谋势，布局，突破，靠科技创新推动转型升级

秦川机床工具集团党委书记、董事长 龙兴元

谋势，布局，突破，靠科技创新推动转型升级

Constantly Improve the Technological Innovation，Create Sustainable Competitive Advantage and Accelerate the Pace of Transformation and Upgrading

秦川机床工具集团党委书记、董事长 龙兴元

金融危机发生以来，经过全球共同努力，世界经济总体上已渡过萧条期，缓慢地进入了复苏。全球面临的新的课题是如何让复苏来得迅速、来得稳健。

1857年的世界经济危机催生了以电气革命为标志的第二次技术革命。1929年的大萧条，引发了以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程为主要标志的信息控制技术革命。德国经济学家门施 （G·Mensch）通过对112项重要的技术创新考察发现，重大基础性创新的高峰均接近于经济萧条期，技术创新与经济繁荣的周期呈 “逆相关”关系，经济萧条是激励创新高潮的重要推力，技术创新又是新一轮经济发展高潮的基础。

人类发展史上已经发生过的三次技术革命，是巧合还是必然，都是从新的生产工具的诞生开始的。被达·芬奇称为 “机械之母”的镗床为瓦特蒸汽机做出了无法替代的贡献。没有蒸汽机，自然没有第一次工业革命。但没有镗床，绝没有工业意义上的蒸汽机。电动机的出现，使工具机 （机床）包括车、铣、钻、磨、镗等专业分工机床取得了工业量产革命性的创新。以加工中心为标志的机床工业革命又再度集成了车、铣、镗、钻、磨等多工序为一体机，自然是得益于数控技术的革命性成果。

有人提出，正在来临的第四次技术革命，新能源将是突破口。节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大战略性新兴产业的兴起，正对机床装备制造提出新的要求。

一、后危机时代机床工具产业特征

1．以消费升级为标志的需求结构升级，要求机床工具行业整体层面的转型升级

从近十几年来机床消费结构看，我国汽车工业已经成为机床消费主体，约占我国机床消费总量的70%。同时，汽车工业投资的一半以上又用于购买金属加工机床，其中进口机床约占80%。由此可以看出，消费升级所带来的巨大商机。

从历史角度观察，汽车产品的发展，必然伴随着制造技术和装备的革命。汽车生产具有大批量、快节奏的特点，而且车型丰富多样、新品不断，因此，能满足上述要求的数控加工中心柔性生产系统和零部件专用机床需求量近年来大幅增加，已成为机床行业重要的增长点。但由于国内汽车装备制造业发展滞后，我们只能大量使用进口机床。即使少量能够提供的装备也仅限于汽车零部件的外围产品，核心部件如发动机缸体、缸盖以及箱体类零件的生产和加工适用的高速数控加工中心柔性生产系统都很少涉足。

在汽车制造装备中，除了冲压自动生产线，国内产品占了大部分市场外，其他几乎全部依靠进口。制造轿车零部件的金属切削机床生产线，金额的70%～80%依赖进口。据不完全统计，制造发动机的柔性自动线 （FTL），我国已经安装了约100条，单价为2000万美元左右，其中进口约占90%，是世界上FTL应用最热、进口最多的国家。

汽车等高技术含量工业的加快发展，还引起了机床需求结构的明显变化，机床消费更趋精密化、高档化和成套化。当前发动机制造技术也正酝酿着新的革命，以便解决多样性与经济性日益突出的矛盾，从而满足多品种、多批量的需要和市场快速反应能力。其重要方向之一就是可重构制造系统RMS。该系统在1998年就被美国国家研究委员会列为未来20年制造业必须优先解决的十大关键技术之首。RMS着眼于制造系统结构的快速调整能力，原理是通过对制造系统中机床配置的调整和机床功能模块的增减，迅速构成适应新品生产或生产批量变化的市场环境。由此也诞生了可重构机床RMT。RMT由标准化的模块组成，与传统模块化机床（如组合机床）本质性区别是它在使用中的可重构性。RMS的结构和布局可依需要在用户现场快速重组。

