我国量具量仪制造业的现状与发展

成都工具研究所 中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会 谢华锟

我国量具量仪制造业的现状与发展

Status ＆ expectation of China＇s gages ＆ measuring instruments

成都工具研究所 中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会 谢华锟

一、概述

先进数字化精密量具量仪是数字化制造的重要组成部分。先进数字化测量技术已成为先进数字化制造业的核心技术，先进数字化测量仪器已成为先进数字化制造业的核心组件。

高速高效、精密复杂数控切削加工技术和装备近年来得到快速的发展，推动了先进数字化切削加工技术和高档数控机床的发展。数字化测量技术和精密量具量仪是数控切削加工技术与装备的 “眼睛”，对整个数控切削系统、加工过程和产出结果实施全面的检测监控。作为系统运行质量保证体系中信息获取、分析、评定、诊断乃至反馈实现闭环制造的关键设施，先进数字化量具量仪肩负着装备、服务、并推动着先进数字化切削技术和数控切削机床持续向前发展的功能。

量具量仪对于制造业的重要性毋庸置疑。据90年代美国国家标准局的调查评估，量具量仪、仪器仪表行业在美国工业总产值中占4%，但其影响度达到66%；随着科学技术的发展，所占比例将增加，影响度将增大。“制造越高端，测量越重要”。测量技术已经成为制造业的核心技术，测量仪器已经从配套设备转变为制造业的核心组件。据科技部统计，我国2009年装备进口额达1万亿美元，其中进口精密仪器仪表占6000亿美元。从这数据可以看出，测量仪器在我国当今先进制造业发展中的重要性，也凸显出我国精密测量仪器仪表制造行业在满足国民经济重大需求上的巨大差距。

“十一五”期间，我国制造领域国家优先发展的重大专项中包含了能源、汽车、航空航天以及铁路交通运输等制造业，而这些行业所涉及到的典型、关键零件的特点是：大、重、复杂、精密，其中新型难加工材料的切削加工占据了相当大的比重。这给数控切削加工技术和装备提出了新的课题，也对测量技术和量具量仪提出了新的更高要求、提供了新的发展机遇。

按照产品类型，量具量仪产业可划分为两大部分：量具 （包括传感器）和测量仪器。

量具具有以下特点：通用，使用面广；量大，可实施规模化生产。随着现场质量检测的需求，适应生产加工环境的、数显数字化、专用高效量具成为其发展趋势。为满足数控机床装备精度提高的需求，位移传感器已经达到微纳米精度。新测量原理、高分辨力、高精度、高防护数字化量具发展迅速，测量信息无线传输的数字量具测量站／网得到了开发应用。

量仪的特点如下：先进数控测量仪器属于高档数控装备，它集成了精密测量、精密机械制造、传感技术、电子技术、数控驱动技术、计算机技术及信息技术等多学科领域内先进科学技术的成果。由于其复杂、精密、高新技术密集、品种多，因此自主创新开发及研制生产的难度大。投入大，产出少，收益慢。在传统的 “重生产，轻质量”的思想指导下，市场开拓困难，尤其在优势明显的国外先进技术和产品的冲击下，行业的生存与发展一度受到较大影响。

二、行业发展历史的回顾

我国量具量仪产业解放初在原苏联的援助下建立了起来，奠定了基础。哈量、成量、北量、桂量、上量及新天为主的量具量仪企业，以及行业技术归口的成都工具研究所，为我国量具量仪产业的发展做出了很大的贡献。经过多年努力，技术产品的引进攻关，不少产品如量块、百分表、游标卡尺等精密量具，精密位移传感器，以及齿轮测量仪器、激光干涉测量仪、圆度仪、滚刀检查仪等机电／电子式精密量仪，已经达到相当高的水准，与国外的差距日趋缩小。

