盧秉恒院士：像生產(chǎn)汽車一樣生產(chǎn)機(jī)床，絕對(duì)是錯(cuò)誤的！

文/本刊編輯部

盧秉恒 中國(guó)工程院院士

中國(guó)機(jī)械制造

與自動(dòng)化領(lǐng)域科學(xué)家

1967年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造工藝與設(shè)備專業(yè)，1986年獲西安交通大學(xué)機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)博士學(xué)位。現(xiàn)任西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師。長(zhǎng)期致力于先進(jìn)制造技術(shù)的研究，主要開(kāi)展了增材制造、微納制造與電子制造裝備等方面的科研和教學(xué)工作。開(kāi)發(fā)了國(guó)際首創(chuàng)的紫外光快速成型機(jī)及具有國(guó)際先進(jìn)水平的機(jī)、光、電一體化快速制造設(shè)備和一系列快速模具制造技術(shù)等。 2005年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。

2021年5月20日，第五屆世界智能大會(huì)在天津開(kāi)幕。同期，由工業(yè)和信息化部、天津市人民政府和中國(guó)工程院主辦的2021高端工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇召開(kāi)。

中國(guó)工程院院士、04專項(xiàng)總體組組長(zhǎng)盧秉恒作了題為《工業(yè)母機(jī)發(fā)展成效與趨勢(shì)》的報(bào)告，提綱挈領(lǐng)、深入淺出地闡述了工業(yè)母機(jī)過(guò)去十年取得的重大進(jìn)展、技術(shù)和產(chǎn)品的突破，以及目前制造業(yè)存在的發(fā)展問(wèn)題。

盧院士表示，04專項(xiàng)的整體目標(biāo)是我國(guó)在工業(yè)母機(jī)方面有自主開(kāi)發(fā)能力，能夠建立功能部件的研發(fā)和配套能力，形成以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，以產(chǎn)業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系。同時(shí)要形成高素質(zhì)的研發(fā)隊(duì)伍，尤其是面向航空航天、造船、汽車和發(fā)電四大領(lǐng)域所用的工業(yè)母機(jī)使用率達(dá)到80%。

“0”的突破

目前04專項(xiàng)最大的成果是在高檔數(shù)控技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了突破，并且開(kāi)始普及。盧院士表示，在專項(xiàng)實(shí)施前可以說(shuō)高檔數(shù)控技術(shù)方面幾乎為零，現(xiàn)在五軸聯(lián)動(dòng)的高速精密數(shù)控系統(tǒng)都能做，帶動(dòng)之下，數(shù)控機(jī)床配套已經(jīng)達(dá)到80 000多套，高端數(shù)控系統(tǒng)的配套應(yīng)用達(dá)1 500多套以上。

同時(shí)，在關(guān)鍵的功能部件方面可靠性已經(jīng)達(dá)到15 000 h以上，而且已經(jīng)基本上滿足了國(guó)內(nèi)高端數(shù)控系統(tǒng)配套的要求，實(shí)現(xiàn)了批量化引入。據(jù)了解，像深圳一家企業(yè)做的絲杠磨床已經(jīng)出口德國(guó)。德國(guó)是以制造精度高著稱的國(guó)家，我們能進(jìn)入德國(guó)市場(chǎng)的確已經(jīng)達(dá)到一定的水平。在關(guān)鍵功能部件方面，我國(guó)制造關(guān)鍵功能部件的工作母機(jī)已經(jīng)有很好的發(fā)展。 此外，我們?cè)凇笆晃濉逼陂g就完成了十大標(biāo)志性的裝備，這也是我們面向四大領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵裝備，像8萬(wàn)t壓力機(jī)是航空模鍛大型設(shè)備，有了這個(gè)設(shè)備，航空工業(yè)也有了批量生產(chǎn)能力，因此對(duì)C919、大運(yùn)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了有力的支撐，現(xiàn)在也形成了很好的效益。

從04專項(xiàng)實(shí)施總體成效來(lái)看，所需高端機(jī)床十年來(lái)基本依賴進(jìn)口，到目前品種滿足度87.8%；發(fā)電或者船舶在工業(yè)母機(jī)支持下由原來(lái)的進(jìn)口為主，現(xiàn)在轉(zhuǎn)向出口了；在汽車方面我們形成了幾十條柔性制作的生產(chǎn)鏈；在航天大型制造零部件方面，支持了航天領(lǐng)域自主可控，能夠成功用于長(zhǎng)征系列火箭的生產(chǎn)，使火箭航天科技的20發(fā)到現(xiàn)在每年60發(fā)。在竣工等領(lǐng)域?yàn)榱吮ＷC我們的信息安全開(kāi)展了換腦工程，國(guó)外進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可以用國(guó)產(chǎn)的系統(tǒng)來(lái)?yè)Q腦，已經(jīng)做到了5萬(wàn)多臺(tái)設(shè)備。

