導(dǎo)讀

本文從市場(chǎng)需求、決策管理、產(chǎn)品定位與服務(wù)、創(chuàng)新體系、核心技術(shù)、人才教育及產(chǎn)學(xué)研合作、研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方面，對(duì)中國、德國及瑞士等歐洲國家、日本進(jìn)行了對(duì)比分析。

1、我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況

中國數(shù)控機(jī)床從無到有，到現(xiàn)在已經(jīng)成為全球最大的機(jī)床消費(fèi)國和生產(chǎn)國。

從洋務(wù)運(yùn)動(dòng)到新中國建立前，中國機(jī)床工業(yè)處于萌芽階段。19 世紀(jì)洋務(wù)運(yùn)動(dòng)期間，曾國藩“訪募覃思之士、智巧之匠”，“覓制器之器與制器之人”。1863年容閎受曾國藩委派，歷時(shí)兩年從美國采購了第1 批機(jī)床設(shè)備，開始將西方現(xiàn)代機(jī)床工具引入中國。隨后，江南機(jī)器制造總局自制出一批機(jī)床。到20世紀(jì)上半葉陸續(xù)建立了重慶機(jī)床廠、長沙機(jī)床廠、中央機(jī)器廠等一批機(jī)床廠，20世紀(jì)40年代，東北、上海、江浙等地又建立了一批機(jī)床制造企業(yè)，后來成長為沈陽三機(jī)、上海機(jī)床、濟(jì)南一機(jī)、南京機(jī)床、無錫機(jī)床等國內(nèi)知名的機(jī)床廠。

從新中國成立到改革開放前(1949~1978 )的20年，中國機(jī)床工業(yè)發(fā)展可分為奠基階段和大規(guī)模建設(shè)階段。

1949年新中國成立后，中國機(jī)床工業(yè)開始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。“一五”時(shí)期(1953~1957 )，在蘇聯(lián)專家指導(dǎo)下，第一機(jī)械工業(yè)部(簡(jiǎn)稱“一機(jī)部”)按專業(yè)分工規(guī)劃布局了被稱為“十八羅漢”的一批骨干機(jī)床企業(yè)，還建立了以北京金屬切削機(jī)床研究所(北京機(jī)床研究所的前身)為代表的被稱為“七所一院”的一批機(jī)床工具研究機(jī)構(gòu)。到1957年，一機(jī)部直屬企業(yè)在機(jī)床、工具、磨料磨具和機(jī)床附件方面的產(chǎn)品產(chǎn)量都占全國的 90%以上。相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)量的國內(nèi)自給率達(dá) 80%左右。機(jī)床工具工業(yè)成為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門，為后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，這一時(shí)期是中國機(jī)床工業(yè)的奠基階段。

1958~1978年期間，中國機(jī)床工業(yè)進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段。60年代初期開展了高精度精密機(jī)床戰(zhàn)役，通過攻關(guān)累計(jì)掌握5類26種高精度精密機(jī)床技術(shù)，機(jī)床精度、質(zhì)量和工藝水平普遍提高。60年代中期開始的“三線建設(shè)”中，在川、黔、陜、甘、寧、青、豫西、鄂西等地區(qū)，由老廠老所遷建、包建了33個(gè)機(jī)床工具企業(yè)，改善了行業(yè)的地區(qū)布局，其中，為中國第二汽車制造廠(以下簡(jiǎn)稱“二汽”)提供成套設(shè)備成為集機(jī)床工具行業(yè)技術(shù)能力和展示其發(fā)展水平的又一個(gè)全行業(yè)性大“戰(zhàn)役”，大大提升了行業(yè)技術(shù)水平和能力。與此同時(shí)，國家大力支持發(fā)展大型、重型和超重型機(jī)床，以滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)之所需。

我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷程，起步很早。我國機(jī)床產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了1949年前的萌芽階段后，在“一五”期間奠基并快速發(fā)展。1958 年第1臺(tái)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床研制成功，由此開始了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程，如圖8所示，這個(gè)歷程可以劃分為：初始發(fā)展階段、持續(xù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段、高速發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)階段。

