新形勢下我國機床行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問題思考

來源：絲路印象 2024-07-19 17:34:00 瀏覽：2093 收藏

裝備制造業(yè)是國之重器,是實體經(jīng)濟的重要組成部分。機床是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ),是生產(chǎn)裝備的裝備,被稱為“工業(yè)母機”。機床工業(yè)是關(guān)系國民經(jīng)濟、國防建設(shè)的基礎(chǔ)工業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。我國機床工業(yè)經(jīng)過70多年發(fā)展,在技術(shù)水平、制造能力等方面取得了飛速發(fā)展,建立起較大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和較完整的產(chǎn)業(yè)體系。機床的加工復(fù)雜度、精度、效率和柔性直接決定了一個國家的制造水平,而制造水平高低是衡量該國工業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標志,在裝備制造業(yè)中戰(zhàn)略地位突出,對國家整體的工業(yè)競爭力和綜合國力也有著重大影響。長期以來,國家高度重視發(fā)展機床行業(yè)發(fā)展,發(fā)布實施了多項振興機床行業(yè)的政策法規(guī),國家在科技計劃中將“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”列為16個科技重大專項之一,簡稱04專項。2015年,政府工作報告提出“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略,將數(shù)控機床和基礎(chǔ)制造裝備行業(yè)列為中國制造業(yè)的戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域之一,為機床行業(yè)發(fā)展指明了方向。

習(xí)近平總書記在2018年5月召開的兩院院士大會上指出,五軸龍門機床和8萬噸模鍛壓力機等裝備填補了多項國內(nèi)空白。黨中央、國務(wù)院以及各級黨委和各級政府高度重視機床裝備領(lǐng)域發(fā)展,主要原因是其對裝備制造業(yè)在國際分工中的位置具有“錨定”作用。該“錨定”作用主要體現(xiàn)在:一是產(chǎn)業(yè)安全方面,以裝備為代表的高技術(shù)含量產(chǎn)品與發(fā)達國家競爭加劇,軌道交通裝備、大飛機、船舶及汽車等的生產(chǎn)制造,依靠機床工業(yè),該行業(yè)的發(fā)展水平高低,直接影響相關(guān)產(chǎn)業(yè)的安全程度。二是在國防安全方面,機床對制造先進的武器裝備更加具有戰(zhàn)略地位。三是在產(chǎn)業(yè)價值方面,機床是制造業(yè)價值增值的基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)升級的支點,是基礎(chǔ)制造能力構(gòu)成的核心,唯有擁有先進的基礎(chǔ)制造能力,才能生產(chǎn)先進的裝備,才能實現(xiàn)裝備的高端化,從而實現(xiàn)向產(chǎn)業(yè)價值鏈高端發(fā)展。

圖1 2019年機床工具行業(yè)營業(yè)收入完成情況（國統(tǒng)局）

圖1 2019年機床工具行業(yè)營業(yè)收入完成情況（國統(tǒng)局）

1.我國機床行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在國家政策的大力支持下,我國機床工業(yè)發(fā)展迅速,并連續(xù)多年成為世界機床第一消費國和第一進口國,機床需求不斷增加,機床工業(yè)行業(yè)總產(chǎn)值也不斷提高。然而,隨著世界經(jīng)濟深度衰退、國際投資貿(mào)易大幅萎縮,隨著新冠肺炎疫情大流行,國際交往受限,貿(mào)易保護主義和逆全球化不斷升溫,加之企業(yè)資金壓力加大流動性不足,全球機床行業(yè)處于下行通道。如圖1所示,2019年我國規(guī)模以上機床行業(yè)企業(yè)達5710家,累計完成營收超過6800億元,同比降低2.7%;利潤較2018年降低23.8%,虧損面達到15.1%。而占機床總產(chǎn)量62%的金屬切削機床2019年同比下降18.7%,其中數(shù)控金屬切削機床同比下降27.6%。據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)顯示(表1),2019年機床行業(yè)進口總額為133.0億美元,同比下降19.6%。其中金屬切削機床進口總額57.6億美元,同比下降28.6%;金屬成形機床進口總額15.2億美元,同比下降4.6%。

2019年金屬加工機床進口額為72.9億美元,占機床行業(yè)進口總額的54.8%,其主要來源于日本、德國、中國臺灣、韓國和瑞士5個國家和地區(qū),其中日本和德國位列前兩位,占我國金屬加工機床進口總量的58.7%,是我國高端金屬加工機床進口的主要來源國。進口來源國(地區(qū))情況見表2。

總體上看,2019年我國機床行業(yè)深度下行,面臨市場需求結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級的局面,供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革壓力增大,行業(yè)格局出現(xiàn)重大分化。

