提升中高档数控机床的市场竞争力如何解决“深层次技术问题”及“形似神不似”？

　　《机床工具行业“十二五”期间工作要点》中把“着力提升中高档数控机床的市场竞争力”作为“十二五”期间行业的重点工作之一，希望全行业在“十二五”期间，针对国产中高档数控机床市场竞争力不强的现状，采取综合性措施，尤其要在产品的市场适应性和质量可靠性上下功夫，在产业化环节上下功夫，在制约中高档数控机床市场竞争力的深层次技术上下功夫，切实解决“形似神不似”的问题，不断提高中高档数控机床的产业化水平和可靠性水平，使国产中高档数控机床的综合市场竞争力得到显著提升。
　　本期论坛邀请的嘉宾都是行业的技术专家，请他们就“制约中高档数控机床市场竞争力的深层次技术问题有哪些？如何解决‘形似神不似’”的问题，阐述个人观点。
沈阳机床（集团）有限责任公司总工程师刘春时：
　　提升中国数控机床的核心竞争力，使之由大变强，是中国机床行业的当务之急。“十二五”期间，要从根本上改变中国数控机床的形象，尚需所有从事中高档数控机床企业，做出艰苦的努力。制约中高档数控机床市场竞争力的深层次技术问题，我认为有四个方面：
　　技术创新能力不够，是导致中高档数控机床技术水平没有从根本上突破的主要原因。关键技术的攻关没有取得根本性进展，比如，数控机床的稳定性和可靠性仍然存在巨大的差距，丧失了中国中高档数控机床进入重要领域关键工序的机会。
　　工艺技术落后，仍然未突破原来生产工艺的框框，导致设计中的许多技术要点不能全部实现。
　　缺乏精细制造，由于工艺突破的力度不大，导致中高档数控机床的生产过程仍跳不出粗制滥造的局面。中高档数控机床的制造过程应该是一个精细的制造过程，每一个零件的加工，每一道装配工序，都应该是一个精雕细刻的过程。然而，“箩卜快了不洗泥”的现象，在我们生产过程中的许多环节仍然比较常见，直接影响着数控机床质量的提高。
　　数控机床的先行试验及整机试验没有引起高度重视，大多数企业都忽略了数控机床的先期技术试验，对整机的试验也可有可无，使整机出厂就带有许多隐患。
　　要突破上述这些深层次的问题，解决“形似神不似”，我认为应该从下列四方面努力加以改进：
　　提高技术创新力度，开始广泛应用创新成果，进一步真正突破关键技术壁垒，力求数控机床的结构更趋合理，性能更加优越，功能更强悍。特别注意，不求大而全，要有针对性地突出用户的特点、强项。要有中国特色、世界水平，使中国数控机床技术日趋成熟；完善研发流程，特别是有关计算，一定要反复推敲，力争最佳；重在稳定性、可靠性上下大功夫。
　　实施工艺大突破，特别是中高档数控机床的工艺突破，以全新的加工工艺、装配工艺、调试工艺指导生产。
　　推广精细制造技术，贯穿整个制造过程，从原材料进厂、系统和配套件选用、外购件采购到零件加工，关键零部件的质量控制，再到整机的装配、调试、试验，都要在精细技术指导下，实现精细制造。
　　加强产品的先期试验，对可能出现的问题都要在试验中加以解决；对于整机，要做好全部试验项目，特别是稳定性和可靠性试验。
　　总之， 机床制造企业要充分利用“十二五”的有利时机，采取各种有效措施，把中国数控机床存在的深层次问题加以解决，进而提高中国数控机床、特别是高档数控机床的品位和质量，增强中国数控机床在国内外的竞争力，实现中国机床的强盛。
北京北一数控机床有限责任公司总工程师刘宇凌：
　　记得三、四年前，我曾接待过一名从事机床销售的日本客人。当提及中国机床与日本机床的差距时，他说道，目前中国大部分机床产品在三年后就不应称作机床了，因为机床的精度及部分性能已经丧失。时过三年，尽管我们的产品，特别是所谓高档产品也有五轴，也有重心驱动，也有高速，也有复合，甚至也穿上了“时尚”的外观防护，但在用户的眼里国产的机床仍然不如进口的机床，差距何在？
