机床工业40年的改革发展

我国的改革开放已经走过了40年的道路,国家发生了翻天覆地的变化。中国机床工业在这不平凡的改革开放历程中,取得了巨大的进步。今天,国内外环境已经发生了全面深刻的变化,中国特色社会主义进入新时代,党中央擘画的“两个一百年”发展蓝图,为我们展现了中华民族伟大复兴的壮丽前景,“世界正面临百年未有的大变局”。

机床工业已经站在全新的历史起点上,我们面临的发展任务艰巨,挑战严峻复杂。理性客观地对机床工业40年的改革发展历程进行总结,对于我们明确未来30年的发展道路和优先任务具有特殊重要的意义。

40年主要成就与进步

我国现代机床工业的基础源于“一五”时期(1953-1957)开始实施的前苏联援建工程,20世纪60至70年代开展的“三线建设”中,进行了较大规模的规划建设。改革开放前已经形成产品门类比较齐全、产业体系相对完整、产业布局均衡合理的机床工业体系,基本承担起装备国民经济主要部门的任务,为新中国的工业化建设做出了重要贡献。

当然,在计划经济体制下建立的这一体系,带有计划体制的种种问题,如企业缺乏活力,装备陈旧落后,技术进步缓慢。至上世纪70年代末、80年代初,西方发达国家的机床工业已经全面进入了数控机床时代,而我国的机床行业除个别较简单的产品门类外,数控技术尚处于起步阶段,与西方相比形成了明显差距。

经过40年的改革开放,我国机床工业取得了巨大的成就和长足的进步,产业能力和国际地位都发生了全面而深刻的变化。

体制结构发生根本性变化

机床是工业化生产最为典型的生产资料。至改革开放初期,我国机床工业一直实行严格的计划经济管理和公有制(其中绝大多数为国有制)。其中重点骨干企业(包括“十八罗汉”)和研发机构均由一机部直接管辖,其产、供、销实行高度集中的计划管理,甚至连一台很小规格的仪表机床都不允许计划外生产和流通。企业的研发、生产、销售、材料供应、人事用工、工资福利等基本经营活动都实行统一管理。这种体制下的企业,并不是真正意义的经营主体。

改革开放后,这种单一结构和僵化管理模式逐渐被打破。1983年2月,机械工业部发布《机械工业贯彻计划经济为主,市场经济为辅原则的试行办法》,改革单一的指令性计划,实行指令性计划、指导性计划和市场调节并行的管理模式,正式开启了市场化改革的进程。1984年7月发布《国务院批转机械工业部关于机械工业管理体制改革的报告的通知》,将原机械部直属企业下放到地方管理,标志着以政企分开和两权(所有权和经营权)分离为主要内容的国企改革全面展开。

随着改革开放的深入推进,市场准入、产业准入全面放开。原有的国有企业多数实施了不同形式的产权制度改革,民营企业蓬勃兴起,外资企业大量涌入。至本世纪第一个十年,我国机床工业的体制结构已经发生了根本性的变化。

以机床工业中最具代表性的金属切削机床为例。2015年,规模以上金属切削机床企业为739家,其中,国有(含集体)控股、私人控股和外资(含港澳台)控股的企业数量分别为71家、533家和105家,占比分别为9.6%、72.1%、14.2%;上述三类企业拥有资产占比分别为38.3%、48.8%、10.4%;主营业务收入占比分别为18.4%、68.7%、10.8%;实现利润的占比分别为-12%、97%、13.4%。其中,国有企业除了占有资产指标(近40%)之外,在其他几项指标上已经失去优势,在利润方面拖了整个体系的后腿(-12%)。

与此形成鲜明对比的是,民营企业表现出强劲的活力,不仅在企业数量方面占据绝对优势(占比70%以上),更以不足一半(48.8%)的资产占有贡献了近七成(68.7%)的主营业务收入和近乎百分之百(97%)的利润,正在成为机床工业新的主力军,多种经济成分共同发展的新格局已经形成,这是机床工业40年来最为显著和最具积极意义的变化。这一变化带来的竞争活力,使机床工业获得了持续不断的发展动力。

