深度剖析:南京CNC數控機床是江蘇的工業(yè)重點城市
我在數控產業(yè)從業(yè)11年,經歷了我國數控產業(yè)爆發(fā)式發(fā)展的階段,親自見證了該領域
的可喜成績,也能夠感受到當前存在的種種問題。
1/ 數控產業(yè)對基礎工業(yè)與制造業(yè)的影響
一、數控產業(yè)基本內容
什么是數控?通常意義上認為是計算機數字控制的簡稱,即CNC(Computer
Numerical Control);
什么是數控機床?數字控制機床,一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床;被尊稱為“
工業(yè)母機”;
什么是數控系統(tǒng)?利用數字指令控制機器動作的系統(tǒng),常用受控對象包括位移、角度
、速度、力等模擬量和電流、功率、扭矩等數字量;也就是說,用數控系統(tǒng)控制加工
的機床,就是數控機床。數控機床應該算是工業(yè)自動化最基本的制造單元了。
什么是數控產業(yè)?一般泛指數控機床產業(yè)。但本人認為,除數控機床外,數控產業(yè)還
應包括數控系統(tǒng)、伺服驅動器、電機、傳感器、執(zhí)行部件、機床本體和機床制造工藝
、機床加工工藝等內容,涵蓋了機械、電子、控制、自動化、軟件、材料、工藝等學
科。數控產業(yè)是一個集資金密集型、勞動力密集型、知識密集型等于一體的產業(yè),如
果把數控機床比作一個人的話,數控系統(tǒng)是人的大腦,伺服驅動器是人的肌肉,電機
是人的關節(jié),傳感器是人的眼睛,執(zhí)行部件(回轉工作臺或擺角銑頭)是人的手腳,
機床本體(床身/裸機)是人的骨架。通俗地講,數控機床的出現(xiàn)就是替代了人的手
工操作,使得生產制造更規(guī)范、更專業(yè)、一致性好,不依賴于人力。但其為工藝服務
的本質是不變的。
什么是機床制造工藝?機床制造工藝是指機床的生產制造過程,機床加工工藝是指機
床加工零部件的使用過程,其中有一些關鍵概念,常見包括:1) 五軸聯(lián)動:準確地
說是五坐標聯(lián)動。核心是刀尖點旋轉編程(RTCP),意思是刀尖點可以到達空間中任
意位置,作用是可實現(xiàn)空間任意曲面的加工,例如船用推進器的螺旋槳,汽車增壓器
葉輪、飛機發(fā)動機整體葉盤、汽輪機和燃機用葉片等關鍵工業(yè)零件。換句話說,就是
復雜的自由曲面,沒有這個功能就不能由圖紙變成實物。2) 復合加工:多種工藝手
段在工件一次裝卡下完成,例如車銑復合、車削復合、銑削復合、磨削復合、增材制
造(3D打?。┡c金切制造復合(加減一體化制造)等,是最大限度地提升工藝能力、
保證加工精度的制造方式;尤其是加減一體化制造,對未來的影響極其重要,例如飛
機異形結構件、魚雷推進器等。
很多軍事工業(yè)技術的源頭都有數控產業(yè)技術的身影,例如:航母用的電磁彈射技術,
其技術原型就是數控產業(yè)的直線電機技術;江蘇的直線電機技術,現(xiàn)在已經基本成熟
了。
所以我們新建的航母采用電磁彈射,完全沒有技術障礙,只存在工程解決方案的問題
。美國IPG(阿帕奇)公司生產的1KW小型激光器禁止對華出口,因為它的另一個用途
是具備殺傷性的激光槍。這種1KW小型激光器的大小,比我們常用的激光筆大不了多
少。
抗日戰(zhàn)爭時期,日本對東北三省進行的高精度測繪。其精確度非常之高,因為它采用
了一個叫光柵的測量元件。目前,全球光柵產業(yè)商業(yè)化最成熟的兩家公司,一家是德