圖8 我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷程

在初始發(fā)展階段，這是相對(duì)封閉的技術(shù)研發(fā)期。在我國機(jī)床工業(yè)尚處在奠基發(fā)展的時(shí)期，美國于1952年研制出了世界上第1臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)字控制銑床，機(jī)床開始向數(shù)控化發(fā)展。1958年北京第一機(jī)床廠與清華大學(xué)合作研發(fā)出了中國第1臺(tái)數(shù)控銑床，僅比世界第1臺(tái)數(shù)控機(jī)床晚6年。到1972年我國能提供數(shù)控線切割機(jī)、非圓插齒機(jī)和劈錐銑等少數(shù)品種的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。從第1臺(tái)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床研制成功到20世紀(jì)70年代中期，我國的數(shù)控機(jī)床處于初期技術(shù)研究探索階段，只進(jìn)行了少量產(chǎn)品試制工作，尚未全面開展數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究和工業(yè)化開發(fā)生產(chǎn)。70年代中后期，全面啟動(dòng)了數(shù)控機(jī)床研制生產(chǎn)工作，1975年齊齊哈爾第二機(jī)床廠完成了國產(chǎn)第1臺(tái)數(shù)控龍門式銑床的研制。由于受到當(dāng)時(shí)國內(nèi)外形勢(shì)限制，缺乏與先進(jìn)工業(yè)國家的技術(shù)交流，彼此數(shù)控機(jī)床技術(shù)的研究開發(fā)基本上處于封閉的狀態(tài)。

可以說，中國數(shù)控機(jī)床最早的研制工作幾乎是與世界同步的，雖然起步較早，但初期數(shù)控機(jī)床技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本上處于一種封閉狀態(tài)，從1958年到1978年改革開放前，數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。相對(duì)于美、日和歐洲先進(jìn)工業(yè)國家在70年代末和80年代初就已實(shí)現(xiàn)了機(jī)床產(chǎn)品的數(shù)控化升級(jí)換代，我國的機(jī)床數(shù)控化進(jìn)程到70年代末才剛剛開始，并且這一升級(jí)換代過程歷經(jīng)了多重曲折困難，直到30多年后，機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)品數(shù)控化升級(jí)換代才得以全面實(shí)現(xiàn)。

1978年后，隨著國家的改革開放，我國數(shù)控機(jī)床進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，初步建立產(chǎn)業(yè)體系并推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。80年代初期，通過引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)床主機(jī)技術(shù)，并與國外公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，我國開始研制和生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，例如：青海第一機(jī)床廠根據(jù)機(jī)械工業(yè)部安排與日本FANUC合作，研制成功國內(nèi)第1臺(tái)臥式數(shù)控加工中心XH754 (1980年);北京機(jī)床研究所與北京第三機(jī)床廠合作研制成功國內(nèi)首個(gè)JCS-FMC-1/2臥/立式加工柔性單元，北京機(jī)床所與日本FANUC合作研發(fā)的我國第1條回轉(zhuǎn)體加工柔性制造系統(tǒng)投入生產(chǎn);南京機(jī)床廠與德國TRAUB公司合作生產(chǎn)TND360數(shù)控車床，成批量應(yīng)用于生產(chǎn);北京航空航天大學(xué)研制的國內(nèi)首臺(tái)微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) CNC-4D 成批量成功應(yīng)用于航空企業(yè)XK5040銑床的數(shù)控化改造(1983年)�！傲�五”期間(1981~ 1985)，對(duì)數(shù)控機(jī)床采用直接從國外“引進(jìn)技術(shù)”的方式，通過許可證貿(mào)易、合作生產(chǎn)、購進(jìn)樣機(jī)等方式，引進(jìn)數(shù)控機(jī)床及相關(guān)技術(shù)183項(xiàng)，開發(fā)出數(shù)控機(jī)床新品種81種，累計(jì)可供品種達(dá)113種，這成為我國數(shù)控機(jī)床從展品、樣機(jī)走向商品的一個(gè)分水嶺。