数控机床技术全面普及

数控机床技术起步于20世纪50年代。1952年,美国麻省理工学院(MIT)研发出了世界上第一台数控铣床。由于基础技术方面的制约,在此后20年左右的时间内,数控机床技术并没有得到广泛的应用和普及。直至20世纪70年代初,大规模集成电路(LSI)和微处理器(CPU)的问世,推动了微电子技术的迅速发展;为数控机床的大规模制造和广泛的商业化应用创造了条件。70年代中后期,数控机床技术进入快速发展期,美、欧、日等国相继于70年代末和80年代初实现了机床产品技术的代际升级即数控机床化。如日本山崎马扎克(YamazakiMAZAK)公司在1982年就实现了机床产品的完全数控化。

我国数控机床技术的研发起步并不晚,1958年,清华大学和北京第一机床厂就合作研发出中国第一台数控升降台铣床(采用分离元件技术),比起世界第一台数控机床不过晚了6年。但其后的20年,我国数控机床技术进步十分缓慢,除了技术因素的制约,文化大革命的干扰破坏也是重要原因。从1973年开始,国家组织了数控技术攻关,但直至改革开放初期,我国除了可以制造少量技术相对简单的数控线切割机床外,数控机床总体上仍然滞留在技术研发阶段,被西方国家远远甩在了身后。

改革开放以来,数控机床技术一直作为机床工业的主攻方向。1980年,北京机床研究所通过许可证转让的方式从日本发那科(FANUC)公司引进数控系统技术,随后从“六五”(1981-1985)开始,国家连续组织了几个五年计划的数控技术攻关,有力地促进了数控机床技术的发展进步。但既便如此,数控机床产业化进程仍然进展缓慢。直至上世纪末,我国机床工业的产值数控化率仍徘徊在20%左右,产量数控化率更是不足10%。

数控机床技术在中国的真正成熟和快速普及是从本世纪开始的。在机床工业进入高速发展时期,数控机床技术快速普及、产量迅猛增长,数控化率持续提高。根据中国机床工具工业协会统计,2013年以来,机床工业的产出数控化率和机床市场的消费数控化率均已超过了70%,2016年更是达到近80%的水平。目前机床工业领域内,凡适合采用数控技术的机床品种,均已采用了数控技术,已经不存在任何技术障碍。

同样的情况也表现在当下的机床用户领域,机床用户可以方便地在用工市场招聘到熟练的数控机床操作者,而普通机床的操作工反而成了稀缺资源。我们已在制造端和应用端基本实现了数控机床技术的全面普及。虽然我国数控机床产品整体上还处在中、低档水平,比西方发达国家晚了30多年的时间,但是我国已全面进入了数控机床时代,这是一件了不起的历史成就。

值得指出的是,国家于1999年开始实施并持续10年之久的数控机床产品增值税先征后返政策为上述代际升级的实现发挥了重要的推动作用。

正视自身问题和主要差距

尽管机床工业在40年的改革开放过程中取得了有目共睹的历史性成就,但是必须承认,我们自身的发展还存在不少问题。有长期存在的老问题,也有在发展过程中不断形成和积累的新矛盾;既有行业自身固有的问题,也有外部环境变化提出的新挑战;既有纯技术的问题,但更多的是超越技术层面的深层次结构性问题。只有客观准确地认识差距和问题,才能为未来的战略和行动提供正确的导向,否则机床工业的转型调整就是一句空话。

从全局的视角观察,我国机床工业存在的主要差距和问题可以概括为以下几个方面:

核心技术缺失,技术基础薄弱

近10年以来,“大而不强”成为业界对我国机床工业的普遍评价。“大而不强”不仅指机床工业整体上仍然处于全球产业价值链的中低端,而且核心技术缺失、技术基础薄弱成为突出软肋。作为数控机床核心技术主要载体的功能单元和关键零部件在相当大程度上依赖进口,其中的中高档部分对进口的依赖程度尤为突出,事实上已经形成了严重的产业空心化。同时,基础共性技术、产业前沿技术研究方面的差距非但没有缩小,反而呈现进一步扩大的趋势,研究队伍和研究能力更是明显退化。

