新形勢(shì)下機(jī)床制造業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

張慧

摘 要：機(jī)床制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)基礎(chǔ)裝備實(shí)力的體現(xiàn)。目前，全球進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代，各國(guó)都在努力發(fā)展制造業(yè)，提升經(jīng)濟(jì)實(shí)力和綜合國(guó)力。我國(guó)機(jī)床制造業(yè)起步晚，缺乏核心技術(shù)，面臨巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如何在全球的大環(huán)境下，認(rèn)清形勢(shì)，奮起直追，逐步趕上強(qiáng)國(guó)行列，是我國(guó)的機(jī)床制造業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 精密加工 智能制造 大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TG50 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(dāng)前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展成為制造業(yè)最為矚目的焦點(diǎn)，不僅僅是因?yàn)樗侵圃鞓I(yè)的工作母機(jī)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門提供裝備動(dòng)力和保障；更重要的是，它是一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)裝備實(shí)力的體現(xiàn)，是軍工、國(guó)防設(shè)施建設(shè)的安全屏障。新形勢(shì)下，國(guó)家要發(fā)展成為自主性強(qiáng)國(guó)，就要突飛猛進(jìn)地提升裝備實(shí)力，那么，作為中國(guó)制造2025的十大重要領(lǐng)域之一的機(jī)床制造業(yè)將面臨如何的戰(zhàn)略機(jī)遇和挑戰(zhàn)呢？

1 新形勢(shì)下機(jī)床制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇

工業(yè)革命在一次又一次的經(jīng)濟(jì)革命中成長(zhǎng)和發(fā)展，制造業(yè)是工業(yè)革命的核心。2011年2月，美國(guó)開始實(shí)施創(chuàng)新戰(zhàn)略工程，將技術(shù)重心又重新轉(zhuǎn)移回實(shí)體經(jīng)濟(jì)，出臺(tái)一系列政策重振美國(guó)經(jīng)濟(jì)，在全球經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈的背景下確保其國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和繁榮。2013年4月，德國(guó)政府在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式啟動(dòng)工業(yè)4.0，這是一個(gè)國(guó)家級(jí)的高新戰(zhàn)略計(jì)劃，標(biāo)志著德國(guó)進(jìn)入以“智能制造”為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，是制造業(yè)向智能化發(fā)展的一個(gè)華麗轉(zhuǎn)身。以精密制造慣稱的德國(guó)提出這個(gè)計(jì)劃，旨在提升其工業(yè)制造的全球競(jìng)爭(zhēng)力，在新一輪全球工業(yè)革命中搶占先機(jī)。日韓緊隨其后，采取“引進(jìn)、消化吸收、再創(chuàng)新”的發(fā)展道路，制定一系列政策措施，要求掌控核心技術(shù)，提升自己的開發(fā)能力并加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。在信息化爆炸的大數(shù)據(jù)時(shí)代，全球制造業(yè)飛速發(fā)展，各國(guó)都在努力推進(jìn)智能制造，搶奪先機(jī)，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力。

我國(guó)制造業(yè)起步較晚，實(shí)力差距更是一目了然，迫于國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力和國(guó)外先進(jìn)戰(zhàn)略啟示，2015年3月5日，李克強(qiáng)總理在《政府工作報(bào)告》中首次提出“中國(guó)制造2025”創(chuàng)新戰(zhàn)略計(jì)劃，這是中國(guó)版的工業(yè)4.0，是工業(yè)化、信息化深度融合的體現(xiàn)，是制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)進(jìn)軍的必經(jīng)之路，開啟我國(guó)制造業(yè)走向新的發(fā)展模式，整個(gè)戰(zhàn)略的精髓是學(xué)習(xí)和借鑒發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家工業(yè)化進(jìn)程戰(zhàn)略，從自身文化背景、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)需求和人力資源環(huán)境出發(fā)，努力提升和構(gòu)建獨(dú)特地適合本國(guó)國(guó)情的制造業(yè)核心創(chuàng)新能力。具體落實(shí)到10個(gè)重要領(lǐng)域上，其中一個(gè)就是機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展問題，倡導(dǎo)全面推行綠色機(jī)械，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，使中國(guó)在2025年基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，邁入強(qiáng)國(guó)行列。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，從2003年，我國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)消費(fèi)額達(dá)到67.3億美元，躍居全球第一，2005年，我國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值已經(jīng)超過6 000億元，每年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)銷量平均復(fù)合增長(zhǎng)率為30.2%，如今國(guó)產(chǎn)中低檔數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)比重占30%左右，而高端數(shù)控機(jī)床占不到5%的市場(chǎng)份額，這組數(shù)據(jù)充分說明我國(guó)的機(jī)床制造業(yè)發(fā)展迅猛，是世界機(jī)床產(chǎn)銷大國(guó)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求量更是逐年增加，尤其是用于軍工、航天等領(lǐng)域的高端數(shù)控機(jī)床十分匱乏。盡管在過去60年間，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)穩(wěn)速追趕，大大提升了我國(guó)數(shù)控企業(yè)的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新能力和國(guó)家裝備制造業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)中低檔數(shù)控機(jī)床的需求基本可以自給自足，例如：華中數(shù)控、廣州數(shù)控、安陽數(shù)控等做的不錯(cuò)的企業(yè)，都擁有了獨(dú)立的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，滿足了基本的裝備制造業(yè)加工生產(chǎn)，但是用于軍工、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域的高端數(shù)控機(jī)床缺口非常大，高檔數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率僅僅只有3%左右，國(guó)外對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)壟斷，限制進(jìn)出口數(shù)額和封鎖“高精尖”核心技術(shù)，使得我國(guó)機(jī)床制造業(yè)面臨重大的難題。因此，《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》把“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”列為國(guó)家科技重大攻關(guān)項(xiàng)目。