“七五”期間(1986~1990)，國家安排了數(shù)控機(jī)床科技攻關(guān)專題和以引進(jìn)技術(shù)“消化吸收”為主要內(nèi)容的“數(shù)控一條龍”項(xiàng)目，包括5種機(jī)床主機(jī)和3種數(shù)控系統(tǒng)的消化吸收國產(chǎn)化。

“八五”期間(1991~1995)，以“自主開發(fā)”為重點(diǎn)支持國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品開發(fā)，成功開發(fā)出了具有當(dāng)時(shí)國際先進(jìn)技術(shù)水平的中華Ⅰ型(北京珠峰公司和北京航空航天大學(xué)聯(lián)合開發(fā))，華中Ⅰ型(武漢華中數(shù)控)和藍(lán)天Ⅰ型(沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心)等高檔數(shù)控系統(tǒng)。

“九五”期間(1996~2000)，以推進(jìn)數(shù)控機(jī)床“產(chǎn)業(yè)化”為重點(diǎn)，在技術(shù)方面基于工業(yè) PC 平臺(tái)的普及型數(shù)控系統(tǒng)開始走向?qū)嵱�，并且攻克了開放式網(wǎng)絡(luò)化多通道多軸聯(lián)動(dòng)技術(shù);在產(chǎn)品方面，重點(diǎn)發(fā)展數(shù)控車床、加工中心、數(shù)控磨床、數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控鍛壓機(jī)床和數(shù)控重型機(jī)床等6大類產(chǎn)品，形成主機(jī)批量生產(chǎn)能力和關(guān)鍵配套能力，到2000年，我國數(shù)控機(jī)床品種達(dá)1500種，還研發(fā)出了5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心并投入市場(chǎng)，但此期間機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值數(shù)控化率一直在20%左右徘徊，產(chǎn)量數(shù)控化率不足10%;在產(chǎn)業(yè)方面，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床面向市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐加快，開始進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。

十五期間，中國機(jī)床進(jìn)入了高速發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)品得到了快速普及和升級(jí)。

“十五”期間(2001~2005 )，隨著 2002 年中國正式加入WTO，我國數(shù)控機(jī)床進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量以超過30%的幅度逐年增長，國產(chǎn)5軸聯(lián)動(dòng)加工中心和5面體龍門式加工中心為能源、汽車、航空航天等國家重點(diǎn)建設(shè)工程提供了關(guān)鍵裝備。這期間，在國家“863計(jì)劃”中還實(shí)施了“高精尖數(shù)控機(jī)床”重點(diǎn)專項(xiàng)，支持了航空、汽車等部分重點(diǎn)領(lǐng)域急需的高精尖數(shù)控裝備研制。

“十一五”期間(2006~2010)，我國機(jī)床工業(yè)保持持續(xù)穩(wěn)定高速發(fā)展，2007年沈陽機(jī)床和大連機(jī)床分別進(jìn)入全球機(jī)床行業(yè)前 10強(qiáng)。一方面，一批機(jī)床企業(yè)“走出去”，到發(fā)達(dá)國家進(jìn)行技術(shù)并購，如沈陽機(jī)床在德國設(shè)立技術(shù)研發(fā)中心，大連機(jī)床、沈陽機(jī)床、北一機(jī)床分別并購 Ingersoll(美國)、Schiess(德國)和 Waldrich-Coburg(德國)等。另一方面，國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)中高檔數(shù)控機(jī)床需求急增，機(jī)床企業(yè)加大產(chǎn)品研發(fā)力度，“十一五”期間金屬切削機(jī)床中的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)72.8萬臺(tái)，與“十五”期間相比，增長 281%，產(chǎn)量數(shù)控化率從15%(2006年)提高到30%(2010年);一批民營數(shù)控機(jī)床企業(yè)開始快速發(fā)展，其產(chǎn)品在一些細(xì)分領(lǐng)域(如3C、汽車零部件和家電等)占有重要地位。從2009年開始，中國在金屬加工機(jī)床的生產(chǎn)、消費(fèi)和進(jìn)口三個(gè)方面均列世界第一，并保持到 2018年。2009年，國家出臺(tái) 裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃 ，啟動(dòng)實(shí)施“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)(以下簡(jiǎn)稱“04 專項(xiàng)”)，聚焦航空航天、汽車以及船舶、發(fā)電領(lǐng)域?qū)Ω邫n數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備的需求，進(jìn)行重點(diǎn)支持。

