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中國機床工業如何面對未來行業發展?

日期:2009-06-16  來源:慧聰網    點擊:
 中國制造產值世界第四,僅約占5%,但單位產值的能耗和物耗第一,比發達國家高4-10倍。高檔產品(如汽車):外國品牌,中國制造。GDP算你的,利潤分去一半。中檔產品(如計算機):中國品牌,外國核心技術,你賺小頭,他賺大頭,走進微利時代。

    低檔產品:自相殺價,爭相出口。面對國際貿易壁壘重重:環保、使用安全,反傾等限制。業績驕人,問題不少。

    一、市場狀況分析

    1.面臨的機遇與挑戰ChancesandChallenges

    進入WTO后,在"中國制造"已經成為跨國公司的重要戰略,使我國制造業面臨巨大的機遇。中國將成為制造大國,19世紀以來制造大國必然成為經濟強國的歷史不一定會重演,我們面臨嚴峻的挑戰。中國制造業面臨兩種前途:

    1)跨國公司的加工車間(依賴外資和技術)。

    2)世界制造基地、全球制造的伙伴(利用外資和掌握技術)。毫無疑問,后者將給我國勞動力就業和國民經濟的高速增長帶來更大的機遇,同時還有助于迅速提高我國制造業的技術水平和企業管理水平,從打工伙計變成為合作伙伴,保持可持續發展。

    2.我國機床工業的處境SpotsofChineseMachineToolIndustry

    2003年,我國機床消費金額世界第一。機床進口金額世界第一,機床生產金額世界第四,機床出口金額世界第十二。進出口逆差高達11倍以上,大陸出口額僅為臺灣省的22%。總體來說,高端失守、低端混戰,缺乏創新產品,缺乏中華品牌,缺乏核心競爭力,不能滿足中國成為世界制造強國的需要。

    3.數控機床近年市場走勢MarketTrendofCNCMachineinChina

    從1999年到2003年,數控機床消費額從13.3億美元增加到37.5億美元,機床消費額數控化率43.8%上升到57%。數控機床進口額從8.78美元增加到27.1億美元。數控機床生產金額從4.52美元增加到10.4億美元。國產數控機床市場占有率從33.9%下降到27.7%,出現產業危機。

    4.誰是數控機床的買家?WhoAretheBuyersofCNCMachines?

    汽車及零部件產業是機床工業的最大用戶,占40%以上,機床工業隨汽車工業興旺而發展、蕭條而下降,目前發動機和關鍵零部件生產設備基本依賴進口。航空航天以及國防工業需要各種高速、精密、大型5軸數控機床,目前精加工大多采用進口機床,國產機床僅用于粗加工。造船和電站設備是我國的制造業的強項,需要大型3-5軸數控機床,目前進口量也相當大。信息、電子和家用電器產業主要需要模具和中小零件制造用的高速加工中心、電火花和線切割數控機床。

    機床工業與其他工業的關聯特征是市場波動的起伏放大。

    5.機床工業的使命與愿景TheMission&VisionofChineseMachineToolIndustry

機床是工作母機,制造機器的機器。機床工業是裝備工業的核心,產業雖小,系關國家經濟命脈和安全。我們正在從制造大國邁向強國,誰來裝備中國?美、德、日在關鍵時刻,都是靠本國機床工業裝備自己。中國機床工業的使命是:擎起"裝備中國"的半邊天。我們的愿景是:掌握核心技術,趕上世界發展潮流。開創世界裝備中國、中國裝備世界的新局面。實現使命和愿景的關鍵在于周密的戰略思考和中長期戰略規劃。

    溫家寶總理2004年4月12日批示:"在深入研究的基礎上提出發展國產機床特別是數控機床的規劃和政策,以提高我國制造業的水平"。2004年6月18日,國家發改委與國防科工委聯合召開了"支持國產數控機床座談會"。2004年7月13日,發改委工業司召開了"發展數控機床專項規劃座談會",廣泛聽取企業和專家對專項規劃的意見,共謀我國數控機床發展之策、振興之路。

