首页 > 新闻中心>行业动态>广东省数控机床产业技术发展态势及路径研究

广东省数控机床产业技术发展态势及路径研究

2022-05-17 14:16:20 栏目:行业动态 查看(125)

广东省数控机床产业技术

发展态势及路径研究

640

数控机床被称为“工业母机”,是发展智能制造的基础,处于制造业价值链和产业链的核心环节,是衡量一个国家高端装备制造业发展水平的重要标志。目前,日、德、美等全球主要国家长期占据数控机床产业技术制高点。我国数控机床产业链完整,但高端产品仍处于受制于人的困境,高端数控系统和功能部件仍以进口为主,产业链存在薄弱环节。广东作为我国制造业大省,随着近十年来手机、家电等行业的快速发展,已成为数控机床消费大省,培育了一批快速成长的数控机床本土创新型企业,但整体上仍处于爬坡攻坚的关键阶段。在政策的引导支持下以及市场规模大的牵引下,通过强化机床整机、核心功能部件、数控系统等关键核心技术攻关,实现了部分关键装备自主可控和质量效益的局部提升,将有力支撑全省乃至全国高端装备制造业的结构优化升级,引领带动经济社会高质量发展。

一、国内外数控机床行业发展情况

全球数控机床市场主要集中在亚洲、欧盟、美洲三大区域,2019 年市场规模达 1492 亿美元1,各国占比为日本 32.1%、中国31.5%、德国 17.2%、美国 6.3%、意大利 5.2%、韩国 4.2%、其他 3.5%。

注:1 来自《赛迪顾问|2019 年数控机床产业数据》。

(一)日、德、美等仍是全球数控机床产业领头羊

全球高端数控机床顶尖龙头企业基本集中在日、德、美三国(见表 1),2019 年产销规模排名全球前 10 位的数控机床制造商都来自于日本、德国和美国。

640 (1)

日本整体实力位于世界第一,拥有发那科、森精机、马扎克等一批著名的机床企业和品牌,产品线丰富且深耕不同细分领域,其产品主要面向国际市场(约 80%出口),覆盖汽车、航空航天、3C、模具等领域中高端市场。德国仅次于日本,在机床工业领域拥有独特的优势,经过上百年的积淀,产生了一批闻名全球的机床制造企业,在专用机床、高技术及定制解决方案领域占据优势。美国政府重视机床工业发展,将“先进机床与数控系统”定为潜在的技术发展领域,其机床产品在航空、航天、军工等高端应用方面保持领先地位。瑞士、法国、意大利等欧洲国家在工业化发展过程中也产生了不少拥有技术优势和专长的机床企业,尤其是在面向细分领域的高精度和专业化机床及其整体解决方案方面,具有非常强的竞争力。

640 (2)

(二)我国国产数控机床具备完整机床工具产业体系

随着汽车、3C、家电、国防、航空、航天等工业的高速发展,我国数控机床应用场景不断拓展,已在中低端数控机床市场占有明显优势。目前,我国是当今国际上唯一具备完整机床工具产业体系的国家2。

在产业布局方面,国内已逐步形成东北地区、长三角地区、中部地区、西部地区、珠三角地区等 5 大区域布局。东北地区拥有沈阳机床厂、大连机床厂、齐重数控装备等重点企业,是我国数控车床、加工中心、重型机床和锻压设备主要研发生产基地,金切机床的产值约占全国的三成以上。长三角地区已成为我国数控磨床、电加工机床、板材加工设备、机床功能部件(丝杠、导轨等)的主要生产基地。中部地区主要发展重型机床和数控系统,其中武汉重型机床集团有限公司生产的重型机床数量约占全国的 11%,华中数控已发展为我国高档数控系统研发的头部企业。西部地区重点发展齿轮加工机床、加工中心和功能部件,如重庆机床有限责任公司生产的齿轮加工机床产值约占全国的四成以上。珠三角地区逐步发展形成我国数控车床、加工中心、数控系统和功能部件生产的重要区域。

在技术攻关方面,国家在 04 专项中部署推进高档数控机床技术攻关和产业化,实现了高档数控机床(如车铣复合加工中心、大型龙门式5轴联动加工中心、多主轴镜像铣削机床等)从“无”到“有”,并成功应用于重点领域和重点工程的实际生产。同时,华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精、北京精雕、西安交通大学等单位在相关产品领域也取得了重要进展,如华中 8 型高档数控系统、大连光洋 GNC60 高档数控系统、广州数控 GSK27 系列高档数控系统、沈阳高精 GJ400 总线式全数字数控系统,这四款产品也被称为国产高档数控系统的“四大金刚”,为我国工业母机产业形成了坚实的底层支撑。

注:2 机床工具行业“十八罗汉”与“八大金刚”[R].北京:中国机床工具工业协会,2019.

