新形势下机床制造业发展面临的机遇和挑战

张慧

摘 要：机床制造业是国民经济的主导产业，是我国基础装备实力的体现。目前，全球进入互联网大数据时代，各国都在努力发展制造业，提升经济实力和综合国力。我国机床制造业起步晚，缺乏核心技术，面临巨大的机遇和挑战。如何在全球的大环境下，认清形势，奋起直追，逐步赶上强国行列，是我国的机床制造业发展的重大战略。

关键词：数控机床 精密加工 智能制造 大数据

中图分类号：TG50 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0200-03

Abstract：CNC machine tool is the leading industry in the national economy，is also reflected in the strength of our basic equipment. Currently，the global access to the Internet era of big data， countries are trying to develop the manufacturing sector， enhance the economic strength and overall national strength.China CNC machine tool industry started late，lack of core technology，face enormous challenge and opportunity.In the global environment，how to understand the situation，to catch up，and gradually catch up with the ranks of power，it is a major strategic development of China CNC machine tool manufacturing.

Key Words：CNC machine tools；Precision machining；Intelligent manufacturing；Big Data

当前，数控机床的发展成为制造业最为瞩目的焦点，不仅仅是因为它是制造业的工作母机，为国民经济的各个部门提供装备动力和保障；更重要的是，它是一个国家基础装备实力的体现，是军工、国防设施建设的安全屏障。新形势下，国家要发展成为自主性强国，就要突飞猛进地提升装备实力，那么，作为中国制造2025的十大重要领域之一的机床制造业将面临如何的战略机遇和挑战呢？

1 新形势下机床制造业发展的战略机遇

工业革命在一次又一次的经济革命中成长和发展，制造业是工业革命的核心。2011年2月，美国开始实施创新战略工程，将技术重心又重新转移回实体经济，出台一系列政策重振美国经济，在全球经济竞争愈演愈烈的背景下确保其国家经济增长和繁荣。2013年4月，德国政府在汉诺威工业博览会上正式启动工业4.0，这是一个国家级的高新战略计划，标志着德国进入以“智能制造”为主导的第四次工业革命，是制造业向智能化发展的一个华丽转身。以精密制造惯称的德国提出这个计划，旨在提升其工业制造的全球竞争力，在新一轮全球工业革命中抢占先机。日韩紧随其后，采取“引进、消化吸收、再创新”的发展道路，制定一系列政策措施，要求掌控核心技术，提升自己的开发能力并加强基础研究。在信息化爆炸的大数据时代，全球制造业飞速发展，各国都在努力推进智能制造，抢夺先机，提升国际竞争力和影响力。

我国制造业起步较晚，实力差距更是一目了然，迫于国际竞争压力和国外先进战略启示，2015年3月5日，李克强总理在《政府工作报告》中首次提出“中国制造2025”创新战略计划，这是中国版的工业4.0，是工业化、信息化深度融合的体现，是制造大国向制造强国进军的必经之路，开启我国制造业走向新的发展模式，整个战略的精髓是学习和借鉴发达工业国家工业化进程战略，从自身文化背景、产业结构、市场需求和人力资源环境出发，努力提升和构建独特地适合本国国情的制造业核心创新能力。具体落实到10个重要领域上，其中一个就是机床制造业的发展问题，倡导全面推行绿色机械，强化工业基础能力，使中国在2025年基本实现工业化，迈入强国行列。

据相关数据显示，从2003年，我国机床产业消费额达到67.3亿美元，跃居全球第一，2005年，我国机床产业年产值已经超过6 000亿元，每年数控机床的产销量平均复合增长率为30.2%，如今国产中低档数控机床市场比重占30%左右，而高端数控机床占不到5%的市场份额，这组数据充分说明我国的机床制造业发展迅猛，是世界机床产销大国，对数控机床的需求量更是逐年增加，尤其是用于军工、航天等领域的高端数控机床十分匮乏。尽管在过去60年间，我国数控机床产业稳速追赶，大大提升了我国数控企业的技术研发创新能力和国家装备制造业的综合竞争力，但这还远远不够。目前，国内市场对中低档数控机床的需求基本可以自给自足，例如：华中数控、广州数控、安阳数控等做的不错的企业，都拥有了独立的自主知识产权，满足了基本的装备制造业加工生产，但是用于军工、航天、医疗等领域的高端数控机床缺口非常大，高档数控系统的市场占有率仅仅只有3%左右，国外对我国进行技术垄断，限制进出口数额和封锁“高精尖”核心技术，使得我国机床制造业面临重大的难题。因此，《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020年）》把“高档数控机床与基础制造装备”列为国家科技重大攻关项目。

2 机床制造业亟待解决的难题

在目前全球“互联网+”“物联网+”高速发展，精密加工的高端数控机床层出不穷，最近，德国新研发的八轴联动超高精密数控机床问世，引起了非常大的轰动。我国目前高档数控机床和成套成线设备的开发、生产能力，在品种、质量和数量上还不能完全适应市场需要，必须加快机床产业的发展。跟国外先进技术相比，笔者认为国内机床制造业仍面临以下难题：

