"中国制造2025" 解读:促进高端数控机床的发展
"中国制造" 2025 "将 CNC 机床和基础制造设备列为" 加速突破的战略领域,提出要加强前瞻性布局和关键技术突破,积极规划抢占未来技术和产业竞争制造点,提高国际分工水平和话语权。该战略目标的提出是由 CNC 机床和基础制造设备行业的战略特征及其发展阶段特征决定的。我们应认真研究、理解并彻底落实。
1. CNC 机床和基础制造设备具有战略工业特征
1. 锚定中国装备制造业的全球竞争地位
CNC 机床和基础制造设备是装备制造业的"工作机器"。一个国家的机床工业的技术水平和产品质量是衡量其装备制造业发展水平的重要指标。"中国制造" 2025 CNC 机床和基础制造设备行业被列为中国制造业的战略领域之一,主要原因在于它对一个国家制造业,特别是国际分工中装备制造业的地位具有"锚定"效应:CNC 机床和基础制造设备是制造价值生成的基础和工业跃升的支点,是基础制造能力的核心。只有具备坚实的基础制造能力,才能生产出先进的设备产品,从而实现高价值产品的生产。
2. 支持国家安全和工业安全的战略需求
在国家安全方面,CNC 机床和基础制造设备在制造先进国防装备方面具有超越经济价值的战略地位。现代国防装备中许多关键部件的材料、结构和加工技术具有一定的特殊性和加工难度。普通加工设备和传统加工技术无法满足要求。多轴联动、高速高精度的 CNC 机床能够满足加工要求。即使在今天的全球一体化中,发达国家仍然对我国采取技术封锁和限制。在工业安全方面,随着国内制造业升级的加速,装备制造业与发达国家之间的高科技和高附加值产业的竞争加剧。建筑机械、电气机械和运输设备正在进入国际高端市场。然而,国内机床产品在加工精度、可靠性、效率、自动化、智能化和环保等方面仍存在一定差距,这导致整个行业的竞争力不强。
3. 满足用户领域转型升级的重要支持
目前,机床行业下游用户的需求结构呈现出高端发展趋势。许多行业将进行大规模和深层次的结构调整和升级。对高质量和高科技机床的需求迫在眉睫。一般来说,中高档 CNC 机床的市场需求正在迅速上升,用户需要更多高速、高精度、复合、灵活、多轴联动、智能、高刚性和高功率的 CNC 机床。例如,汽车行业显示出大规模生产、多品种和快速换型的开发趋势,新能源汽车的发展加速,这要求加工设备在精度、效率和智能化方向上不断发展。在航空航天领域,随着民用飞机需求的快速增加和军用飞机的跨代发展,新一代飞机正朝着轻量化、高可靠性、长寿命、高隐身、多配置、快速响应和低成本制造等方向发展。新一代技术迫切需要更多先进的加工设备来承载,航空制造设备正朝着自动化、灵活性、数字化和智能化方向发展。例如,在致力于"两机专项"突破的飞机发动机制造中,发动机叶片、整机壳体和叶片盘等典型部件正逐渐向大尺寸、复杂轮廓、轻量化结构和精密制造发展,尤其是高强度高温耐热合金等新型轻质材料的大量应用。这些整体结构部件的几何形状复杂且加工困难,对大扭矩和高精度 CNC 机床提出了新的更高要求。维护大型结构件和大型设备所需的便携式或移动式多轴联动 CNC 设备,这种用小型机床在没有固定基础和可重构组的情况下加工大型工件的加工方式,对新 CNC 设备的结构设计、工艺规范和节能加工技术提出了更大的挑战。
4. 是新技术革命的战略高地
新一轮科技革命中包含的智能制造、能源互联网和新一代信息技术创新为中国装备制造业的技术突破提供了牵引力,也为装备制造业,特别是高端装备制造业提供了巨大的市场。机床行业是信息技术与工业技术的重要交汇点,行业本身对新技术具有强烈的敏感性。它也是新兴技术扩散的主要来源。在新技术革命浪潮的推动下,机床行业的集成创新趋势明显。全球领先企业正在加速将新技术融入机床行业,网络技术和智能技术正在加速机床产品的集成应用。越来越多的国际知名机床零部件公司和整机公司正在加速新技术在 CNC 机床中的集成应用。
5. 全球制造格局调整的战略支点
