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我國機床工業轉型升級中有哪些問題?
- 2020-05-07-

我國機床工業轉型升級中的幾個問題

機床是加工制造所有工業設備的基礎設備,是裝備制造業的核心部門。其中,加工各種精密復雜零件的高端數控機床是行業先進技術和產業競爭力的戰略高地。

目前,國內外機床制造業的發展趨勢是:精密(靜態精度和加工運動精度、熱變形/振動監測與補償、加工精度達到亞微米級)、高速、復合(一次性安裝卡完成全過程加工),智能化(信息與機器人技術的融合、加工狀態與環境信息的自我感知與分析、采取對策)、綠色(節能)降耗、控制噪聲和粉塵等)。歐洲提出的工業4.0戰略和智能制造理念取得突破,隨著智能理念的發展,機床正向著個性化定制和綜合解決方案的方向發展。

現代機床技術的進步是高新技術產業發展進步的必要支撐。中國工業規模居世界首位,但還沒有擺脫大盤股和弱勢股的束縛。其中一個重要的短板是裝備制造業的技術水平和綜合競爭力,與西方相比不算小。特別是作為“工業大師”的機床行業,技術差距已成為我國制造業由大向強邁進的關鍵障礙。要提高產業鏈水平,成為制造業強國,必須盡快扭轉這種局面。

一、 中國機床工業的發展歷程

(1) 曲折發展時期(1949-1999)

中國機床制造業是新中國成立初期,從一片空白起步的。“一五”期間,在工業部門的統一領導下,建立了一批重點機床企業(包括18家機床廠、4家機床廠、2家砂輪廠),被稱為“十八羅漢”、“八大金剛”。在此基礎上,各地相繼建成機床廠,形成了相當規模,以滿足當時國內工業發展的需要。同時,下屬多家機床綜合研究機構(大連模塊化機床研究所、北京機床研究所、濟南鑄鍛研究所、成都機床研究所、鄭州磨料磨具研究所、廣州機床研究所、蘇州電加工研究所,建立了鄭州市第六研究所,以及全行業37個專業研究機構和企業設計部門(二級研究所),形成了完整的配套產業科研技術研發體系。

上世紀60、70年代,為突破對外技術封鎖,解決頂端產業的迫切需要,成立了專門領導小組,協調各有關部委,部署力量,組織了幾次機床技術突破,并形成了包括各類高精度機床、關鍵零部件及相關檢測儀器在內的一大批成果,縮短了與國外的差距。

改革開放之初,我國數控技術起步,國產機床產品仍停留在傳統的手工操作技術上。為了縮短中外差距,一方面,我們大力引進技術、合資合作,同時,先后組織了幾次數控技術突破,取得了一定的成績。但由于種種原因,數控產業化發展緩慢,到20世紀末,機床行業的數控產值率僅為20%左右。

1985年,原機械部下屬企業全部下放,上世紀90年代初,中國率先在機床產品領域大幅降低進口關稅,放開進口限制,然后放寬外資企業的市場準入。當時國內機床企業多為國有企業,不適應市場環境。此外,行業集中度低,行業管理功能弱化。在大量進口機床的沖擊下,引發了機床企業的倒閉潮和員工的裁員潮。

自1999年科技體制改革以來,機械部所屬科研院所全部轉企改制,為全行業服務的共性技術研究能力減弱,現有產業技術創新力量主要是研發機構的骨干企業。

(2) 高增長期(2001-2011)

2001年至2011年,在我國經濟快速增長的帶動下,機床工業產值10年增長10倍,利潤增長22倍,年復合增長率分別為24.8%和33.2%。2011年,國內金屬加工機床產值283億美元(其中金屬切削機床198億美元,成形機床93億美元)。金屬切削機床產量從2000年的17.7萬臺增加到2011年的88.7萬臺,中國已成為較大的機床消費國(2003年)和較大的機床制造商(2009年),機床的消耗量和產量分別占世界的1/3和1/4左右。