上述被动局面形成的原因,除了机床工业发展战略和指导原则的偏差之外,还与其所涉及的特定产业发展背景有关。

西方发达国家在上世纪70年代末至80年代初就已基本完成了普通机床向数控机床的升级,而我国大致在2013年以后才基本完成这一过程。由普通机床升级为数控机床,不仅仅是产品技术的代际升级,同时还伴随着产业结构形态的明显变化,即由普通机床时代小而全、大而全的企业结构形态,演变为数控机床时代以高度社会化分工为主要特征的产业形态。

作为数控机床核心技术主要载体的功能单元和关键零部件等配套产品,逐渐分离并形成独立的专业化研发制造主体,与机床制造主体形成上下游配套关系;而机床制造主体负责产品研发设计,制造则在一定程度上简化为功能集成技术和组装技术。这种产业结构形态的变化,在欧美国家和我国台湾地区表现得尤为明显。

中国数控机床产业起步晚且起点低,尤其是主要功能单元和关键零部件等配套产品的发展严重滞后,在较长时期内不足以支撑产业的发展。恰逢国家实行开放政策,国外的成熟数控机床配套产品纷纷进入国内市场,以进口配套产品为主导的数控机床产业供应链很快形成,机床制造企业可以方便地在家门口采购到进口配套产品,用以制造出自己的数控机床产品。因此国产数控机床配套进口产品逐渐成为一种常态,成为一种惯性,这反过来又进一步压缩了国产配套产品的进步和发展空间,形成恶性循环。2009年启动的国家科技专项针对上述问题做过一些积极努力的推动,并使问题得到一定程度的缓解,但是距离问题的根本解决还相去甚远。

显然,上述产业背景的本质是数控机床产业的供应链问题,这是机床工业核心技术缺失局面形成的主要原因之一,因此我们需要从供应链入手致力于问题的解决。

新型技术研发体系尚未形成

就机床工业整体而言,技术研发体系弱化、虚化和碎片化的背后原因,在于真正意义上的新型技术研发体系至今并未形成。

从“一五”期间开始至改革开放前,我国已经形成了比较完整的机床工业体系,除了重点骨干企业群体外,还包括众多的技术研发机构;不仅有“七所一院”这样的综合性专业技术研发机构(称为“一类所”),还有由30余个重点骨干企业的技术研发部门构成的更为细分的技术研发机构(称为“二类所”)。上述研发机构形成了门类布局完整、层次分工合理的机床工业技术研发体系,基本覆盖了机床工业的主要技术领域,在我国现代机床工业的形成和发展过程中发挥了重要的历史性作用。

随着市场化改革的推进,“一类所”先是全部下放地方管理,随后进行企业化改制;挂靠在重点骨干企业的“二类所”则早已随着企业一并下放地方管理。至此,原有的金字塔型技术研发体系基本被打破,但是与市场经济体制相适应的新型技术研发体系并没有真正建立起来。具体原因如下:

首先是弱化。由于“一类所”的职能定位发生了根本的转变,其原有的较强技术研发能力、尤其是共性基础技术研究方面的能力显著弱化,研发人员大量流失,其为行业内企业提供技术服务的功能基本丧失,“二类所”的技术研发能力也不同程度地弱化了。改革开放初期,多数重点骨干企业都将技术进步的主攻方向调整为技术引进与合作,导致企业自主研发的动力严重不足,其基础技术研究工作早已被边缘化甚至彻底消失了。

