"如何建立完整的工業(yè)母機創(chuàng)新體系?""怎樣彌補前瞻性、顛覆性技術(shù)研究不足的問題?""要從哪些方面提升國產(chǎn)機床裝備對重點用戶的高端配套能力?""機床技術(shù)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈脫節(jié)、結(jié)合不緊密的情況該怎么解決?""國產(chǎn)大飛機發(fā)展對工業(yè)母機提出了什么新需求?"……一場來自產(chǎn)學研用各方,關(guān)于工業(yè)母機高質(zhì)量發(fā)展話題的討論,日前在浙江溫嶺展開。
作為工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)鏈最核心的環(huán)節(jié),工業(yè)母機的技術(shù)水平已不僅僅決定著一個國家或地區(qū)的工業(yè)制造能力,更是國家之間綜合競爭力所在。"工業(yè)母機是新型工業(yè)化的核心裝備,代表國家制造業(yè)的核心競爭力。"中國工程院院士、國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會主任周濟用兩個"核心"道出了發(fā)展的關(guān)鍵。
而從中國機床工具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的2024年上半年行業(yè)經(jīng)濟運行情況來看,全行業(yè)完成營業(yè)收入5019億元,實現(xiàn)利潤總額149億元,平均利潤率為3.0%,機床工具行業(yè)的盈利姿態(tài),字面上反映出來的似乎并不好看。不僅如此,在行業(yè)整體需求減弱、陷入內(nèi)卷困境的當下,同質(zhì)化技術(shù)對陣,上升通道面臨封堵,向下螺旋通道便被無限打開。
"鞏固經(jīng)濟型數(shù)控機床優(yōu)勢,占領(lǐng)主戰(zhàn)型數(shù)控機床市場,走在高檔型數(shù)控機床前列。"對于發(fā)展工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略任務(wù),周濟給出了三條實施路徑。具體來看,就是要依靠技術(shù)進步、以高打低,進一步提高經(jīng)濟型數(shù)控機床的質(zhì)量和競爭力;充分發(fā)揮我國的市場優(yōu)勢和制造優(yōu)勢,以創(chuàng)新為根本動力,以智能制造為主要技術(shù)路徑,堅決占領(lǐng)主戰(zhàn)型數(shù)控機床和產(chǎn)線的國內(nèi)市場,進軍國際市場;集中優(yōu)勢力量,依托以智能制造為主攻方向的科技創(chuàng)新,在高檔數(shù)控機床和智能產(chǎn)線方面實現(xiàn)重點突破,自主可控。
堅持以用戶為中心系統(tǒng)提升行業(yè)基礎(chǔ)能力
周濟強調(diào),工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)必須實現(xiàn)從"以產(chǎn)品為中心"向"以用戶為中心"的革命性轉(zhuǎn)變,堅定地轉(zhuǎn)變到"以服務(wù)求合作,以貢獻求發(fā)展"的經(jīng)營理念上來。
隨著航空航天、能源動力、國防軍工等領(lǐng)域?qū)C床裝備性能的要求越來越高,單純以幾何精度為目標,已無法滿足如今工業(yè)母機高性能制造要求。
何為高性能制造?"需要從機床性能建模、性能仿真與數(shù)字孿生、計算反求、定域定量定式制造、性能測試分析、材料結(jié)構(gòu)功能一體化、智能監(jiān)測與調(diào)控等技術(shù)入手。"中國工程院院士、大連理工大學原校長郭東明認為,高性能制造就是以性能精準保證為目標,尋求幾何和性能一體化制造。
其中包括,以需求為導向,推動高端機床裝備從"能用"到"好用"的真正轉(zhuǎn)變。在需求側(cè),以"三航一車"等重點領(lǐng)域用戶需求為牽引,強化零件加工工藝驅(qū)動的高端機床裝備研發(fā)理念。在供給側(cè),以高端機床裝備的高性能化、智能化、復(fù)合化和綠色化發(fā)展為導向,以整機帶動高檔數(shù)控系統(tǒng)、關(guān)鍵功能部件的研發(fā)。
"第四次工業(yè)革命催生了制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)的根本性變革,完成了深刻的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。"周濟強調(diào),工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)必須實現(xiàn)從"以產(chǎn)品為中心"向"以用戶為中心"的革命性轉(zhuǎn)變,堅定地轉(zhuǎn)變到"以服務(wù)求合作,以貢獻求發(fā)展"的經(jīng)營理念上來。
在重慶大學教授張根保看來,國產(chǎn)機床高端化首先要提升可靠性,要在國內(nèi)外用戶中著力打造可靠性口碑。"在產(chǎn)品質(zhì)量的13個評價指標中,可靠性是機床產(chǎn)品最重要的賣點,不能僅滿足于加工精度夠用就好,而是要從產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)制造、使用維護的壽命周期過程鏈提升可靠性,綜合考量機床的性能穩(wěn)定性、精度保持性、使用成本、信息化智能化水平、外觀、安全性、服務(wù)性等。"
