“中国制造2025 ”解读:推动高端数控机床发展
2022-11-05
“中国制造 2025》将数控机床与基础制造装备列为 ”加快突破的战略领域",提出要加强前瞻性部署和关键技术突破,积极谋划抢占未来技术和产业竞争制高点,提高国际分工水平和话语权。这一战略目标的提出,是由数控机床与基础制造装备产业的战略特点和发展阶段特征决定的。我们要认真学习领会,深入贯彻落实。
1. 数控机床与基础制造装备具有战略性产业特征
1. 锚定中国装备制造业的全球竞争地位
数控机床与基础制造装备是装备制造业的 “工作母机”。一个国家机床工具产业的技术水平和产品质量,是衡量其装备制造业发展水平的重要指标。“中国制造 ”2025》将数控机床与基础制造装备产业列为我国制造业的战略领域之一,其主要原因在于它对一国制造业尤其是装备制造业在国际分工中的地位具有 “锚定 ”作用: 数控机床和基础制造装备是制造业价值生成的基础和产业跃升的支点,是基础制造能力的核心。只有具备扎实的基础制造能力,才有可能生产出先进的装备产品,从而实现高价值产品的生产。
2. 支持国防和工业安全战略需求
在国防安全方面,数控机床与基础制造装备对于制造先进国防装备具有超越经济价值的战略地位。现代国防装备中许多关键零部件的材料、结构和加工工艺具有一定的特殊性和加工难度。普通的加工设备和传统的加工工艺无法满足要求。多轴联动、高速高精度的数控机床才能满足加工要求。即使在全球一体化的今天,发达国家仍然对我国采取技术封锁和限制。在产业安全方面,随着国内制造业升级的加快,以装备制造业为代表的高技术、高附加值产业与发达国家的竞争加剧。工程机械、电气机械、交通运输设备等纷纷进入国际高端市场。但国内机床产品在加工精度、可靠性、效率、自动化、智能化、环保等方面还存在一定差距,导致行业整体竞争力不强。
3. 满足用户领域转型升级的重要支撑
当前,机床工具行业下游用户需求结构呈现高端化发展趋势。许多行业将进行大规模、深层次的结构调整和升级。对高品质、高技术机床的需求十分迫切。总体来看,市场对中高档数控机床的需求快速增长,用户需要更多高速、高精度、复合、柔性、多轴联动、智能化、高刚性、大功率的数控机床。例如,汽车行业呈现出批量生产、多品种、车型更新快的发展趋势,新能源汽车发展加快,这就要求加工设备不断向精密、高效、智能化方向发展。在航空航天工业领域,随着民用飞机需求的快速增长和军用飞机的跨代发展,新一代飞机正朝着轻量化、高可靠性、长寿命、高隐身、多构型、快速响应和低成本制造等方向发展。新一代技术迫切需要更先进的加工装备来承载,航空制造装备正朝着自动化、柔性化、数字化、智能化方向发展。例如,在致力于突破 “两机专项 ”的航空发动机制造领域,发动机叶片、整机壳体、叶盘等典型零件正逐步向大型化、复杂外形、轻量化结构和精密制造方向发展,特别是高强度高温耐热合金等新型轻量化材料的大量应用。 这些整体结构件几何构型复杂,加工难度大,对大扭矩、高精度数控机床提出了新的更高的要求。大型结构件和大型设备异地维修所需的便携式或可移动多轴联动数控设备,这种用小型机床加工大型工件的无固定底座、可重组组的加工方式,对新型数控设备的结构设计、工艺规范和节能加工技术提出了更大的挑战。
4.是新科技革命的战略高地
新一轮科技革命包含的智能制造、能源互联网、新一代信息技术创新等要素,为我国装备制造业技术突破提供了牵引动力,也为装备制造业特别是高端装备制造业提供了巨大市场。机床工具行业是信息技术与工业技术的重要交汇点,行业本身对新技术具有很强的敏感性。同时,它也是新兴技术扩散的主要源头。在新技术革命浪潮的推动下,机床工具行业的集成创新趋势明显。世界领先企业正在加速将新技术融入机床行业,网络技术、智能技术正在加速机床产品的集成应用。越来越多的国际知名机床零部件企业和整机企业正在加快新技术在数控机床上的集成应用。