其次是虚化。表面上看,机床工业领域的很多企业,都相继挂上了由各级各类政府部门颁授的各种研发机构的牌子(中心、基地、平台、重点实验室等等),但这些牌子并不能说明我们已经建立起了以企业为主体的机床行业新型技术研发体系。真实的情况是:真正有能力、并已基本建立以自身为主体的技术研发体系的企业并不多,不少曾经的重点骨干企业,其技术研发能力不仅没有提高,反而较改革开放前明显下降了;至于大量新兴的中小企业,其研发能力更为薄弱,其中不少企业实际上就是“拿来主义”。

与其它产业领域一样,机床工业多年来一直积极践行产学研合作的技术创新模式,但是从“产学研”到“产学研用”再到“政产学研用”,其实际效果始终不明显。在机床工业领域,除了附属于企业和高校的技术研发机构之外,几乎没有独立的从事机床技术研发的专门机构,导致产学研合作中的“研”基本处于主体缺失的状态。

最后是碎片化。这具体表现为:力量分散,各自为战;统筹缺失,难以形成合力、形成体系;政出多门,重复投资;缺乏顶层设计,往往形成“一窝蜂”、“大帮哄”现象等。碎片化现象不仅表现在企业主体层面,还表现在高校领域,也在一定程度上出现在政府部门。特别需要指出,现有技术研发体系明显缺失技术共享和推广机制,而这种机制恰恰是一个成熟的技术研发体系必不可少的功能。

技术进步的路径依赖风险

改革开放后,机床工业实施了一条以引进合作、跟踪模仿为主的技术路线。这种技术路线具有速度快、成本低、风险小的优势,因而为技术后来者在发展初期所广泛采用。改革开放初期选择这条路线是自然合理的,也是符合技术进步一般规律的。

但是任何事物都有其两面性。技术引进与合作在为机床工业带来快速技术进步的同时,也容易使其产生消极的路径依赖,并相应地弱化自主创新能力,从而损害长期发展利益。在具体实施这一技术路线的时候,需要特别注意把握好近期效果与长远发展的关系、技术获得与能力提高的关系,应始终坚持一手抓技术引进合作、一手抓自身能力建设,两手都要硬。

遗憾的是,在技术引进与合作的具体实践中,不少企业没有把握好上述关系,相当程度地患上了“引进依赖症”。由于长期沿用跟踪模仿和引进合作的路子,这逐渐成为一些企业的思维定式和行为惯性,“反向工程(也称逆向工程)”也相应成为他们最为得心应手的技术手段。路径依赖的危害,不仅弱化自主创新能力,而且容易在不知不觉中使我们忘记初衷,逐渐失去独立思考的能力和创新的意识。这是真正的危险所在。

时至今日,有识之士早已惊觉,跟踪模仿和引进合作的路子已经越走越窄。一方面,可以引进的技术差不多都已经引进,而我们现在真正需要的技术却没有人愿意转让了;另一方面,模仿只能学到表面的东西,“知其然不知其所以然”,真正的核心技术是不可能靠模仿学到的。机床工业的技术进步路线已经到了需要重新校正方向的时候。

产业结构整体失衡

本世纪初机床工业的连续高速增长至2012年基本结束,其背景就是机床消费市场发生了显著变化。数据显示,2012年中国金属加工机床消费市场的增长速度由2011年的32.9%断崖式跌落至-2.1%,衰退一直持续了5年左右,直到2017年才出现恢复性增长。市场的逆转使机床工业由连续高速增长一下子陷入了“产能过剩”的严重危机,被迫进入了艰难的转型调整阶段。市场变化的特点是结构性的,需求总量下降的同时,需求结构显著升级。因此,机床工业产能过剩也必然是结构性的,过剩的是与市场正在加速淘汰的那部分与传统需求相对应的落后产能,而与市场不断升级的新需求相对应的供给能力则明显不足,其本质是“结构性产能过剩”。其背后是产业结构整体失衡。我国机床工业的结构失衡主要体现在如下几个方面:

