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高檔數(shù)控機(jī)床“中國腦”突圍

2016-07-15 8:36:17 admin 4011

5月30日,多位中國工程院院士在全國科技創(chuàng)新大會(huì)期間向中央高層遞交了關(guān)于支持中國高檔數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)化的建議。

  2009年以來,國家通過實(shí)施重大科技專項(xiàng)“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”(04專項(xiàng)),大力推動(dòng)高檔機(jī)床國產(chǎn)化技術(shù)攻關(guān)。目前,中國高檔數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)軟、硬件技術(shù)都取得了重大突破,已經(jīng)可以應(yīng)用。但是,大規(guī)模應(yīng)用卻遭遇市場推廣的難題。

  因此,院士們建言,出臺(tái)系列扶持政策,包括在航空航天軍工領(lǐng)域推動(dòng)政府采購,取消部分國產(chǎn)化已經(jīng)突破的進(jìn)口產(chǎn)品的免稅政策等。

  數(shù)據(jù)顯示,高檔數(shù)控機(jī)床中,國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(也就是“中國腦”)市場占有率只有5%。分析人士認(rèn)為,高端數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)化的市場推廣是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展瓶頸所在,一旦突破,替代進(jìn)口在望。接下來國家有望出臺(tái)推動(dòng)國產(chǎn)數(shù)控技術(shù)走向應(yīng)用的扶持政策。

  數(shù)控系統(tǒng)中國夢(mèng)

  按照規(guī)劃,到2020年,我國要通過技術(shù)攻關(guān),形成高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備主要產(chǎn)品的自主開發(fā)能力,形成國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與主機(jī)的批量配套體系

  數(shù)控機(jī)床是工業(yè)母機(jī),其技術(shù)水平代表著一個(gè)國家的綜合競爭力,尤其是五軸聯(lián)動(dòng)高檔數(shù)控機(jī)床對(duì)一個(gè)國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)有著舉足輕重的影響力?!秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》確定了16個(gè)科技重大專項(xiàng)。“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”是16個(gè)科技重大專項(xiàng)之一,也即2009年啟動(dòng)的04科技重大專項(xiàng),這是與集成電路、大飛機(jī)、載人航天等項(xiàng)目同等重要的國家科技重大項(xiàng)目。

  按照規(guī)劃,到2020年,我國要通過技術(shù)攻關(guān),形成高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備主要產(chǎn)品的自主開發(fā)能力,形成國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與主機(jī)的批量配套體系。其中,數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床裝備的“大腦”,是決定數(shù)控機(jī)床功能、性能、可靠性、成本價(jià)格的關(guān)鍵因素,也是制約我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

  04科技重大專項(xiàng)提出,要瞄準(zhǔn)國外數(shù)控系統(tǒng)先進(jìn)技術(shù),強(qiáng)力支持“中國制造”的短板――國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)自主研發(fā)高檔型、標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)等最重要的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件。通過在航空航天、汽車、發(fā)電裝備、船舶和數(shù)控機(jī)床制造重點(diǎn)企業(yè)的應(yīng)用示范,推動(dòng)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化。

  機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)端于上世紀(jì)五十年代的美國。日本企業(yè)引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)后,應(yīng)用于廉價(jià)的普通機(jī)床上,使得數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)70年代后期得到普及。與計(jì)算機(jī)一樣,歷史上機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的控制元件大致經(jīng)歷了三次變化:電子管――晶體管――集成電路。由于中國在計(jì)算機(jī)和集成電路領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家,中國機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)也徹底落后了。

  改革開放以后,機(jī)床數(shù)控產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了“六五”期間技術(shù)引進(jìn)、“七五”期間技術(shù)消化吸收、“八五”期間技術(shù)自主開發(fā)、“九五”到“十二五”期間中低檔數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和高檔數(shù)控系統(tǒng)縮小差距的艱難發(fā)展過程。

  數(shù)控技術(shù)是戰(zhàn)略性核心技術(shù),五軸聯(lián)動(dòng)以上高檔數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床裝備一直是重要的國際戰(zhàn)略物資,受到西方國家嚴(yán)格的出口限制。一個(gè)典型案例是“東芝事件”:1983年,日本東芝公司賣給前蘇聯(lián)幾臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床,前蘇聯(lián)將其用于制造核潛艇推進(jìn)螺旋槳,以至于美國的聲納無法偵測到前蘇聯(lián)核潛艇的動(dòng)向。后來,美國國防部追究責(zé)任,東芝的相關(guān)高層都進(jìn)了監(jiān)獄。