“十二五”以來，總體來說國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，在國內(nèi)中低端數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)已占有明顯優(yōu)勢(shì)。04專項(xiàng)對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要推動(dòng)作用，加快了高檔數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的技術(shù)研發(fā)步伐，促進(jìn)了機(jī)床企業(yè)與航空航天、汽車、船舶和發(fā)電等領(lǐng)域的用戶企業(yè)的結(jié)合;一批高檔數(shù)控機(jī)床(如車銑復(fù)合加工中心、大型龍門式 5 軸聯(lián)動(dòng)加工中心、多主軸鏡像銑削機(jī)床等)實(shí)現(xiàn)了從“無”到“有”，并成功應(yīng)用于重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)工程的實(shí)際生產(chǎn);濟(jì)南二機(jī)床已有9條用于大型快速高效全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線出口至福特汽車集團(tuán)(美國)，并進(jìn)一步拓展到日產(chǎn)汽車公司(日本)、標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)(法國)，進(jìn)入國際市場(chǎng);5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床精度測(cè)試“S試件”標(biāo)準(zhǔn)列入ISO 標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)我國在國際高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域“零”的突破。2015年，國家全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，“高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人”等10大領(lǐng)域被列為重點(diǎn)。2016年，我國機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)出數(shù)控化率和機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)數(shù)控化率均接近 80% 的水平，基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)床產(chǎn)品的數(shù)控化升級(jí)。我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展的同時(shí)，企業(yè)創(chuàng)新能力不足、核心技術(shù)缺失、專業(yè)人才不足、技術(shù)基礎(chǔ)薄弱和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡等深層次問題也逐漸顯現(xiàn)，2019年國內(nèi)機(jī)床行業(yè)兩大巨頭——大連機(jī)床和沈陽機(jī)床分別走向破產(chǎn)和重整，并被中國通用技術(shù)集團(tuán)重組。與此同時(shí)，一批數(shù)控機(jī)床后起之秀異軍突起，以東部沿海地區(qū)為主形成了面向市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)聚集地區(qū)等。

2、“十八羅漢”變遷

中國機(jī)床的發(fā)展，經(jīng)歷了“十八羅漢”變遷和民營機(jī)床企業(yè)快速發(fā)展。

“一五”時(shí)期，我國由蘇聯(lián)及東歐國家援建了156項(xiàng)重點(diǎn)工程項(xiàng)目，其中涉及機(jī)床工業(yè)的項(xiàng)目有：新建沈陽第一機(jī)床廠和武漢重型機(jī)床廠、改建沈陽第二機(jī)床廠(即中捷友誼廠)，此外在蘇聯(lián)專家指導(dǎo)下，一機(jī)部按專業(yè)分工規(guī)劃布局了被稱為“十八羅漢”的一批骨干機(jī)床企業(yè)，這些企業(yè)及其專業(yè)產(chǎn)品分工見表1。

