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）：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，走進微利時代。低檔產(chǎn)品：自相殺價，爭相出口。面對國際貿(mào)易壁壘重重：環(huán)保、使用安全，反傾銷等限制。業(yè)績驕人，題目不少。
1.面臨的機遇與挑戰(zhàn)Chances Challenges
進進WTO后，在"中國制造"已經(jīng)成為跨國公司的重要戰(zhàn)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(jì)以來制造大國必然成為經(jīng)濟強國的歷史不一定會重演，我們面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。中國制造業(yè)面臨兩種前途：
1）跨國公司的加工車間（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)）。毫無疑問，后者將給我國勞動力就業(yè)和國民經(jīng)濟的高速增長帶來更大的機遇，同時還有助于迅速進步我國制造業(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(xù)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%。總體來說，高端失守、低端混戰(zhàn)，缺乏創(chuàng)新產(chǎn)品，缺乏中華品牌，缺乏核心競爭力，不能滿足中國成為世界制造強國的需要。
3.數(shù)控機床近年市場走勢Market Trend of CNC Machine in China從1999年到2003年，數(shù)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(shù)控化率43.8%上升到57%。數(shù)控機床進口額從 8.78美元增加到27.1億美元。數(shù)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(shù)控機床市場占有率從33.9%下降到27.7%，出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)危機。
4.誰是數(shù)控機床的買家？Who Are the Buyers of CNC Machines?
汽車及零部件產(chǎn)業(yè)是機床產(chǎn)業(yè)的最大用戶，占40%以上，機床產(chǎn)業(yè)隨汽車產(chǎn)業(yè)興旺而發(fā)展、蕭條而下降，目前發(fā)動機和關(guān)鍵零部件生產(chǎn)設(shè)備基本依靠進口。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(shù)控機床，目前精加工大多采用進口機床，國產(chǎn)機床僅用于粗加工。造船和電站設(shè)備是我國的制造業(yè)的強項，需要大型3-5軸數(shù)控機床，目前進口量也相當(dāng)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、電火花和線切割數(shù)控機床。
機床產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)特征是市場波動的起伏放大。
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，誰來裝備中國？美、德、日在關(guān)鍵時刻，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。開創(chuàng)世界裝備中國、中國裝備世界的新局面。實現(xiàn)使命和愿景的關(guān)鍵在于周密的戰(zhàn)略思考和中長期戰(zhàn)略規(guī)劃。
溫家寶總理2004年4月12日批示： "在深進研究的基礎(chǔ)上提出發(fā)展國產(chǎn)機床特別是數(shù)控機床的規(guī)劃和政策，以進步我國制造業(yè)的水平"。2004年6月18日，國家發(fā)改委與國防科工委聯(lián)合召開了"支持國產(chǎn)數(shù)控機床座談會"。2004年7月13日，發(fā)改委產(chǎn)業(yè)司召開了"發(fā)展數(shù)控機床專項規(guī)劃座談會"，廣泛聽取企業(yè)和專家對專項規(guī)劃的意見，共謀我國數(shù)控機床發(fā)展之策、振興之路。
6.走出誤區(qū)、迎接挑戰(zhàn)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)從無到有，滿足當(dāng)時需求80%。50年來積累了很多好經(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，沒有長遠的戰(zhàn)略規(guī)劃和足夠的研發(fā)投進是無法長期保持市場占有率的。
3）體制、觀念、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，從不同角度說明體制、觀念和人才在企業(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、韓國的大宇等著名機床公司都在我國開辦獨資企業(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%。中國機床市場已經(jīng)國際化。
秦川發(fā)展收購美國UAI公司60%的股權(quán)，大連團體收購Ingersoll屬下的2個分公司，上海明精收購德國Wohlemberg公司53%的股權(quán)，中國機床產(chǎn)業(yè)開始走向世界，但目前在技術(shù)、治理不如他人、國際市場經(jīng)驗欠缺的情況下，應(yīng)該謹(jǐn)慎從事。
但是另一方面，我國2003年出口機床600萬臺，均勻單價60美元，進口機床均勻單價33000美元，相差550倍。我們裝備別人一個傳統(tǒng)加工車間，換來一臺高檔數(shù)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(shù)控機床還沒有真正產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)千臺以上數(shù)控機床的企業(yè)為數(shù)未幾。現(xiàn)代數(shù)控機床的組成60%以上是功能部件，我國數(shù)控機床配套件的高效供給鏈遠沒有形成。外資看好長三角汽車產(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)會的上海技術(shù)服務(wù)中心即將舉行開業(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、長三角、西北和西南。