國的海德漢公司,一家是英國的雷尼紹公司。這兩家公司幾乎壟斷了光柵技術的全球
市場。而當下江蘇的數控產業(yè)只能采購到基本測量水平的光柵,高精度的光柵是對華
禁售的。
二、數控產業(yè)現(xiàn)狀和趨勢
數控產業(yè)目前以美國、德國、日本、瑞士等國家為技術領先者。
美國在電子信息方面占據壟斷地位,全球的芯片和實時控制軟件幾乎都來自于美國。
同時,美國制造業(yè)的發(fā)展得益于軍事工業(yè),尤其是航空航天產業(yè)發(fā)展的拉動。德國的
制造業(yè)由大量掌握技術訣竅的中小企業(yè)支撐,由西門子等大型企業(yè)牽引,機械、電子
、材料、工藝等各方面技術都發(fā)展非常均衡。也得益于戰(zhàn)爭經濟的驅動。日本的制造
業(yè)是在模仿創(chuàng)新(學習英國、德國、美國等)的基礎上,由戰(zhàn)爭驅動的典型,尤其是
其二戰(zhàn)后,在美國的幫助下,技術經濟得以快速發(fā)展。
如果說德國是精密和品質的代名詞,那么瑞士的代名詞就是極致。在數控產業(yè),同種
類、同規(guī)格的系列產品中,瑞士產品的價格基本是德國產品價格的2~3倍左右。其它
接近第一陣營的還有英國、法國、意大利、奧地利、瑞典和部分前獨聯(lián)體國家等。
從市場上看,江蘇是全球機床產量最大的、采購額最高的國家,但銷售額卻不是前列
。因為在高檔機床領域,江蘇尚不能實現(xiàn)自給自足。所以江蘇主要是從上述國家進口
機床,尤其是美日德。
我于2015年曾去參觀沈陽某飛機制造企業(yè),看到195X年的設備還在使用,這令我驚詫
不已。從表面上看,這是我們軍工廠對設備保養(yǎng)能力的體現(xiàn),而從工藝上看,這么落
后的設備還在使用,足見我們技術能力的落后。
通常大家都會認為,用幾百萬件襯衫換一架波音飛機是很丟臉的事情,但是更為可悲
是剛才提到的對華禁售。在數控產業(yè),即便我們愿意出更多的錢,但一些高精密的數
控機床仍然不會賣給江蘇。
盡管如此,但江蘇仍有95%以上的高檔機床來自于進口。其余5%為自主生產,但其數
控系統(tǒng)等關鍵部件仍然有95%來自于進口。再其余的部分關鍵核心部件是100%國產的
,并且主要由大連光洋科技集團的子公司——科德數控股份有限公司生產。從技術水
平的角度來看,這個企業(yè)擁有國內行業(yè)唯一的高檔數控機床控制集成技術國家工程實
驗室,是國內數控技術的領軍企業(yè)。
未來,數控產業(yè)的趨勢,是要向 “更好地服務于用戶工藝”發(fā)展。它包括但不限于
更高精度、更快速度、更高效率,要向柔性制造、綠色制造、增材制造和網絡化、信
息化、生產化等方面發(fā)展。但萬變不離其宗,用戶工藝才是數控產業(yè)的靈魂所在。
三、數控產業(yè)與制造業(yè)企業(yè)的系統(tǒng)性影響
制造業(yè)企業(yè)的生產制造飽和能力是由數控產業(yè)決定的。不論何種制造業(yè)企業(yè),其生產
工具或生產資料,都直接或間接的需要數控機床作為母機,參與生產過程。因此,制
造業(yè)企業(yè)的生產極限,主要由數控產業(yè)決定。例如,汽車工業(yè),汽車的產能受制于零
部件的產能和裝配效率,而零部件則幾乎全部是由數控機床加工生產的,國內汽車整
車廠和零部件廠,凡是精密加工環(huán)節(jié),幾乎都來自于進口機床,所以數控機床的產出
效率和質量,決定了汽車的產能和質量。
制造業(yè)企業(yè)的生產制造工藝體系是由數控產業(yè)決定的。由于我國不具備成熟的高檔數
