“中国制造2025”解读:推动高端数控机床发展
时间:
2022-11-05 16:28
“中国制造2025”将数控机床和基础制造装备明确为“必须加快突破的战略领域”,强调要强化前瞻性布局,实现关键性技术突破。这一举措旨在主动把握未来科技与产业竞争的机遇,从而提升中国在全球制造业价值链中的地位,并增强在国际话语体系中的影响力。制定这一战略目标,正是基于数控机床及基础制造装备行业的独特属性及其当前所处的发展阶段。我们应认真研究、深入领会,并切实贯彻落实这些原则。
一、数控机床和基础制造设备具有战略性关键且竞争激烈的行业特性。
1. 确保中国装备制造业在全球竞争格局中的稳固地位
数控机床和基础制造装备是装备制造业的“母机”。一个国家在机床领域的技术水平和产品质量,正是衡量其制造业整体发展水平的重要指标。在“中国制造2025”战略背景下,数控机床与基础制造装备产业已被确立为中国战略性竞争的关键领域之一——这主要得益于这些行业在全球制造业分工体系中,尤其是装备制造业领域,扮演着至关重要的“锚定”角色。数控机床和基础制造装备正是制造业价值创造的根本所在,它们既是推动产业升级的核心支点,也是国家制造业基础能力的核心组成部分。唯有具备强大的基础制造能力,一个国家才有望打造出尖端装备,进而实现高附加值产品的创新与突破。
2. 支撑国防与产业安全的战略需求
在国防与安全领域,数控机床及基础制造装备的战略意义超越了单纯的经济价值,尤其是在先进国防系统生产方面。现代国防装备中的许多关键零部件——如其材料、结构设计和制造工艺——都具有独特特性,同时也带来了极大的加工挑战。这些部件无法通过传统加工设备或常规工艺来满足要求,唯有采用多轴联动、高速高精度的数控机床,才能严格达标。即便在当今全球化的背景下,发达国家仍不断对我国实施技术封锁与限制。 从产业安全的角度来看,随着中国本土制造业加速转型升级,那些技术含量高、附加值大的产业——尤其是以装备制造业为核心的领域——正面临来自发达国家日益激烈的竞争压力。目前,工程机械、电气机械以及交通运输设备等关键行业,正处于向高端市场进军的关键阶段。然而,国产机床在加工精度、可靠性、效率、自动化水平、智能化程度以及环保性能等多个核心领域,仍与国际先进水平存在明显差距。这种差距最终将削弱中国制造业在全球舞台上的整体竞争力。
3. 满足用户在其领域转型升级需求的重要支撑
当前,机床行业的下游用户需求结构正朝着高端产品方向转变。多个行业正经历广泛而深刻的结构性调整与升级,这使得市场对高品质、高技术含量的机床产品产生了迫切需求。总体来看,中高端数控机床的市场需求正快速上升,用户对机床的高速度、超高精度、多功能性、灵活性、多轴联动性、智能化以及卓越的刚性和强劲动力性能提出了更高要求。 例如,汽车行业正呈现出一种日益明显的趋势:大规模生产多样化车型,且车型更新换代速度不断加快。与此同时,新能源汽车的加速发展进一步凸显了对加工设备持续向精密化、高效化和智能自动化方向演进的需求。 在航空航天领域,随着民用飞机需求的激增以及新一代军用航空技术的突破性进展,现代飞机正朝着轻量化设计、更高可靠性、更长使用寿命、更强隐身能力、更大设计灵活性、更快响应速度以及更具成本效益的制造解决方案等方向迈进。为了支持这些尖端技术,业界亟需更加先进的加工设备。因此,航空航天制造系统正稳步迈向自动化、柔性化、数字化和智能化集成的未来。 以“两机专项”为例,该项目旨在推动航空发动机制造领域的重大突破。