统计,2014年全球机床消费市场上,中国机床出口额为33亿美元,仅占全球机床总消费量的不到5%;而日本和德国的占比则均超过10%。与此同时,中国亟需的中高端数控机床中有相当一部分依赖进口。例如,在汽车领域,进口设备所占比重超过40%。
2. 需要加强机床行业关键零部件的开发。
国内功能件在品种、数量和档次上均无法满足主机配套需求,国内中端配套功能件的市场份额仍有待提升。配套功能件行业的竞争力亟需迅速提高。
3. 需要加强工艺验证和示范应用。
从原型开发到实际生产应用,数控机床需要经过大量试验的验证,并在制造工艺、可靠性与精度保持、工程设计等方面不断改进。与此同时,用户也需要提供工艺验证。而工艺验证与应用示范,正是我国数控机床产业发展中的一个短板。
4. 工业发展面临巨大压力
全球机床生产和消费持续呈现萎缩态势。据美国加德纳公司发布的数据,2014年全球机床消费额为753亿美元,仅比2013年增长0.3%。全球机床产量已连续三年下滑。2014年全球机床产值为812亿美元,较2013年下降3.1%。中国数控机床行业同样持续承压,整体处于下行区间。2014年,国内金属加工机床产量同比下降2%,其中金属切削机床产量下降1.7%,金属成形机床产量下降3.3%。与此同时,国内市场对进口机床的需求不降反升。2014年,机床进口总额达177.8亿美元,同比增长10.8%;其中,金属加工机床进口额为108.3亿美元,同比增长7.6%。这表明,国内机床行业难以满足企业高端需求,正面临周期性压力与结构性压力的双重叠加。
4. 加快行业战略思维,以实现更强发展。
1. 推动优势资源的聚焦发展
在提升国产数控机床及基础制造装备自主创新能力与市场竞争力的基础上,我们将推动优势资源聚焦于航空航天和汽车两大领域,重点攻克核心装备与关键技术,着力解决性能可靠性、稳定性以及成套研发装备等关键技术瓶颈问题。
2. 推动先进产品的示范应用
加大对机床及基础制造装备关键技术与核心设备的应用验证和应用示范基地建设的投入。这些基地应以用户需求为导向,重点开展关键技术与核心设备的应用验证,并有针对性地支持面向市场的、具备高灵活性和智能化的产品系列及项目,着力解决装备的高效化与智能化问题。
3. 满足国家战略的新需求
加快研发满足国家战略发展需求的数控机床和基础制造装备,进一步聚焦国家重点工程的核心装备,开发重大产品,突破关键技术。着力提升数控装备技术水平,打破国家战略装备依赖进口的局面。
4. 构建完整的机床配套产业链
鼓励和支持数控机床及基础制造装备主机、数控系统及功能部件等产业链相关单位,建立长期稳定的战略合作伙伴关系,形成数控系统、功能部件与机床企业之间的长期配套协作关系,打造完整的数控机床及基础制造装备配套产业链。