中國制造產(chǎn)值世界第四，僅約占5%，但單位產(chǎn)值的能耗和物耗第一，比發(fā)達國家高4-10倍。高檔產(chǎn)品（如汽車(chē)）：外國品牌，中國制造。GDP算你的，利潤分往一半。中檔產(chǎn)品（如計算機）：中國品牌，外國核心技術(shù)，你賺小頭，他賺大頭，走進(jìn)微利時(shí)代。低檔產(chǎn)品：自相殺價(jià)，爭相出口。面對國際貿易壁壘重重：環(huán)保、使用安全，反傾銷(xiāo)等限制。業(yè)績(jì)驕人，題目不少。
1.面臨的機遇與挑戰Chances Challenges
進(jìn)進(jìn)WTO后，在"中國制造"已經(jīng)成為跨國公司的重要戰略，使我國制造業(yè)面臨巨大的機遇。中國將成為制造大國，19世紀以來(lái)制造大國必然成為經(jīng)濟強國的歷史不一定會(huì )重演，我們面臨嚴重的挑戰。中國制造業(yè)面臨兩種前途：
1）跨國公司的加工車(chē)間（依靠外資和技術(shù)）。
2）世界制造基地、全球制造的伙伴（利用外資和把握技術(shù)）。毫無(wú)疑問(wèn)，后者將給我國勞動(dòng)力就業(yè)和國民經(jīng)濟的高速增長(cháng)帶來(lái)更大的機遇，同時(shí)還有助于迅速進(jìn)步我國制造業(yè)的技術(shù)水平和企業(yè)治理水平，從打工伙計變成為合作伙伴，保持可持續發(fā)展。
2.我國機床產(chǎn)業(yè)的處境Spots of Chinese Machine Tool Industry2003年，我國機床消費金額世界第一。機床進(jìn)口金額世界第一，機床生產(chǎn)金額世界第四，機床出口金額世界第十二。進(jìn)出口逆差高達11倍以上，大陸出口額僅為臺灣省的22%。總體來(lái)說(shuō)，高端失守、低端混戰，缺乏創(chuàng )新產(chǎn)品，缺乏中華品牌，缺乏核心競爭力，不能滿(mǎn)足中國成為世界制造強國的需要。
3.數控機床近年市場(chǎng)走勢Market Trend of CNC Machine in China從1999年到2003年，數控機床消費額從13.3億美元增加到37.5億美元，機床消費額數控化率43.8%上升到57%。數控機床進(jìn)口額從 8.78美元增加到27.1億美元。數控機床生產(chǎn)金額從4.52美元增加到10.4億美元。國產(chǎn)數控機床市場(chǎng)占有率從33.9%下降到27.7%，出現產(chǎn)業(yè)危機。
4.誰(shuí)是數控機床的買(mǎi)家？Who Are the Buyers of CNC Machines?
汽車(chē)及零部件產(chǎn)業(yè)是機床產(chǎn)業(yè)的最大用戶(hù)，占40%以上，機床產(chǎn)業(yè)隨汽車(chē)產(chǎn)業(yè)興旺而發(fā)展、蕭條而下降，目前發(fā)動(dòng)機和關(guān)鍵零部件生產(chǎn)設備基本依靠進(jìn)口。航空航天以及國防產(chǎn)業(yè)需要各種高速、精密、大型5軸數控機床，目前精加工大多采用進(jìn)口機床，國產(chǎn)機床僅用于粗加工。造船和電站設備是我國的制造業(yè)的強項，需要大型3-5軸數控機床，目前進(jìn)口量也相當大。信息、電子和家用電器產(chǎn)業(yè)主要需要模具和中小零件制造用的高速加工中心、電火花和線(xiàn)切割數控機床。
機床產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)特征是市場(chǎng)波動(dòng)的起伏放大。
5.機床產(chǎn)業(yè)的使命與愿景The Mission & Vision of Chinese Machine Tool Industry機床是工作母機，制造機器的機器。機床產(chǎn)業(yè)是裝備產(chǎn)業(yè)的核心，產(chǎn)業(yè)雖小，系關(guān)國家經(jīng)濟命根子和安全。我們正在從制造大國邁向強國，誰(shuí)來(lái)裝備中國？美、德、日在關(guān)鍵時(shí)刻，都是靠本國機床產(chǎn)業(yè)裝備自己。中國機床產(chǎn)業(yè)的使命是：擎起"裝備中國"的半邊天。我們的愿景是：把握核心技術(shù)，遇上世界發(fā)展潮流。開(kāi)創(chuàng )世界裝備中國、中國裝備世界的新局面。實(shí)現使命和愿景的關(guān)鍵在于周密的戰略思考和中長(cháng)期戰略規劃。
溫家寶總理2004年4月12日批示： "在深進(jìn)研究的基礎上提出發(fā)展國產(chǎn)機床特別是數控機床的規劃和政策，以進(jìn)步我國制造業(yè)的水平"。2004年6月18日，國家發(fā)改委與國防科工委聯(lián)合召開(kāi)了"支持國產(chǎn)數控機床座談會(huì )"。2004年7月13日，發(fā)改委產(chǎn)業(yè)司召開(kāi)了"發(fā)展數控機床專(zhuān)項規劃座談會(huì )"，廣泛聽(tīng)取企業(yè)和專(zhuān)家對專(zhuān)項規劃的意見(jiàn)，共謀我國數控機床發(fā)展之策、振興之路。