机床产业可紧紧抓住汽车产业预计20年大发展的战略机遇，瞄准汽车装备市场需求 （包括中长期需求），特别是从进口热点中寻求突破点。瞄准世界汽车制造技术及装备发展前沿技术，关注可重构制造系统 （RMS），尽快掌握生产线集成技术，提高系统集成能力。

2．以战略性新兴产业为标志的产业结构升级， “倒逼”机床工具行业的深度转型

战略性新兴产业的崛起，为机床工具行业提供新的服务领域。如现代化的国防军工、航空航天、清洁能源、高速铁路、大型船舶工程、IT产业、生物医药产业等都对机床行业提供了新的、更广阔的市场。但是中国机床工具产业自身的软肋，决定了其适应新兴产业要求还要走很长的路。这些软肋在于：一是精密，二是高效，三是可靠性。

精密工程与纳米技术是衡量现代制造技术水平的重要指标之一，是现代制造技术中最活跃的因素。经过近10年来的发展，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm；精密级加工中心加工精度从 3～5μm，提高到 1～1．5μm；并且超精密加工精度已开始进入纳米（0．001μm）级，微细切削和磨削加工精度可稳定达 0．05μm 左右， 形状精度可达 0．01μm 左右，也就是数十个纳米；而采用光、电、化学等能源的特种加工则已经能够达到纳米级的加工精度。毫无疑问，精密加工一直是机床工具追求的第一目标。

曾经在国际市场独领风骚的瑞士马格公司（Magg），70余年来一直以其生产的碟形双砂轮磨齿机，作为磨齿机中最高精度的代表产品，采用展成磨削原理及其他技术措施，可稳定磨削出三级以上精度的齿轮，但是马格磨齿机的不足之处主要是：效率低，展成磨削为点接触加上碟形砂轮自身刚度限制，不能作深切或强力磨削；生产成本高，所需的特殊附件多，如缺口分度板齿数需和工件齿数相匹配，工作基圆要与滚圆盘的直径一致等，工作种类越多，所需附件越多。为此，这家世界闻名、历史悠久的公司，于八十年代末被瑞士奥立康公司（Oerllkon）兼并。如何集约各种工序为一体，减少工件的装夹次数，缩短辅助时间，实现高效制造，是机床装备追求的又一目标。

我们机床制造商常常埋怨国内用户，不选购或不优先选购国产机床，仅仅是停留在问题的表面，其实主要原因就在于国产机床的可靠性一直受到用户的质疑。近年来，虽然我国机床行业的许多企业与有关高校合作，实施可靠性技术，国产机床的可靠性水平得到稳步增长，但与发达国家同类产品相比差距仍然明显。一台高可靠性的机床可以收到几台机床同时运转的功效，可减少用户的停机损失和维修费用，减少主机厂售后服务和三包费用，也减少材料、工时和能源的消耗，经济效益显著。

当前机床的发展目标应是：减少工序的更换，明显提高效率；趋向于工序集约，易于提高精度；使用复合刀具、球头立铣刀等先进工具，可提高每单位时间的切削量；走刀速度加快，切削效率提高；能减少铣削后的抛光工序；切削工具、托板的自动交换，自动化程度高，辅助时间显著缩短；由于复杂零件变得容易加工，能够促进零件结构改进等。

这就是战略新兴产业对机床工具产业提出的 “深度转型”要求。一方面表现在未来发展的先导产业和支柱产业中，要发挥好＂工业母机＂的基础属性和功能；一方面表现为，强化学习、吸收新技术成果，加快自身发展，使基础产业的 “工具属性”更先进、更智能化，适应新兴产业的新需求。