（1）研发能力没有良性循环。由于国内机床生产企业相互竞争，各自对系统技术保密，相对保守，以至于研发人员得不到互相促进，在同一个平台上各自研发，而不是相互基础上各自增进，使得研发速度进展相对缓慢，得不到良性循环。

（2）系统开放程度不够。真正适宜于生产实际的工艺流程和载体需求掌握在一线技术工人或用户手里，而专业研发人员没有有效渠道去了解最新最广泛的一手资料，因而也无法获得制造工艺大数据，不能及时按用户需求进行改进设计和创新。

（3）可靠性程度不高。可靠性是我国研究最少和最难解决的问题，但也是最关键的问题，必须引起高度重视，尤其是在前期设计阶段的可靠性预测，可靠性试验，可维修性预测以及在后期整个寿命周期各个阶段可靠性保证问题。

（4）数字化、智能化程度不够。数字化、智能化是未来机床制造的发展方向。如何精密驱动、智能制造，利用先进制造工艺和流程控制加工载体，实现人机安全交互、机机相互联动等等，涉及到许多方方面面的技术和难题，需要科研工作者逐一解决。

3 机床制造业未来的发展方向

（1）需求牵引，高端制造。

随着形势的转变，机床制造业的客户需求呈现多样化和个性化，今后的机床制造业发展模式一定是需求牵引，高端制造。在精密加工的前提下逐步从大规模生产发展成为个性化定制设计。让客户参与到设计当中去，真正实现按需求定制。利用客户的切实需求来开发、生产、制造、装配，并配置多层次可拓智能模块，随着用户在使用过程中需求变更可随时改进系统的适应性架构。由于需求有时是模糊的，可以对需求建模，做一些相似定制、派生定制、替换定制和关联定制，便于随时进行结构变更，功能升级拓展。利用好互联网这个大平台，跟踪用户需求服务，做到服务制造、服务顾问、服务创新。让客户感觉到买的不仅是设备，更是贴心的服务。这对提升我国机床制造业竞争力有极大地好处。

（2）从群控性调度到智能化控制。

传统的机械化不再满足实际生产的需要，机床制造业在逐步向数字化、智能化迈进。机床数字化就是将多变的信息数字化后引入到机床中；智能化就是优化整个加工路径，包括启动和停止阶段的优化。我国提出的智能制造2025，就是从设计与工艺上实现自动融合，智能制造。依托互联网打造高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。从内部实现主机、数控系统以及功能部件，包括刀具企业一体化发展，实现智能制造、智能校正、智能诊断、智能控制和智能管理。更好地促进机床产业从低端向中高端发展，甚至向高端进军。未来智能工厂能够自行运转，利用机器人管理智能机床，多台机床协作智能完成加工，机床可进行在线故障诊断，不停机排除故障。机床可实行定期系统升级或回购再制造。

（3）提升可靠性，走向超高速加工。

可靠性体现机床质量和性能，是机床制造业发展的瓶颈，从国家机床检测中心2015年6月前的统计数据来看，我国生产的机床三年内平均无故障时间MTBF大概是1 100小时，比过去十年前提升了一倍，但比起国外先进机床还有很大差距，可靠性、稳定性这是极大的一个突破口，另外，利用并联原理、简化、轻量技术、直接驱动等新型技术实现超高速、超精密加工是机床制造业发展的趋势。

（4）系统开放化，逐步建立工业大数据平台。

开放性主要针对核心技术在核心层面的开放，形成社会智慧资源凝聚的一个产业链，将供应商、合作伙伴、用户、专业技术人员的集体智慧凝聚在机床产业中，推动制造和服务。例如建立机床数据云平台，将机床加工领域的设计、制造、服务、供应链、用户使用等环节的专业性问题集成到云端，进行二次专业筛选、甄别，最后将数据分享、优化、利用。另外，数控系统软件要建立开放体系结构，不仅仅停留在PC平台层面，要扩展为互联网下系统间的兼容、可移植和可操作性。系统数据的开放意味着科研人员避免了多次重复的研究，信息数据获取方便，科研进度大大加快。

要逐步建立工业大数据平台，也叫“i5”大数据平台，即将工业化、信息化、网络化、智能化、集成化融为一体的智能制造。以互联网为载体，基于功能强大、嵌入操作系统和高性能应用程序软件的智能系统，具有服务创新能力，分析海量数据，给用户轻松制造，减少加工成本，提高加工效率，改善工艺流程，创造最优价值。

4 结语

综上所述，我国机床制造业目前正处在全球信息化大数据发展的新形势下，国际竞争压力的迫使和国内市场需求的急切，都使得它既面临良好的机遇又面临极大的挑战，只有真正理清亟待解决的难题，认清未来的发展方向，利用一切可利用资源，用长远的眼光看待问题和解决问题，才能使得我国机床制造业突飞猛进，赶上先进技术的前列。

参考文献

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