6.走出誤區、迎接挑戰Overcome Barriers, Receive Challenges1）切勿妄自菲薄，自主才能成大器。《一五》中國機床產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，滿(mǎn)足當時(shí)需求80%。50年來(lái)積累了很多好經(jīng)驗，我們有可能在今后10年遇上發(fā)達國家。
2）摒棄急功近利，居安思危。機床是反映新材料、新工藝和高新技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品，沒(méi)有長(cháng)遠的戰略規劃和足夠的研發(fā)投進(jìn)是無(wú)法長(cháng)期保持市場(chǎng)占有率的。
3）體制、觀(guān)念、人才。寧夏小巨人、北京阿奇夏米爾、浙江日發(fā)精密機械的成功，從不同角度說(shuō)明體制、觀(guān)念和人才在企業(yè)騰飛的征途中比技術(shù)更加重要。
7.在國際競爭中成長(cháng)Shape in the World Competition2003年德國的DMG、日本的豐田工機和牧野銑床、韓國的大宇等著(zhù)名機床公司都在我國開(kāi)辦獨資企業(yè)，北一大隈機床公司的投產(chǎn)可能掀起新一輪合資潮，外資和合資企業(yè)已占我國機床企業(yè)2238家的14%。中國機床市場(chǎng)已經(jīng)國際化。
秦川發(fā)展收購美國UAI公司60%的股權，大連團體收購Ingersoll屬下的2個(gè)分公司，上海明精收購德國Wohlemberg公司53%的股權，中國機床產(chǎn)業(yè)開(kāi)始走向世界，但目前在技術(shù)、治理不如他人、國際市場(chǎng)經(jīng)驗欠缺的情況下，應該謹慎從事。
但是另一方面，我國2003年出口機床600萬(wàn)臺，均勻單價(jià)60美元，進(jìn)口機床均勻單價(jià)33000美元，相差550倍。我們裝備別人一個(gè)傳統加工車(chē)間，換來(lái)一臺高檔數控機床，可悲乎！
8.加速機床產(chǎn)業(yè)群優(yōu)化Speed-up Chinese Machine Tool Industry Optimization我國數控機床還沒(méi)有真正產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)千臺以上數控機床的企業(yè)為數未幾。現代數控機床的組成60%以上是功能部件，我國數控機床配套件的高效供給鏈遠沒(méi)有形成。外資看好長(cháng)三角汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的強大需求，積極部署機床制造產(chǎn)業(yè)鏈：如德國DMG、INA、Siemens，臺灣省的楊鐵、銀泰科技等。代表 330多家企業(yè)的美國機械制造技術(shù)協(xié)會(huì )的上海技術(shù)服務(wù)中心即將舉行開(kāi)業(yè)慶典。目前我國機床產(chǎn)業(yè)逐步形成五大產(chǎn)業(yè)群：東北、渤海灣、長(cháng)三角、西北和西南。
9.科學(xué)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展觀(guān)Scientific Development Strategy of Chinese Machine Tool Industry機床制造業(yè)的規模和技術(shù)水平是受到市場(chǎng)需求、資源、環(huán)境、產(chǎn)業(yè)布局和國家安全約束的。我們決不能單純以市場(chǎng)、技術(shù)或產(chǎn)量來(lái)制定機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰略，而應該是從資源、人口、環(huán)境的高度來(lái)平衡機床產(chǎn)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)的和諧發(fā)展。走出一條科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗少、環(huán)境污染小、人力資源得到充分發(fā)揮的新型產(chǎn)業(yè)化的道路。
二、機床的技術(shù)發(fā)展趨勢
Technologic Trends of Machine Tool
1.機床的高速化High Speed Machining