　　原始创新的差距
　　我们总该承认，进入数控机床时代后，我们大部分机床产品是参照国外的，甚至直接装上了国外的部件。但对机床结构为何采用这样的布局，机床参数为何采用这样的设定，机床功能为何采用这样的配置，很少深究，因为我们确信这样的设计已经被验证过，可以直接采用。“知其然而不知其所以然”影响了我们对产品起因的深刻了解及缺乏对用户工艺需求的理解，影响了我们对机床设计依据的探究，在产品的研发过程中缺乏对产品关键点的深刻认识，从设计到制作及销售的各个环节没有严格做到位，当然会产生差距。
　　制作精良的差距
　　几年前讲这点时更多地将其归结为制造手段的落后，如：加工设备不好、制造环境不行等。随着近几年机床企业技改力度的加大，国内企业在加工设备及制造环境方面有了较大的改善，有些关键的制造设备与国外企业基本相同，新建的厂房也具备了温控条件。但是，我们的员工队伍则是一只年轻的队伍。一名来访的欧洲客人在参观完车间后曾对我说：贵企业在产品品质方面的压力不小。问其缘由，这位客人提到：你们车间的员工大多数都在30岁之下，但机床制造要的是经验。
　　采购环境的差距
　　这是困扰我们的一个问题，国产的机床价格要大大低于进口产品才有竞争力，但关键的部件还得进口。我们真的羡慕国外的同行，他们总有令人在功能上与品质上完全可信赖的供应商。但是在国内的采购环境下鱼龙混杂，如何确保产品的性能？看来企业具备自有的品质鉴别能力是十分必要的，但是要新的投入。另外一个办法就是与供应商一起成长，前提条件是，我们对产品的关键点有十分透彻的把握，品质的底线不会轻易让步。
　　交钥匙能力的差距
　　我们很难挡住国外机床产品的进口，一个原因是用户采购的不仅仅是机床，而是附着在其上的工艺技术。在这一点上，我们缺乏一个与用户一起成长的历史过程。国外机床厂商是在追求不断满足用户因自身发展而不断提出的新需求下而发展成长的，如同前面所提到，产品是在不断出现新需求下逐步成熟的，如果付出努力并持之以恒，就会形成品牌，才会使用户一有需求就会想到你的产品。如果我们在机床的使用上不能向用户保证我们的产品是解决他们工艺需求的最好方案，就不会获得用户的信任。
　　当我们回过头看，机床行业已经有了相当大的发展：数控机床已经批量生产，填补了许多空白，我们正在解决有无的问题并且似乎没有什么我们做不了的。但是，如何做高水准的机床是我们不得不面对的问题，如果我们想挡住进口：产品不一定是多坐标，不一定是高精度，不一定是复合功能，但一定要可靠，要使得住，三年五年后仍是机床，可以与国外同类产品比，让国内的用户基本认可。也许，发展的历史过程我们不能省略，但可以通过努力大大缩短发展所用的时间，使我们在原始创新、精良制造、供应网络的培养与交钥匙能力上尽快形成能力，使机床行业尽快成熟起来，尽早适应国民经济发展对机床的需求。
武汉重型机床集团有限公司总工程师桂林：
　　近年来，我国机床工具行业已取得了长足的发展，特别是“十一五”期间成绩显著，重大装备自主化水平明显提高，部分产品技术水平和市场占有率跃居世界前列，已经成为世界机床产量第一大国。但是我国中高档数控机床产品与先进国家产品相比，依然存在着技术相对落后，产品质量可靠性不高，不能满足用户安全可靠的需要。以至于我国中高档数控机床市场竞争力不强，高端制造设备和技术大都依靠进口，特别是高新技术装备、精细加工设备几乎全部依靠进口，装备中技术含量高的相关配套件也大量依靠国外供给，制约了我国中高档数控机床的发展。