在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，“十八羅漢”和“七所一院”快速建立了我國較完整的機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)和科研體系，支撐了建國后直至1978年改革開放前我國的工業(yè)化發(fā)展，并為改革開放后制造業(yè)的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。近年來，“十八羅漢”經(jīng)過多次改革，經(jīng)營機(jī)制、管理體制、所有制結(jié)構(gòu)都發(fā)生了很大變化。經(jīng)過40多年發(fā)展變遷，曾經(jīng)作為我國機(jī)床行業(yè)主力軍的“十八羅漢”企業(yè)中，一部分改革創(chuàng)新穩(wěn)定發(fā)展，如濟(jì)南二機(jī)床已發(fā)展為世界三大數(shù)控沖壓裝備制造商之一，同時(shí)還生產(chǎn)大重型金屬切削機(jī)床，成為“中國名牌”;一部分企業(yè)仍在改革調(diào)整之中，例如，沈陽機(jī)床、大連機(jī)床、齊二機(jī)床等已進(jìn)入中國通用技術(shù)集團(tuán)，并與集團(tuán)下屬的北京機(jī)床研究所、哈爾濱量具刃具公司、天津一機(jī)床等共同組成了先進(jìn)制造與技術(shù)服務(wù)主業(yè)中的機(jī)床板塊;少數(shù)企業(yè)已經(jīng)破產(chǎn)不再經(jīng)營，如長沙機(jī)床廠。

表1 “一五”時(shí)期布局的機(jī)床行業(yè)“十八羅漢”

而近10年來，一批民營數(shù)控機(jī)床企業(yè)異軍突起，在國內(nèi)外市場(chǎng)產(chǎn)生重要影響，如北京精雕、四川普什寧江、大連光洋/科德、上海拓璞、紐威數(shù)控(蘇州)、寧波海天精工、武漢華中數(shù)控、廣州數(shù)控等，它們是在數(shù)控機(jī)床行業(yè)國內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中崛起的后起之秀，成為中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的有生力量。另外，以市場(chǎng)和用戶需求為導(dǎo)向，東部沿海地區(qū)則形成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，如山東滕州中小機(jī)床之都、江蘇泰州特種加工機(jī)床基地、浙江溫嶺工量具機(jī)床名城、浙江玉環(huán)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床之都、浙江寧波模具之都、安徽博望刃具之鄉(xiāng)等，它們?yōu)閿?shù)控機(jī)床市場(chǎng)繁榮帶來了新鮮的活力和特色。

3、04專項(xiàng)的標(biāo)志性成果

2009年，對(duì)于中國機(jī)床發(fā)展具有重要意義和作用的04專項(xiàng)正式啟動(dòng)�！笆�一五”期間，通過支持8大類、57種主機(jī)產(chǎn)品部署課題任務(wù)，重點(diǎn)解決“有無”問題;“十二五”期間，聚焦高檔數(shù)控系統(tǒng)、功能部件及成套裝備和生產(chǎn)線的研發(fā);“十三五”期間，進(jìn)一步重點(diǎn)聚焦航空航天、汽車兩大領(lǐng)域，著力攻克數(shù)控系統(tǒng)與功能部件、可靠性和精度保持性技術(shù)、加工效率與工藝水平提升等問題�？傮w上，專項(xiàng)課題部署覆蓋了實(shí)施方案確定的重點(diǎn)任務(wù)，涵蓋了重點(diǎn)領(lǐng)域急需的關(guān)鍵制造裝備，部分先進(jìn)企業(yè)在專項(xiàng)實(shí)施過程中充分了解用戶需求，由此催生出一批關(guān)鍵制造裝備，具備了一定的國際競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

在04專項(xiàng)支持下研制了一批高檔數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備，標(biāo)志性裝備及相關(guān)技術(shù)成果如下：

(1)航空領(lǐng)域大型關(guān)鍵成套制造裝備。成功研制一批典型航空結(jié)構(gòu)件加工所需的切削/成形裝備，如8萬噸(800MN)大型模鍛壓力機(jī)、龍門及臥式5軸聯(lián)動(dòng)加工中心、大型翻板臥式加工中心、復(fù)合材料鋪帶機(jī)和鋪絲機(jī)等，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代。