2 機(jī)床制造業(yè)亟待解決的難題

在目前全球“互聯(lián)網(wǎng)+”“物聯(lián)網(wǎng)+”高速發(fā)展，精密加工的高端數(shù)控機(jī)床層出不窮，最近，德國(guó)新研發(fā)的八軸聯(lián)動(dòng)超高精密數(shù)控機(jī)床問世，引起了非常大的轟動(dòng)。我國(guó)目前高檔數(shù)控機(jī)床和成套成線設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)能力，在品種、質(zhì)量和數(shù)量上還不能完全適應(yīng)市場(chǎng)需要，必須加快機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。跟國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，筆者認(rèn)為國(guó)內(nèi)機(jī)床制造業(yè)仍面臨以下難題：

（1）研發(fā)能力沒有良性循環(huán)。由于國(guó)內(nèi)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)相互競(jìng)爭(zhēng)，各自對(duì)系統(tǒng)技術(shù)保密，相對(duì)保守，以至于研發(fā)人員得不到互相促進(jìn)，在同一個(gè)平臺(tái)上各自研發(fā)，而不是相互基礎(chǔ)上各自增進(jìn)，使得研發(fā)速度進(jìn)展相對(duì)緩慢，得不到良性循環(huán)。

（2）系統(tǒng)開放程度不夠。真正適宜于生產(chǎn)實(shí)際的工藝流程和載體需求掌握在一線技術(shù)工人或用戶手里，而專業(yè)研發(fā)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(shù)據(jù)，不能及時(shí)按用戶需求進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。

（3）可靠性程度不高。可靠性是我國(guó)研究最少和最難解決的問題，但也是最關(guān)鍵的問題，必須引起高度重視，尤其是在前期設(shè)計(jì)階段的可靠性預(yù)測(cè)，可靠性試驗(yàn)，可維修性預(yù)測(cè)以及在后期整個(gè)壽命周期各個(gè)階段可靠性保證問題。

（4）數(shù)字化、智能化程度不夠。數(shù)字化、智能化是未來機(jī)床制造的發(fā)展方向。如何精密驅(qū)動(dòng)、智能制造，利用先進(jìn)制造工藝和流程控制加工載體，實(shí)現(xiàn)人機(jī)安全交互、機(jī)機(jī)相互聯(lián)動(dòng)等等，涉及到許多方方面面的技術(shù)和難題，需要科研工作者逐一解決。

3 機(jī)床制造業(yè)未來的發(fā)展方向

（1）需求牽引，高端制造。

隨著形勢(shì)的轉(zhuǎn)變，機(jī)床制造業(yè)的客戶需求呈現(xiàn)多樣化和個(gè)性化，今后的機(jī)床制造業(yè)發(fā)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(guī)模生產(chǎn)發(fā)展成為個(gè)性化定制設(shè)計(jì)。讓客戶參與到設(shè)計(jì)當(dāng)中去，真正實(shí)現(xiàn)按需求定制。利用客戶的切實(shí)需求來開發(fā)、生產(chǎn)、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(shí)改進(jìn)系統(tǒng)的適應(yīng)性架構(gòu)。由于需求有時(shí)是模糊的，可以對(duì)需求建模，做一些相似定制、派生定制、替換定制和關(guān)聯(lián)定制，便于隨時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)變更，功能升級(jí)拓展。利用好互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)大平臺(tái)，跟蹤用戶需求服務(wù)，做到服務(wù)制造、服務(wù)顧問、服務(wù)創(chuàng)新。讓客戶感覺到買的不僅是設(shè)備，更是貼心的服務(wù)。這對(duì)提升我國(guó)機(jī)床制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有極大地好處。