  我國曾經(jīng)引進(jìn)日本發(fā)那科和德國西門子的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù),但對(duì)方都采取了“高附加值產(chǎn)品銷售――落后技術(shù)轉(zhuǎn)讓――合資辦廠”等占領(lǐng)中國市場的手段。凡是中國沒有的技術(shù),凡是中國需要的技術(shù),對(duì)方都不賣。至今,我國高檔數(shù)控機(jī)床還是以國外數(shù)控系統(tǒng)為主。

  先消化外國先進(jìn)技術(shù),再走“自主開發(fā)”路子的設(shè)想并沒有實(shí)現(xiàn)。從中國機(jī)床產(chǎn)量峰值時(shí)的2010年數(shù)據(jù)看,中國低檔經(jīng)濟(jì)型機(jī)床占比60%,其中95%是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng);中檔標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)床占比38%,其中國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)占20%;高檔機(jī)床占比2%,其中國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)僅占2%。

  數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)獲突破

  中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授盧秉恒告訴記者,中國在高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破,正在走向應(yīng)用

  華中數(shù)控董事長陳吉紅是04科技重大專項(xiàng)總體組專家。據(jù)他介紹,2009年,04科技重大專項(xiàng)立項(xiàng)支持華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大連光洋、沈陽高精和航天數(shù)控等5家數(shù)控系統(tǒng)企業(yè),自主研發(fā)高檔數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

  經(jīng)過兩年多的努力,5家企業(yè)均攻克了數(shù)控系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)、高速高精、多軸聯(lián)動(dòng)、總線技術(shù)、納米插補(bǔ)等一批高檔數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),研制出全數(shù)字總線式高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品樣機(jī),實(shí)現(xiàn)從模擬接口、脈沖接口到全數(shù)字總線控制、高速高精的技術(shù)跨越。

  2012年,04科技重大專項(xiàng)數(shù)控系統(tǒng)的任務(wù)部署轉(zhuǎn)向重點(diǎn)對(duì)標(biāo)。課題的考核指標(biāo)確立兩個(gè)標(biāo)靶:高檔數(shù)控系統(tǒng)瞄準(zhǔn)的是西門子840D――它就像機(jī)床行業(yè)的F22戰(zhàn)斗機(jī),具有五軸聯(lián)動(dòng)、多通道、高速高精、車銑復(fù)合等功效;中檔普及性、標(biāo)準(zhǔn)型技術(shù)瞄準(zhǔn)的是市場上量大面廣的發(fā)那科0i系統(tǒng)。技術(shù)攻關(guān)單位公開招標(biāo)的結(jié)果,華中數(shù)控、大連光洋承擔(dān)了高檔型數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用驗(yàn)證;廣州數(shù)控、華中數(shù)控承擔(dān)了標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化課題。這四項(xiàng)課題累計(jì)投入國撥經(jīng)費(fèi)達(dá)5億多元。而此前,類似課題的撥款支持力度不超過1000萬元。 

  2015年6月到2016年2月間,國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心組織專家組對(duì)04專項(xiàng)數(shù)控系統(tǒng)課題的研究成果和產(chǎn)品進(jìn)行了評(píng)測。華中8型數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控系統(tǒng)通過了全部633項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)型對(duì)標(biāo)評(píng)測項(xiàng),通過率100%。華中8型數(shù)控系統(tǒng)通過了1952項(xiàng)高檔型對(duì)標(biāo)評(píng)測項(xiàng),通過率達(dá)98%。這大大超出課題考核指標(biāo)所要求的達(dá)到國外同類數(shù)控系統(tǒng) 90%以上的要求。

  大連光洋承擔(dān)的兩科技項(xiàng)目――五軸立式銑車復(fù)合加工中心,高可靠性光纖總線開放式高檔數(shù)控系統(tǒng)、精密測量系統(tǒng)、伺服裝置和電機(jī)技術(shù)及產(chǎn)品成套系統(tǒng)工程也通過了專家鑒定。

  2016年4月10日,中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織了行業(yè)內(nèi)知名專家,對(duì)華中數(shù)控的“高性能數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”成果進(jìn)行了鑒定。鑒定委員會(huì)認(rèn)為:華中數(shù)控成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列化華中8型高性能數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)成套產(chǎn)品。經(jīng)測試,該系統(tǒng)各項(xiàng)功能均達(dá)到國際主流高檔數(shù)控系統(tǒng)的指標(biāo)。經(jīng)用戶使用驗(yàn)證,功能、性能和可靠性達(dá)到國外同類系統(tǒng)水平,可替代進(jìn)口。