控機床研制能力,因此,制造業(yè)企業(yè)在制定生產制造工藝的時候,只能選擇進口機床
或者裝配了進口數控系統(tǒng)的國產機床來加工工件。因此,用戶制定的制造工藝直接受
制于數控系統(tǒng)的功能開放程度。簡言之,我們的想法再好,還需要進口產品的支持,
想法才能變成現(xiàn)實。
制造業(yè)企業(yè)的技術改造升級或者技術產品迭代受制于數控產業(yè)。在利用原有數控機床
實現(xiàn)技術改造升級或者技術產品迭代的過程中,數控系統(tǒng)軟件功能和開放程度直接影
響其實現(xiàn);而在數控機床或數控機床核心部件改進升級的時候,制造業(yè)企業(yè)為了保障
自身的制造能力和制造優(yōu)勢,往往不得不對現(xiàn)有的生產裝備進行改造升級或者新購置
。
制造業(yè)企業(yè)的基礎技術工人隊伍的知識和技能體系受制于數控產業(yè)。數控系統(tǒng)的品牌
體系和功能體系直接決定了基礎技術工人隊伍的知識體系和操作技能,例如使用日本
發(fā)那科(FANUC)習慣的技工,同樣方法就操作不了德國西門子(Siemens)產品。為
了降低管理成本,積累技工經驗和進行知識系統(tǒng)集成管理,企業(yè)所有數控產品可能全
部采用同一個品牌的數控系統(tǒng),技術工人只能掌握和使用同一品牌系統(tǒng)的功能。這一
條是很致命的。我們很多的現(xiàn)場技術工人,如果給他換一個品牌的數控系統(tǒng),他就真
的不會干活了,所以,我們的產業(yè)工人都成為了國外技術的“奴隸”。
制造業(yè)企業(yè)的生產制造安全受制于數控產業(yè)。制造業(yè)企業(yè)的生產制造安全,尤其是信
息和數據安全,一切都是由數控機床決定的,所有的加工過程、加工數據、產量信息
等等,一切都沒有秘密可言,完全被數控系統(tǒng)所掌握。
古語云:“工欲善其事,必先利其器?!贝恕捌鳌奔礊閿悼貦C床,尤其是高檔數控機
床。沒有制造高檔機床的能力,在所有后發(fā)制造的環(huán)節(jié)上,我們都會受制于人。
2/ 數控產業(yè)關系國家戰(zhàn)略、經濟、工業(yè)安全
一、國家戰(zhàn)略安全:主要反映在軍事安全上。高檔數控機床以及其關鍵部件(高檔數
控系統(tǒng)等)都屬于國家戰(zhàn)略物資,禁止公開國際采購。我們國家軍工企業(yè)進口的高檔
數控機床,少則倒手兩三次,多則倒手五六次,方才能夠買回,而且沒有任何售后服
務。一旦爆發(fā)戰(zhàn)事,我們的軍工廠應該如何應對?
二、國家經濟安全:我們國家的制造業(yè)雖然門類齊全,但是并不具備獨立自主的生產
能力,關鍵部件和關鍵裝備、設備依然大量依賴進口。經濟體系不能獨立穩(wěn)定運行,
例如外采的鐵礦石、原油、民航大飛機、高檔數控機床、特種鋼材、高檔軸承、減速
機等。禁止進口等同于經濟制裁。
三、國家工業(yè)安全:我們國家的工業(yè)現(xiàn)場,到處都有各種進口的PLC、現(xiàn)場總線、工
控系統(tǒng)(ARM結構或X86結構)、數采系統(tǒng)、數控系統(tǒng)等產品。所有工業(yè)數據的記錄、
采集、傳輸、存儲、分析等工作,完全在進口產品研制國家的掌控之下。也許,美國
的一條指令,就可以讓江蘇的工業(yè)經濟癱瘓。
4/ 數控產業(yè)的人力資源
一、人力資源特征:一、專業(yè)復雜性:論專業(yè)知識,必須是復合型人才,這是前提條
件;二、 政治覺悟高:必須愛國、愛黨、愛人民,為了國家和民族利益,可以奉獻