3．航空航天、国防领域的国家战略，要求机床工具产业原始创新

就航空航天工业产品来说，零件的特点是耐高温、高强度、难加工，同时合金材料和复合材料多、复杂结构件多、工艺要求高。大飞机的梁、框、肋和壁板的毛坯所用的板材或锻件，都是重达数吨的大块头，毛坯75%～95%的材料都要被加工去除，需要大型、高速、精密、多轴的高性能数控落地铣床、加工中心、大型五面加工设备、五轴立式加工中心等。发动机机匣加工需要精密加工中心和坐标镗铣加工中心；发动机涡轮叶片和叶轮加工需要用五轴立式加工中心、五轴高速龙门铣床、多轴叶片磨床等关键技术设备；还需要大量高刚性、高效率的专用机床和柔性自动生产线。

发展大飞机、大船、先进战机等体现的是国家战略，所需求的大量高档数控机床、重大成套技术装备、关键材料与关键零部件等，都是世界级前沿技术。我们并不具备提供这些东西的能力，同时由于国外的战略封锁，也无法引进。没有借鉴，没有技术来源，使得机床工具产业面临的原始创新压力越来越大。

以航空发动机叶片制造为例。航空发动机是飞机的心脏，叶片是航空发动机的心脏。一台发动机中有1000～2000片多种类型的叶片，其制造技术水平决定着航空发动机的性能水平。前苏联学者在20世纪60年代已经指出，叶片手工磨削和抛光存在严重的质量不一致性，而且高精度的叶片难以依靠这种方式制造出来，只有采用数控加工方法才是提高叶片质量一致性和稳定性的重要发展方向。但目前我国的航空发动机叶片的最终精加工仍然主要采用人工磨削和抛光的加工方式，这也是我国航空发动机性能水平与世界先进水平存在差距的一个重要原因。罗－罗公司称，叶片表面粗糙度由10μm降低到0．8μm后，发动机效率提高2%，温升下降 70℃；当粗糙度由 0．5μm降低为0．2μm， 型面误差由 60μm 降低到 12μm 后， 发动机的加速率由89%提高到94%，可见提高叶片的加工精度和降低叶片表面粗糙度对于先进高性能发动机研制具有重要意义。TURBTEC称，目前整体叶盘的叶片型面公差设计要求已经达到20～30μm水平，我国某型号航空发动机的整体叶盘型面精度设计要求将高达10μm量级。随着叶片精度要求、叶片材料加工难度和叶片结构复杂程度的不断提高，传统的数控铣削方法、电解加工方法、手工磨抛方法都将受到极大限制，而发展叶片复杂曲面宽行磨削的新方法可以有效地避免上述方法所存在的缺陷。我公司运用叶片复杂曲面的宽行数控磨削原理，已成功完成叶片磨削的国家科技重大专项攻关，开发的QMK50航空发动机叶片磨床，叶片加工精度达到叶身 0．03mm， 叶片前后缘 0．05mm，表面粗糙度Ra≤0．4μm，达到国际先进水平，已交付用户使用。同时开发的QMK100汽轮机叶片磨床，可广泛应用于汽轮机、水轮机、船用推进器桨叶、鼓风机、汽车增压器等重要动力机械中存在着的大量叶片类零件的精密加工，可全面提升我国关键叶片类零件的制造技术水平。这里体现的是原创性的力量。

二、我们的对策

消费升级、新兴产业、国家战略的需求，在后危机时代对机床装备提出了柔性、复合、高精、高速化、高可靠性的需求，对应着行业创新的新方向、新空间。在此意义上讲，只有抓住市场机会，推进技术创新，满足市场需求，才能引领我们走出后经济危机时代漫长的复苏期，迎接下一个循环的繁荣。

1．规划与布局

机床工具产品不断走向高端的趋势，使得产品创新在技术层面上的时间变得越来快，产品的生命周期被快速更新的技术不断压缩。在未来层面上的技术、产品储备能力，体现的是企业可持续的竞争能力和发展潜力。