其中,发动机叶片、整体式发动机机匣及叶盘等关键零部件的尺寸正逐步增大,同时其表面几何形状愈发复杂,结构也趋向轻量化但强度更高,对制造精度的要求更是水涨船高。尤为值得关注的是,高强度、耐高温的先进超合金材料的广泛应用,给这些大型结构件的几何复杂性和加工难度带来了前所未有的挑战。这也反过来对数控机床提出了更高要求——它们必须具备非凡的扭矩输出能力和极致的加工精度。 此外,针对燃气轮机的大型结构部件,以及专为远程维护大型机械设备而设计的便携式或移动式多轴数控设备,如何利用小型化、可重构、无基座的机床实现超大工件的高效加工,已成为数控设备设计、工艺规范及节能型加工技术领域面临的全新挑战。
4. 是新科技革命的战略制高点
新一轮科技革命——以智能制造、能源互联网以及新一代信息技术创新等为核心要素——正为我国装备制造业实现技术突破提供强劲动力。与此同时,这也带来了广阔的市场机遇,尤其在高端装备制造领域尤为显著。作为信息技术与工业技术深度融合的重要交汇点,机床行业本身对新兴技术展现出非凡的敏锐度,并成为推动这些创新广泛应用的关键力量。在新一轮科技革命浪潮的助推下,机床行业正迎来明显的融合创新趋势。全球领先企业正加速将前沿技术融入机床领域,网络化与智能化技术正被迅速应用于机床产品中。与此同时,越来越多享誉国际的机床零部件供应商和整机制造商也纷纷加大力度,致力于将这些新技术无缝整合到数控机床中。
5. 调整全球制造业格局的战略支点
随着我们迈入后危机时代,发达经济体正日益优先推动实体经济的增长:一些国家持续推动新兴技术的融合发展,以引领产业技术向高端化转型;而另一些国家则通过重塑产业链价值链,将更多高附加值的制造环节——以及由此带来的就业机会——重新带回本土。美国已先后启动了“先进制造业伙伴关系计划”和“先进制造业国家战略规划”等举措,旨在强化先进制造业与前沿科技实力。与此同时,德国发布了工业4.0蓝图,将基于信息物理系统(CPS)的智能工厂视为推动德国工业4.0的核心,将其打造为新一轮工业革命的技术平台。日本也推出了全面的产业结构路线图,明确了10大尖端技术领域,并借助这些领域进一步夯实本国制造业根基。此外,英国、韩国、印度及中国台湾等地也纷纷出台积极主动的战略与政策,力图加速新兴技术在关键装备产业(如数控机床)中的深度融合。 长期以来,机床行业一直是各领先国家和先锋企业高度重视的战略性领域。当前,全球制造业格局正经历深刻变革与调整,尤其是在汽车、航空航天以及高端装备制造等高附加值领域,机床行业更是成为决定未来竞争格局的关键支点,将在塑造新竞争优势中发挥举足轻重的作用。因此,中国必须加大对机床行业的重视力度,前瞻性地布局并加大战略性投入,确保在全球制造业竞争中占据有利地位。
二、产业升级趋势明显
1. 突破关键核心技术,打造一批标志性产品
在航空航天领域,我国自主研发的重型锻造与压制设备——包括800MN大型模锻压机和120MN铝合金板材拉伸机——填补了国内在关键大型部件先进一体化成形技术方面的空白。这些创新成果,为新一代军用飞机的研发以及中国大型商用飞机的制造提供了坚实保障。值得一提的是,800MN大型模锻压机已成功实现航空航天工业中30多种关键钛合金零件的全尺寸、一体化成形。与此同时,由120MN级拉伸机生产的高品质铝合金厚板,已顺利应用于飞机机翼等关键承力结构部件,有效打破了我国长期以来依赖进口铝合金厚板进行大飞机研制的局面。
在汽车制造领域,一条大规模、高速且高效率的数控全自动冲压生产线,在与世界一流企业的国际竞标中成功斩获美国汽车工厂的批量生产线订单,赢得了全球同行的认可与尊重。目前,这条汽车车身覆盖件冲压线已占据中国超过70%的市场份额,并在全球范围内突破30%,有力推动了国产汽车装备的本地化及自主化进程。