2.我國機床行業(yè)存在的不足

盡管我國機床行業(yè)發(fā)展近年來取得了長足進步,但仍然存在機床消費和生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)性矛盾,高檔數(shù)控機床產(chǎn)品在可靠性、精度保持性等方面還與國際先進水平還有一定的差距,同時與國外機床行業(yè)在網(wǎng)絡(luò)化和智能化、成組連線和系統(tǒng)解決方案等方面存在進一步拉大差距的風(fēng)險。我國機床行業(yè)面臨自主創(chuàng)新能力不強,基礎(chǔ)共性技術(shù)短板突出,協(xié)同創(chuàng)新存在瓶頸,高端創(chuàng)新人才短缺,產(chǎn)業(yè)整體處于中低端、同質(zhì)化競爭階段。主要問題集中反映在以下幾個方面。

表1 2019 年機床行業(yè)進口情況

表1 2019 年機床行業(yè)進口情況

2.1 創(chuàng)新體系不夠完善

雖然國家在科技計劃體系中設(shè)置實施了科技重大專項,但在國家層面機床行業(yè)創(chuàng)新體系缺乏頂層設(shè)計,全面系統(tǒng)性戰(zhàn)略研究和政策引導(dǎo)缺位,研發(fā)創(chuàng)新、檢測評定、示范應(yīng)用體系不健全,跨部門、跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的協(xié)同不充分,以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的新型研發(fā)體系還存在許多機制障礙。在發(fā)展思路、發(fā)展目標以及發(fā)展路徑上缺乏系統(tǒng)性規(guī)劃。

2.2 共性技術(shù)研究缺失

我國機床行業(yè)發(fā)展雖然起步較早,但長期處于技術(shù)引進和追趕階段。1999年機床領(lǐng)域“七所一院”以及專業(yè)研究院所轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)后,其原來所承擔的共性、公益性技術(shù)供給以及為行業(yè)企業(yè)提供服務(wù)的職責職能嚴重弱化,行業(yè)院所缺乏投入的動力和成果供給的積極性,導(dǎo)致我國在基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)材料和基礎(chǔ)工藝等基礎(chǔ)領(lǐng)域的共性技術(shù)研究嚴重缺失,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈斷裂,機床產(chǎn)業(yè)面臨安全、可控風(fēng)險。同時機床關(guān)鍵核心技術(shù)和功能部件長期依賴進口,整機技術(shù)長期跟跑,無法支撐機床工業(yè)行業(yè)向高端化發(fā)展,技術(shù)水平差距正在拉大。

2.3 產(chǎn)業(yè)安全面臨挑戰(zhàn)

歐美等國以國家安全為名對高端機床實行嚴格出口管制,我國國防軍工、航空航天、電子信息等領(lǐng)域眾多高端機床裝備,被列入歐美出口管制清單,實施出口禁運。同時,發(fā)達國家對于已售產(chǎn)品進行跟蹤監(jiān)控,嚴重威脅了我國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)安全和國家經(jīng)濟安全。

2.4 要素投入長期不足

研發(fā)經(jīng)費不足和人才缺乏是目前機床產(chǎn)業(yè)面臨的兩大突出問題,特別是高端機床領(lǐng)域,需要持續(xù)經(jīng)費投入用于滿足用戶需求的正向設(shè)計和工藝驗證。由于機床產(chǎn)業(yè)具有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)的雙重特征,高端研發(fā)人才流失問題嚴重,制約了機床產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力提升。

表2 2019年我國進口金屬加工機床主要來源情況

表2 2019年我國進口金屬加工機床主要來源情況

3.發(fā)展建議

國際機床市場營銷策略正在發(fā)生巨大變化,特別是在市場經(jīng)濟進一步向深度、廣度發(fā)展,全球經(jīng)濟一體化、自由貿(mào)易發(fā)展,新技術(shù)迅猛發(fā)展、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能制造、人工智能及云平臺等應(yīng)用,大大改變了生產(chǎn)方式與生活方式,新經(jīng)濟、新生態(tài)層出不窮,國際先進機床生產(chǎn)商以高技術(shù)為先導(dǎo),用高技術(shù)武裝的低價格中檔機床產(chǎn)品迅速占領(lǐng)我國機床市場,對我國國內(nèi)機床企業(yè)提出嚴峻挑戰(zhàn)。中國機床行業(yè)要想實現(xiàn)由“大而不強”,向“既強又大”的轉(zhuǎn)變,必須轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),補齊共性技術(shù)缺失的短板,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。

3.1 建設(shè)創(chuàng)新平臺補充共性技術(shù)研究

在1999年以前,我國行業(yè)建立了一些專業(yè)化的研究院所,為行業(yè)無償提供和解決關(guān)鍵共性技術(shù)。現(xiàn)在行業(yè)的研究院所經(jīng)過改制,大多數(shù)已經(jīng)企業(yè)化,失去了提供共性技術(shù)的功能,有些院所甚至與行業(yè)內(nèi)的企業(yè)成為競爭關(guān)系,致使行業(yè)共性技術(shù)研究嚴重缺位。建議在今后的發(fā)展中要加強機床行業(yè)創(chuàng)新能力平臺的建設(shè),補充共性技術(shù)研究的缺位,促進行業(yè)技術(shù)進步。