(2)運(yùn)載火箭大型特種制造裝備。多主軸鏡像銑削加工機(jī)床、大型龍門式 5軸加工中心、重型5軸龍門式攪拌摩擦焊裝備、自動(dòng)化鉚接裝備等制造裝備得到示范應(yīng)用，掌握了核心關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自主可控，為載人航天、空間站工程和新一代運(yùn)載火箭提供了有力支撐。

(3)汽車大型快速高效全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。形成了“汽車車身大型快速高效全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線”等優(yōu)勢(shì)技術(shù)和產(chǎn)品，裝備了國內(nèi)幾乎所有自主品牌、合資品牌的汽車企業(yè)，國內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)70%以上，國際市場(chǎng)占有率達(dá)30%，徹底擺脫了國產(chǎn)汽車高檔沖壓設(shè)備主要依賴進(jìn)口的局面。

(4)動(dòng)力總成(汽車發(fā)動(dòng)機(jī))關(guān)鍵加工裝備。面向動(dòng)力總成的關(guān)鍵加工裝備精密臥式加工中心實(shí)現(xiàn)100%數(shù)字化設(shè)計(jì)，突破了熱誤差綜合補(bǔ)償技術(shù)，可靠性大幅提升，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和主要功能部件配套率顯著提高。

(5)發(fā)電設(shè)備重型制造裝備。成功研制3.6萬噸(360MN)黑色金屬垂直擠壓機(jī)、超重型立式車銑復(fù)合加工中心、重型橋式龍門 5軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合機(jī)床等，為第三代核電提供了有效支撐。

(6)大型船舶制造裝備。成功研制 25m 數(shù)控立柱移動(dòng)立式銑車機(jī)床、大型組合式曲軸車銑復(fù)合機(jī)床，解決了國家重大工程急需，填補(bǔ)國內(nèi)空白，我國船舶用高檔數(shù)控重型機(jī)床已可滿足船舶自主化制造的需求。

(7)光學(xué)元件超精密關(guān)鍵制造裝備。突破了超精密制造機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)，研制出主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平的一批超精密加工關(guān)鍵裝備，構(gòu)建直接應(yīng)用于國家重大光學(xué)工程的 3 條示范生產(chǎn)線，完成國家重大工程所需的典型光學(xué)元件試制。

(8)高檔數(shù)控機(jī)床成套裝備。成功研制出箱體類零件加工 FMC50 柔性制造單元、航天發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)重件 FMS 生產(chǎn)線、高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元凸輪軸智能生產(chǎn)線、汽車自動(dòng)變速器齒輪(箱)數(shù)字制造工藝裝備鏈、螺紋/螺桿數(shù)字制造工藝裝備鏈、汽車輪轂智能制造島、五軸機(jī)床鋁合金肋板類臥式加工生產(chǎn)線等，在航空航天、汽車等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。

(9)高檔數(shù)控系統(tǒng)。多通道、多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際主流產(chǎn)品技術(shù)水平，功能與之相當(dāng)，可靠性有效提升，打破國外數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面，實(shí)現(xiàn)了在航空航天重點(diǎn)企業(yè)的批量示范應(yīng)用。

(10)高檔數(shù)控機(jī)床功能部件及配套體系。高速、高精、重載滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌產(chǎn)品性能及市場(chǎng)占有率均明顯提高，功能部件配套體系逐步完善。

(11)關(guān)鍵領(lǐng)域所需成套刀具及成套裝備。工具行業(yè)技術(shù)水平明顯提升，研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化能力明顯增強(qiáng)，在航空和汽車行業(yè)基本具備刀具整體配套能力。

4、國內(nèi)外對(duì)比分析

數(shù)控機(jī)床，有著獨(dú)特的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)中是具有基礎(chǔ)性、復(fù)雜性和戰(zhàn)略性的物資。數(shù)控機(jī)床(特別是高檔數(shù)控機(jī)床)在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面有如下一些特點(diǎn)：