9.科學(xué)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展觀Scientific Development Strategy of Chinese Machine Tool Industry機床制造業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是受到市場需求、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、技術(shù)或產(chǎn)量來制定機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，而應(yīng)該是從資源、人口、環(huán)境的高度來平衡機床產(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
隨著汽車、航空航天等產(chǎn)業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)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間、進步加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進給驅(qū)動，以及機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身，而是機床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)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，機床僅是實現(xiàn)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年進步一倍。數(shù)控機床的定位精度即將離別微米時代而進進亞微米時代，超精密數(shù)控機床正在向納米進軍。在未來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、電子、醫(yī)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(dǎo)彈衛(wèi)星、新型武器等國防產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化。
3.從工序復(fù)合到完整加工Multi-operation Complete Machining70年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河，現(xiàn)已發(fā)展到"完整加工"，即在一臺機床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成，一次裝卡就把一個零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)，進步了加工精度，易于保證過程的高可靠性和實現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。此外，完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時間，減少了機床臺數(shù)，簡化了物料流，進步了生產(chǎn)設(shè)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，實現(xiàn)了工作地的自主治理。信息塔具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和加工程序。工件試切時，可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實時反映機床工作狀態(tài)和加工進度，并可以通過手機查詢。信息塔同時進行工作地數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和刀具壽命治理，以及故障報警顯示、在線幫助排除。機床操縱權(quán)限需經(jīng)指紋確認。
5.機床的智能化-丈量、監(jiān)控和補償Online Measurement, Monitoring Compensation機床智能化包括在線丈量、監(jiān)控和補償。數(shù)控機床的位置檢測及其閉環(huán)控制就是簡單的應(yīng)用案例。為了進一步進步加工精度，機床的圓周運動精度和刀頭點的空間位置，可以通過球桿儀和激光丈量后，輸進數(shù)控系統(tǒng)加以補償。未來的數(shù)控機床將會配備各種微型傳感器，以監(jiān)控切削力、振動、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動加以補償或調(diào)整機床工作狀態(tài)，以進步機床的工作精度和穩(wěn)定性6.機床的微型化Micro- machine Micro-factory隨著納米技術(shù)和微機電系統(tǒng)的迅速進展，開發(fā)加工微型零件的機床已經(jīng)提到日程上來了。微型機床同時具有高速和精密的特點，最小的微型機床可以放在掌心之中，一個微型工廠可以放在手提箱中。操縱者通過手柄和監(jiān)視屏幕控制整個工廠的運作。
7.新的并聯(lián)機構(gòu)原理Parallel Kinematics Machine傳統(tǒng)機床是按笛卡爾坐標(biāo)將沿3個坐標(biāo)軸線的移動X、Y、Z和繞3個坐標(biāo)軸線轉(zhuǎn)動A、B、C依次串聯(lián)疊加，形成所需的刀具運動軌跡。并聯(lián)運動機床是采用各種類型的桿機構(gòu)在空間移轉(zhuǎn)主軸部件，形成所需的刀具運動軌跡。并聯(lián)運動機床具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛度高、動態(tài)性能好等一系列優(yōu)點，應(yīng)用遠景廣闊。
8.新的工藝過程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(yīng)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(jié)構(gòu)和新材料New Contractions Materials機床高速化和精密化要求機床的結(jié)構(gòu)簡化和輕量化，以減少機床部件運動慣量對加工精度的負面影響，大幅度進步機床的動態(tài)性能。例如，借助有限元分析對機床構(gòu)件進行拓撲優(yōu)化，設(shè)計"箱中箱"結(jié)構(gòu)，以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)或鉛合金材料已經(jīng)開始從實驗室走向?qū)嵱谩?br/> 10.新的設(shè)計方法和手段New Design Methodology我國機床設(shè)計和開發(fā)手段要盡快從"甩圖板"的二維CAD向三維CAD過渡。三維建模和仿真是現(xiàn)代設(shè)計的基礎(chǔ)，是企業(yè)技術(shù)上風(fēng)的源泉。在此三維設(shè)計基礎(chǔ)上進行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度，保證新產(chǎn)品的順利投產(chǎn)，并逐步實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期治理。