在后危机时代,发达经济体重视自身实体经济的发展:或继续推动新兴技术的融合与发展,以促进工业技术的高端化;或通过重构产业链,让更多高附加值的生产和制造环节及配套岗位回归本地。美国相继提出实施"先进制造合作伙伴计划"和"先进制造国家战略计划",以发展先进制造和技术;德国提出工业 4.0 的发展蓝图,致力于以 CPS 为核心,以智能工厂为载体,发展德国工业 4.0,并将其定位为新一轮工业革命的技术平台;日本发布了其工业结构蓝图,确定了 10 个前沿技术领域,并依此加强国内制造业;英国、韩国、印度、台湾等地区也提出了积极的战略和政策,促进新兴技术在 CNC 机床等装备行业的融合。机床行业一直是各国和领先企业的重要战略布局点。未来的制造格局将发生变化和调整,特别是全球汽车、航空航天和高端装备制造等高战略行业。机床行业是一个重要的战略支点,在未来的竞争力杠杆中发挥着重要作用。我国应加强对机床行业的重视,提前布局关键战略领域,争取在制造业全球竞争中占据有利位置。
2. 行业升级趋势明显
1. 突破关键核心技术,形成一批标志性产品
在航空领域,我们自主研发了 800MN 大型模锻机和 120MN 铝合金板拉伸机等重型锻造设备,填补了国内航空领域大型重型部件整体成形技术的空白,为军用飞机的跨代发展和大型飞机的发展提供了有力保障。其中,800MN 大型模锻机实现了航空领域 30 多种关键钛合金部件的整体成形,120MN 级铝合金宽板拉伸机生产的高质量铝合金厚板已应用于飞机翼等主要承载结构部件,从而摆脱了中国大型飞机铝合金厚板完全依赖进口的困境。
在汽车制造领域,大规模快速高效的 CNC 自动冲压生产线在国际招标中赢得了美国当地汽车厂生产线的批量订单,并得到了国际同行的认可和尊重。目前,国内汽车面板冲压线的市场份额超过 70%,全球市场份额超过 30%,有效促进了国内汽车设备的自主性。
在发电设备领域,36000吨黑色垂直金属挤压机实现了国内高端耐热钢大直径厚壁无缝钢管的自主生产,这些钢管用于1000MW超超临界热电单位。大型开闭热处理设备生产了亚洲最大的核电整体锻造转子锻件,形成了大转子的批量生产能力;为第三代核电核岛和常规岛设备开发的超重型数控垂直车铣复合机床、数控重型桥式龙门五轴车铣复合机床、超重型数控立式铣削和镗孔机、超重型数控卧式镗床、专用数控轴向轮槽铣床等,解决了核电压力容器和吊篮、热交换器、蒸汽轮机缸体、发电机转子等的加工问题。
2. 产品结构的优化与调整以及技术水平的稳步提升
首先,高端设备的水平迅速提升。目前,自动冲压线等10多种设备已达到国际领先水平,完全实现了进口替代。高速龙门五轴加工中心和20多种产品基本上达到了国际先进水平,具备替代进口产品的水平。形成了具有自主知识产权的精密水平加工中心和灵活制造系统核心技术。高速、复合等高端数控加工中心已完成阶段性研发,但在功能性能和可靠性方面与国际先进水平仍存在一定差距。其次,数控系统梯级前进。我国在中高端数控系统的研发上取得了重大进展。自2010年以来,在航空航天、能源、航运和汽车等重点领域累计了35000多套国内中高端数控系统,实现了进口替代。多通道、多轴联动等高性能数控系统产品打破了外资技术的垄断,主要技术指标基本达到国际主流高端数控系统的水平,实现了多种高速、精密数控机床。高档数控系统在重点军工企业实现了小批量应用。标准数控系统的开发实现了批量生产,国内市场份额从10%提高到25%。已形成多个工业生产基地。其中,广州数控设备有限公司已形成年产10万套各类数控系统的生产能力,位居世界第二。中国的数控系统初步具备了与类似外国产品的竞争力,并实现了数控系统的批量出口。从2010年到2014年,出口各类数控系统9600多套,其中五轴联动数控系统近700套。最后,功能部件的产品质量水平稳步提升,品种系列不断完善。国内功能部件已实现与机床主机的批量匹配;刀具产品基本具备为汽车工业提供现代切削工具的能力。数控系统、功能部件和刀具与数控机床主机的应用示范和批量匹配将有助于形成完整的产业链,促进机床行业的结构调整。