5. 全球制造业格局调整的战略支点
后危机时代,发达经济体纷纷重视自身实体经济的发展:或继续推动新兴技术的融合发展,促进产业技术高端化;或通过重构产业链,让更多高附加值的生产制造环节和与之相配套的就业岗位回归本土。美国先后提出实施 “先进制造伙伴计划 ”和 “先进制造国家战略计划”,发展先进制造和技术;德国提出工业4.0发展蓝图,致力于以CPS为核心,以智能工厂为载体,发展德国工业4. 0,并将其定位为新一轮工业革命的技术平台;日本发布了产业结构蓝图,确定了十大前沿技术领域,并以此为依托做强国内制造业;英国、韩国、印度、台湾等地区也提出了积极的战略和政策,推动数控机床等新兴技术在装备业的融合。机床行业一直是大国和领先企业的重要战略布局点。未来制造业格局将发生变化和调整,尤其是全球汽车、航空航天、高端装备制造等高战略产业。机床行业是一个重要的战略支点。我国应加强对机床产业的重视,提前布局重点战略领域,争取在全球制造业竞争中占据有利地位。
2.产业升级趋势明显
1. 突破关键核心技术,形成一批标志性产品
在航空领域,自主研制了800MN大型模锻压机、120MN铝合金板拉伸机等重型锻压设备,填补了国内航空领域大型重型零部件整体成形技术的空白,为军机跨代发展和大飞机研制提供了有力保障。其中,800MN大型模锻压机实现了航空领域30余种关键钛合金零件的整体成形,120MN级铝合金宽板拉伸机生产的优质铝合金厚板应用于飞机机翼等主要承力结构件,摆脱了我国大飞机铝合金厚板完全依赖进口的窘境。
在汽车制造领域,大型快速高效数控自动冲压生产线在与国际一流企业的国际竞标中,获得了美国当地汽车厂生产线的批量订单,得到了国际同行的认可和推崇。目前,汽车面板冲压线国内市场占有率超过70%,全球市场占有率超过30%,有力地推动了国产汽车装备的自主化。
在发电设备领域,36000吨黑色立式金属挤压机实现了1000MW超超临界火电机组用国产高端耐热钢大口径厚壁无缝钢管的自主生产。大型开合热处理设备生产出亚洲最大的核电整体锻造转子锻件,形成了大型转子的批量生产能力;超重型数控立式车铣复合机床、数控重型桥式龙门五轴车铣复合机床、超重型数控落地铣镗床、超重型数控卧式镗车床、专用数控轴向轮槽铣床等。针对第三代核电核岛和常规岛设备开发的核电压力容器及吊篮、热交换器、汽轮机汽缸、发电机转子和发电机转子等设备的加工问题得到解决。
2. 产品结构优化调整,技术水平稳步提升
首先,高端装备水平快速提升。目前,大型汽车板自动冲压线等 10 多类装备达到国际领先水平,完全实现进口替代。高速龙门五轴加工中心等 20 多种产品基本达到国际先进水平,具备替代进口的水平。精密卧式加工中心形成了具有自主知识产权的柔性制造系统核心技术。高速、复合等高端数控加工中心已完成阶段性研发,但功能性能和可靠性与国际先进水平仍有一定差距。二是数控系统阶梯式前进。 我国在中高端数控系统研发方面取得了长足进步。2010 年以来,在航空航天、能源、船舶、汽车等重点领域,累计研制国产中高端数控系统超过 3.5 万套,实现了进口替代。多通道、多轴联动等高性能数控系统产品打破国外技术垄断,主要技术指标已基本达到国际主流中高端数控系统水平,实现了各种高速、精密数控机床的国产化。高档数控系统在重点军工企业实现小批量应用。标准数控系统的开发实现了批量生产,国内市场占有率从 10%提高到 25%。形成了多个产业化生产基地。其中,广州数控设备有限公司已形成年产 10 万套各类数控系统的生产能力,居世界第二位。我国数控系统已初步具备与国外同类产品的竞争力,并实现了数控系统的批量出口。2010 年至 2014 年,共出口各类数控系统 9600 多台,其中五轴联动数控系统近 700 台。最后,功能部件产品质量水平稳步提升,品种系列不断完善。国产功能部件已实现与机床主机批量配套;刀具产品已基本具备为汽车行业提供现代化刀具的能力。数控系统、功能部件、刀具与数控机床主机的应用示范和批量配套,将有助于形成完整的产业链,促进机床工具行业的结构调整。