    6.走出誤區、迎接挑戰OvercomeBarriers,ReceiveChallenges

    1)切勿妄自菲薄,自主才能成大器。

    《一五》中國機床工業從無到有,滿足當時需求80%。50年來積累了許多好經驗,我們有可能在今后10年趕上發達國家。

    2)摒棄急功近利,居安思危。機床是反映新材料、新工藝和高新技術的機電一體化產品,沒有長遠的戰略規劃和足夠的研發投入是無法長期保持市場占有率的。

    3)體制、觀念、人才。寧夏小巨人、北京阿奇夏米爾、浙江日發精密機械的成功,從不同角度說明體制、觀念和人才在企業騰飛的征途中比技術更加重要。

    7.在國際競爭中成長ShapeintheWorldCompetition

    2003年德國的DMG、日本的豐田工機和牧野銑床、韓國的大宇等著名機床公司都在我國開辦獨資企業,北一大隈機床公司的投產可能掀起新一輪合資潮,外資和合資企業已占我國機床企業2238家的14%。中國機床市場已經國際化。

    秦川發展收購美國UAI公司60%的股權,大連集團收購Ingersoll屬下的2個分公司,上海明精收購德國Wohlemberg公司53%的股權,中國機床工業開始走向世界,但目前在技術、管理不如他人、國際市場經驗欠缺的情況下,應該謹慎從事。

    但是另一方面,我國2003年出口機床600萬臺,平均單價60美元,進口機床平均單價33000美元,相差550倍。我們裝備別人一個傳統加工車間,換來一臺高檔數控機床,可悲乎!

    8.加速機床產業群優化Speed-upChineseMachineToolIndustryOptimization

    我國數控機床還沒有真正產業化,年產千臺以上數控機床的企業為數不多。現代數控機床的組成60%以上是功能部件,我國數控機床配套件的高效供應鏈遠沒有形成。外資看好長三角汽車工業的強大需求,積極部署機床制造產業鏈:如德國DMG、INA、Siemens,臺灣省的楊鐵、銀泰科技等。代表330多家企業的美國機械制造技術協會的上海技術服務中心即將舉行開業慶典。目前我國機床工業逐步形成五大產業群:東北、渤海灣、長三角、西北和西南。

9.科學的產業發展觀ScientificDevelopmentStrategyofChineseMachineToolIndustry

    機床制造業的規模和技術水平是受到市場需求、資源、環境、產業布局和國家安全約束的。我們決不能單純以市場、技術或產量來制定機床工業發展戰略,而應該是從資源、人口、環境的高度來平衡機床工業和其他產業的和諧發展。走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗少、環境污染小、人力資源得到充分發揮的新型工業化的道路。

    二、機床的技術發展趨勢

    TechnologicTrendsofMachineTool

    1.機床的高速化HighSpeedMachining

    隨著汽車、航空航天等工業輕合金材料的廣泛應用,高速加工已成為制造技術的重要發展趨勢。

    高速加工具有縮短加工時間、提高加工精度和表面質量等優點,在模具制造等領域的應用也日益廣泛。機床的高速化需要新的數控系統、高速電主軸和高速伺服進給驅動,以及機床結構的優化和輕量化。高速加工不僅是設備本身,而是機床、刀具、刀柄、夾具和數控編程技術,以及人員素質的集成。高速化的最終目的是高效化,機床僅是實現高效的關鍵之一,絕非全部,生產效率和效益在"刀尖"上。

    2.機床的精密化HighPrecisionMachining

    按照加工精度,機床可分為普通機床、精密機床和超精機床,加工精度大約每8年提高一倍。數控機床的定位精度即將告別微米時代而進入亞微米時代,超精密數控機床正在向納米進軍。在未來10年,精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機床。機床的精密化不僅是汽車、電子、醫療器械等工業的迫切需求,還直接關系到航空航天、導彈衛星、新型武器等國防工業的現代化。

    3.從工序復合到完整加工Multi-operationandCompleteMachining

    70年代出現的加工中心開多工序集成之先河,現已發展到"完整加工",即在一臺機床上完成復雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成,一次裝卡就把一個零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數,提高了加工精度,易于保證過程的高可靠性和實現零缺陷生產。此外,完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時間,減少了機床臺數,簡化了物料流,提高了生產設備的柔性,生產總占地面積小,使投資更加有效。