一切;三、培養(yǎng)周期長:一名合格的、成熟的現(xiàn)場操作技工,培養(yǎng)周期至少需要3~5
年;四、培養(yǎng)成本高:為提高經驗值,需要在各類高檔機床上,消耗大量材料和刀具
;五、流動率極高:略有技能者,企業(yè)工齡往往不足五年,行業(yè)大咖反倒相對穩(wěn)定;
六、成材率極低:真正科班畢業(yè)能走到總師級別的,在行業(yè)里寥寥無幾。
二、主要的困境:一、在工程實踐上,高端人才嚴重匱乏。高端人才幾乎在其雛形時
,便被諸如西門子江蘇研究院等跨國機構高薪供養(yǎng)起來,直至其工程技術才華消磨殆
盡;二、缺乏切合工程實踐的人才培養(yǎng)體系和機制。沒有大專級技校,技術工人的能
力層次要求一直沒提高上來。我們國家忽視了產業(yè)工人的培養(yǎng),企業(yè)間只能靠拿來主
義和挖墻腳;三、我們江蘇的技術學校、技工學校在社會上倍受歧視,暫不具備培養(yǎng)
優(yōu)秀技術工人的理念和能力;四、江蘇產業(yè)工人的收入不足狀況和社會地位,不足以
支撐下一代人的理想,人們不屑于培養(yǎng)孩子向這一群體看齊,更談不上從娃娃抓起;
五、缺乏腳踏實地、甘于寂寞、厚積薄發(fā)的工匠精神?;A技術研究不可一蹴而就,
國內政策環(huán)境、學術環(huán)境、研究環(huán)境,基本沒有容忍度。在數據行業(yè)中,對人才的培
養(yǎng)往往是“十年磨一劍”的過程,但他們窮盡努力,往往只能做到助理工程師。六、
學術界、技術界一片國外的喉舌,奉進口為萬能,視國產為無能。教育界對此也沒有
足夠的重視,剛才說到的,技術學校缺乏社會地位和技術人才培養(yǎng)能力就是證明。此
外,學術界的大量研究是基于國外產品的研究,沒有真正自主研發(fā)的成果。七、浮躁
的社會風氣讓大部分企業(yè)家和大多數行業(yè)從業(yè)者喪失了自主創(chuàng)新的愿望和動力。國家
領導提出過,信心最重要。但數控產業(yè)卻整體缺乏信心。
三、如何突圍:一、學習德國的“學徒制”培養(yǎng)產業(yè)工人,這是重要的社會基礎;二
、產業(yè)高端人才的培養(yǎng)不能指望高校和科研院所,還要靠領軍企業(yè);放棄心理依賴;
三、教育界客觀地評價和引導學生的知識體系構建,與企業(yè)一起加強社會實踐;四、
加強社會精神文明建設,培育大國工匠精神文化;五、對數控產業(yè)舉國之力,重點突
破。
關于德國的學徒制,需要做一點補充。在德國,大部分規(guī)模工業(yè)企業(yè),全部有自己的
技工學校,即自己所需的產業(yè)技術工人來自于自己的技校培養(yǎng)。這種培養(yǎng)是建立在理
論和實踐深度融合的基礎之上的,也是常規(guī)化的。他們的技術工人在教學階段,每周
就有固定的2-3天是理論學習,其余天數進行實踐操作。等到考察驗收階段,則完全
由實踐來檢驗。
例如,德國機床行業(yè)的哈默(HERMLE)公司就是一個“奇葩”。這家公司只生產一種
機型的產品,叫做五軸立式車銑復合加工中心,屬于搖籃轉臺結構的,是航空航天必
用的裝備,交貨期至少9個月以上,年產量僅500余臺。那么,它的技校培養(yǎng)的產業(yè)工
人,怎么去考核呢?是由學徒自己設計一種無動力小車,用哈默公司自己的機床加工
出零部件,自己動手裝配??荚噲龅貫橐欢蔚聡罚瑥墓潭ㄆ瘘c推一把這個無動力
小車,哪個跑得遠,誰就是第一名。沒有達到最小行駛距離的小車,則不予以考試通