在发电设备领域,一台3.6万吨级黑色立式金属挤压机实现了国内自主研发的高端耐热钢大直径厚壁无缝钢管的自主化生产——这种钢管正是1000兆瓦超超临界火电机组的关键部件。与此同时,大型开合式热处理设备成功制造出亚洲最大的核电站用整体锻造转子锻件,标志着我国已具备批量生产大型转子的能力。此外,专为三代核电站设备量身打造的超重型数控立式车铣复合机床、数控重型桥式龙门五轴联动车铣机床、超重型数控落地铣镗床、超重型数控卧式镗车床,以及用于核岛和常规岛特殊工艺的数控轴向槽铣床等先进设备,如今已顺利攻克了核压力容器、燃料组件、换热器、汽轮机机壳、发电机转子等复杂加工难题,并陆续安装调试完毕,正式投入多套核电设备系统运行。
2. 优化并调整产品结构,技术能力稳步提升
首先,中高端装备水平正迅速提升。目前,已有10多种设备,如大型汽车车身覆盖件自动冲压线,达到国际领先水平,完全能够替代进口产品。此外,包括高速龙门五轴加工中心在内的20多个产品类别,已基本达到国际先进标准,与进口产品不相上下。与此同时,精密卧式加工中心成功掌握了基于自主知识产权的柔性制造系统核心技术。高速、多任务等高端数控加工中心也已完成阶段性研发,尽管在功能性能和可靠性方面仍略逊于国际同类产品。 其次,数控系统技术正稳步向价值链高端迈进。中国在中高端数控系统研发领域取得了显著进展。自2010年以来,超过3.5万台国产中高端数控系统已成功应用于航空航天、能源、船舶制造及汽车工业等关键领域,有效实现了进口替代。更为重要的是,一系列高性能数控系统——如多通道、多轴联动机型——打破了国外技术垄断,其关键技术指标现已与国际主流高端数控系统高度接轨。这些先进系统如今已被广泛用于支持各类高速、高精度数控机床。同时,高端数控系统的中小批量应用也已在主要国防相关企业中正式启动。与此同时,标准化数控系统已进入批量生产阶段,大幅提升了国内市场份额——从10%跃升至25%。目前,多个产业化生产基地相继涌现,其中广州数控设备有限公司已形成年产各类数控系统10万台的生产能力,产量位居全球第二。由此,中国数控系统初步具备了与国外同类产品竞争的实力,甚至实现了大规模数控系统的出口。据统计,2010年至2014年,中国累计出口数控系统超过9600套,其中包括近700套五轴联动数控系统。 此外,功能部件的质量与种类持续稳步提升,产品组合日益丰富完善。如今,国产功能部件已广泛批量配套应用于机床主机;而切削工具领域,则基本具备了为汽车工业量身定制现代化高效刀具的能力。数控系统、功能部件及切削工具成功应用于数控机床生产并实现规模化集成,不仅有力夯实了整个产业链的基础,更推动了机床行业整体结构的深度调整与优化。
3. 自主创新显著提升,确保了可持续发展。
近年来,机床制造领域的基础性与共性技术研究不断加强,产品开发与技术创新齐头并进。在机床产品的可靠性设计、性能测试以及多轴联动加工技术等多项关键技术的成熟度方面,已取得显著进展。同时,数字化设计技术的研究成果已成功应用于高精度数控坐标镗床和立式加工中心的设计中。此外,实时动态多误差补偿及嵌入式数控系统误差补偿等先进软硬件系统,也已在多家企业与不同产品线中得到实际验证,大幅提升了数控机床的加工精度。
三、迈向高端产业,任重道远