　　以上问题的出现，我认为这是必然的，实属正常现象。“十一五”期间，我国需要有一个快速发展的速度。但是在经过了一个高速发展阶段之后，面对机床工具行业发展中的问题，我们是到了该认真总结一下的时候了。
　　有人说我们的机床产品“形似神不似”，说的就是我们的机床从外观看上去与进口产品相比，差别不大，还像那么一回事，可实际用起来就差得太远了。总是存在这样或那样的问题，可靠性不高，不能很好地满足用户的需求。
　　为什么我们就比不上别人呢？简单地说，就是我们基础差，没有掌握关键的核心技术，手艺不精，技不如人，这些问题是存在的，但不是主要的问题所在。我认为最主要的问题有两点：一是我们企业在极大的市场需求面前，在发展扩大产业化的进程中没有遵循机床产业化的客观规律，按部就班地做到、做好工艺流程，存在着“重技改、轻工艺；重设计、轻基础，重眼前、轻长远”等问题；二是我们还缺乏做精品的理念、缺乏制造的文化。在德国，不论公司大小，不论以什么样的生产组织方式，通过精细化的管理，生产制造出的产品都可堪称精品。所以我国在打造“中国制造”时，应更加注重培育中国制造的文化，这对中国制造的未来至关重要。
　　要破解以上难题，从技术层面上寻求出路，效果不会很好，应该首先从国家、行业、企业的发展战略上寻求出路，先“做强”再“做大”，就是一个非常好的战略；二要在寻求企业发展的动力上做文章，要制定出利于又好又快发展的政策与制度；三是要做好对企业的效能考核，树立好企业及领导的正确价值观，一个企业在行业中的技术地位、市场地位和在国家发展中具有的战略地位，就是一个很好的目标。所以在“十二五”期间，针对国产中高档机床市场竞争力不强的现状，采取综合性措施：既要在产业化环节上下功夫；更要在中国制造文化上下功夫，树立弘扬中华民族性格、文化的价值观；在提升企业精细化管理水平上下功夫。只有按规范和要求反复“做到”、“做好”， 功夫下到，功到自然成，我们才能做出精品品质和令用户满意的高可靠性的机床产品。
呼和浩特众环（集团）有限公司总工程师张国斌
　　我认为提高高档数控机床的市场竞争力是一个系统工程，不仅是主机厂需要努力的事情，而是需要主机的配套厂商——功能部件及数控系统企业都要一起努力，对关键技术的理论研究还要能够得到国内高等学府的支持，因为牵涉到多家企业，政府的协调力度和发挥作用远远好于企业，就像现在实施的国家科技重大专项项目，把产、学、研、用等单位通过项目的开展有效地结合起来，发挥各自的优势，实现效能最大化。
　　众所周知，数控机床的外观、精度、精度稳定性、可靠性、MTBF平均无故障时间、寿命等都与发达国家有一定的差距，这些也都是我们需要努力的方向。而且国内几个大主机生产企业与国际知名企业相比，也仍有一定的差距。
　　像目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右，主轴转速已达60000r/min；由于精密化加工，微米的误差已不是问题。以电脑辅助生产（CAM）系统的发展带动数控控制器的功能越来越多。在精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超高精度已开始进入纳米级(0.01μm)；复合化发展新趋势产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是发展趋势。同一台机床上实现车、铣、磨、钻、镗的复合加工工艺现在已经不是什么稀奇的事情。以上这些方面，国内各大主机厂均在努力缩小与国际水平之间的差距。
　　要在短时间内接近或赶上国际先进水平，需要走的路、做的事情还很多，我认为具体的应该从以下几方面努力：