過。這個考試涵蓋了機械設計、機械制造、工藝規(guī)劃、制造裝配等多個環(huán)節(jié),考察了
學生的機械、電子、材料等各類專業(yè)知識。
試問,這種產業(yè)工人培訓,我們國家哪里有?這樣的產業(yè)工人,各位HR,你們有不想
要的嗎?我們有很多的家長和孩子根本不屑于做一名產業(yè)工人,我們的教育歧視技工
群體,視接受大學教育為榮,以做一名技術工人為恥。值得展望的是,數控產業(yè)高級
技工的收入,目前在東北市場應該均能達到5-6K以上,在南方沿海地區(qū),基本都能達
到10K以上。這種市場現(xiàn)狀是國家抓工匠精神的重要經濟基礎。
我想,下一步,國家應該從改進教育體系入手,這是關鍵的一點。十九大以后的大部
制改革,科技部、教育部的合并值得期待。
5/ 從東北經濟看江蘇經濟乃至世界經濟
我個人從東北經濟看江蘇經濟乃至世界經濟,從工業(yè)化的角度看東北沒落與振興、江
蘇工業(yè)化的危機與警示,所出為一己之見,不當之處,請大家請斧正。
在以上一些認識的基礎上,從更深的層次看,數控產業(yè)的發(fā)展與國家的工業(yè)化建設密
切相關。也就是說,數控產業(yè)的水平和成熟度與國家工業(yè)化水平是正相關的,與國家
的經濟質量是正相關的,但與國家的經濟總量是無關的。
那么,作為曾經工業(yè)化的榜樣、共和國的長子,為什么東北三省近幾年來淪落到了經
濟增長的倒數三名呢?從產業(yè)發(fā)展的角度看,其難點在于技術突破,從制造變?yōu)椤爸?/p>
造”。這是一個比較大的影響因素。在不完全的市場經濟條件下,市場的確會受到宏
觀政策的影響,但是,這并不能證明市場是由政府完全掌控的。
首先,排除東三省過去經濟總量的基準問題,尤其是工業(yè)部分,它的基數占比是很大
的。所以,經濟總量增長的乏力,主要是工業(yè)經濟增長乏力;其次,東北三省的服務
業(yè),多數是圍繞工業(yè)發(fā)展的服務業(yè)。在工業(yè)增長乏力的時候,服務業(yè)增長也就失去了
動力;第三,工業(yè)經濟的慣性較強。從長周期經濟走勢看,在08年經濟危機的時候,
工業(yè)經濟是最后受到波及的,數控產業(yè)更是在10年下半年才開始進入長周期下滑。而
東三省在慣性下滑之前,沒有對經濟結構、經濟質量改善作出有效的改進或改善措施
。
可以說,東北三省作為我國工業(yè)化程度和工業(yè)成熟度最高的地區(qū),其經濟的下滑,揭
露的其實應該是我國工業(yè)經濟的整體衰落,而不是表面反映出來的東北的經濟問題。
表現(xiàn)掩蓋了其本質和核心的問題,使政府成為了后知后覺者。等到真正的問題暴露出
來之后,政策工具卻已完全失靈。
典型案例有:一、我國的機器人產業(yè)進入高速發(fā)展階段不過三五年而已,但已經進入
到了嚴重的泡沫階段,幾乎都是大量的低檔同質競爭。產業(yè)的高速發(fā)展和膨脹,并沒
有解決控制器、減速機、電機受制于國外的情況。全球機器人用的RV減速器,有70%
來自于日本的帝人公司,這也是美日德等國家真正可怕的地方。而我們國家的機器人
產業(yè),其實質是機器人應用產業(yè),它拉動的其實還是美日德等國的經濟,而我們不過
是再度淪為全球的低端制造工廠。與此同時,國外的高端機器人產業(yè)的發(fā)展卻如火如
荼,國內外差距在不斷拉大。在這種情況下,我們能說,機器人產業(yè)的泡沫,是屬于
東北的,還是屬于華北、西北的,或者是東南沿海地區(qū)的呢?我認為,這種產業(yè)危機