國(guó)產(chǎn)化和解決“卡脖子”問(wèn)題

盧院士介紹到，現(xiàn)在汽車大型快速高效的自動(dòng)化生產(chǎn)線，其效率和質(zhì)量得到了很大提升，國(guó)產(chǎn)占有率已經(jīng)達(dá)到80%，國(guó)際市場(chǎng)占有率達(dá)到40%，包括已經(jīng)出口到美國(guó)9條生產(chǎn)線，這些生產(chǎn)線包括通用汽車公司和福特汽車公司進(jìn)入的自動(dòng)抽壓生產(chǎn)線。

在自動(dòng)數(shù)控機(jī)床方面已經(jīng)成功應(yīng)用于航空航天企業(yè)，比如成都飛機(jī)制造公司用的五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，總共400多套已經(jīng)成功入駐他們的生產(chǎn)上，也是我們連續(xù)支持四個(gè)課題逐漸迭代的。

我們聚焦核心持之以恒，十年如一日，比如成飛、沈飛不怕多次的迭代，滿足航空航天工業(yè)的需求。同時(shí)也涌現(xiàn)了勇于創(chuàng)新的企業(yè)，像上海拓?fù)涫巧虾＝淮蟮慕淌易叱鰜?lái)的企業(yè)，現(xiàn)在也已經(jīng)成為了國(guó)家高端機(jī)床制造的基地。像五軸的鏡像銑能夠滿足汽車加工。 盧院士講到，核燃料的分離機(jī)完全是高速的裝備，這個(gè)裝備核心的器件對(duì)大型薄壁的圓筒精度要求非常高，必須由高速精密的機(jī)床去做。

在飛機(jī)自動(dòng)化裝配線方面，對(duì)飛機(jī)形成批量生產(chǎn)能力是非常重要的，原來(lái)基本上是手工業(yè)作坊，保證不了質(zhì)量，而且生產(chǎn)效率也很低，現(xiàn)在有了這條線我們飛機(jī)要擴(kuò)大產(chǎn)量是非常容易的事，因?yàn)楹芏嗔悴考梢詳U(kuò)散出去生產(chǎn)，但是裝配必須在飛機(jī)制造廠去做，我們做了這個(gè)線解決了最核心的問(wèn)題。 在發(fā)電設(shè)備的重型設(shè)備方面，包括核電的裝備，我們都提供了很多的關(guān)鍵的機(jī)床，這也是我國(guó)進(jìn)行科技登攀的對(duì)象，可控核聚變，制造這些光學(xué)系統(tǒng)，容量非常大，整個(gè)設(shè)施幾十條激光線把聚光聚焦到毫米上的球上，所以對(duì)精度要求非常高，這些是超精密機(jī)床加工的。我們布局了一個(gè)課題，一條線的十幾臺(tái)超級(jí)裝備都是04專項(xiàng)做的，完全國(guó)產(chǎn)化的，最后形成了激光點(diǎn)火。如果沒(méi)有自主的工作母機(jī)的制造能力這個(gè)任務(wù)是不可能完成的。 以上是航空航天竣工方面，我們可以看到這些“卡脖子”的問(wèn)題可能比高端芯片要嚴(yán)重得多。此外，盧院士還介紹了高檔數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際話語(yǔ)權(quán)、納米壓印技術(shù)方面所取得的成果。

用智能制造換道超車

盧院士指出，目前在機(jī)床主機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等方面雖然有了非常好的發(fā)展，但是在可靠性和精度保持性方面，離現(xiàn)在科技的先進(jìn)水平還有一定的差距。 盧院士表示，高端數(shù)控機(jī)床加工效率、動(dòng)態(tài)精度和先進(jìn)水平還有一定的差距，這方面需要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，包括機(jī)床動(dòng)力學(xué)、機(jī)電控制、伺服系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)深入發(fā)展，智能控制是解決這些問(wèn)題的重要抓手，也是主要路線和主攻方向。 例如機(jī)床的精度方面，因?yàn)樵诓牧虾椭圃旃に嚿嫌锌赡苓^(guò)幾年變形或者磨損了，原材料工業(yè)不過(guò)關(guān)，如果把在線的檢測(cè)傳感器加上，實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)床的變化，檢測(cè)加工的變化，然后進(jìn)行控制，這樣一來(lái)就可以提高精度的保持性，所以用智能制造超前一步解決這個(gè)問(wèn)題換道超車。同時(shí)如何對(duì)企業(yè)進(jìn)行推廣使我們企業(yè)的工程師都能夠掌握高端機(jī)床復(fù)雜精密裝備的正向設(shè)計(jì)，還需要進(jìn)一步努力。此外，在高端應(yīng)用領(lǐng)域的核心問(wèn)題也還需進(jìn)一步解決。