随着改革开发的深入、在制造业的强力推动下，近年来量具量仪产业有了显著的发展和变化，技术和产品升级换代步伐加快，已进入数字化和CNC数控化时代。通用量具产业发展迅速，民营企业及改制企业成为生力军。桂林广陆2008年量具生产达到100万套，销售额仍达到1．8亿，成为国内数显卡尺产业领头羊和出口大户，其自主开发、有自主知识产权的IP67高级防护数显传感器和数显卡尺，达到国外先进水平，实现批量生产；青量的千分尺产量和产值在世界上已位居前列，2008年产量达到100万件，销售额超过6000万元；精密量仪产业发展实现了专项突破。哈量量具量仪2007年全年销售达到 3．8亿，其中量仪近 2．6亿，2008年四季度虽然受到经济危机影响，量仪销售额仍然超过了2．3亿。产品覆盖了齿轮量仪、三坐标测量机、表面轮廓粗糙度测量仪、对刀仪、量块、量规、卡尺、千分尺、指示表等，在兼并了国外企业后，技术水平和产品性能有了提高，是量仪行业排头兵。成都工具所激光测量技术和仪器和齿轮整体误差测量技术有了新的发展，哈量、哈尔滨精达成功开发的国产CNC齿轮测量中心，打破了国外产品十年的市场垄断，夺回了 （70%～80%）国内市场的份额，北京航空精密机械研究所 （303所）、西安爱德华的三坐标测量机在激烈的竞争中占一席之地，这些都是我国量仪产业发展的实例。近年更有不少民企、台资、港商如 “智泰” “怡信” “万濠”等的加入，壮大了民族工业队伍；国外量具量仪著名厂商和跨国集团纷纷在国内独资／合资建厂或兼并，进入中国市场，这些都造就了我国量具量仪产业在体制结构、产品技术发展和市场竞争态势上很大的变化，新的情势无疑大大推进了我国量具量仪产业的发展和格局的划分。以三坐标测量机为例，国产近年虽有了较快发展，但是绝大多数为中小规格生产型的中低端产品，国内市场 （70%～80%）份额仍然主要由国外企业或跨国集团所占据。在高档、计量型或大规格三坐标测量机／多坐标测量机领域，国外或跨国集团公司产品占据了绝对多数；近年更向中低端兼并扩展，民族企业的生存发展空间受到更大挤压。

从2008年10月中下旬以来，受全球金融危机影响，我国量具量仪行业明显感受到市场需求的萎缩，尤其是量具国外出口订单有明显的下滑和缩减，达到50%以上。据中国机床工具协会工具分会对我国工具行业72家企业的统计，2009年行业工业总产值为 116．3亿，与2008年的230亿相比，仅为一半；产品销售利润2009年为17．3亿， 而2008年为35．9亿， 也仅为一半。其中，量具量仪统计企业的全年生产价值量，2009年为10．2亿 （量具7．4亿，量仪 2．78 亿），2008 年却为 12．9 亿 （量具 9．93亿，量仪2．98亿），相比为79% （其中量具相比为74．6%，量仪相比为93．5%，主要受金融危机对出口的冲击）。

由于我国政府采取了非常及时而强有力的政策措施拉动内需，在全国经济迅速复苏转好的良好情势下，工具行业各企业根据市场变化压缩库存，在减产、减资、减人的同时，强化内功，提高现有产品质量和内部管理，积极开发高新技术和产品，努力实现产业产品转型提升，生产销售形势有了大的起色，走出低谷而回升，2010年更出现订货激增，以至于来不及生产供货的局面。对形势发展大都企业抱着谨慎乐观的态度。

三、我国量具量仪制造行业技术产品现状和近期发展

我国量具量仪制造技术和产品，总体上更多依赖引进仿制，依赖于廉价材料和人力资源，竞相生产中低端量大利微的产品，而高端市场却难以进入，与国外差距明显，甚于机床刀具。

除了体制问题以外，我国量具量仪行业经济技术基础和创新开发能力都很薄弱，指望企业依靠自身资金及技术积累来进行发展，困难较大；即使在＇自家＇国内市场，面临资金雄厚、技术实力强大、资源积累丰厚的跨国集团进行竞争，谋求生存发展的难度可想而知。

在通用量具及数显量具方面，存在低价竞争。以民营企业为主的中小企业产品单一，尤其是出口外向型量具企业，劳动密集性量具产品技术含量低、大多以仿制为主、贴牌出口，在最近国际经济动荡中已经感受到明显影响。由于在可靠性、性能、新技术、新产品等方面的差距，我国量具无法进入高端市场；近年原材料及劳动力的上涨和短缺，不少企业利润大减，难以发展；而低价竞争、伪冒产品屡禁不止的状况，目前又很难妥善解决；而个别地方政府的地方保护主义，助长了这种严重扰乱市场的不法行为和不良风气。