3. 自主创新显著提升,保障可持续发展。
近年来,机床制造的基础和共性技术研究不断加强,产品开发与技术研究同步推进。机床产品的可靠性设计和性能测试技术、多轴联动加工技术等多项关键技术的成熟度大幅提升。数字设计技术的研究成果已应用于高精度数控坐标镗床、立式加工中心等产品的设计中。实时动态综合补偿多种误差和嵌入式数控系统误差补偿等软件和硬件系统已在多家企业和产品中得到验证和应用,使数控机床的精度得到了显著提升。
高端产业发展任重道远
中国机床行业在全球机床行业体系和全球机床市场中占据重要地位,但仍不能被视为机床强国。与世界机床强国相比,中国机床行业仍存在一定差距,尤其是在高端机床竞争力方面不强。此外,受国内外复杂经济形势的影响,中国机床行业的发展已回归新常态,行业向中高端转型升级的要求迫在眉睫。
1. 国际竞争力需要提升
根据咨询机构Gardener的统计,在全球机床消费市场中,中国机床在2014年的出口额为33亿美元,占全球机床消费总额的不到5%,而日本和德国的占比均超过10%。同时,中国急需的中高档数控机床中,仍有相当一部分依赖进口。例如,汽车领域的进口设备占比超过40%。
2. 机床行业关键零部件的发展需要加强
国内功能部件在品种、数量、等级上无法满足主机配套要求,国内中档配套功能部件的市场份额仍需提升。配套功能部件行业的竞争力需要迅速提升。
3. 过程验证和示范应用需要加强
从原型开发到实际生产应用,数控机床需要通过大量测试和在制造过程、可靠性和精度保持、工程等方面的持续改进进行验证。同时,用户需要提供过程验证。而在过程验证和应用示范中也是中国数控机床行业发展的短板。
4. 工业发展压力大
全球机床生产和消费持续呈现萎缩趋势。根据美国Gardner公司的数据,2014年全球机床消费额为753亿美元,比2013年仅增长0.3%。全球机床生产连续三年下降。2014年全球机床产值为812亿美元,同比下降3.1%。中国的数控机床行业也持续承压,整体处于下行区间。2014年,国内金属加工机床的产量同比下降2%,其中金属切削机床的产量下降1.7%,金属成型机床的产量下降3.3%。同时,国内市场对进口机床的需求却是上升而非下降。2014年,机床总进口额为177.8亿美元,同比增长10.8%,其中金属加工机床的进口额为108.3亿美元,同比增长7.6%。这表明,国内机床行业难以满足企业的高端需求,且国内机床行业面临周期性压力和结构性压力的双重叠加。
4. 加快行业强大战略思维的转变。
1. 促进优质资源的集中发展
在提升国内数控机床和基础制造设备的自主创新能力和市场竞争力的基础上,促进优质资源集中于航空航天和汽车两个主要领域,聚焦核心设备和关键技术,着重解决性能可靠性、稳定性和整套研发设备等关键技术的瓶颈问题。
2. 促进先进产品的示范应用
加大对机床和基础制造设备关键技术和核心设备的应用验证和示范基地建设的投资,这些基地代表用户需求,能够集中验证关键技术和核心设备的应用,并有选择性地支持市场导向的产品组合、高灵活性和智能化项目,着重解决设备的高效率和智能化问题。
3. 满足国家战略的新需求
加快国家战略发展需求的数控机床和基础制造设备的发展,进一步聚焦国家重点项目的核心设备,开发重大产品,突破关键技术。努力提高数控设备的技术水平,打破国家战略设备对进口的依赖。
4. 建立完整的机床配套产业链
鼓励和支持数控机床和基础制造设备主机、数控系统及功能部件等产业链相关单位形成长期稳定的战略合作关系,建立数控系统、功能部件与机床企业之间的长期配套关系,创建完整的数控机床和基础制造设备配套产业链。
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2024-10