    4.機床的信息化e-TowerforAutonomousManagement

    機床信息化的典型案例是Mazak410H,該機床配備有信息塔,實現了工作地的自主管理。信息塔具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產計劃調度系統聯網,下載工作指令和加工程序。工件試切時,可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實時反映機床工作狀態和加工進度,并可以通過手機查詢。信息塔同時進行工作地數據統計分析和刀具壽命管理,以及故障報警顯示、在線幫助排除。機床操作權限需經指紋確認。

 5.機床的智能化-測量、監控和補償OnlineMeasurement,MonitoringandCompensation

    機床智能化包括在線測量、監控和補償。數控機床的位置檢測及其閉環控制就是簡單的應用案例。為了進一步提高加工精度,機床的圓周運動精度和刀頭點的空間位置,可以通過球桿儀和激光測量后,輸入數控系統加以補償。未來的數控機床將會配備各種微型傳感器,以監控切削力、振動、熱變形等所產生的誤差,并自動加以補償或調整機床工作狀態,以提高機床的工作精度和穩定性

    6.機床的微型化Micro-machineandMicro-factory

    隨著納米技術和微機電系統的迅速進展,開發加工微型零件的機床已經提到日程上來了。微型機床同時具有高速和精密的特點,最小的微型機床可以放在掌心之中,一個微型工廠可以放在手提箱中。操作者通過手柄和監視屏幕控制整個工廠的運作。

    7.新的并聯機構原理ParallelKinematicsMachine

    傳統機床是按笛卡爾坐標將沿3個坐標軸線的移動X、Y、Z和繞3個坐標軸線轉動A、B、C依次串聯疊加,形成所需的刀具運動軌跡。并聯運動機床是采用各種類型的桿機構在空間移轉主軸部件,形成所需的刀具運動軌跡。并聯運動機床具有結構簡單緊湊、剛度高、動態性能好等一系列優點,應用前景廣闊。

    8.新的工藝過程NewFabricationProcesses

    除了金屬切削和鍛壓成形外,新的加工工藝方法和過程層出不窮,機床的概念正在變化。激光加工領域日益擴大,除激光切割、激光焊接外,激光孔加工、激光三維加工、激光熱處理、激光直接金屬制造等應用日益廣泛。

    電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術、三維打印技術各顯神通。

    9.新結構和新材料NewContractionsandMaterials

    機床高速化和精密化要求機床的結構簡化和輕量化,以減少機床部件運動慣量對加工精度的負面影響,大幅度提高機床的動態性能。例如,借助有限元分析對機床構件進行拓撲優化,設計"箱中箱"結構,以及采用空心焊接結構或鉛合金材料已經開始從實驗室走向實用。

    10.新的設計方法和手段NewDesignMethodology

    我國機床設計和開發手段要盡快從"甩圖板"的二維CAD向三維CAD過渡。三維建模和仿真是現代設計的基礎,是企業技術優勢的源泉。在此三維設計基礎上進行CAD/CAM/CAE/PDM的集成,加快新產品的開發速度,保證新產品的順利投產,并逐步實現產品生命周期管理。

    11.直接驅動技術DirectDriveTechnology

    在傳統機床中,電動機和機床部件是借助耦合元件,如皮帶、齒輪和聯軸節等加以連接,實現部件所需的移動或旋轉,"機"和"電"是分家的。直接驅動技術是將電動機與機械部件集成為一體,成為機電一體化的功能部件,如直線電動機、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動機等。直接驅動技術簡化了機床結構,提高了機床的剛度和動態性能,運動速度和加工精度。

 12.開放式數控系統OpenCNCController

    數控系統的開放是大勢所趨。目前開放式數控系統有三種形式:1)全開放系統,即基于微機的數控系統,以微機作為平臺,采用實時操作系統,開發數控系統的各種功能,通過伺服卡傳送數據,控制坐標軸電動機的運動。2)嵌入系統,即CNC+PC,CNC控制坐標軸電動機的運動,PC作為人機界面和網絡通信。3)融合系統,在CNC的基礎上增加PC主板,提供鍵盤操作,提高人機界面功能,如Siemens840Di和Fanuc210i。