一、建立行业共享的创新体系
　　企业作为创新的主体，必须加强研发能力，才能适应不断变化的市场需求。但是，企业以生产经营为宗旨，通过生产-销售-生产的方式在运行，企业技术人员很难全身心处于技术研发的氛围中。服务生产，服务客户是每个技术人员必须做好的本职工作，用于技术研发的时间、空间相对不足。其二，掌握的技术先进程度不高。其三，企业的新产品开发速度不能适应市场的快速需求。其四，企业的高端人才匮乏，满足不了企业可持续发展的深层次需求，创新体系或者创新联盟的建立已成必然。
建立以企业为主体，产学研用相结合的创新体系，国家领导人在多次讲话中均给予了充分的肯定，而且协会也在大力推进这项工作的实施。但由谁牵头、机构如何建立、如何管理等等问题都是大家看不清楚的事情，而且企业与企业，企业与院校都是平等关系，难以达到政府、行业协会能够发布命令、组织协调的能力和高度。所以，仍需上级部门统筹安排、协调组织。
二、培养高素质的产业大军
　　曾经有这样一个故事，把两套瑞士生产的雷达表零件，让老外和上海手表厂的老师傅分别组装成成品，校验后发现，老外组装的手表精准度好于上海厂老师傅组装的手表。记得报纸上也曾经报道，沿海地区招聘高级技师的待遇好于大学生甚至是研究生，不管这些事情是真是假，这从一个侧面反映了高级蓝领的缺乏，国家也感觉到了技术工人的匮乏，以及青黄不接，后继无人的局面。这几年，各种职业技术学院像雨后春笋一样，开遍祖国的大江南北，培养高素质、复合型、动手能力强的工人技师是发展方向。采用校企联合的方式办学，既提高了学生就业机会的成功率，又增加了面向企业的针对性，是一个两全其美的事情。
三、提高产业化技术水平、增强产业化生产规模
　　俗话说得好，手巧还需家什妙，没有好的装备保证，很难加工出合格的产品，更谈不上使零部件达到互换性这一要求。
制约数控机床发展的“短板”在哪里？数控系统、功能部件？数控系统靠的是软件——程序来实现控制的，而功能部件则大多靠硬件——设备来保证的。
　　为了实现功能部件乃至主机的产业化规模，必须加大高精设备的投入，尤其对数控化专用机床的投入是实现批量生产的先决条件。
四、国家要有相关政策来支持和保证
　　老一代领导人关于“无工不富、无农不稳、无商不活”的讲话仍在我们耳边回荡，国际环境也不允许我们不发展工业，发展工业更深层次说也是一种战略需求。像美国政府已通过美国重返制造业的批复，日本高技术企业不再出售给境外企业都是对本国机床工具行业的重视。我国政府从2009年开始实施的“国家科技重大专项”，对我们利润率较低的机床工具行业无疑是雪中送炭，而且机床工具行业连续八年的增长足以说明与国家政策导向及支持是分不开的。
　　海峡两岸ECFA协议的签订，无疑给台湾产品进入大陆市场提供了优厚的政策保障，两岸统一，是国之大计。认真贯彻ECFA精神，做好我们企业内部工作，是我们机床工具行业下属企业必须面对的。我们也希望国家给予政策上的支持，使机床工具行业所属企业能够健康、有序、可持续的发展。
重庆机床（集团）有限责任公司总工程师李先广：
　　经过“十五”、“十一五”10年的快速发展，我国中高档齿轮加工机床领域已拥有了较完整的产品系列，具备了滚齿、插齿、剃齿、磨齿、锥齿轮加工等各种加工方式的数控高效精密制齿机床，可满足汽车、摩托车、工程机械、能源、船舶、航空航天等国民经济各行业中的各类型齿轮的加工，攻克了干式滚（铣）齿、大规格齿轮切削加工、蜗杆砂轮磨齿、全数控插齿、锥齿轮磨削、齿轮加工自动生产线等多项技术难题，在国家科技重大专项等多项政策的有力支持下，部分产品达到了国际先进水平，对下游各行业的发展起到了积极的促进作用。
