新形勢下機床制造業發展面臨的機遇和挑戰

張慧

摘 要：機床制造業是國民經濟的主導產業，是我國基礎裝備實力的體現。目前，全球進入互聯網大數據時代，各國都在努力發展制造業，提升經濟實力和綜合國力。我國機床制造業起步晚，缺乏核心技術，面臨巨大的機遇和挑戰。如何在全球的大環境下，認清形勢，奮起直追，逐步趕上強國行列，是我國的機床制造業發展的重大戰略。

關鍵詞：數控機床 精密加工 智能制造 大數據

中圖分類號：TG50 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0200-03

Abstract：CNC machine tool is the leading industry in the national economy，is also reflected in the strength of our basic equipment. Currently，the global access to the Internet era of big data， countries are trying to develop the manufacturing sector， enhance the economic strength and overall national strength.China CNC machine tool industry started late，lack of core technology，face enormous challenge and opportunity.In the global environment，how to understand the situation，to catch up，and gradually catch up with the ranks of power，it is a major strategic development of China CNC machine tool manufacturing.

Key Words：CNC machine tools；Precision machining；Intelligent manufacturing；Big Data

當前，數控機床的發展成為制造業最為矚目的焦點，不僅僅是因為它是制造業的工作母機，為國民經濟的各個部門提供裝備動力和保障；更重要的是，它是一個國家基礎裝備實力的體現，是軍工、國防設施建設的安全屏障。新形勢下，國家要發展成為自主性強國，就要突飛猛進地提升裝備實力，那么，作為中國制造2025的十大重要領域之一的機床制造業將面臨如何的戰略機遇和挑戰呢？

1 新形勢下機床制造業發展的戰略機遇

工業革命在一次又一次的經濟革命中成長和發展，制造業是工業革命的核心。2011年2月，美國開始實施創新戰略工程，將技術重心又重新轉移回實體經濟，出臺一系列政策重振美國經濟，在全球經濟競爭愈演愈烈的背景下確保其國家經濟增長和繁榮。2013年4月，德國政府在漢諾威工業博覽會上正式啟動工業4.0，這是一個國家級的高新戰略計劃，標志著德國進入以“智能制造”為主導的第四次工業革命，是制造業向智能化發展的一個華麗轉身。以精密制造慣稱的德國提出這個計劃，旨在提升其工業制造的全球競爭力，在新一輪全球工業革命中搶占先機。日韓緊隨其后，采取“引進、消化吸收、再創新”的發展道路，制定一系列政策措施，要求掌控核心技術，提升自己的開發能力并加強基礎研究。在信息化爆炸的大數據時代，全球制造業飛速發展，各國都在努力推進智能制造，搶奪先機，提升國際競爭力和影響力。

我國制造業起步較晚，實力差距更是一目了然，迫于國際競爭壓力和國外先進戰略啟示，2015年3月5日，李克強總理在《政府工作報告》中首次提出“中國制造2025”創新戰略計劃，這是中國版的工業4.0，是工業化、信息化深度融合的體現，是制造大國向制造強國進軍的必經之路，開啟我國制造業走向新的發展模式，整個戰略的精髓是學習和借鑒發達工業國家工業化進程戰略，從自身文化背景、產業結構、市場需求和人力資源環境出發，努力提升和構建獨特地適合本國國情的制造業核心創新能力。具體落實到10個重要領域上，其中一個就是機床制造業的發展問題，倡導全面推行綠色機械，強化工業基礎能力，使中國在2025年基本實現工業化，邁入強國行列。

據相關數據顯示，從2003年，我國機床產業消費額達到67.3億美元，躍居全球第一，2005年，我國機床產業年產值已經超過6 000億元，每年數控機床的產銷量平均復合增長率為30.2%，如今國產中低檔數控機床市場比重占30%左右，而高端數控機床占不到5%的市場份額，這組數據充分說明我國的機床制造業發展迅猛，是世界機床產銷大國，對數控機床的需求量更是逐年增加，尤其是用于軍工、航天等領域的高端數控機床十分匱乏。盡管在過去60年間，我國數控機床產業穩速追趕，大大提升了我國數控企業的技術研發創新能力和國家裝備制造業的綜合競爭力，但這還遠遠不夠。目前，國內市場對中低檔數控機床的需求基本可以自給自足，例如：華中數控、廣州數控、安陽數控等做的不錯的企業，都擁有了獨立的自主知識產權，滿足了基本的裝備制造業加工生產，但是用于軍工、航天、醫療等領域的高端數控機床缺口非常大，高檔數控系統的市場占有率僅僅只有3%左右，國外對我國進行技術壟斷，限制進出口數額和封鎖“高精尖”核心技術，使得我國機床制造業面臨重大的難題。因此，《國家中長期科學與技術發展規劃綱要（2006-2020年）》把“高檔數控機床與基礎制造裝備”列為國家科技重大攻關項目。

2 機床制造業亟待解決的難題

在目前全球“互聯網+”“物聯網+”高速發展，精密加工的高端數控機床層出不窮，最近，德國新研發的八軸聯動超高精密數控機床問世，引起了非常大的轟動。我國目前高檔數控機床和成套成線設備的開發、生產能力，在品種、質量和數量上還不能完全適應市場需要，必須加快機床產業的發展。跟國外先進技術相比，筆者認為國內機床制造業仍面臨以下難題：