在数控精密仪器方面，国内开发生产的三坐标测量机、齿轮测量仪器、激光干涉测量仪、表面轮廓粗糙度测量仪、圆柱度测量仪等，近年在产品性能和质量上有不少进展，但是与国外同行产品相比，精度低或不稳定，可靠性低，以中低档的居多；行业整体上高新技术基础薄弱，自主开发创新能力不够；尤其是量仪关键另部件如基准高精度长、圆传感器、测头探测系统、精密传动丝杆及直线滚动导轨等几乎全依赖进口。缺乏测量基础技术研究和基础设施，缺乏精密仪器制造技术、装备和人才，缺乏精密量仪基准传递的检测技术、装备与环境条件，缺乏高水平研究团队和市场开拓技术服务人员。因此企业自身很难实现自主创新开发、并生产出具有市场竞争力的高端数控测量装备；由于量仪开发周期长，需要大量财力、物力和人力的投入，高新技术集成度高，自主创新开发难度大，市场开拓艰难绩效差；更面临着和国外企业跨国公司 “重量级选手”的竞争。这些不利因素对企业领导在发展量仪决策时起到了消极的影响。

总的来说，量具量仪行业在机床工具制造行业中发展最为迟缓，与国外先进技术水平相比较，至少落后20年。

近年来，以汽车为代表的机械制造业的发展，国家振兴机械装备制造业的举措，给我国量具量仪产业的发展提供了机遇。“十一五”我国机械制造领域国际重点优先发展专项，对精密测量技术和仪器提出了更多、更高、更新的要求，这对我国量具量仪产业来说是个良好的发展机遇。不少企业抓住了 “十一五”发展机遇，加快技改，加大技术引进和自主创新投入，积极实施产业结构转型，开发了市场急需的、高科技高性价比的先进数字化量具量仪产品。在世界经济不景气的情况下，对于具有良好性价比的我国量具量仪产品、尤其是数显电子量具和数字化测量仪器，应该是个机会。积极稳定原有市场、开拓新市场是可取的；在注重技术和工艺改造，提升传统产品质量，加强管理进一步降低成本的同时，努力开发新技术新产品，进行技术产品的升级换代，抓住时机迅速提升企业竞争力，显得更为重要和紧迫。

四、我国量具量仪近年的新技术和新产品集锦

最近两年是我国量具量仪行业在新技术和新产品开发上取得明显成果的时期，这得归功于经济大环境的复苏改善，国家的政策导向支持、重点项目的拉动，更归功于企业重视技术创新成共识，跟踪行业发展趋势，瞄准国家及市场需求，结合自身优势开发。

精密测量技术和量具量仪近年来的发展趋势归结为三大方向：即①测量技术和信息技术及先进数字化制造技术的集成和融合——强化了精密测量的过程质量监控和服务功能，实现“被动”检测到 “主动”监控的转变；从 “离线”到 “在线”，从 “事后”到 “实时”的转变；②测量信息和测量数据无线／网络传输技术的应用，及数控测量仪器／系统的网络远程服务；③集成了先进测量技术的制造系统远程诊断／咨询服务系统／平台。

八个领域：即①数字化量具和传感器——为适应加工环境，实现纳米高精度测量，开发新测量原理；②坐标探测系统－－多轴高精度扫描测量；③便携式、便于操作的高精度激光测量系统；④现场快速、光电非接触测量仪器的发展－－悬臂式坐标测量机，关节臂式测量机，可移动式测量仪；⑤极限尺度测量仪器的发展－－大尺寸复杂零组件的现场测量，激光雷达，iGPS，MEMS的纳米测量坐标机；⑥在线／在机测量仪器的发展－－主动／工位量仪；⑦仪器精度软件补偿技术－－仪器静态精度补偿和温度、力等工况环境动态补偿，以及仪器故障自诊断技术和软件远程升级和维护；⑧精密量具量仪和制造系统的集成融合，构建设计加工测量闭环制造系统等。