（2）從群控性調(diào)度到智能化控制。

傳統(tǒng)的機(jī)械化不再滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，機(jī)床制造業(yè)在逐步向數(shù)字化、智能化邁進(jìn)。機(jī)床數(shù)字化就是將多變的信息數(shù)字化后引入到機(jī)床中；智能化就是優(yōu)化整個(gè)加工路徑，包括啟動(dòng)和停止階段的優(yōu)化。我國(guó)提出的智能制造2025，就是從設(shè)計(jì)與工藝上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)融合，智能制造。依托互聯(lián)網(wǎng)打造高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的智能制造模式。從內(nèi)部實(shí)現(xiàn)主機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)以及功能部件，包括刀具企業(yè)一體化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)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(jìn)機(jī)床產(chǎn)業(yè)從低端向中高端發(fā)展，甚至向高端進(jìn)軍。未來智能工廠能夠自行運(yùn)轉(zhuǎn)，利用機(jī)器人管理智能機(jī)床，多臺(tái)機(jī)床協(xié)作智能完成加工，機(jī)床可進(jìn)行在線故障診斷，不停機(jī)排除故障。機(jī)床可實(shí)行定期系統(tǒng)升級(jí)或回購(gòu)再制造。

（3）提升可靠性，走向超高速加工。

可靠性體現(xiàn)機(jī)床質(zhì)量和性能，是機(jī)床制造業(yè)發(fā)展的瓶頸，從國(guó)家機(jī)床檢測(cè)中心2015年6月前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，我國(guó)生產(chǎn)的機(jī)床三年內(nèi)平均無故障時(shí)間MTBF大概是1 100小時(shí)，比過去十年前提升了一倍，但比起國(guó)外先進(jìn)機(jī)床還有很大差距，可靠性、穩(wěn)定性這是極大的一個(gè)突破口，另外，利用并聯(lián)原理、簡(jiǎn)化、輕量技術(shù)、直接驅(qū)動(dòng)等新型技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高速、超精密加工是機(jī)床制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

（4）系統(tǒng)開放化，逐步建立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

開放性主要針對(duì)核心技術(shù)在核心層面的開放，形成社會(huì)智慧資源凝聚的一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，將供應(yīng)商、合作伙伴、用戶、專業(yè)技術(shù)人員的集體智慧凝聚在機(jī)床產(chǎn)業(yè)中，推動(dòng)制造和服務(wù)。例如建立機(jī)床數(shù)據(jù)云平臺(tái)，將機(jī)床加工領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)、供應(yīng)鏈、用戶使用等環(huán)節(jié)的專業(yè)性問題集成到云端，進(jìn)行二次專業(yè)篩選、甄別，最后將數(shù)據(jù)分享、優(yōu)化、利用。另外，數(shù)控系統(tǒng)軟件要建立開放體系結(jié)構(gòu)，不僅僅停留在PC平臺(tái)層面，要擴(kuò)展為互聯(lián)網(wǎng)下系統(tǒng)間的兼容、可移植和可操作性。系統(tǒng)數(shù)據(jù)的開放意味著科研人員避免了多次重復(fù)的研究，信息數(shù)據(jù)獲取方便，科研進(jìn)度大大加快。

要逐步建立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，也叫“i5”大數(shù)據(jù)平臺(tái)，即將工業(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化融為一體的智能制造。以互聯(lián)網(wǎng)為載體，基于功能強(qiáng)大、嵌入操作系統(tǒng)和高性能應(yīng)用程序軟件的智能系統(tǒng)，具有服務(wù)創(chuàng)新能力，分析海量數(shù)據(jù)，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(chuàng)造最優(yōu)價(jià)值。

4 結(jié)語

綜上所述，我國(guó)機(jī)床制造業(yè)目前正處在全球信息化大數(shù)據(jù)發(fā)展的新形勢(shì)下，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力的迫使和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的急切，都使得它既面臨良好的機(jī)遇又面臨極大的挑戰(zhàn)，只有真正理清亟待解決的難題，認(rèn)清未來的發(fā)展方向，利用一切可利用資源，用長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看待問題和解決問題，才能使得我國(guó)機(jī)床制造業(yè)突飛猛進(jìn)，趕上先進(jìn)技術(shù)的前列。

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