隨著(zhù)汽車(chē)、航空航天等產(chǎn)業(yè)輕合金材料的廣泛應用，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。高速加工具有縮短加工時(shí)間、進(jìn)步加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在模具制造等領(lǐng)域的應用也日益廣泛。機床的高速化需要新的數控系統、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅動(dòng)，以及機床結構的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設備本身，而是機床、刀具、刀柄、夾具和數控編程技術(shù)，以及職員素質(zhì)的集成。高速化的終極目的是高效化，機床僅是實(shí)現高效的關(guān)鍵之一，盡非全部，生產(chǎn)效率和效益在" 刀尖"上。
2.機床的精密化High Precision Machining
按照加工精度，機床可分為普通機床、精密機床和超精機床，加工精度大約每8年進(jìn)步一倍。數控機床的定位精度即將離別微米時(shí)代而進(jìn)進(jìn)亞微米時(shí)代，超精密數控機床正在向納米進(jìn)軍。在未來(lái)10年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機床。機床的精密化不僅是汽車(chē)、電子、醫療器械等產(chǎn)業(yè)的迫切需求，還直接關(guān)系到航空航天、導彈衛星、新型武器等國防產(chǎn)業(yè)的現代化。
3.從工序復合到完整加工Multi-operation Complete Machining70年代出現的加工中心開(kāi)多工序集成之先河，現已發(fā)展到"完整加工"，即在一臺機床上完成復雜零件的全部加工工序。完整加工通過(guò)工藝過(guò)程集成，一次裝卡就把一個(gè)零件加工過(guò)程全部完成。由于減少裝卡次數，進(jìn)步了加工精度，易于保證過(guò)程的高可靠性和實(shí)現零缺陷生產(chǎn)。此外，完整加工縮短了加工過(guò)程鏈和輔助時(shí)間，減少了機床臺數，簡(jiǎn)化了物料流，進(jìn)步了生產(chǎn)設備的柔性，生產(chǎn)總占地面積小，使投資更加有效。
4.機床的信息化e-Tower fAutonomous Management機床信息化的典型案例是Mazak 410H，該機床配備有信息塔，實(shí)現了工作地的自主治理。信息塔具有語(yǔ)音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計劃調度系統聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和加工程序。工件試切時(shí)，可在屏幕上觀(guān)察加工過(guò)程。信息塔實(shí)時(shí)反映機床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度，并可以通過(guò)手機查詢(xún)。信息塔同時(shí)進(jìn)行工作地數據統計分析和刀具壽命治理，以及故障報警顯示、在線(xiàn)幫助排除。機床操縱權限需經(jīng)指紋確認。
5.機床的智能化-丈量、監控和補償Online Measurement, Monitoring Compensation機床智能化包括在線(xiàn)丈量、監控和補償。數控機床的位置檢測及其閉環(huán)控制就是簡(jiǎn)單的應用案例。為了進(jìn)一步進(jìn)步加工精度，機床的圓周運動(dòng)精度和刀頭點(diǎn)的空間位置，可以通過(guò)球桿儀和激光丈量后，輸進(jìn)數控系統加以補償。未來(lái)的數控機床將會(huì )配備各種微型傳感器，以監控切削力、振動(dòng)、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動(dòng)加以補償或調整機床工作狀態(tài)，以進(jìn)步機床的工作精度和穩定性6.機床的微型化Micro- machine Micro-factory隨著(zhù)納米技術(shù)和微機電系統的迅速進(jìn)展，開(kāi)發(fā)加工微型零件的機床已經(jīng)提到日程上來(lái)了。微型機床同時(shí)具有高速和精密的特點(diǎn)，最小的微型機床可以放在掌心之中，一個(gè)微型工廠(chǎng)可以放在手提箱中。操縱者通過(guò)手柄和監視屏幕控制整個(gè)工廠(chǎng)的運作。
7.新的并聯(lián)機構原理Parallel Kinematics Machine傳統機床是按笛卡爾坐標將沿3個(gè)坐標軸線(xiàn)的移動(dòng)X(jué)、Y、Z和繞3個(gè)坐標軸線(xiàn)轉動(dòng)A、B、C依次串聯(lián)疊加，形成所需的刀具運動(dòng)軌跡。并聯(lián)運動(dòng)機床是采用各種類(lèi)型的桿機構在空間移轉主軸部件，形成所需的刀具運動(dòng)軌跡。并聯(lián)運動(dòng)機床具有結構簡(jiǎn)單緊湊、剛度高、動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，應用遠景廣闊。