二、数控机床领域技术发展趋势

目前,高档数控机床朝着“三高”(高速、高精度、高可靠)、功能复合化、网络化与智能化等方向发展。

(一)实现高速、高精、高可靠是当下数控机床发展的主要核心方向

高档数控机床之所以能够反映一个国家的工业制造业的水准, 正是因为其一直往更高的加工精度、切削速度、生产效率和可靠性发展,特别是随着 CAM(计算机辅助制造)系统的应用,高档数控机床加工精度由丝级精度已进化为微米级精度。未来,数控机床将通过优化的整机结构、先进的控制系统和高效的数学算法等,大幅度提高加工精度、加工效率及可靠性等。

在加工效率和精度方面, 国外德玛吉森精机 CTX beta 1250 TC 4A 车铣复合加工中心的车削/铣削的切削速度已达到20000rpm、换刀时间0.4s、切削速度280m/min、定位精度0.006mm、重复定位精度0.002mm;

在可靠性方面,国外数控机床的MTBF(平均无故障工作时间)值已达6000小时以上,驱动装置达30000小时以上。相对较而言,国产数控机 床的整体性能仍远低于国外指标。

(二)实现功能复合化的一体化加工将成为数控机床行业的新需求

加工方法复合程度更高的复合机床能够更好地适应柔性化生产需求,将成为未来高档数控机床发展的重要方向。不同切削加工工艺复合(如车铣复合)、不同成形方法的组合(如增减材复合), 可以大大缩短工件定位装夹等辅助工作时间,提高机床加工效率,有效解决如飞机落架零件、航空发动机机匣等难加工特殊器件的加工难题。例如,西安增材制造国家研究院有限公司自主研发的“五轴增减材复合加工中心”,集激光增材制造与车铣加工于一体,可实现增材成形和减材加工的自由切换, 通过增材过程实现零件的近净成形,并通过切削加工保证加工精度和表面质量,满足增减材复合制造及修复再制造的需求。

(三)满足无人工厂及智能制造需求的智能数控机床是未来数控机床发展的趋势

以“感知、互联、学习、决策、自适应”为主要功能特征的智能机床是数控机床发展的高级形态,推动传统机床与大数据、工业物联、数字孪生、边缘计算/云计算、深度学习等相互结合将有力助推智能机床发展与进步,也是数控机床的未来重要发展方向。如日本马扎克 Mazak 数控机床中 Smooth AI 主轴通过 AI 自适应控制,根据检测到的主轴振动数据,调整出最佳加工条件,抑制振动的产生,从而达到更好的加工质量和效率;华中9型智能数控系统集成了 AI 芯片及 AI 算法,遵循“自主感知- 自主学习- 自主决策- 自主执行”新模式,实现大数据与加工工况的关联映射,可精确预测零件轮廓误差,有效提升零件的轮廓精度, 实现机床动态精度的“由丝入微”。

三、广东数控机床产业发展情况

640 (3)


广东省是全国机床消费大省,目前占全国机床市场消费总额的10%左右,但其中约80%来源于省外或进口。经过近些年发展,广东省数控机床行业取得重要进展,涌现出一批具有全国先进水平的创新企业,形成我国数控机床重要产业集聚区。

一是出台了系列扶持政策

近年来,广东相继出台了《广东省人民政府关于培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群的意见》《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》等政策文件,提出以服务国家战略需求为导向,加快建设珠江西岸先进装备制造产业带,加快培育高端装备制造产业。其中高端数控机床被列为重点发展领域之一,重点要突破机床整机及高速高精、多轴联动等产业发展瓶颈和短板,支撑全省制造业高质量发展。

二是产业培育取得重要成效

随着省内汽车、3C、家电等行业飞速发展对数控机床需求日益增加,广东在钻攻机、雕铣机等细分领域培育了一批骨干企业,目前相关企业已有 500 多家(代表性企业见表 2),逐步成为国内新兴的数控机床研发、生产和应用基地。

640 (4)

在区域布局方面,广州、深圳在高档数控机床和数控系统等方面具有优势;佛山形成了金属成型数控机床的产业集聚,顺德陈村集聚了 30 多家压力机械制造企业,成为全国有名的压力机械专业镇;东莞、中山等珠三角其他城市集聚了模具制造、金属热处理、机床电器、材料等数控机床相关上下游配套供应商。另外,格力、广州数控等制造业龙头企业的高档数控机床研发生产能力快速提升,带动产业链上下游共同推动广东成为我国重要的数控机床、数控系统和关键功能部件生产基地。

在技术优势方面,广东数控机床产业特专型数控机床、经济型和普及型数控系统,以及光栅尺和数显装置等核心功能部件形成了明显的产品特色。

四、广东省数控机床创新发展

遇到的瓶颈问题

640 (5)