    13.可重組制造系統ReconfigurableManufacturingSystem

    隨著產品更新換代速度的加快,專用機床的可重構性和制造系統的可重組性日益重要。通過數控加工單元和功能部件的模塊化,可以對制造系統進行快速重組和配置,以適應變型產品的生產需要。機械、電氣和電子、液和氣、以及控制軟件的接口規范化和標準化是實現可重組性的關鍵。

    14.虛擬機床和虛擬制造VirtualMachineToolandVirtualManufacturing

    為了加快新機床的開發速度和質量,在設計階段借助虛擬現實技術,可以在機床還沒有制造出來以前,就能夠評價機床設計的正確性和使用性能,在早期發現設計過程的各種失誤,減少損失,提高新機床開發的質量。

    三、市場的運籌帷幄

    MarketStrategyandOperation

    1.企業增值環節在變遷TheChangesofValue-addingProcess

    傳統的制造觀念是:產品=原材料+制造過程,制造業的增值環節在加工裝配過程。現代制造的觀念是:創新產品=知識+原材料+制造過程+服務,增值環節在產品設計和軟件開發、市場開拓以及回收再造,保持可持續發展。

    2.企業運作戰略在轉變TheChangesofBusinessStrategies

    企業運作戰略正在從國內向全球化、企業內部向因特網價值鏈、權力和金錢向理念認同、價格大戰向核心競爭力轉變。

    通過精益、敏捷、信息化和網絡化能夠以較少的資源和生產能力滿足市場需求

    3.從賣機床到賣解決方案FromMachineSaletoSolutionService

    數十臺數控機床閑置不用或利用率很低,價值數百萬的高速數控機床當一般機床用,并非個別企業。我國大多數企業在技術改造時往往重視設備的采購,忽視刀具、夾具和附件,更不重視軟件和操作人員培訓。機床制造商應該考慮從買機床轉向賣解決方案。為用戶提供全方位的服務,幫助用戶經濟、合理和高效地使用機床,保持機床的可用性,提高利用率,為用戶創造更多價值。

    4.讓供應商和客戶加盟AlliancewithSuppliesandCustomers

數控機床是復雜的機電一體化產品,由技術性很強的供應鏈提供各種功能部件。機床制造商與供應商建立穩定的長期伙伴合作關系非常重要,可以保證配套件的合理價格、質量和供貨時間,并且參與機床的生產過程。客戶在定購特殊需求或專用機床后,能夠參與機床的設計和生產過程,及時交換意見,進一步滿足需要,了解所定購機床的制造質量和交貨期。

    5.電子銷售和客戶服務網絡InternetSaleandCustomerServices

    因特網為市場運作提供了廣闊的空間。我國機床制造商應該重視電子銷售方式和因特網服務的新方法,大力開拓國內外市場。通過因特網,可以借助視頻展示產品的各種功能,允許用戶下載產品樣本和說明書、有關照片、技術文件或各種多媒體資料,減少營銷成本。通過寬帶網可以進行遠程技術培訓、提供各種技術咨詢服務、進行機床遠程故障診斷等,為客戶提供內容豐富的服務。

    6.新產業:機床再制造MachineToolRebuild-NewBusiness

    機床再制造不同于基層維修,機床再制造是將有再制造價值的廢舊機床作為毛坯,利用高新技術對其進行修復和性能升級。機床再制造可以充分利用原有資源,使廢舊機床恢復和提高原有性能,減少浪費,適應環境保護的需要。許多世界著名的機床企業,如Fadel、Moore和DMG都開展機床再造得業務。

    四、結束語

    Conclusions

    機床工業是裝備工業的核心,產業雖小,系關國家經濟命脈和安全。中國機床工業正在走向世界,面臨巨大的機遇和嚴峻的挑戰。在深入研究市場和技術發展趨勢的基礎上,走出誤區,已經挑戰,制定中長期的發展戰略,優化產業群和供應鏈。充分利用因特網的平臺,創造新的經營理念和市場運作模式,為客戶提供全方位的服務、創造更多。 

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