(1)技術(shù)密集、迭代積累。數(shù)控機(jī)床是一類將機(jī)械、電氣、液壓、控制、硬件、軟件、信息、網(wǎng)絡(luò)、傳感等多學(xué)科、多專業(yè)的技術(shù)高度集成于一個(gè)實(shí)物載體的產(chǎn)品，技術(shù)高度密集，需要長期積累和迭代。

(2)工藝細(xì)分、品種繁多。涉及切削加工，成形加工，特種加工等不同的類別和工藝，工藝劃分較細(xì)，產(chǎn)品類別及型號(hào)繁多。

(3)市場(chǎng)量小、利潤較低。機(jī)床行業(yè)往往只是其服務(wù)的終端產(chǎn)品行業(yè)(如汽車、工程機(jī)械、飛機(jī)制造等)規(guī)模的百分之幾，它提供制造工具類的產(chǎn)品，產(chǎn)品功能和性能要求高但利潤低。

(4)勞動(dòng)密集、工匠精神。由于運(yùn)動(dòng)精度、動(dòng)態(tài)性能要求高但市場(chǎng)規(guī)模小，故難以進(jìn)行大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，需要大量具有工匠精神的技能型工人。

(5)資本疏離、隱性壟斷。雖然機(jī)床行業(yè)總體來說在全球是一個(gè)充分競(jìng)爭(zhēng)的行業(yè)，但在高檔數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，先入者往往基于自身技術(shù)積累而建立起強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具有隱性壟斷的特征，即在該領(lǐng)域市場(chǎng)機(jī)制是局部失靈的。對(duì)于后發(fā)的工業(yè)化國家，投資高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)很大，因此資本一般是疏離該領(lǐng)域的，需要依靠國家財(cái)政支持和產(chǎn)業(yè)政策傾斜。

在綜合分析多方面的資料基礎(chǔ)上，本文從市場(chǎng)需求、決策管理、產(chǎn)品定位與服務(wù)、創(chuàng)新體系、核心技術(shù)、人才教育及產(chǎn)學(xué)研合作、研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方面，對(duì)中國、德國及瑞士等歐洲國家、日本進(jìn)行了對(duì)比分析，具體情況如表2所示。德國和日本的做法，值得中國借鑒。

表2 數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域國內(nèi)外對(duì)比分析

5、未來發(fā)展趨勢(shì)

在未來主要發(fā)展趨勢(shì)方面，數(shù)控機(jī)床技術(shù)呈現(xiàn)出高性能、多功能、定制化、智能化和綠色化的發(fā)展趨勢(shì)，即：

(1)高性能。數(shù)控機(jī)床發(fā)展過程中，一直在努力追求更高的加工精度、切削速度、生產(chǎn)效率和可靠性。未來數(shù)控機(jī)床將通過進(jìn)一步優(yōu)化的整機(jī)結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的控制系統(tǒng)和高效的數(shù)學(xué)算法等，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線曲面的高速高精直接插補(bǔ)和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的伺服控制;通過數(shù)字化虛擬仿真、優(yōu)化的靜動(dòng)態(tài)剛度設(shè)計(jì)、熱穩(wěn)定性控制、在線動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)大幅度提高可靠性和精度保持性。

(2)多功能。從不同切削加工工藝復(fù)合(如車銑、銑磨)向不同成形方法的組合(如增材制造、減材制造和等材制造等成形方法的組合或混合)，數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人“機(jī)-機(jī)”融合與協(xié)同等方向發(fā)展;從“CAD-CAM-CNC”的傳統(tǒng)串行工藝鏈向基于3D實(shí)體模型的“CAD+CAM+CNC集成”一步式加工方向發(fā)展;從“機(jī)-機(jī)”互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)化，向“人-機(jī)-物”互聯(lián)、邊緣/云計(jì)算支持的加工大數(shù)據(jù)處理方向發(fā)展。