3.2 加強績效考評,提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力

近年來,政府各部門相繼推出并扶持了機床領(lǐng)域國家重點實驗室、企業(yè)技術(shù)中心、工程技術(shù)研究中心、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟和制造業(yè)創(chuàng)新中心等相關(guān)創(chuàng)新機構(gòu),投入大量資金支持了重大專項等重點項目,對機床行業(yè)及發(fā)展和進步起到了一定的作用,但是支持的系統(tǒng)性應(yīng)進一步完善,進一步加強績效考評,推動國家資金真正用到掌握核心技術(shù)、提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力與市場核心競爭力中來。

3.3 充分鼓勵國產(chǎn)機床的應(yīng)用

多年來國家一直鼓勵進口先進設(shè)備,進口高檔機床享受了減免關(guān)稅和增值稅的“超國民待遇”,國產(chǎn)機床備受冷落,我國成了進口機床的試驗田、積累工藝的數(shù)據(jù)源,同時阻礙了國產(chǎn)機床的技術(shù)迭代升級,掏空了國產(chǎn)機床升級的市場基礎(chǔ),建議取消進口機床的稅收減免政策,加大對國產(chǎn)機床產(chǎn)業(yè)的支持力度,促進國產(chǎn)機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.4 加大對基礎(chǔ)共性技術(shù)研究

與機床主機相比,機床用關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、優(yōu)質(zhì)專用材料、高端儀器儀表以及控制系統(tǒng)等領(lǐng)域相對薄弱,亟待加速振興。應(yīng)加大力度支持機床工業(yè)產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)、關(guān)鍵核心技術(shù)、基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)材料和基礎(chǔ)工藝等領(lǐng)域發(fā)展,加大扶持政策供給。

3.5 加大知識產(chǎn)權(quán)保護力度

保護知識產(chǎn)權(quán)就是鼓勵創(chuàng)新,我國機床行業(yè)專利申請量年均增長22.4%,其中發(fā)明專利申請量年均增長29.3%,近5年的發(fā)明專利數(shù)量已經(jīng)超過40%,應(yīng)進一步加大保護力度,讓侵權(quán)付出沉重代價。只有切實保護好機床工業(yè)創(chuàng)新主體的知識產(chǎn)權(quán),才能真正激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的積極性、加快機床工業(yè)的崛起,不斷增強我國制造業(yè)的制造能力和競爭力。

4.結(jié)語

當前,面對國際經(jīng)濟形勢前所未有之大變局,習(xí)近平總書記強調(diào),要堅持用全面、辯證和長遠的眼光分析當前形式,努力在危機中育新機,于變局中開新局。作為制造大國,機床工業(yè)具有良好的市場前景,我國主機制造企業(yè)、高校、科研機構(gòu)以及應(yīng)用單位應(yīng)加大協(xié)同攻關(guān),提升機床工業(yè)綜合科研和制造能力,用全球化眼光拓展發(fā)展市場,用綠色化發(fā)展推動自身產(chǎn)業(yè)升級,爭取早日走入高端化發(fā)展的軌道。我們具有集中力量辦大事制度優(yōu)勢,國內(nèi)超大市場的規(guī)模優(yōu)勢,統(tǒng)籌發(fā)揮好這些優(yōu)勢,機床工業(yè)一定會早日振興。

1.球面齒輪研究概述

球面齒輪是一種新型齒輪傳動機構(gòu),挪威Trallfa公司開發(fā)的噴漆機器人的柔性手腕機構(gòu)是其典型應(yīng)用。球面齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動元件少、可實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動自由度,它為構(gòu)建仿生機械關(guān)節(jié)帶來新思路,受到學(xué)者們的高度關(guān)注。

Trallfa球冠齒輪機構(gòu)(如圖1a所示)通過兩齒面上各離散分布、數(shù)目相同的錐形指狀齒與凹坑的嚙合,實現(xiàn)球面齒輪間的傳動。該齒輪增大了機構(gòu)關(guān)節(jié)靈活性、減輕了關(guān)節(jié)質(zhì)量,在噴漆機器人柔性手腕上得到證實。但該類齒輪齒廓加工精度低、承載能力低、制造困難。ChengYang等人相繼提出了改進型齒輪如圓弧齒球齒輪、離散環(huán)形漸開線齒球齒輪等,這些改進型齒輪增大了嚙合面積,提高了耐磨損能力和承載能力,但其離散齒原理性誤差仍然存在。

針對上述問題,潘存云等提出了漸開線環(huán)形齒球齒輪(如圖1b所示),該齒輪齒廓曲線為漸開線,輪齒沿球面連續(xù)分布,克服了傳統(tǒng)離散齒球面齒輪傳動機構(gòu)的原理性誤差。漸開線環(huán)形齒球齒輪具有360°。