（1）研發能力沒有良性循環。由于國內機床生產企業相互競爭，各自對系統技術保密，相對保守，以至于研發人員得不到互相促進，在同一個平臺上各自研發，而不是相互基礎上各自增進，使得研發速度進展相對緩慢，得不到良性循環。

（2）系統開放程度不夠。真正適宜于生產實際的工藝流程和載體需求掌握在一線技術工人或用戶手里，而專業研發人員沒有有效渠道去了解最新最廣泛的一手資料，因而也無法獲得制造工藝大數據，不能及時按用戶需求進行改進設計和創新。

（3）可靠性程度不高。可靠性是我國研究最少和最難解決的問題，但也是最關鍵的問題，必須引起高度重視，尤其是在前期設計階段的可靠性預測，可靠性試驗，可維修性預測以及在后期整個壽命周期各個階段可靠性保證問題。

（4）數字化、智能化程度不夠。數字化、智能化是未來機床制造的發展方向。如何精密驅動、智能制造，利用先進制造工藝和流程控制加工載體，實現人機安全交互、機機相互聯動等等，涉及到許多方方面面的技術和難題，需要科研工作者逐一解決。

3 機床制造業未來的發展方向

（1）需求牽引，高端制造。

隨著形勢的轉變，機床制造業的客戶需求呈現多樣化和個性化，今后的機床制造業發展模式一定是需求牽引，高端制造。在精密加工的前提下逐步從大規模生產發展成為個性化定制設計。讓客戶參與到設計當中去，真正實現按需求定制。利用客戶的切實需求來開發、生產、制造、裝配，并配置多層次可拓智能模塊，隨著用戶在使用過程中需求變更可隨時改進系統的適應性架構。由于需求有時是模糊的，可以對需求建模，做一些相似定制、派生定制、替換定制和關聯定制，便于隨時進行結構變更，功能升級拓展。利用好互聯網這個大平臺，跟蹤用戶需求服務，做到服務制造、服務顧問、服務創新。讓客戶感覺到買的不僅是設備，更是貼心的服務。這對提升我國機床制造業競爭力有極大地好處。

（2）從群控性調度到智能化控制。

傳統的機械化不再滿足實際生產的需要，機床制造業在逐步向數字化、智能化邁進。機床數字化就是將多變的信息數字化后引入到機床中；智能化就是優化整個加工路徑，包括啟動和停止階段的優化。我國提出的智能制造2025，就是從設計與工藝上實現自動融合，智能制造。依托互聯網打造高度靈活的個性化和數字化的智能制造模式。從內部實現主機、數控系統以及功能部件，包括刀具企業一體化發展，實現智能制造、智能校正、智能診斷、智能控制和智能管理。更好地促進機床產業從低端向中高端發展，甚至向高端進軍。未來智能工廠能夠自行運轉，利用機器人管理智能機床，多臺機床協作智能完成加工，機床可進行在線故障診斷，不停機排除故障。機床可實行定期系統升級或回購再制造。

（3）提升可靠性，走向超高速加工。

可靠性體現機床質量和性能，是機床制造業發展的瓶頸，從國家機床檢測中心2015年6月前的統計數據來看，我國生產的機床三年內平均無故障時間MTBF大概是1 100小時，比過去十年前提升了一倍，但比起國外先進機床還有很大差距，可靠性、穩定性這是極大的一個突破口，另外，利用并聯原理、簡化、輕量技術、直接驅動等新型技術實現超高速、超精密加工是機床制造業發展的趨勢。

（4）系統開放化，逐步建立工業大數據平臺。

開放性主要針對核心技術在核心層面的開放，形成社會智慧資源凝聚的一個產業鏈，將供應商、合作伙伴、用戶、專業技術人員的集體智慧凝聚在機床產業中，推動制造和服務。例如建立機床數據云平臺，將機床加工領域的設計、制造、服務、供應鏈、用戶使用等環節的專業性問題集成到云端，進行二次專業篩選、甄別，最后將數據分享、優化、利用。另外，數控系統軟件要建立開放體系結構，不僅僅停留在PC平臺層面，要擴展為互聯網下系統間的兼容、可移植和可操作性。系統數據的開放意味著科研人員避免了多次重復的研究，信息數據獲取方便，科研進度大大加快。

要逐步建立工業大數據平臺，也叫“i5”大數據平臺，即將工業化、信息化、網絡化、智能化、集成化融為一體的智能制造。以互聯網為載體，基于功能強大、嵌入操作系統和高性能應用程序軟件的智能系統，具有服務創新能力，分析海量數據，給用戶輕松制造，減少加工成本，提高加工效率，改善工藝流程，創造最優價值。

4 結語

綜上所述，我國機床制造業目前正處在全球信息化大數據發展的新形勢下，國際競爭壓力的迫使和國內市場需求的急切，都使得它既面臨良好的機遇又面臨極大的挑戰，只有真正理清亟待解決的難題，認清未來的發展方向，利用一切可利用資源，用長遠的眼光看待問題和解決問題，才能使得我國機床制造業突飛猛進，趕上先進技術的前列。

參考文獻

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