　　目前，我国高档齿轮加工机床，在布局形式、外观造型、规格参数、主要功能及机床功能部件等方面均取得了长足进步，成功解决了从“无”到“有”的难题，与世界顶级产品相比已达到“形似”。但是，在可靠性、稳定性、精度保持性、加工效率、低碳环保、智能化水平等多方面仍存在较大差距，要最终做到 “神似”，仍需在多层面上开展系统性的技术研究以及生产和质量管理的变革。
首先，需要加强可靠性、切削机理、热变形控制及补偿技术、机床刚性及振动、轻量化技术、可重构技术、智能化技术等关键技术及基础共性技术的研究。例如，在可靠性研究上，需要攻克可靠性设计技术、可靠性增长技术、可靠性试验规范和试验技术、故障模式和分布模型以及可靠性评价体系等技术难题；在热变形控制及补偿技术上，因不同材料、不同加工参数、不同冷却液、不同外部环境都会产生不同的温升变化，要根据温度作出反应，以抵消热变形对加工质量的影响，需要通过长期的实验总结出最优化的近似数学模型；在机床刚性及振动研究上，要获得机床的高刚性与优良的动态响应特性，需要解决新型结构和材料、机床动态性能综合优化等关键技术。以上关键技术及基础共性技术研究均具有多学科交叉、实践及试验积累周期长、研发费用投入大等特点，因此，需要我们制定长期的发展规划，系统统筹安排，逐步实施完善。
　　其次，需要建立完备的研发创新及试制检测体系。研发创新体系建设上，需要注重团队、平台、手段、机制四大要素建设。在研发团队建设中，需要设立一支专业知识精湛、实践经验丰富、跨学科领域、不被经常性生产和售后服务困扰的高素质队伍，集中精力专业从事前沿技术研究、关键技术及基础共性技术攻关，以及时追踪世界最新技术动态，突破技术创新瓶颈；研发平台建设应真正做到产、学、研、用紧密结合，紧跟国家行业政策方向，以项目为纽带，形成长效合作机制；研发手段上，应构建CAD/CAE/CAPP完善的辅助研制系统，特别关注CAE能力的提升，进而真正实现数字化设计、分析及虚拟制造；机制建设上，通过激励措施不断提升研发效率，缩短产品开发周期的同时，应加强研发质量和水平审核，尽可能在源头杜绝降低产品可靠性的因素，并真正做到研发一代、试制一代、生产一代。完善的试制检测体系需具备高效精确的检测设备、独立的试验场地、严谨细致的设备操作及试验控制程序、便捷的试验方法和优化的试验数据统计分析方法四个关键要素。完备的研发创新及试制验证体系，是中高档机床实现核心技术突破，最终实现“神似”的必备基础。
　　最后，好的产品设计需要严格的生产过程质量控制作保障。零件加工质量不稳定、检测能力不足，装配调试不到位；外购元器件、关键功能部件和配套件未经严格测试检验和筛选而存在质量隐患；一线工人质量意识淡薄，综合素质不高，造成人为附加隐患等原因，大大增加了我国中高档机床的质量不稳定和可靠性差的问题。因此，需要我们完善生产、检测设备保障能力；同时，确保全面质量管理体系执行到位，特别注重质量隐患预防体系和质量问题可追溯体系的建设，杜绝不合格零件流入下道工序；对一线员工，应建立完善的质量考核与效率考核并重的员工薪酬体系，并注重员工质量意识和综合素质的强化培训，从而将人为隐患减到最低。严格精细，甚至苛刻的生产过程质量控制才能将技术转化成真正的精品。
不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。中高档机床由“量变”到“质变”的提升，需要从全局着眼，细节入手，以孜孜以求的态度，在相当长的一段时间里坚持不懈的努力。

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