3. 自主创新能力明显提高,可持续发展得到保障。
近年来,机床制造业基础和共性技术研究不断加强,产品开发与技术攻关同步推进。机床产品可靠性设计与性能测试技术、多轴联动加工技术等多项关键技术的成熟度大幅提高。数字化设计技术研究成果已应用于高精度数控坐标镗床、立式加工中心等产品的设计。多误差实时动态综合补偿、嵌入式数控系统误差补偿等软硬件系统在多家企业和产品中得到示范应用,数控机床精度显著提高。
3.产业高端化发展任重道远
中国机床工具工业在世界机床工具工业体系和全球机床工具市场中占有重要地位,但仍不能算是机床工具强国。与世界机床强国相比,中国机床工业仍有一定差距,特别是在高端机床方面竞争力不强。此外,受国内外复杂经济形势影响,我国机床工具行业发展已回归新常态,行业向中高端转型升级的要求十分迫切。
1. 国际竞争力有待提高
据咨询机构加德纳统计,在世界机床消费市场中,2014年中国机床出口额为33亿美元,占世界机床消费总额的比重不到5%,而日本和德国占比均超过10%。与此同时,中国急需的中高端数控机床相当一部分依赖进口。例如,汽车领域的进口设备占 40% 以上。
2. 机床行业关键零部件发展有待加强
国产功能部件在品种、数量、档次上还不能满足主机配套要求,国产中档配套功能部件市场占有率仍有待提高。配套功能部件产业竞争力有待快速提升。
3. 工艺验证和示范应用有待加强
数控机床从样机研制到实际生产应用,需要经过大量的试验验证,并在制造工艺、可靠性和精度保持、工程化等方面不断改进。同时,用户也需要提供工艺验证。而在工艺验证和应用示范方面也是我国数控机床产业发展的短板。
4. 产业发展压力大
全球机床生产和消费继续呈现萎缩趋势。根据美国加德纳公司公布的数据,2014年全球机床消费量为753亿美元,仅比2013年增长0.3%。全球机床产量连续三年下降。2014年全球机床产值为812亿美元,比2014年下降3.1%。中国数控机床行业也继续承压运行,整体处于下行区间。2014 年,国内金属加工机床产量同比下降 2%,其中,金属切削机床产量同比下降 1.7,金属成形机床产量同比下降 3.3。与此同时,国内市场对进口机床的需求不降反升。2014年,机床进口总额177.8亿美元,同比增长10.8%,其中金属加工机床进口108.3亿美元,同比增长7.6%。这说明国内机床工具行业难以满足企业的高端需求,国内机床工具行业面临周期性压力和结构性压力的双重叠加。
4.加快产业做强的战略思考。
1. 推动优势资源聚焦发展
在提高国产数控机床和基础制造装备自主创新能力和市场竞争力的基础上,推动优势资源向航空航天和汽车两大领域集中,向核心装备和关键技术集中,重点解决性能可靠性、稳定性和成套研发装备等关键技术的瓶颈问题。
2. 2. 推进先进产品示范应用
加大投入,建设具有用户需求代表性、能够集中验证关键技术和核心装备应用情况的机床和基础制造装备关键技术和核心装备应用验证与应用示范基地,有选择地支持面向市场的产品成套化、高柔性化和智能化项目,重点解决装备的高效化和智能化问题。
3. 满足国家战略新需求
加快发展国家战略发展需要的数控机床和基础制造装备,进一步聚焦国家重点工程的核心装备,开发重大产品,突破关键技术。努力提高数控装备技术水平,打破国家战略装备依赖进口的局面。
4. 打造完整的机床配套产业链
鼓励和支持数控机床与基础制造装备主机、数控系统和功能部件等产业链相关单位结成长期稳定的战略合作伙伴关系,建立数控系统、功能部件与机床企业的长期配套关系,打造完整的数控机床与基础制造装备配套产业链。