在產量和需求擴大的同時,國內數控機床技術也得到了推廣。到2016年,機床行業的產量數控化率和消費數控化率達到80%左右,是行業的一大成就。其中,我國對實施數控機床增值稅政策(1999-2008年)發揮了重要作用。

(3) 產能過剩期(2012年至今)

2012年以來,隨著經濟增長放緩和投資放緩,機床市場需求明顯下降。國內機床行業產銷逐年下降(2014年、2017年略有回升),一大批企業陷入困境。特別是在前一個高速增長期,各所有制企業紛紛投資擴大生產,導致批量型低端機床產能迅速擴大,企業負債急劇增加,抗風險能力減弱。

我國統計局數據顯示,2019年上半年,全行業規模以上企業營業收入同比下降2.3%(協會聯系的重點金切割企業為33%),利潤下降21%(重點金切割企業約為40%)。特別是在低端產品領域,產能嚴重過剩,企業間價格競爭激烈,原材料和人力資源成本上升,稅負沉重,融資困難,行業虧損嚴重。

從產品結構看,金屬切削機床降幅較大,特別是骨干重型機床企業的市場需求在正常年份下降到20%左右。近兩年來,大連機床和沈陽機床作為行業龍頭,先后破產重組。金屬成形機床的下降幅度相對較小。幾年來,由于汽車和消費電子市場的拉動,自2015年以來又出現了下滑。

二、 中國機床工業概況及特點

(1) 發展概況

目前,在我國機床行業中,民營企業已經占據了主體地位。國有企業占全行業產值的比重由2008年的25%下降到目前的10%左右,民營企業的比重由60%上升到近80%。

目前,全行業規模以上企業5547家(金屬切割機782臺,金屬成型機540臺)。根據2016年數據,規模以上國有、集體、私營、外資企業主營業務收入18:69:11,利潤-12:97:13。但據行業協會介紹,近年來,為適應我國機床市場需求升級和高端機床市場擴張趨勢,外資企業在華投資規模和數量不斷增加。目前,外資企業在中國機床市場的份額必須遠遠高于11%。

(2) 產業發展特點

1、供給不適應需求結構的變化

在機床市場低迷的同時,需求結構升級的特點也日益明顯。傳統大批量生產和通用產品需求下降,小批量定制機床需求增加;單機需求下降,自動化成套設備需求增加;對功能、性能和可靠性提出了更高要求通用單機產品。

為了適應市場的變化,西方的許多機床企業開始轉型,從專注于某類機床產品的量產(如車銑),到專注于市場細分,為用戶的工藝特點和工藝性能要求(如汽車動力總成、消費類電子產品等)提供完整的解決方案。中國企業原來的優勢是大量生產一般單機產品,不適應市場需求的變化,相應的供應能力不足,產業轉型升級的任務迫在眉睫。

2、行業競爭格局呈現“高端迷失、中端競爭、低端內戰”態勢

機床工業的技術水平大致可分為高、中、低三個等級。

隨著我國機床工業的發展,國內企業基本可以解決低檔次機床及其配套數控系統和功能部件的問題,占據了80%以上的市場份額。該領域技術門檻降低,配件易買,導致大量民營企業進入該領域,其中大量同質性強的普通單機產品過剩。

中檔數控機床市場是中外機床企業的主要競爭領域,主要競爭對手是臺灣和韓國的機床企業。國產中檔機床整機市場份額約為60%,數控系統市場份額不足50%(隨著技術的成熟,市場份額可能會逐步擴大),廣州數控是中國較大的中低檔數控系統制造商。

高端金屬切削機床的用戶主要集中在航空航天、汽車發動機和變速箱以及核電、微型機械等高端加工領域。高端機床需要高可靠性、超精密加工等先進功能。它們是該行業較具戰略意義的部分,盡管只占行業總產值的10%至20%。國內高端數控機床市場長期被歐日企業壟斷(如德國Grob占中國汽車發動機缸體/氣缸蓋加工份額的70%以上),進口依存度超過90%。