  為了推動(dòng)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用示范和產(chǎn)業(yè)化,04科技重大專項(xiàng)還立項(xiàng)支持了一批航空航天、汽車、發(fā)電裝備和船舶制造企業(yè)應(yīng)用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)。華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大連光洋、沈陽高精所研制的高檔型數(shù)控系統(tǒng)與10多類600多臺(tái)高速、精密、5軸聯(lián)動(dòng)高檔數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了配套。國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)已在沈飛、成飛、航天8院、東汽等航空航天、汽車、發(fā)電裝備制造等一批重點(diǎn)領(lǐng)域批量應(yīng)用,其功能、性能、可靠性經(jīng)受了用戶的考驗(yàn),受到用戶的好評(píng)。中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展的曙光。

  中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授盧秉恒是04科技重大專項(xiàng)的技術(shù)總師。他在接受上海證券報(bào)記者采訪時(shí)說,中國在高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破,正在走向應(yīng)用,如在五軸聯(lián)動(dòng)、高精密等領(lǐng)域都有突破。

  與國外最先進(jìn)技術(shù)相比,目前國產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)在性能上、可靠性上還有一些差距。但盧院士認(rèn)為,研究是無法預(yù)測應(yīng)用中可能遇到的所有問題的,中國高檔數(shù)控系統(tǒng)瓶頸是缺乏大量應(yīng)用,沒有大量應(yīng)用就發(fā)現(xiàn)不了問題,就無法優(yōu)化。中國已經(jīng)能夠做高檔數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng),接下來必須加速應(yīng)用,用得越多,國產(chǎn)技術(shù)才能越好。

  艱難開拓高檔市場應(yīng)用

  目前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)較大問題是高端客戶認(rèn)同度低,尤其是國防軍工企業(yè),還不信任國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)在可靠性、功能方面能滿足要求

  推動(dòng)商業(yè)應(yīng)用,開拓市場,成為當(dāng)下發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)最現(xiàn)實(shí)的問題。

  04科技重大專項(xiàng)對(duì)此有明確要求:到2020年,高檔數(shù)控系統(tǒng)、關(guān)鍵功能部件與主機(jī)實(shí)現(xiàn)批量配套,并得到應(yīng)用示范;國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)市場占有率從30%提高到60%以上;國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的市場占有率將從現(xiàn)在的2%提高到20%左右。

  04科技重大專項(xiàng)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)取得突破后,在市場拓展方面取得了不小成績。以廣州數(shù)控為例,其在高檔數(shù)控專項(xiàng)支持開發(fā)的高檔數(shù)控系統(tǒng)成果 27i、25i 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)配套近百臺(tái),用于沈陽巨浪特種機(jī)床、廣州宏力立加、江陽貝爾滾齒機(jī)、寧國飛鷹專機(jī)改造、哈斯機(jī)床舊機(jī)改造等。與上海航天八院聯(lián)合研制的攪拌摩擦焊已經(jīng)成功應(yīng)用,其配套的廣數(shù)高檔數(shù)控系統(tǒng)得到好評(píng)。

  民營企業(yè)大連光洋集團(tuán)只做高端五軸數(shù)控機(jī)床,其控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)、主軸、傳感器都是自主研發(fā)。2009年參與04科技重大專項(xiàng)后,公司技術(shù)取得很大進(jìn)步。在6月北京國際機(jī)床展上,該公司人士透露,目前公司每年機(jī)床銷量100臺(tái)左右,在國內(nèi)高端市場做得較大。

  而華中數(shù)控利用04科技重大專項(xiàng)支持所取得的技術(shù)積累,針對(duì)3C(計(jì)算機(jī)、通訊和消費(fèi)電子)制造行業(yè)的巨大需求,研制和批量銷售了具有高速高精、高速主軸控制等關(guān)鍵技術(shù)的鉆攻中心數(shù)控系統(tǒng),其加工效率優(yōu)于國外同類產(chǎn)品,并且建立了3C加工智能工廠。目前,華中8型鉆攻中心數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)銷售7000多臺(tái)套。另外,大連機(jī)床集團(tuán)與華中數(shù)控合作,自主開發(fā)了大連機(jī)床自己的DMTG數(shù)控系統(tǒng),近年來累計(jì)銷售了近萬臺(tái)套。

  根據(jù)04專項(xiàng)總體組的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年至今,04專項(xiàng)支持研發(fā)的高檔型數(shù)控系統(tǒng)已累計(jì)銷售近千臺(tái),標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)已累計(jì)銷售5萬多臺(tái)。

  據(jù)統(tǒng)計(jì),國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的市場占有率已從04專項(xiàng)啟動(dòng)前的2%提升到目前的5%,中檔、標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)的市場占有率已從04專項(xiàng)啟動(dòng)前的20%提升到目前的約40%。

  國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)最近兩年取得的成績有目共睹,但華中數(shù)控董事長陳吉紅認(rèn)為,雖然國產(chǎn)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)上與國外的差距在縮小,但技術(shù)突破不等于市場突破。目前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)較大問題是高端客戶認(rèn)同度低,包括國防軍工企業(yè),還不信任國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)在可靠性、功能方面能滿足它們的要求。有企業(yè)反映:去向軍工企業(yè)推銷時(shí),都說“我們從來不用國產(chǎn)設(shè)備,除非國防科工局發(fā)文。如果影響了軍品交貨誰負(fù)責(zé)?”