8.新的工藝過(guò)程New Fabrication Processes
除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過(guò)程層出不窮，機床的概念正在變化。激光加工領(lǐng)域日益擴大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三維加工、激光熱處理、激光直接金屬制造等應用日益廣泛。電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術(shù)、三維打印技術(shù)各顯神通。
9.新結構和新材料New Contractions Materials機床高速化和精密化要求機床的結構簡(jiǎn)化和輕量化，以減少機床部件運動(dòng)慣量對加工精度的負面影響，大幅度進(jìn)步機床的動(dòng)態(tài)性能。例如，借助有限元分析對機床構件進(jìn)行拓撲優(yōu)化，設計"箱中箱"結構，以及采用空心焊接結構或鉛合金材料已經(jīng)開(kāi)始從實(shí)驗室走向實(shí)用。
10.新的設計方法和手段New Design Methodology我國機床設計和開(kāi)發(fā)手段要盡快從"甩圖板"的二維CAD向三維CAD過(guò)渡。三維建模和仿真是現代設計的基礎，是企業(yè)技術(shù)上風(fēng)的源泉。在此三維設計基礎上進(jìn)行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，保證新產(chǎn)品的順利投產(chǎn)，并逐步實(shí)現產(chǎn)品生命周期治理。
11.直接驅動(dòng)技術(shù)Direct Drive Technology
在傳統機床中，電動(dòng)機和機床部件是借助耦合元件，如皮帶、齒輪和聯(lián)軸節等加以連接，實(shí)現部件所需的移動(dòng)或旋轉，"機"和"電"是分家的。直接驅動(dòng)技術(shù)是將電動(dòng)機與機械部件集成為一體，成為機電一體化的功能部件，如直線(xiàn)電動(dòng)機、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動(dòng)機等。直接驅動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)化了機床結構，進(jìn)步了機床的剛度和動(dòng)態(tài)性能，運動(dòng)速度和加工精度。
12.開(kāi)放式數控系統Open CNC Controller
數控系統的開(kāi)放是大勢所趨。目前開(kāi)放式數控系統有三種形式：1）全開(kāi)放系統，即基于微機的數控系統，以微機作為平臺，采用實(shí)時(shí)操縱系統，開(kāi)發(fā)數控系統的各種功能，通過(guò)伺服卡傳送數據，控制坐標軸電動(dòng)機的運動(dòng)。2）嵌進(jìn)系統，即CNC+PC，CNC控制坐標軸電動(dòng)機的運動(dòng)，PC作為人機界面和網(wǎng)絡(luò )通訊。3）融合系統，在CNC的基礎上增加PC主板，提供鍵盤(pán)操縱，進(jìn)步人機界面功能，如Siemens 840Di和Fanuc 210i。
13.可重組制造系統Reconfigurable Manufacturing System隨著(zhù)產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，專(zhuān)用機床的可重構性和制造系統的可重組性日益重要。通過(guò)數控加工單元和功能部件的模塊化，可以對制造系統進(jìn)行快速重組和配置，以適應變型產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。機械、電氣和電子、液和氣、以及控制軟件的接口規范化和標準化是實(shí)現可重組性的關(guān)鍵。
14.虛擬機床和虛擬制造Virtual Machine Tool Virtual Manufacturing為了加快新機床的開(kāi)發(fā)速度和質(zhì)量，在設計階段借助虛擬現實(shí)技術(shù)，可以在機床還沒(méi)有制造出來(lái)以前，就能夠評價(jià)機床設計的正確性和使用性能，在早期發(fā)現設計過(guò)程的各種失誤，減少損失，進(jìn)步新機床開(kāi)發(fā)的質(zhì)量。
三、市場(chǎng)的運籌帷幄
Market Strategy Operation