針對數(shù)控機床正向設(shè)計技術(shù),浙江大學教授劉曉健也坦言,當前高端數(shù)控技術(shù)設(shè)計資源不足、基礎(chǔ)薄弱,缺乏工藝針對性;不同參數(shù)對機床性能的影響規(guī)律還難以找到,缺乏面向細分領(lǐng)域用戶工藝的高端機床整體解決方案;設(shè)計類比仿制與經(jīng)驗依賴,難以實現(xiàn)數(shù)控機床精準與創(chuàng)新設(shè)計。
那么,正向研發(fā)的質(zhì)量和可靠性主要靠什么來保障?張根保表示,要做系統(tǒng)、全面、深入的設(shè)計分析,這是國產(chǎn)機床研發(fā)的痛點;要做大量的實驗,通過實驗定量化確定技術(shù)參數(shù)和工藝參數(shù);要形成全套、量化的作業(yè)指導書,并應(yīng)用"元動作"的概念,元動作是機床產(chǎn)品最小的運動單元和最小的結(jié)構(gòu)單元,故障一般都發(fā)生在元動作上。"最重要的,是要高度重視中試階段工作。中試的主要目的是考察工藝是否優(yōu)化,是否能夠保障產(chǎn)品的可靠性。"
完善產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系推動創(chuàng)新產(chǎn)品推廣應(yīng)用
新一代人工智能技術(shù)與先進制造技術(shù)的深度融合,形成了新一代智能制造技術(shù),成為了新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)。
"工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)要以創(chuàng)新為靈魂,創(chuàng)新是發(fā)展的根本動力。"周濟指出,工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)重大創(chuàng)新方向包括高速高精、多軸復(fù)合、集成化、智能化這四個方面,主攻方向是數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級。
新一代人工智能技術(shù)與先進制造技術(shù)的深度融合,形成了新一代智能制造技術(shù),成為了新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)。"新一代智能機床,是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的基礎(chǔ)上,應(yīng)用新一代人工智能技術(shù)和先進制造技術(shù)深度融合的機床。"周濟進一步解釋道,新一代智能機床能夠?qū)崿F(xiàn)自主感知、自主學習、自主優(yōu)化與決策、自主控制與執(zhí)行,極大提高機床加工質(zhì)量、使用效率,降低成本,是第四次工業(yè)革命的典型產(chǎn)品。
基于對機械制造及自動化領(lǐng)域的多年研究和思考,郭東明認為,完善產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系,要突破工業(yè)母機"四性"(工藝適應(yīng)性、可靠性、精度保持性和精度穩(wěn)定性)等共性技術(shù)難題,突破先進加工工藝、機床制造工藝、智能運動控制等關(guān)鍵核心技術(shù)難題,研究面向新材料和新工藝的新原理加工技術(shù)與裝備,根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈,串珠成鏈,構(gòu)建"產(chǎn)學研用"協(xié)同的技術(shù)創(chuàng)新體系。
而對于"用",中國商用飛機有限責任公司頗具發(fā)言權(quán)。"與航天領(lǐng)域飛機有所不同,民用飛機具有機身尺寸大,復(fù)材用量占比增大,服役周期長、要求高可靠性制造,對經(jīng)濟性、環(huán)保性要求高等特點。"公司制造總工程師姜麗萍表示,一方面,制造環(huán)節(jié)的不確定因素是主要風險來源,要高度重視設(shè)備穩(wěn)定性評價。另一方面,國產(chǎn)大飛機是在市場上與波音、空客飛機同臺競爭,要通過3D打印、柔性裝配、集成化測試、自動化檢測等一系列新技術(shù)、新裝備等,提產(chǎn)能、降成本,保持市場競爭力。
"大飛機制造需要一流產(chǎn)線提升產(chǎn)能和質(zhì)量,中國商飛針對多個型號已經(jīng)開展一流產(chǎn)線布局。"姜麗萍介紹,目前裝備國產(chǎn)化率達到80%以上,自動化制孔/鉆鉚實現(xiàn)重大突破,對接效率提升50%以上。與此同時,加快攻關(guān)補齊民機制造的裝備譜系。根據(jù)民機制造特點,面向典型加工場景和工藝過程,梳理出一批重點裝備需求,包括金屬零件自動化加工線、復(fù)材零件自動化加工線、自動化裝配生產(chǎn)線、總裝測試生產(chǎn)線設(shè)備等。
伴著大飛機研制、創(chuàng)新一線的隆隆炮火,中國商飛的裝備朋友圈也越來越大。"我們圍繞整線的建設(shè)需求,對標世界一流,凝聚國內(nèi)的頂尖高校、科研院所、企業(yè)單位協(xié)同攻關(guān),錘煉大系統(tǒng)集成、大團隊作戰(zhàn)、多兵種聯(lián)合能力,實現(xiàn)全國產(chǎn)化技術(shù)設(shè)備示范運行,形成交鑰匙能力,突破國產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用困局。"姜麗萍說道,在這個過程中,給研究以土壤,給設(shè)備以舞臺,給企業(yè)以利潤,共同助力大飛機事業(yè)的成長。
支持優(yōu)質(zhì)企業(yè)發(fā)展加快建設(shè)先進制造業(yè)集群