  記者在6月北京機(jī)床展期間,隨機(jī)采訪了昆明機(jī)床、秦川機(jī)床等企業(yè),這些核心機(jī)床企業(yè)都沒有批量選用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng),主要認(rèn)為國產(chǎn)系統(tǒng)在功能等方面和國外系統(tǒng)還有差距。

  陳吉紅列舉了市場拓展的難處:國外數(shù)控系統(tǒng)在中國市場耕耘了四十多年,其產(chǎn)品在技術(shù)上、性能上的優(yōu)勢,形成了很好的市場品牌與客戶美譽(yù)度,大量的客戶已經(jīng)習(xí)慣使用它們的產(chǎn)品,形成了一個(gè)“市場生態(tài)圈”。

  同時(shí),當(dāng)中國技術(shù)突破后,國外企業(yè)就解除技術(shù)封鎖或者大幅降價(jià),沖擊中國新技術(shù)。

  以3C領(lǐng)域廣泛使用的鉆攻中心數(shù)控系統(tǒng)為例,當(dāng)國內(nèi)技術(shù)沒突破時(shí),日本發(fā)那科公司31i數(shù)控系統(tǒng)在中國市場賣28萬元一套,而且部分功能還是屏蔽的。當(dāng)華中數(shù)控等國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的鉆攻中心數(shù)控系統(tǒng)推向市場后,發(fā)那科公司把31i數(shù)控系統(tǒng)的算法、功能移植到0imate系統(tǒng)上,以5萬元一套的價(jià)格在市場上與中國國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)競爭,保持市場優(yōu)勢。

  中國機(jī)床行業(yè)協(xié)會(huì)一位專家稱,有的行業(yè)如汽車,由外資品牌主導(dǎo)市場,均采購國外設(shè)備。而據(jù)統(tǒng)計(jì),汽車行業(yè)機(jī)床銷量占機(jī)床總量的40%。這些實(shí)際情況也讓國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)難以打破國外產(chǎn)品的市場生態(tài)圈。

  “沒有市場就無法形成數(shù)控產(chǎn)業(yè)規(guī)模,沒有產(chǎn)業(yè)規(guī)模,就不會(huì)有好的經(jīng)濟(jì)效益,也就留不住優(yōu)秀人才,影響資金的再投入,形成惡性循環(huán)。” 陳吉紅說。

  正是看到了中國高檔數(shù)控機(jī)床拓展市場的困境,中國工程院院士才聯(lián)合寫報(bào)告,向高層建言大力推動(dòng)高檔數(shù)控機(jī)床的國產(chǎn)化,希望國家從多個(gè)層面,全力支持產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵期的中國中高檔數(shù)控機(jī)床。院士們希望改變當(dāng)前數(shù)控機(jī)床采購中的“不平等”狀態(tài)――即政府采購中,往往指定采購國外品牌,而不是理直氣壯地支持國產(chǎn)貨。“日本、韓國,全部是用自己的數(shù)控機(jī)床,而中國寧愿用國外的。” 

  參與建言的盧秉恒院士稱,接下來有望出臺(tái)推動(dòng)國產(chǎn)技術(shù)走向應(yīng)用的扶持政策。

  “中國機(jī)床數(shù)控系統(tǒng),技術(shù)上如華為、小米一樣,已經(jīng)形成自己的特色,可以堵槍眼、拼刺刀了。我相信,中國數(shù)控系統(tǒng)會(huì)像當(dāng)年中國彩電行業(yè)、現(xiàn)在華為手機(jī)一樣,一旦市場認(rèn)可了,國外品牌就會(huì)出局。”陳吉紅說。

        寶宇數(shù)控機(jī)床有限公司是一家集數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的綜合性企業(yè)??偛课挥谡憬ㄕ憬瓕氂顢?shù)控?cái)?shù)控機(jī)床有限公司),在臺(tái)州有占地面積3.5萬平方米的制造基地;在杭州開設(shè)獨(dú)立的研發(fā)中心-寶宇數(shù)控系統(tǒng)(杭州奧格數(shù)控技術(shù)有限公司)并于2013年在安徽廣德增建占地面積15萬平方米的制造基地(安徽宇宙機(jī)床有限公司)。

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