(一)产业发展顶层设计仍需加强

因广东省长期以来缺乏对重大机床产业项目的系统布局,导致省内数控机床产业整体上呈现“重自由发展,轻行业规划协调”的特点。这种不平衡直接导致重要、急需但难度大的产品领域无人问津,容易且短期有利的领域则一拥而上、重复建设,导致国产数控机床长期处于“低档膨胀、中档缓慢、高档依赖”的同质化竞争局面。如 2013 年开始应用于 3C 制造的钻攻机市场呈现出国产产品混战竞争态势,而对应的中高端数控系统、机床核心功能部件等领域鲜有企业布局。

(二)产业持续稳定投入不足

国外机床产业背后都有雄厚金融资本给予持续且稳定的支持,利润回报率高,发展速度明显高于省内产业。广东省机床产业起步阶段落后于国外产业,目前正处于迈向中高端发展的阶段,相关企业受限于盈利能力等因素影响,持续的资金保障能力不足,仍需大量资金的持续稳定投入。另外,高端数控机床相关扶持政策仍需进一步落实落细。

(三)因关键核心技术受制于人形成高端产品市场壁垒

近年来,我省数控机床产业产销规模已取得长足进步,但因关键核心技术缺乏,导致数控系统、传动系统及各类功能部件中的核心零部件外采比例普遍超过 80%,高盈利的高端产品市场占有率仍远低于海外巨头。与此同时,日本发那科、德国西门子等国外龙头企业,在数控系统领域均发展了近 60 年,积累了大量的先进技术,并在中国已拥有了很好的市场品牌与客户美誉度,培养了一批稳定的客户群体。因此,因国产中高端产品供给不足以及外资品牌形成的稳定“市场生态圈”,导致后期国产机床进入高端领域面临难以逾越的壁垒。

(四)高端数控机床人才规模不足

机床业相当于制造业中的“农业”,利润低导致技术人才待遇低,待遇低又导致机床业人才缺失,人才缺失又影响产品的创新,这又进一步制约了企业的利润空间。随着省内数控机床市场规模发展加快,人才短缺的瓶颈影响愈加凸显。

五、广东省数控机床创新发展

实施路径对策建议

640 (6)

(一)加强高端数控机床产业发展部署

立足广东高端数控机床产业发展内外部环境,借鉴和吸收建国初期规划“十八罗汉”“四大金刚”厂(指建国初期,在前苏联的援助下,改造和新建的 18 个机床厂和 4 个工具厂,如沈阳机床厂、大连机床厂等)的宝贵经验,进一步梳理广东高端数控机床产业发展基础及问题,科学制定产业创新发展战略目标,明确发展重点研发任务及重大工程,并提出切实可行的发展举措建议,形成广东高端数控机床高质量发展具体行动方案。

(二)加大高端数控机床企业政策扶持力度

加强政府的引导作用,根据《“十四五”智能制造发展规划》《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》以及广东省战略性产业集群等对支持高档数控机床产业发展的举措要求,配套制定省内高档数控机床专项扶持政策。充分利用现有渠道,加大对高档数控机床行业的支持力度。鼓励企业加大研发投入,支持重大科技创新项目建设。组织高档数控机床科技重大专项、智能制造专项的申报工作,建设一批智能制造试点示范项目,争取国家项目资金的支持。推进首台重大技术装备保险补偿机制在高档数控机床及关键核心零部件方面的应用。

(三)构建数控机床共性技术协同创新体系

重点加强中高档数控系统、机床核心功能部件、高性能切削刀具及磨料磨具、高档测量仪器和系统、中高端数控机床的产业链和创新链布局,引导金融资本向这些领域持续投入。支持高档数控机床相关的国家工程(技术)研究中心、国家重点实验室、国家认定企业技术中心建设。引导产学研用相结合的产业发展路线,鼓励行业龙头企业牵头组建技术攻关联合体,开展关键核心技术攻关及推广应用。加强新产品验证推广工作,通过中试基地、示范应用和标准认证手段打通新产品走向市场的通道。

(四)不断加强高端数控机床人才队伍建设

健全人才培养机制,促进企业和院校成为技术技能人才培养的“双主体”,聚焦产业发展需求,支持高校完善制造业人才培训体系,并鼓励有条件的高校、科研院所、企业联合共建实训基地。构建有利于中高端人才引进、培育的氛围,引进一批高端数控机床高端研发创新人才团队及“专精特新”产业技术人才团队,夯实人才团队基础,形成高端数据机床产业创新发展的内生动力。

扫二维码与项目经理沟通

我们在微信上24小时期待你的声音

解答本文疑问/TPM咨询/5S、6S、现场管理咨询/精益生产管理咨询/互联网交流

郑重申明:华谋咨询技术(深圳)有限公司以外的任何单位或个人,不得使用该案例作为工作成功展示!
微信二维码
© 2004-2021 华谋咨询技术(深圳)有限公司 版权所有 转载请注明出处 侵权必究 粤ICP备05099253号 本站部分素材来源于网络,如有侵权,请联系管理员删除