而企业修炼这种能力，需要高度关注三个变化：一是未来技术发展方向和替代技术可能出现的位置，二是产业形态的变化趋势，三是企业之间竞争生态的变化形态。基于对企业竞争生态、产业发展形态、技术发展方向的预期和判断，在企业战略层面进行技术创新规划，聚集企业高屋建瓴的科技创新势能，是以战略规划谋势的关键。我们主要是从技术分类和组织架构两方面做了规划与布局。

在组织架构上，公司充分利用陕西装备制造业整合的有利时机，不断重组、优化机床工具行业的制造和科技资源配置，为推动企业发展和实现产业升级提供了科技支撑。通过一系列并购举措，整合形成了自己在磨削领域、拉削领域、复杂刀具领域的制造和科技资源优势。依托这些制造和科技资源，公司以秦川发展研究院为基础，通过研发协同机制，建立起包括中央研究院、各企业研究院 （所）、各分厂 （车间）技术科的三级研发体制，分别负责产品开发方向研究、产品设计、产品改进和现场服务等任务。形成共性技术相互共享、相互支撑的协同优势，避免重复投入、重复研发，提升了公司的研发水平和能力。

公司围绕特有的精密制造和复杂型面加工能力，形成了在圆柱齿轮、圆锥齿轮、螺纹、螺杆、各类叶片等复杂型面加工领域，从制坯开始，包括铣 （含滚、拉、插、剃）、热处理、磨削、检测等各个关键加工环节的设备和刀具完整产品链，打造了拥有各类高效磨床的复杂型面 “磨削王国”，如车轴磨床、车桥磨床、凸轮轴磨床、叶片磨床等。

在技术分类上，我们认为掌握设计原理比获得一套产品图纸更重要。机床企业作为技术创新的主体，不仅要应用现有的科学知识进行技术和产品创新，还要能够产生创造性的新科学知识并将其用于技术创新。这意味着企业应当根据自己的产品发展方向，通过产学研，建立基础技术研究的专业队伍和部门，吸引和聚集众多领域的专家共同进行集中研发，开展不同学科、不同技术之间的跨界整合，并利用自己庞大的销售网络迅速地将研发成果推向市场。从而形成科研、技术、市场高度关联的创新生态，形成持续创新的动力，谋取创新之势。

秦川集团对自己的技术研发进行了分类。公司设立或共建的中央研究院、博士后科研工作站、国家快速制造工程中心、国家高效磨削创新平台、机械工业复杂型面数控磨床工程研究中心和陕西省精密数控机床工程技术研究中心等，主要负责基础理论和共性技术研究。各企业研究院 （所）以及在欧美设立的两个国际研究所主要承担具体的产品研发任务。比如与国家 “千人计划”的若干位教授联合开展高速高效磨削基础理论、高效磨削工艺与方法等方面的研究，就属于基础理论和共性技术范畴。

通过建立完善的研发体系，秦川集团在技术研发方面成绩显著：公司共获得1个 “国家科技进步一等奖”、4个 “国家科技进步二等奖”；今年又获得＂中国工业大奖项目表彰奖＂；先后获中国名牌产品1项，陕西省名牌产品12项；共获得专利授权45项；制定国家、行业和企业标准64项； “秦川牌数控磨齿机”先后被认定为 “中国名牌”产品和＂全国最具市场竞争力品牌 “产品；公司被认定为”全国创新型企业＂。这些都体现了秦川集团打造可持续创新的研发体系的功力。

2．突破与发力

科技创新的系统性不仅体现在谋势的总体思路和规划布局的具体设计上，更在于是否能够迅速找到突破和发力的抓手，这个抓手在当前毫无疑问是国家科技重大专项。

以国家战略目标为需求导向，体现的是高端需求引领高端研发的战略思路。历史上一系列重大的技术突破背后总有国家战略的支撑。比如美国特别强调基础研究对国家利益的重要性，在20世纪50年代建立了一大批国家实验室，形成了世界上独一无二的研发、生产体系，产生了一系列科技成果，从而为20世纪60年代美国经济的 “时代”奠定了基础。针对20世纪70年代政策失误造成的竞争力衰退，90年代以来，美国政府先后制订并相继具体实施先进制造技术计划等6大跨部门科技计划，以及民用工业技术等9大战略计划，重新夺回了制造科技的竞争优势。