1.企業(yè)增值環(huán)節在變遷The Changes of Value-adding Process傳統的制造觀(guān)念是：產(chǎn)品=原材料+制造過(guò)程，制造業(yè)的增值環(huán)節在加工裝配過(guò)程。現代制造的觀(guān)念是：創(chuàng )新產(chǎn)品=知識+原材料+制造過(guò)程+服務(wù)，增值環(huán)節在產(chǎn)品設計和軟件開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)開(kāi)拓以及回收再造，保持可持續發(fā)展。
2.企業(yè)運作戰略在轉變The Changes of Business Strategies企業(yè)運作戰略正在從國內向全球化、企業(yè)內部向因特網(wǎng)價(jià)值鏈、權力和金錢(qián)向理念認同、價(jià)格大戰向核心競爭力轉變。通過(guò)精益、靈敏、信息化和網(wǎng)絡(luò )化能夠以較少的資源和生產(chǎn)能力滿(mǎn)足市場(chǎng)需求3.從賣(mài)機床到賣(mài)解決方案From Machine Sale to Solution Service數十臺數控機床閑置不用或利用率很低，價(jià)值數百萬(wàn)的高速數控機床當一般機床用，并非個(gè)別企業(yè)。我國大多數企業(yè)在技術(shù)改造時(shí)往往重視設備的采購，忽視刀具、夾具和附件，更不重視軟件和操縱職員培訓。機床制造商應該考慮從買(mǎi)機床轉向賣(mài)解決方案。為用戶(hù)提供全方位的服務(wù)，幫助用戶(hù)經(jīng)濟、公道和高效地使用機床，保持機床的可用性，進(jìn)步利用率，為用戶(hù)創(chuàng )造更多價(jià)值。
4.讓供給商和客戶(hù)加盟Alliance with Supplies Customers數控機床是復雜的機電一體化產(chǎn)品，由技術(shù)性很強的供給鏈提供各種功能部件。機床制造商與供給商建立穩定的長(cháng)期伙伴合作關(guān)系非常重要，可以保證配套件的公道價(jià)格、質(zhì)量和供貨時(shí)間，并且參與機床的生產(chǎn)過(guò)程。客戶(hù)在定購特殊需求或專(zhuān)用機床后，能夠參與機床的設計和生產(chǎn)過(guò)程，及時(shí)交換意見(jiàn)，進(jìn)一步滿(mǎn)足需要，了解所定購機床的制造質(zhì)量和交貨期。
5.電子銷(xiāo)售和客戶(hù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò )Internet Sale Customer Services因特網(wǎng)為市場(chǎng)運作提供了廣闊的空間。我國機床制造商應該重視電子銷(xiāo)售方式和因特網(wǎng)服務(wù)的新方法，大力開(kāi)拓國內外市場(chǎng)。通過(guò)因特網(wǎng)，可以借助視頻展示產(chǎn)品的各種功能，答應用戶(hù)下載產(chǎn)品樣本和說(shuō)明書(shū)、有關(guān)照片、技術(shù)文件或各種多媒體資料，減少營(yíng)銷(xiāo)本錢(qián)。通過(guò)寬帶網(wǎng)可以進(jìn)行遠程技術(shù)培訓、提供各種技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)、進(jìn)行機床遠程故障診斷等，為客戶(hù)提供內容豐富的服務(wù)。
6.新產(chǎn)業(yè)：機床再制造Machine Tool Rebuild-New Business機床再制造不同于基層維修，機床再制造是將有再制造價(jià)值的廢舊機床作為毛坯，利用高新技術(shù)對其進(jìn)行修復和性能升級。機床再制造可以充分利用原有資源，使廢舊機床恢復和進(jìn)步原有性能，減少浪費，適應環(huán)境保護的需要。很多世界著(zhù)名的機床企業(yè)，如Fadel、Moore和DMG都開(kāi)展機床再造得業(yè)務(wù)。
四、結束語(yǔ)
Conclusions
機床產(chǎn)業(yè)是裝備產(chǎn)業(yè)的核心，產(chǎn)業(yè)雖小，系關(guān)國家經(jīng)濟命根子和安全。中國機床產(chǎn)業(yè)正在走向世界，面臨巨大的機遇和嚴重的挑戰。在深進(jìn)研究市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展趨勢的基礎上，走出誤區，已經(jīng)挑戰，制定中長(cháng)期的發(fā)展戰略，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)群和供給鏈。充分利用因特網(wǎng)的平臺，創(chuàng )造新的經(jīng)營(yíng)理念和市場(chǎng)運作模式，為客戶(hù)提供全方位的服務(wù)、創(chuàng )造更多。