我国量具量仪制造行业近年取得的部分主要成果和代表企业介绍如下。

1．数字化量具方面

主要有：①防水防尘性能达到IP67的 “工况型”数显卡尺——桂林广陆；②上下左右可视 “宜人化”的数显千分尺－－青海量具刃具；③红外 “遥控型”数显指示表－－成都量具刃具；④数控机床用 “无线传输型”触发式测头－－哈尔滨先锋科技；⑤蓝牙 “无线传输”电子水平仪——青岛前哨；⑥高精度陶瓷步距规——桂林安一，深圳鹰旗；⑦CNC齿轮成形磨床在机检测装置——秦川机床。

2．数控测量仪器方面

主要有：①花岗石结构CNC齿轮测量中心——哈量，哈尔滨精达和智达；②大型龙门式三坐标测量机——北京航空精密机械研究所，西安爱德华，深圳壹兴佰；③CCD成像刀具预调测量仪——哈量、成量和天津精门；④凸轮轴曲轴检测仪——北京中科恒业、哈量；⑤高精度圆度／圆柱度测量 仪 －－哈 工大，威尔信；⑥精密影像测量仪——新天，怡信，天准；⑦高性价比轻便影像测量仪——深圳智泰；⑧首创的绝对编码网格式影像仪——东莞七海光电；⑨集成了CNC齿轮测量中心和离线数控砂轮修整机的齿轮刀具闭环制造系统——西安共达精密，汉江工具；大型CNC齿轮测量仪——哈量，秦川机床；微小齿轮测量仪器——成都工具研究所和北京工业大学；激光干涉测量系统——成都工具研究所；以及复合测头五坐标测量机——西安交大等等。

五、期许与展望

在发展工具行业的国家重大专项规划实施中， “官 （管）、用、产、学、研”相结合是条有效途径。由政府管理部门通过对重大项目的统筹规划、立项管理，调动、整合与集成行业内外的优势资源，解决行业共性关键技术，改进行业技术基础设施，提升行业整体水平，具有重要的现实意义。

“十一五”国家科技支撑计划，由中国工业联合会承接的 “高速高效切削工具的研究开发”项目是个成功典范。该项目和国民经济发展规划和重大需求密切结合，针对我国航空航天、交通运输、能源工业发展和高档数控机床急需的高速高效数控工具为对象，根据共性关键技术和典型产品开发制造技术，明确目标确定了11个课题，集中了行业内外 “用产学研”的优势企业和科研院所，在联合会科技工作部的组织领导下，强强联合，优势互补，进行攻关。短短不到2年时间，在超细晶粒硬质合金材料的制备技术（株洲钻石）、高性能 （TiAlN、厚膜Al2O3）涂层设备和涂层工艺成套技术 （上工、川大、成工所）、曲轴磨削高速高效CBN砂轮制造成套技术 （三磨所）、重型大型复杂数控刀具齿轮滚刀、插齿刀、花键拉刀 （汉江工具、哈一工）的制造技术及装备上都取得了突破性成果，以石油管螺纹刀片、火车轮毂刀片为代表的硬质合金复杂成形数控刀具成套制造技术水平 （成工所、株洲钻石）也有了明显的提高，在高速高效切削加工基础理论、共性技术的研究和实验检测装备、先进切削工艺上 （南航、山东大学、成都刀具检测所）也取得了令人鼓舞的进展。“高速高效切削工具的研究开发”项目的实践，为我们精密数字化量具量仪制造行业的国家立项、行业攻关，提供了一个可借鉴的模式和途径。目前，我国国家关于精密测量技术和仪器方面的纵向课题 （如863，973，科技部重大攻关项目等），大多采用 “竞标”的办法，获胜者得到项目及相应资助。笔者认为这并不是一条最佳途径。竞标方法促进了竞争，有积极作用，适用于市场经济商业运行；但是关系到一个领域内的重大技术进步和关键产品升级换代，关系到行业整体水平提高，关系到提升整个行业竞争力，并由国家投入资金的项目，就不能采用这种 “简便” 单家独斗的办法。建议尝试在我国量具量仪行业内采用 “强强联合”的方式来进行 “集团”攻关。

最后，祝愿我国的量具量仪在 “十二五”取得更大的发展，和高速高效切削工具一起，追赶上我国高档数控机床及装备的发展步伐，更上一层楼，以满足我国国家经济发展战略和国民经济发展的实际需求。