近年來,通過“04專項”的實施,國內企業已經能夠為船舶生產提供發電設備和高端機床。濟南第二機床精密數控沖壓生產線(用于車身加工)得到了國內汽車廠商(包括合資企業和國內企業)的高度認可,并已進入北美市場,這是一個突出的亮點。

3、一些機床企業越來越重視高端技術創新

在市場普遍低迷的情況下,一些機床企業重視高端技術創新,加快轉型升級,開始嶄露頭角,如以沖壓設備和龍門銑床為主的市級國有企業濟南第二機床。濟爾長期以來注重消化吸收和技術創新,實行科學管理,在與用戶密切溝通互動的基礎上進行研發設計,提煉產品。目前,吉爾已占據國內汽車沖壓線市場80%的份額,它以優異的性能擊敗了德國舒勒,贏得了北美主流汽車企業的批量訂單,躋身世界全套自動鍛造設備制造商第①名。另一個例子是民營企業大連廣陽(及其子公司科德科技)從數控系統起步,多年來致力于整個技術鏈和產業鏈的系統創新。目前擁有高端數控機床、系統及各種功能部件的研發和生產能力,形成了專業的研發團隊和完善的生產銷售體系。其高端加工中心已被航天部門采用,產品已出口德國。此外,還有北京精調、寧江機床、廣州數控、華中數控等企業,這些新興企業是中國機床產業轉型升級的積極力量。它們的共同特點是:經營方向正確,長期細分,專注于技術研發,產品質量好,性能穩定,注重客戶個性化的產品需求和服務。可以預見,其中將有一批中國機床“龍頭”和骨干企業。

三、 我國機床工業存在的結構問題

(1) 跨國公司競爭激烈國內企業升級困難

西方機床跨國公司把中國市場視為戰略要地。在過去的20年里,包括德國、日本和韓國在內的100多家制造商在中國投資建立了工廠(SKD)和銷售點。歐洲和日本企業主要集中在中高端市場,韓國等通用機床直接與國內主流機型競爭。外資企業在中國市場工作多年,享受各種優惠政策,建立廣泛的人脈,吸引高薪人才。國內大型企業和軍工企業的中高端機床訂單基本上被國外企業壟斷。一批實力雄厚的跨國公司,利用國內企業的困難,試圖控制中國的大型骨干企業。比如,大連機床破產后,只有大連廣陽堅持。馬扎克、index、Grob、THK等外商獨資企業在大連高新區設立工廠,招聘高薪人才。人才流失后,企業很難恢復;上海、南京和無錫曾經是機床制造業的良好基礎,但現在這些工廠要么關閉要么勉強維持。近年來,舒勒等德國企業赴江蘇太倉建廠,兼并了金方圓、陽鍛等當地企業,對濟南第二機床有限公司構成了巨大威脅。

國內機床企業普遍存在企業稅負重、利潤低(高利潤的高科技產品市場掌握在國外企業手中)、研發資金缺乏、員工待遇低、人才難以穩定等問題。高端產品的研發需要涉及基礎理論研究,克服重要的技術瓶頸,更加意識到資金的不足。但是,為了行業和自身的長遠發展,許多企業克服了自身的困難,堅持技術研發,但自主開發的新產品卻受到了優勢競爭對手的壓力。因此,自主研發在消除進口壁壘方面只能起到“敲門磚”的作用,承擔任務的企業很難獲得批量生產的機會。

自主研發的主要困難之一是國內用戶對國外高端產品產生依賴,不愿購買國產機床。究其原因,是工件成本昂貴,企業無法承擔保證正常運行和效率的責任。但是,如果國內企業的新技術、新產品不經過使用、驗證、改進和定型,就無法實現批量生產,更談不上成本競爭力,產業升級也就不可能。

(2) 產業結構失衡

國內機床市場呈現“高端失落、中端競爭、低端內戰”的局面,這是行業內結構性失衡的外在表現。企業分散在各個省市,以市場力量為主導,追逐眼前的利潤熱點。有的同質化嚴重,有的長期空白。比如,2006年前后,一大批重型機床、大量民間資本投資低端機床,2013年又競相購買鉆采機進行3C產品加工,造成嚴重浪費。另一方面,忽略了重要但困難的產品領域(如功能部件和組件)。