制造業(yè)應(yīng)該擯棄賺快錢的思維

盧院士表示，制造業(yè)應(yīng)該擯棄賺快錢的思維，應(yīng)該是從根本的基礎(chǔ)上和我們機(jī)床界一起來(lái)共同成長(zhǎng)、穩(wěn)定發(fā)展。

比如，我們的汽車工業(yè)改革開(kāi)放以后，汽車工業(yè)和機(jī)床工業(yè)是漸行漸遠(yuǎn)的，汽車和國(guó)外合資采取全面引進(jìn)國(guó)外的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線，最后我們汽車發(fā)展得并不好，機(jī)床因?yàn)槿鄙倭似嚬に嚨闹С郑Y(jié)果市場(chǎng)也不好，而且沒(méi)有能力發(fā)展，我們希望他們漸行漸進(jìn)走到一起。 在增減材技術(shù)方面，我們?cè)跈C(jī)床行業(yè)還沒(méi)有引起注意。國(guó)外機(jī)床的專家預(yù)估今后20年大概40%的機(jī)床是增減材一體化的。 因?yàn)榭梢园褞资畟€(gè)零件減成一個(gè)零件，大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)和制造的流程，縮短了周期，降低了成本，這個(gè)以后推廣過(guò)來(lái)可以用于大型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)或制造，現(xiàn)在美國(guó)公司1/3發(fā)動(dòng)機(jī)的零件已經(jīng)是在用增材制造去做，而我國(guó)也出現(xiàn)了這樣的案例，例如西安航天某院正準(zhǔn)備一個(gè)車間全部都改造成3D打印。

“像生產(chǎn)汽車一樣生產(chǎn)機(jī)床，絕對(duì)是錯(cuò)誤的！”

盧院士表示，目前還有一種輿論說(shuō)機(jī)床還處于一片黑暗，還看不到光明，尤其是典型的機(jī)床企業(yè)陸續(xù)出了一些問(wèn)題之后。我覺(jué)得這些問(wèn)題不是技術(shù)的問(wèn)題，而是在管理方面、金融方面和市場(chǎng)方面的問(wèn)題。 有些機(jī)床企業(yè)曾經(jīng)提出過(guò)要像生產(chǎn)汽車一樣生產(chǎn)機(jī)床，這個(gè)口號(hào)絕對(duì)是錯(cuò)誤的，因?yàn)闄C(jī)床是復(fù)雜的小批量的一種產(chǎn)品，不能像汽車大批量的生產(chǎn)。還有一些機(jī)床企業(yè)放棄主業(yè)經(jīng)營(yíng)小額貸款、房地產(chǎn)，所以發(fā)展中我們的機(jī)床企業(yè)怎么能夠耐得住寂寞，例如寧江機(jī)床專注小型精密機(jī)床，因此在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用，科技招標(biāo)屢屢取勝。

值得高興的是一批新的“羅漢”在成長(zhǎng)，還有一些新的企業(yè)像北京精雕、上海拓璞、深圳大族、華中數(shù)控和廣數(shù)等。

依賴國(guó)外進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)很難走向智能制造

盧院士談到，我們正在走向智能制造，如果是依賴國(guó)外進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)很難走向智能制造，因?yàn)楦膭?dòng)程序是不可能的，但是華中數(shù)控系統(tǒng)是非常好的平臺(tái)，可以自主開(kāi)發(fā)，實(shí)際上智能制造沒(méi)有統(tǒng)一的模式，我們必須根據(jù)實(shí)際的加工情況，開(kāi)發(fā)我們自己的智能軟件。

盧院士建議，04專項(xiàng)名稱為“高端制造裝備”，包括工作母機(jī)的范圍，建議在原則的基礎(chǔ)上增加增材制造，不再以機(jī)床定義制造流程，而是按照需求在一臺(tái)機(jī)床上完成全部的加工，這樣保證制造質(zhì)量或形成穩(wěn)定的質(zhì)量控制，把智能制造當(dāng)作一個(gè)重點(diǎn)，適當(dāng)?shù)淖尦爱a(chǎn)業(yè)的需求成為產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)。 在行業(yè)發(fā)展上，盧院士建議注重創(chuàng)新，不要總?cè)シ轮苿e人的，要保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。盧院士表示，我國(guó)制造業(yè)有一個(gè)“毛病”就是低價(jià)位競(jìng)爭(zhēng)，希望以創(chuàng)新為主而不是低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。

據(jù)了解，按照國(guó)家的統(tǒng)一要求，目前04專項(xiàng)正在開(kāi)展總體驗(yàn)收的準(zhǔn)備工作，這些成果，不僅代表專項(xiàng)，某種程度上也代表了工業(yè)母機(jī)領(lǐng)域過(guò)去十年最重要的創(chuàng)新成果，讓我們共同期待！