日本政府自1956年起就将装备制造业作为战略产业予以重点扶植。在1956～1985年的30年间，政府相继制订和实施了4个有关机械、电子工业的振兴法，以确保战略产业的发展，推动装备制造业不断调整产业结构，提升产业竞争力，从而形成了一大批产业巨头。

金融危机之后，中国确立的七大战略性新兴产业，高端装备制造名列其中；确定了16个重大专项，高档数控机床与基础制造装备是其中之一。机床科技重大专项是党中央、国务院围绕提高我国自主创新能力，建设创新型国家做出的重要战略部署，是一项国家层面的系统工程，是实现我国装备制造业跨越式发展的重大举措，是通过核心技术突破和资源集成，在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程，为企业指明了创新的方向和技术瓶颈，是我国到2020年科技发展的重中之重。

能够承担重大专项项目，一方面体现的是企业的科技创新能力和国家的信任，一方面也有利于企业借助国家战略进一步快速提升自己的发展能力，是一项利于国家、利于企业的好事情。我公司承担的国务院25项 “高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项在2010年已完成12项。这些项目的实施，虽然会挤占公司有限的科研资源和制造资源，但也会为企业提供新技术领域的创新平台，有可能成为企业新的效益增长点。今后若干年内，我们将持续围绕科技重大专项及其相关技术，在重大、关键技术上形成快速突破。

比如，秦川开发弧齿锥齿轮加工机床的过程，就是一次借助国家战略实现突破与发力的典型案例。公司很早就想进入这个领域，如当年开发的YH2240，我们试探过，却没有成功。随着国际市场竞争的加剧，我们越发需要在弧齿锥齿轮领域占有一席之地。2009年，恰逢国家启动 “数控机床及高端装备制造”重大专项，秦川努力争取到其中的 “高速、精密、大型数控圆锥齿轮磨齿机”项目。秦川之所以敢于承担这个重大专项，一是有部分技术积累，二是找到并引进了几位全球顶尖的齿轮啮合原理方面的专家。正是因为他们所率领的团队的努力，磨削直径2．5m、端面模数＞50mm的QMK009数控圆锥齿轮磨齿机和QJK002数控圆锥齿轮铣齿机已经制造完成，分别出展第十二届上海工博会和第十二届中国国际机床展览会。该机床弃用了传统的桶形砂轮磨削法，采用了数字产形轮展成磨削法，用指状砂轮或小直径 （相对于1000mm以上直径砂轮而言）盘状砂轮，通过多轴联动来磨削大型曲线齿锥齿轮。由于指状或小直径盘状砂轮直径只与模数有关，与齿轮锥距、齿宽和齿制无关，且产形轮齿线是柔性多样的，所以不仅可以磨削Gleason弧齿锥齿轮和直齿锥齿轮，还可以磨削Klingelnberg延伸外摆线锥齿轮。

图1 磨齿机砂轮示意图

图2 磨齿机总体结构布局图

图3 加工大型圆锥齿轮实例图

有趣的是，此前国际上大型重载弧齿锥齿轮多采用Klingelnberg延伸外摆线齿制，采用硬齿面刮削工艺，机床的最大加工齿轮直径能达到2200mm，精度为DIN5级。由于该类机床可用于军工生产，对中国禁运，只对中国市场出售齿轮产品，不卖机床，我们称之为 “卖蛋不卖鸡”。但在去年风闻我们的产品制造成功后，已迅速向中国市场出售了几台该种机床，单台价值均超过两千万欧元。最重要的是，这两台新产品颠覆了世界上传统的弧齿锥齿轮加工机床设计、制造理念，实现磨削包括Klingelnberg延伸外摆线齿轮在内的多种齿制，将解决我国大型重载圆锥齿轮的热后精密加工难题，使我国在国际上处于大型高精度硬齿面锥齿轮制造的先进行列，解决了船舶、石油和建材等行业的燃眉之急，成为真正的 “中国智造”。而这些仅仅只用了两年的时间。