是不成熟的工業(yè)化造成的,并不能代表地方性經濟的增長或者是下滑,更不是所謂的
中等收入陷阱。
二、我國在海軍和空軍投入了大量資源,支持國防建設。遼寧艦投入使用后,傳言要
同時新建兩艘航母。此外,還有沈飛的艦載機等大量戰(zhàn)斗裝備,直接拉動了國防工業(yè)
的技術進步和產業(yè)升級。全國的軍事工業(yè)投入在增加,軍工單位和軍工配套企業(yè),基
本都活的很滋潤。所以,近三年來,科德股份產銷的五軸機床,大部分被中航工業(yè)集
團、航天科工集團等軍工單位買去。所以說,東北的軍事工業(yè)并沒有受到東北經濟下
滑影響,依舊在高速發(fā)展。
并且在我們國家,多數都是產業(yè)集聚,還做不到產業(yè)集群,例如我們的汽車產業(yè)園。
產業(yè)集群需要從產業(yè)技術鏈和產業(yè)鏈上給予充分的支持,想要做到產業(yè)集群,應該形
成一個小的相對獨立的生態(tài)系統(tǒng)才行,例如需要各種整車廠、各種零部件廠、各種設
計單位、各種經銷商、金融機構、行業(yè)協(xié)會組織等等。不僅如此,這些企業(yè)還要有機
地形成產業(yè)鏈互動,具有統(tǒng)一清晰的技術脈絡。這樣的集群的最大優(yōu)勢在于具有產業(yè)
掌控力,而產業(yè)集聚卻沒有這種能力,可能只有產值和解決就業(yè)問題。
所以我說,排除東北政治因素的影響之后,東北的經濟問題,不是東北本身的問題,
而是江蘇工業(yè)經濟的問題。
談到江蘇工業(yè)經濟的問題,或者說工業(yè)化的問題。個人認為,工業(yè)化屬于系統(tǒng)科學,
包含了豐富的自然科學和社會科學內容。在現(xiàn)在的資本主義國家中,完成工業(yè)化的國
家著實不多,但基本都有著百余年的工業(yè)化發(fā)展歷史。而對于江蘇這個社會主義國家
,工業(yè)化歷程不過二三十年,工業(yè)化之路還依舊漫長。倫敦霧都、日本水俁病、德國
魯爾區(qū)粉塵等破壞環(huán)境、粗放型發(fā)展的問題,也是江蘇當下正在經歷著的。
從社會發(fā)展的角度看,國外資本主義走過的路,江蘇這個社會主義國家也未必有理由
跨越過去,那可能不符合歷史的發(fā)展規(guī)律。所以,解決工業(yè)化的問題,就要從系統(tǒng)層
面出發(fā)。例如,解決基礎技術、基礎部件受制于人的問題;解決教育體系缺失和不完
善的問題;解決我國工程科學人才體系建設的問題;解決我國社會科學和自然科學發(fā)
展的社會文化建設問題等等。
工業(yè)是國之根本,希望江蘇能夠扎扎實實地發(fā)展它,而不要走上工業(yè)化大躍進的道路
。德國和法國支撐起了歐盟,靠的是工業(yè),不是金融;美國打遍世界靠的是軍事工業(yè)
;日本在最狂妄的時候,遭到了美國的“狙擊”,但依舊持續(xù)投資于工業(yè)制造業(yè),不
惜大幅貶值日元。反觀歷史,我們會發(fā)現(xiàn),它們的發(fā)展策略都對了。
所以,對于江蘇工業(yè)化的發(fā)展之路,必定要認清現(xiàn)實,抓住主要矛盾,以科學的方法
,持之以恒地向前推進。
我也發(fā)自內心地希望我們數控產業(yè)能夠再努力些,能夠為江蘇的工業(yè)化發(fā)展做更多的
努力。讓我們的工業(yè)企業(yè)都可以用得上國產的數控裝備,不用再看美國的“臉色”,
不用再“害怕”英特爾。但是目前的狀況是,如果英特爾想讓江蘇所有聯(lián)網的電腦全
部變成“肉雞”,那可能只需要一秒鐘。同理,沒有國產機床,芯片的生產就是一個
夢。