中國機床工業歷史悠久,“重主干而不配套”,重視數量而非質量,重視“面子”而非“基礎”,以及專業分工不足、“大而全”企業等問題。早在30年前,機床主管部門就一直在叫囂發展“專業化、特殊化、小巨人”企業,但直到現在,企業的面貌并沒有太大變化。高度專業化應該是產業市場全面發展的產物,這需要進一步改善產業生態環境和相應的政策支持。

作為“工具”行業,機床行業需要的規模有限,通常是多品種、小批量生產,絕不可能成為“GDP英雄”。德國和日本的機床工業增加值也不超過GDP的0.3%。我國許多地方機床企業沒有被政府“看中”,也沒有被督促擴大規模,導致了今天的困境。

問題的癥結在于理順市場機制與政府職能的關系。大多數企業不能跳出自身實力、視野和周邊環境的限制,而地方政府受工作目標的限制,沒有時間考慮一個行業的長遠利益。

在過去的40年里,中國的工業部門經歷了許多改革。目前,機床行業存在的問題是行業管理職能的虛擬化。面對行業高度市場化、分散化的現狀,相關行業管理部門缺乏整體規劃和指導,甚至存在諸多政治退出,難以形成合力。

作為一個追趕型的產業強國,要推動重點產業升級,填補重要的技術空白,顯然有必要考慮在這些具有戰略意義的重點領域加強產業管理職能的問題。

(3) 中外技術差距大

目前,我國機床工業在技術上與發達地區還有很大差距,下面從幾個方面進行分析。

首先,高端數控系統是由人控制的,先進(和部分中間)數控系統仍被FANUC和Siemens產品壟斷。進口價格占整機利潤的30%-40%,外國投資者不僅壟斷高端產品,還限制對中國的出口。西門子數控系統分為外向型和標準型兩大類,其中大量功能組受到限制。非歐盟用戶需要獲得德國或歐盟的正式許可才能購買這些功能,國內少數企業(華中數控、大連廣陽等)已初步掌握高端數控系統,目前市場份額不足10%。其性能(高速、高精度、多通道、復合材料)、穩定性和使用壽命仍難以與日德產品相媲美,主要的問題是它還沒有被用戶識別。

其次,各種高科技功能部件和關鍵部件的基礎薄弱。我國的伺服驅動單元、主軸單元、測量反饋元件、刀庫機械手、數控刀架、滾珠絲杠及導軌、軸承、油氣潤滑裝置等,在專業化程度、品種少、質量不穩定、使用壽命短、成本高、交貨期長等方面都遠遠落后于西方地區。高端功能部件基本上都是進口的(80%的電主軸和刀具),消耗了國內機床廠家的大部分利潤。隨著數控機床向高速、精密、復合加工方向的發展,對其精度、速度、壽命和可靠性提出了相應的要求。我國刀具的性能和質量存在較大差距,針對用戶個人需求的專用工具很少。精密加工工具(含材料),國內廠家只能提供10%,每年大量進口,價格昂貴,用戶負擔不起。

三是用于高速精密加工的測量儀器基本上被意大利、德國和英國企業壟斷。各種自動測量儀器已實現計算機化、數字化,部分測量傳感器已達到納米級,可以對被測對象進行分析,找出加工過程中的薄弱環節。沒有測量,就無法判斷精密工件是否合格,無法進行實時在線測量和數據處理,無法發現加工過程中存在的問題,無法改進生產工藝。