三、应对的核心是形成科技 “人才高地”

人才资源是第一资源，在科技创新过程中，高端人才的作用尤为显著。可以讲，创新型人才是产业创新的第一资源。在战略性新兴产业的发展过程中，产业集群、高端人才 、创新模式之间存在显著的相关性：产业集群吸引高端人才，高端人才建立产业高地。虽然我国的发达地区能够与发达国家进入同一个创新起跑线，但不可否认的是，高端人才主要还是集聚在发达国家。因此，我国的这一轮产业创新能否同发达国家同时起步，关键在于能否吸引到高端人才。这涉及引进和利用国际要素战略的调整。过去的重点在增长，各种增长要素跟着资本走，因此突出引进外资；现在的重点在创新，各种创新要素跟着人才走，所以需要突出引进高端人才。归结起来，就是要有集聚高端人才的制度安排和载体，为其提供良好的创业、研发的基地和环境。目前，国家已广泛推进＂千人计划＂项目，将为国家科技创新战略迎来学科带头人，广泛建立的国家实验室、工程中心、院士工作站等，将成为新时期创新载体。

对企业聚集高端人才来说，主要有以下几个方面：

一是立足于内部培养。通过内部培养成长起来的科技人才是企业技术队伍的 “内核”，具有更强的文化归属感和团队忠诚度。在秦川集团，就将 “不拘一格用人才”作为人才成长的法宝。有丰富机床操作经验的优秀工匠，通过有经验的老工程师的 “传、帮、带”，往往可以被任用为产品主任设计师、工艺师，甚至成为国家级专家。同时，通过优化内部人才培养机制，衔接外部人才引进政策，抓好人才队伍梯队规划建设工作。

二是建立国际化研发平台，依靠重大项目“引智”。国际化研发平台是企业聚集世界顶尖技术人才的基地和窗口，有利于企业紧跟世界前沿技术方向和国家产业政策，确立发展项目，以项目为依托，针对能力缺项，有目的地寻找国内国际顶尖人才。秦川集团目前正在筹建的北美研发中心、陕西省院士工作站、中央研究院等科研平台，这些将和公司已有的科研平台一起发挥 “引智”作用。先后与一名进入陕西省 “百人计划”的专家、两名进入国家 “千人计划”的专家、四名院士及其团队进行技术合作，迅速获得了在相关领域的竞争优势。

三是 “产学研用”合作。通过与对口高校、科研院所建立长期合作关系，吸引优秀技术人才，能够快速提高企业的人才培养水平和技术创新能力。先后与西安交通大学、西安理工大学、北京航空航天大学、清华大学、大连理工大学、中科院长春光机所等全国60多所知名高校和研究所建立了长期的技术合作、人才培训关系，提高了企业的人才培养水平和技术创新能力。

近年来，我公司以人才队伍建设为 “根”，打造育才、引才、聚才、用才的良好环境，形成 “带队伍、定目标、抓落实、可持续”的人才队伍建设思路，着力打造科技队伍、管理队伍、 “工匠”队伍三支人才队伍，通过全球化人才资源整合工作，不断发展、完善公司的“人才动车组”体系，极大地提升了企业的技术研发、管理创新能力，产生了包括国家科技进步二等奖、中国工业大奖、工博会金奖在内的一大批重大成果，初步显现了借用全球智力的优势。

从历史发展规律看，我们当前可能正处在产生以新能源、生物工程等战略性新兴产业为代表的革命性技术突破的前夜。作为工业生产工具的提供者，历史给了我们机会，也给了我们科技创新所需要的想象空间。让我们共同努力，以科技创新迎接新时代的繁荣和发展。