(3)定制化。根據(jù)用戶需求，在機(jī)床結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)配置、專業(yè)編程、切削刀具、在機(jī)測(cè)量等方面提供定制化開發(fā)，在加工工藝、切削參數(shù)、故障診斷、運(yùn)行維護(hù)等方面提供定制化服務(wù)。模塊化設(shè)計(jì)、可重構(gòu)配置、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、軟件定義制造、可移動(dòng)制造等技術(shù)將為實(shí)現(xiàn)定制化提供技術(shù)支撐。

(4)智能化。通過傳感器和標(biāo)準(zhǔn)通信接口，感知和獲取機(jī)床狀態(tài)和加工過程的信號(hào)及數(shù)據(jù)，通過變換處理、建模分析和數(shù)據(jù)挖掘?qū)�加工過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，形成支持最優(yōu)決策的信息和指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床及加工過程的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和控制，滿足優(yōu)質(zhì)、高效、柔性和自適應(yīng)加工的要求。“感知、互聯(lián)、學(xué)習(xí)、決策、自適應(yīng)”將成為數(shù)控機(jī)床智能化的主要功能特征，加工大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)、數(shù)字孿生、邊緣計(jì)算/云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)等將有力助推未來智能機(jī)床技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。

(5)綠色化。技術(shù)面向未來可持續(xù)發(fā)展的需求，具有生態(tài)友好的設(shè)計(jì)、輕量化的結(jié)構(gòu)、節(jié)能環(huán)保的制造、最優(yōu)化能效管理、清潔切削技術(shù)、宜人化人機(jī)接口和產(chǎn)品全生命周期綠色化服務(wù)等。

切削機(jī)床是利用刀具或磨具通過機(jī)械能作用于工件，實(shí)現(xiàn)材料去除的各種工藝(如車削、銑削、鏜削、鉆削、磨削等)，其本質(zhì)問題可以歸結(jié)為兩點(diǎn)，一是用什么能量去除材料? 二是如何控制能量使用? 如本文開篇所述，機(jī)床1.0是以蒸汽動(dòng)力直接給機(jī)床提供機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)各種切削工藝，控制方式是手動(dòng)控制;機(jī)床 2.0將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)機(jī)床，并帶來數(shù)字控制機(jī)床的出現(xiàn)，控制方式是自動(dòng)控制;機(jī)床 3.0則是計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)帶來的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床，它改變了機(jī)床控制方式和生產(chǎn)組織方式，使其數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。

展望未來，機(jī)床4.0將面臨新的革命性變化，表現(xiàn)在一是材料去除過程直接所用的能量由以機(jī)械能為主變化為機(jī)械能、電能、光能、化學(xué)能等多種能場(chǎng)及其組合。二是能量使用的控制方式，一方面智能化控制是未來機(jī)床近期發(fā)展的最主要特征和趨勢(shì)，它使得機(jī)床更高(精度)、更快(效率)、更強(qiáng)(功能)、更省(綠色);另一方面，即將出現(xiàn)的量子計(jì)算和量子計(jì)算機(jī)，就如同當(dāng)年電子計(jì)算機(jī)給數(shù)控機(jī)床帶來革命性跨越一樣，重新定義一代數(shù)控機(jī)床，催生出全新原理和全新概念的數(shù)控機(jī)床和生產(chǎn)過程。

機(jī)床作為工作母機(jī)，多年來為工業(yè)革命和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展提供了制造工具和方法;未來工業(yè)發(fā)展和人類文明進(jìn)步，仍然離不開數(shù)控機(jī)床的支撐和促進(jìn)。展望未來，新的一輪工業(yè)革命給數(shù)控機(jī)床的發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，先進(jìn)制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)及新一代人工智能融合，也給數(shù)控機(jī)床的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品換代和產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了技術(shù)支撐，數(shù)控機(jī)床將走向高性能、多功能、定制化、智能化和綠色化，并擁抱未來的量子計(jì)算新技術(shù)，為新的工業(yè)革命和人類文明進(jìn)步提供更強(qiáng)大、更便利和更有效的制造工具。

來源：騰訊網(wǎng)

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