一是产品供给能力层面的结构失衡。具体表现为,通用型同质化产品的供给能力严重过剩,而定制型差异化产品的供给能力则显著不足。以大批量生产方式制造中低档通用型单机类产品,是机床工业的传统能力优势,前些年甚至有企业仿照汽车工业模式,重金打造机床生产流水线。这种优势在老牌国有骨干企业(包括转制的国企)表现得尤为突出,并为不少新兴民营企业所效仿。本世纪初以来,机床工业的连续高速增长主要得益于上述优势。

2012年以来,市场需求结构发生了显著变化:中低档通用型单机类产品的市场需求量大幅下降;而高档型、定制型和自动化成套类产品的市场需求量却快速增长,这一变化与机床工业的供给能力结构形成了明显的错位,适应传统市场的庞大产能在显著变化的市场面前不可避免地陷入窘境。

必须指出,正在发生的市场结构性变化不是短期现象,而是一种长期的趋势。这种趋势也不是近几年才开始,只是一度被过热的市场气氛所掩盖了。因此,清醒认识并主动适应这一长期趋势,从根本上调整自身供给能力结构,是机床工业企业的明智选择。

二是企业模式层面的结构失衡。具体表现为“产品专业化”类型的企业过多,而“市场专业化”类型的企业则凤毛麟角。前者是指专注于某一类(或某几类)细分产品的企业,如车床类、铣床类、磨床类、齿轮机床类等等,我国机床工业的绝大部分企业都属于这一类型。这类企业有特定而有限类型的产品,但是一般没有特定的目标市场领域,产品的普遍适用性和市场领域的广泛覆盖往往成为该类企业的追求目标。它们的突出短板是缺乏对用户工艺的深入研究,为用户提供有价值的成套解决方案的能力普遍薄弱。

所谓“市场专业化”企业,是指专注于某一个(或某几个)细分市场领域的企业,比如专注于汽车动力总成、汽车整车冲压工艺、航空、船舶、铁路、消费电子、模具等等。这类企业有特定而有限的细分目标市场,其产品具有非常鲜明的市场针对性。它们的突出优势是对目标市场的用户工艺有着十分深入的研究,是真正的用户领域专家,因此具备极强的为用户提供成套解决方案的能力。

相比之下,第一类企业是面向企业内部的专业化,是产品专家;而第二类企业则是面向外部市场的专业化,是用户专家。企业类型的不同反映了企业市场定位、经营战略的区别,也必然导致完全不同的企业特质。与前者相比,后者更受用户欢迎。

需要特别强调的是,“市场专业化”类型的企业模式是适应高端细分市场特殊需求的必然产物,要想进入高端细分市场,最宜于采用市场专业化的企业模式。尤其那些对加工质量要求高的行业,无不对所需机床设备和服务有着专业特点十分鲜明的严苛要求,这是通用型的产品和非本领域内的专家根本不能胜任的。事实上,目前占据上述高端细分市场的企业多数属于市场专业化类型。

比如德国格劳博(GROB)公司占据了中国轿车发动机缸体/缸盖加工领域70%以上的市场份额;再如济南第二机床厂,该公司不仅在中国轿车整车冲压工艺领域占据了近80%的市场份额,还强势进入美国市场并站稳脚跟,这首先得益于企业长期专注于该细分市场的专业化战略。如果要在更多的高端细分市场有所作为,必然需要更多的市场专业化类型企业的努力。

三是产业体系层面的结构失衡。数控机床主要功能单元和关键零部件,主要包括数控装置、伺服驱动单元、主轴单元、测量反馈元件、转台、换刀机构(ATC)、滚动元件、轴承、液气润滑装置等等。所谓产业体系的结构失衡,就是主要功能单元和关键零部件的发展长期滞后于数控机床主机的发展。尽管有国家产业政策的长期支持,但时至今日,国产中高档数控机床所需的主要功能单元和关键零部件仍然严重依赖进口,不仅制约行业的发展,还为机床工业埋下严重的安全隐患。

上述三种结构性矛盾是机床工业“大而不强”现状背后的深层次问题,因而也是机床工业转型调整的根本出发点,必须下大力气加以解决。

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