第四,國產數控機床精度一致性和可靠性低是其不足之處。精度一致性和可靠性是汽車等大批量生產中需要注意的指標,技術專家指出,決定可靠性的因素不僅是技術,還有管理(國內企業普遍缺乏對工藝操作的嚴格要求),這就要求企業腳踏實地,努力工作,掌握核心技術。日本fanaco公司的數控系統和伺服裝置對故障率有嚴格的統計和原因分析,這“要靠愚蠢的功夫來消除一個不可靠的因素。應將結果納入設計、工藝和制造過程,改為嚴格執行規范,然后根據用戶反饋進行改進。多次內外部反饋積累,形成了企業獨有的數據庫,為問題導向的創新提供了基礎”。

此外,專家報告稱,我國開發的高端機床產品加工功能與國外同類產品差別不大,但各項性能指標(加工速度、精度、穩定性、可靠性、復合多功能性、靈活性、智能、使用壽命等)。

(4) 工業技術研發體系薄弱,企業創新能力不足

1、舊的科研體系消失,新的產業創新體系尚未形成

上世紀90年代末,工業部所屬事業單位轉企改制,旨在提高科研機構的工作效率,解決科研生產問題。改革確實取得了很大的成效,但也在一定程度上導致了現有產業研發體系的瓦解。事業單位轉企改制后,行業內基礎技術和共性技術的研究功能減弱或消失,科技人才流失,研究能力下降。

我國機床制造業的科研力量處于“碎片化”狀態。各黨派之間也缺乏協調,擺脫政治、或重復投資、或長期空白的途徑很多。科研、技術儲備和試驗條件投入不足,高校相關科研布局不系統,與企業研發合作機制不暢。工業前沿技術研究水平與西方的差距不僅在縮小,而且在擴大。

企業技術創新能力差,很多企業都有政府頒發的“科技中心、基地、實驗室”等品牌,但真正具備研發能力的企業并不多,過去許多重點企業的技術研發能力甚至有所下降,大量中小機床企業的研發能力受到影響。

由于缺乏原始技術的積累,國內機床企業的技術進步和新產品研發大多停留在對國外先進產品的模仿、消化和吸收上,往往明知是看不見的;新產品的研發和設計主要依靠經驗和模仿,缺乏理論支持和實驗依據,形似神仙。多數企業缺乏先進的測試和實驗手段,導致樣機無法通過技術驗證加以改進,甚至不知道從何入手,沒有掌握核心技術。

多年來,我國機床行業走的是一條依靠合資引進合作、跟蹤模仿、形成路徑依賴的技術進步道路,使自主研發能力嚴重削弱,甚至影響了自主創新精神。

2、工業科技體制弊端依然普遍

在《中長期科學技術發展規劃綱要(2006-2020年)》中,設立了“高端數控機床及基礎制造設備”重大科技專項(04專項)。從2009年開始實施,中央安排項目約600個,投資近100億元。主要研究方向是航天、汽車、船舶、電力等領域急需的高端數控機床。研發成果包括新產品、新技術約3000項,新機床各項指標有較大提高。國內高端數控系統市場占有率由不足1%提高到5%左右。

業內人士普遍認為,04項目的組織仍需完善,主要包括:資金安排分散,頂層設計有待完善;關鍵技術和產品是項目重點,基礎和共性技術的研究安排較少;初步結果跟蹤驗證的資金和時間不夠(實驗室的成功與實際生產所要求的性能指標相差較大);考核方法以生產檢驗合格為標準,不過分強調紙面;以企業為主體承擔項目主體,我國科技投入形成的新技術難以共享和推廣。

更值得關注的是通用技術研究平臺。04專項是臨時性的項目體系,我國機床企業普遍缺乏研發資金,對研發周期的承受能力有限,大多基于“快錘”原則。少數企業愿意投資戰略基礎研究,這也是不夠的。

現代機床是一種多品種、多層次技術的綜合產品,其產品水平決定于整個行業的技術生態。機床新產品的開發需要深厚的理論基礎,以及大量的現場試驗數據和經驗積累,隨著我國機床工業的發展,廣大中小機床企業對通用技術服務有著非常現實的需求。