在周濟看來,工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主體力量來自企業(yè),特別是工業(yè)母機行業(yè)的領(lǐng)軍和骨干企業(yè)。
"完善工業(yè)母機技術(shù)體系布局,組建國家戰(zhàn)略科技'旗艦'力量。"郭東明表示,要加快布局工業(yè)母機領(lǐng)域的國家重點實驗室、國家技術(shù)創(chuàng)新中心等重大科研平臺;組織國內(nèi)科研機構(gòu)的優(yōu)勢力量,建立若干工業(yè)母機領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新平臺;鼓勵地方建立專業(yè)化研究機構(gòu)與平臺,打造國家工業(yè)母機領(lǐng)域的重要科技力量。
組建"旗艦"力量的一項重要措施,就是加快建設(shè)先進制造業(yè)集群。浙江省高檔數(shù)控機床技術(shù)創(chuàng)新中心正是其中的關(guān)鍵一環(huán)。
2023年7月,作為浙江省十大技術(shù)創(chuàng)新中心之一,依托溫嶺市政府、浙江大學,浙江省高檔數(shù)控機床技術(shù)創(chuàng)新中心在溫嶺正式揭牌成立,由國企、高校技術(shù)團隊以及11家民營企業(yè)多方聯(lián)合共建。
技術(shù)創(chuàng)新中心的目標非常明確:主攻"數(shù)控機床",細化選擇"數(shù)控機床數(shù)字化設(shè)計與優(yōu)化、數(shù)控機床高檔智能數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床高性能關(guān)鍵零部件"三個方向,突破一批數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)"卡脖子"技術(shù),破解工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新瓶頸,加快數(shù)控技術(shù)成果落地轉(zhuǎn)化進程,推動機床產(chǎn)業(yè)高端化智能化方向發(fā)展,培育孵化未來產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展。
目前,由創(chuàng)新中心牽頭,聯(lián)合集群內(nèi)骨干企業(yè)梳理了69項"卡脖子"問題清單。聚焦材料、基礎(chǔ)件、功能部件、機床整機四大產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),正向設(shè)計、精度保持性、誤差補償、機床智能化、輕量化成形、超精密加工等六大共性技術(shù),機床母機、航空航天、船舶、電力新能源、3C電子、汽車、軌道交通七大應(yīng)用場景。
"接下來,我們將在技術(shù)創(chuàng)新中心的基礎(chǔ)上,推進高端機床"卡脖子"技術(shù)研發(fā)平臺、數(shù)控機床成果轉(zhuǎn)化平臺、高檔數(shù)控機床中試驗證平臺、精密制造產(chǎn)業(yè)化平臺建設(shè)。"浙江省高檔數(shù)控機床技術(shù)創(chuàng)新中心主任傅建中說道,"尤其是中試驗證基地將面向低空經(jīng)濟、高端儀器、醫(yī)療器械等領(lǐng)域,投資5億元,推動機床產(chǎn)業(yè)高端化、智能化發(fā)展。"
在周濟看來,工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主體力量來自企業(yè),特別是工業(yè)母機行業(yè)的領(lǐng)軍和骨干企業(yè)。"以企業(yè)為主體,推進工業(yè)母機企業(yè)培育壯大行動,強化政策引導和精準服務(wù),實施創(chuàng)新引領(lǐng),培育世界一流工業(yè)母機龍頭企業(yè),發(fā)展工業(yè)母機專精特新中小企業(yè)。"
"回看五軸數(shù)控機床的創(chuàng)新設(shè)計實踐,堅持自主可控高質(zhì)量發(fā)展,努力把企業(yè)打造成強大的創(chuàng)新主體,每一步都走得踏實堅定。"科德數(shù)控股份有限公司總經(jīng)理陳虎表示,工業(yè)化時代創(chuàng)新的體系支撐包括技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新,新原理、新現(xiàn)象、新方法是基礎(chǔ),漸進式創(chuàng)新和集成創(chuàng)新更為普遍,比如系列化五軸立式加工中心KMC系列,支持銑、車、磨、刮齒、短電弧、超聲、激光等,全面實現(xiàn)量產(chǎn),迄今已完成三次迭代升級。
大國重器,歷史擔當。"中國工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展方向,在產(chǎn)品和制造能力兩個方面。"談及未來,周濟指出,一方面,是工業(yè)母機產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展、智能升級,工業(yè)母機產(chǎn)品邁向世界工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)前列;另一方面,是工業(yè)母機制造能力的創(chuàng)新發(fā)展、智能升級,工業(yè)母機制造能力邁向世界工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)前列。(記者 霍悅)
轉(zhuǎn)自:中國工業(yè)報
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