11.直接驅(qū)動技術(shù)Direct Drive Technology
在傳統(tǒng)機床中，電動機和機床部件是借助耦合元件，如皮帶、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等加以連接，實現(xiàn)部件所需的移動或旋轉(zhuǎn)，"機"和"電"是分家的。直接驅(qū)動技術(shù)是將電動機與機械部件集成為一體，成為機電一體化的功能部件，如直線電動機、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動機等。直接驅(qū)動技術(shù)簡化了機床結(jié)構(gòu)，進步了機床的剛度和動態(tài)性能，運動速度和加工精度。
12.開放式數(shù)控系統(tǒng)Open CNC Controller
數(shù)控系統(tǒng)的開放是大勢所趨。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)有三種形式：1）全開放系統(tǒng)，即基于微機的數(shù)控系統(tǒng)，以微機作為平臺，采用實時操縱系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標(biāo)軸電動機的運動。2）嵌進系統(tǒng)，即CNC+PC，CNC控制坐標(biāo)軸電動機的運動，PC作為人機界面和網(wǎng)絡(luò)通訊。3）融合系統(tǒng)，在CNC的基礎(chǔ)上增加PC主板，提供鍵盤操縱，進步人機界面功能，如Siemens 840Di和Fanuc 210i。
13.可重組制造系統(tǒng)Reconfigurable Manufacturing System隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，專用機床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性日益重要。通過數(shù)控加工單元和功能部件的模塊化，可以對制造系統(tǒng)進行快速重組和配置，以適應(yīng)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(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)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發(fā)速度和質(zhì)量，在設(shè)計階段借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在機床還沒有制造出來以前，就能夠評價機床設(shè)計的正確性和使用性能，在早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的各種失誤，減少損失，進步新機床開發(fā)的質(zhì)量。
三、市場的運籌帷幄
Market Strategy Operation
1.企業(yè)增值環(huán)節(jié)在變遷The Changes of Value-adding Process傳統(tǒng)的制造觀念是：產(chǎn)品=原材料+制造過程，制造業(yè)的增值環(huán)節(jié)在加工裝配過程。現(xiàn)代制造的觀念是：創(chuàng)新產(chǎn)品=知識+原材料+制造過程+服務(wù)，增值環(huán)節(jié)在產(chǎn)品設(shè)計和軟件開發(fā)、市場開拓以及回收再造，保持可持續(xù)發(fā)展。
2.企業(yè)運作戰(zhàn)略在轉(zhuǎn)變The Changes of Business Strategies企業(yè)運作戰(zhàn)略正在從國內(nèi)向全球化、企業(yè)內(nèi)部向因特網(wǎng)價值鏈、權(quán)力和金錢向理念認同、價格大戰(zhàn)向核心競爭力轉(zhuǎn)變。通過精益、靈敏、信息化和網(wǎng)絡(luò)化能夠以較少的資源和生產(chǎn)能力滿足市場需求3.從賣機床到賣解決方案From Machine Sale to Solution Service數(shù)十臺數(shù)控機床閑置不用或利用率很低，價值數(shù)百萬的高速數(shù)控機床當(dāng)一般機床用，并非個別企業(yè)。我國大多數(shù)企業(yè)在技術(shù)改造時往往重視設(shè)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(xùn)。機床制造商應(yīng)該考慮從買機床轉(zhuǎn)向賣解決方案。為用戶提供全方位的服務(wù)，幫助用戶經(jīng)濟、公道和高效地使用機床，保持機床的可用性，進步利用率，為用戶創(chuàng)造更多價值。
4.讓供給商和客戶加盟Alliance with Supplies Customers數(shù)控機床是復(fù)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(wěn)定的長期伙伴合作關(guān)系非常重要，可以保證配套件的公道價格、質(zhì)量和供貨時間，并且參與機床的生產(chǎn)過程。客戶在定購特殊需求或?qū)Ｓ脵C床后，能夠參與機床的設(shè)計和生產(chǎn)過程，及時交換意見，進一步滿足需要，了解所定購機床的制造質(zhì)量和交貨期。
5.電子銷售和客戶服務(wù)網(wǎng)絡(luò)Internet Sale Customer Services因特網(wǎng)為市場運作提供了廣闊的空間。我國機床制造商應(yīng)該重視電子銷售方式和因特網(wǎng)服務(wù)的新方法，大力開拓國內(nèi)外市場。通過因特網(wǎng)，可以借助視頻展示產(chǎn)品的各種功能，答應(yīng)用戶下載產(chǎn)品樣本和說明書、有關(guān)照片、技術(shù)文件或各種多媒體資料，減少營銷本錢。通過寬帶網(wǎng)可以進行遠程技術(shù)培訓(xùn)、提供各種技術(shù)咨詢服務(wù)、進行機床遠程故障診斷等，為客戶提供內(nèi)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值的廢舊機床作為毛坯，利用高新技術(shù)對其進行修復(fù)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(fù)和進步原有性能，減少浪費，適應(yīng)環(huán)境保護的需要。很多世界著名的機床企業(yè)，如Fadel、Moore和DMG都開展機床再造得業(yè)務(wù)。
四、結(jié)束語
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(yán)重的挑戰(zhàn)。在深進研究市場和技術(shù)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，走出誤區(qū)，已經(jīng)挑戰(zhàn)，制定中長期的發(fā)展戰(zhàn)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)營理念和市場運作模式，為客戶提供全方位的服務(wù)、創(chuàng)造更多。