臺灣經濟完全市場化,但臺灣理工學院對其機床工業進步的貢獻不小。德國有名的弗勞恩霍夫研究所也是一家以市場為導向,提供公共技術服務的綜合性科研機構,只有專業研究機構與重點大企業研發機構相結合,才能支撐起健全的產學研合作機制。

四、 對我國機床工業發展的幾點思考

黨的十九屆四中全會決議指出:“增強我國戰略科技實力,完善我國實驗室體系,建立社會主義市場經濟條件下我國重點核心技術攻關新體系,建立以企業為主體、市場為導向、產學研深度結合的技術創新體系,提高產業基礎能力和現代化水平產業鏈的水平。2019年8月召開的中央財政經濟委員會第五次會議還強調,“支持上下游企業加強產業協調和技術合作,解決重點問題,建立跨行業解決重點共性技術問題的共同技術平臺和田野。要充分發揮創業精神和工匠精神,培育一批“專、特、新”的中小企業。

中央精神為振興機床工業乃至整個裝備制造業指明了方向和路徑。

一是加強機床行業發展戰略規劃和頂層設計,長期以來,西方地區一直把高端數控機床及其關鍵附件作為戰略物資。巴統解體后,西方地區在上世紀90年代建立了《瓦塞納爾協議》,繼續對銷往中國的高端設備、數控系統和功能部件進行不同程度的限制。我國一些重要企業被美國、歐洲和日本列入“黑名單”。

在日益復雜的國際環境下,靠“自由貿易規則”和開放進口實現產業升級是不可能的,現代化是買不到的。高端數控機床及其供應鏈關系到國民經濟和國防安全,要建立完整、自主、可控的機床產業體系,摒棄進口依賴。

新形勢要求我們在新的高度上認識“開放”與“獨立”的關系。我們必須堅持對外開放的國策,但對外開放必須建立在獨立自主的基礎上,開放學習的目標是提高我們的能力,開放不能損害主權和根本發展利益。

從高端數控機床領域的困難可以看出,“技術差距”和“市場信任”是落后地區產業升級道路上必須克服的兩大根本性障礙。在高度開放的市場環境下,如何充分發揮制度優勢,構建新的核心技術攻關體系,突破“卡脖子”的技術缺陷?根據行業的實際情況,要處理好“市場決定作用”和“更好地發揮政府作用”的關系。

要根據行業情況區別對待。在中低端機床領域,國內企業已經具備相當的產能;而且,機床行業面對多種需求,技術上有很多可能性,因此需要重視市場的作用,發揮創新的主體作用。產業政策的重點應該放在高端機床領域,在這一領域,面對跨國公司的主導地位,我們不能僅靠放開競爭、依靠自己的企業來擺脫被動局面。

有鑒于此,一是要進行頂層規劃,進一步加強機床行業相關政府機構和行業組織的領導和政策協調,引導行業經濟運行,在世貿組織框架內對企業實施必要的政策支持(包括減免稅優惠政策),針對各關鍵環節的技術缺陷組織科技研究,促進整個產業鏈的技術升級和整合,增強競爭力。

二是建立新的技術研發體系。合理配置行業有限的科技資源,重視人才培養,扭轉高校工科生源緊缺的趨勢;重視專業研發機構的作用,形成“以企業和專業研發機構為主體,產學研相結合的新技術研發體系”。從基礎研究、基礎零部件到機床總體設計,形成系統布局,繼續提供資金支持,重視新技術成果的保護和推廣。

三是重視“需求側”支持政策。經驗證明,對于追趕型產業,我國在市場領域的支持至關重要。許多有希望的新產品在“后邊的一英里”失敗,因為沒有機會得到用戶的驗證政策勝于秩序”,市場培育出好產品。多年來,中國龐大的裝備市場培育了一大批跨國企業,現在要大力扶持自己的產業,通過政府采購政策(首套設備的應用),承擔任務的使用單位有責任與機床制造企業合作,給它們改進的機會,我國也有必要給予相應的補償或保險。

總之,要加強產業引導和組織、科技創新和市場支持。結合這三個方面,盡快落實促進機床工業發展的政策。




















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