中国机床工业在全球机床工业体系和市场中占据重要地位,但目前仍称不上是该领域的强国。与世界领先的机床制造国相比,中国产业仍存在一定差距,尤其是在中高端机床的竞争力方面尤为明显。此外,受国内外复杂经济形势的影响,中国机床工业正逐步回归“新常态”,这使得行业加快向中高端领域转型、实现跨越式发展的紧迫性日益凸显。
1. 国际竞争力仍有待提升。
根据咨询公司嘉德纳的统计数据,在全球机床消费市场中,2014年中国机床出口总额达33亿美元,但仅占全球机床消费总量的不到5%。相比之下,日本和德国各自占据了全球市场10%以上的份额。与此同时,国内所需中高端数控机床仍有一大部分依赖进口,其中在汽车工业等领域,进口设备占比更是超过40%。
2. 机床行业关键零部件的开发亟需加强。
国产功能部件在品种、数量及质量水平上,均难以满足与主机设备配套的需求。此外,国内中端功能部件的市场份额仍有待提升,而高端产品则主要依赖进口。因此,国内功能部件产业的竞争力亟待迅速增强。
3. 工艺验证和示范应用仍需进一步加强。
从原型开发到实际生产应用,数控机床需要在多个方面进行广泛测试与验证——包括制造工艺、可靠性、精度保持以及工程优化等,并在此过程中持续改进。此外,在这一阶段,用户提供的工艺验证也至关重要。然而,无论是工艺验证还是应用演示,目前仍是中国数控机床产业发展中的一个显著短板。
4. 工业发展的压力依然持续高涨。
全球机床生产和消费持续呈现萎缩趋势。据美国嘉德纳公司发布的数据显示,2014年全球机床支出总额为753亿美元,仅比2013年增长0.3%。与此同时,全球机床产量已连续第三年下滑,2014年总产值降至812亿美元,较上一年下降3.1%。中国数控机床行业仍面临巨大压力,整体依然处于下行轨道。2014年,国内金属加工机床产量同比下降2%,其中金属切削机床下滑1.7%,金属成形机床则进一步萎缩了3.3%。然而,国内对进口机床的需求非但未见回落,反而逆势上扬,2014年进口总额达177.8亿美元,同比增长10.8%。尤为值得关注的是,金属加工机床进口量同比激增7.6%,总额高达108.3亿美元。这凸显了国内供给与我国制造业日益高端化需求之间的巨大差距,使本土机床行业同时承受着周期性与结构性的双重压力。因此,行业亟需尽快找到新的增长与发展路径。
四、加快实施战略举措,助力产业实现显著增长与壮大。
1. 将优质资源集中力量,推动发展
我们将以提升国产数控机床及基础制造装备的自主创新能力与市场竞争力为核心,推动优势资源向航空航天和汽车两大重点领域集聚,重点聚焦核心设备与关键技术。我们的首要目标是突破关键领域的瓶颈问题,确保所研发装备在性能可靠性、稳定性以及整机系统集成等方面达到国际领先水平。
2. 推广先进产品的示范应用
加大面向用户需求的投入,建设机床及制造基础系统关键技术与核心装备的应用验证和实施示范基地。 selectively 支持市场驱动性强、综合性强、高度灵活且智能化的项目,尤其注重提升这些先进装备系统的效率与智能化水平。
3. 满足国家新战略需求
加快发展面向国家战略需求的数控机床及基础制造装备,进一步聚焦国家重大工程的核心设备,着力研发前沿产品,推动关键技术实现突破性进展。全力提升数控装备的技术水平,从而摆脱当前制约我国战略性产业能力的进口依赖。
4. 构建完善的机床配套产业链
鼓励和支持数控机床及基础制造装备产业链上的各类单位——如机床制造商、数控系统供应商和功能部件提供商——建立长期、稳定的战略合作伙伴关系。推动数控系统、功能部件与机床企业之间形成长久共赢的合作模式,最终构建起覆盖全面、高度整合的数控机床及关键制造装备供应链。
推荐新闻