华中数控

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华中数控:大国重器的困境与突破

发布日期:2019-08-08  字体显示:【大】   【中】   【小】

文章来源:财经国家周刊


引言:数控系统是数控机床的“大脑”,是数控机床中技术含量最高的核心部件,是名副其实的国之重器。 

插排:基础薄弱、缺“芯”少“脑”一直是中国制造的短板。 

近期,中兴被美国制裁,给中国制造业敲响了警钟。除了芯片,中国高档数控系统同样长期受制于人。

数控机床是装备制造的“母机”,其技术水平代表着一个国家的综合竞争力。而数控系统是机床装备的“大脑”,是决定数控机床功能、性能、可靠性、成本的重要因素,也是制约我国制造业迈向高端化的主要瓶颈。

武汉华中数控股份有限公司(下称“华中数控”)董事长陈吉红对《财经国家周刊》记者表示:长期以来,国防工业急需的高速、高精、多轴联动高档数控机床和高档数控系统一直是重要的国际战略物资,受到西方国家严格的出口限制。自主可控高档数控系统对我国的重要性,可以与芯片、操作系统匹敌。历史上著名的“东芝事件”、“伊朗离心机事件”都是深刻教训。

庆幸的是,通过国家近十年前的战略布局和一大批科研人员的努力,我国高档数控系统领域获得了突破。2018年1月8日,华中数控“高性能数控系统关键技术及产业化”获得国家科学技术进步二等奖。

华中数控实现了对中国高档数控系统技术的突破,然而如何打破外资企业长期形成的“市场生态圈”,让国产自主可控的高档数控系统得到广泛应用,却依然是一个不小的挑战。

 

20多年突围之路 

基础薄弱、缺“芯”少“脑”一直是“中国制造”的短板。数控机床、工业机器人,乃至电动汽车,都离不开数控装置、伺服驱动、伺服电机等关键核心部件。数控系统可以说是中国数控机床的核心“芯片”。如果不彻底改变中高档数控系统主要依赖进口的现状,我国数控机床产业发展壮大,也不过是国外产品的加工组装基地,而不是自主的制造中心。中国数控系统的唯一出路,就是走自主创新之路。

20年多前,时任华中理工大学机械学院院长的周济教授,意识到数控技术对中国国防安全和经济安全的极端重要性,组织学校机械、电气、计算机学科的老师和学生,开始研发具有自主知识产权的国产数控系统。为了加快数控技术的产业化进程,筹建了华中数控公司。

二十多年来,华中数控在数控系统领域的研究不断取得进步并受到了西方国家的警惕。2008年10月23日,美国曾以华中数控支持伊朗、朝鲜发展大规模杀伤性武器为借口,对华中数控进行制裁。这一事件,更说明了中国发展数控技术的极端重要性。

2009年,国家启动科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”(下称“04专项”),支持以华中数控为代表的国内数控系统和机床企业提升技术水平,突破高档数控技术瓶颈。

在国家04专项的支持下,华中数控在前期几代技术攻关的基础上,开发出了华中8型为代表的自主可控的高档数控系统。陈吉红介绍,围绕华中8型数控系统的研制,研发团队攻克了运动控制技术、平台化技术、网络化技术和智能化技术等四方面关键核心技术,全面缩小与国外的差距。

所攻克的多轴联动、高速、高精等运动控制核心技术,实现了对国外数控系统高档控制功能的全面覆盖。零件加工对比测试数据显示,华中8型为14分36秒,而国外同类系统为15分33秒,零件加工质量相当的情况下华中8型系统效率更高。

平台化、网络化技术的突破,大大提高了数控系统的集成度,提升了数控系统的可靠性,实现了数控系统内外部设备全数字化通讯、机器互联和数据共享。而独创的“指令域大数据分析方法”、“双码联控”等智能化技术的突破,实现了数控加工过程的自主感知、自主学习、自主决策和自主执行,开发了质量提升、工艺优化和健康保障等一批西方主流高端数控系统尚不具备的智能化功能模块,率先开发出新一代智能化数控系统。

目前,华中8型高档数控系统在航空航天、汽车、发电装备等制造领域得到批量应用,已与10多类、1000多台高速、精密、五轴联动、车铣复合的高档数控机床实现了配套。

2012年,华中数控沈飞集团改造了辛辛那提LANCE2000加工中心。经过近一年的生产验证,国产数控系统完全满足了使用要求。这打消了沈飞对使用国产数控系统的疑虑。随后,沈飞又在五轴高速龙门加工中心、AB摆五轴加工中心等50多台机床上选用华中数控系统。目前,这批数控系统已累计运行30多万小时,其功能、性能和可靠性经受了考验,在沈飞的军工生产中发挥了重要作用。

沈飞的示范效应,推动了“华中8型”数控系统在成飞、西飞、西航、航天科技集团一院、航天科技集团八院、航天科工集团三院、航天科工集团四院等骨干国防军工企业的应用。

特别是自2015年以来,基于04专项支持下的技术、经验积累,华中数控围绕3C(计算机、通讯和消费电子)制造行业的巨大需求,研制并批量销售了具有高速、高精等关键技术的高速钻攻中心数控系统,其加工效率优于国外同类产品,并建立了3C加工智能工厂。目前,“华中8型”高速钻攻中心数控系统已销售两万多台套。

2016年4月,“华中8型”通过了由中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定专家组认为:“华中8型”为代表的自主可控的数控系统,全面达到国际先进水平,可替代进口。

 

稚嫩的肩膀”是否能扛起国家的重任? 

国产数控系统的技术进步,缩小了与国外的差距。但是,技术差距的缩小,并不等于市场的突破。据统计,目前我国高档数控系统的市场占有率已从04专项启动前的2%提升到目前的7%,标准型数控系统的市场占有率已从04专项启动前的20%提升到目前的约35%。国产数控系统在技术成熟度方面仍然存在差距。而在市场认同度方面,国产数控系统仍然存在巨大的差距。产业化之路依然任重道远。

以日本发那科、德国西门子等为代表的国外企业,在数控系统领域均发展了近60年,积累了大量的先进技术,已在全球范围内建立起了技术壁垒和市场优势。在中国市场,这些国外企业也已经耕耘了40多年。凭借产品在技术上、性能上的优势,这些国外企业已拥有了很好的市场品牌与客户美誉度,大多数客户已经习惯于使用他们的产品,形成了一个“市场生态圈”。

与芯片产业一样,高档数控系统的研发巨大投入,涉及的关键技术众多,对产品的可靠性要求极高。巨额的研发费用,单个企业很难投得起。

近几年来,为了在技术上与国外缩小差距,华中数控利用上市募集的资金和专项课题经费,超常规投入巨额资金研发高档数控系统。企业年研发投入在年营业收入的占比分别为2014年26.94%,2015年30.56%,2016年15.23%,远超出高科技企业的平均投入水平。而这些高额的研发投入,并不能马上转化为市场的经济效益,导致华中数控连续6年出现主营业务利润出现负数。

“其实,近2年华中数控的净利润一直都是正数。去年华中数控全年主营业务收入近10亿元,而全年净利润只有3286万。净利润不高,且主营业务利润为负数的原因,除了与我们在研发和市场投入巨大有关,还与我国上市公司会计制度记账方法不合理有关。我们承担专项课题的巨大研发投入成本,全部计入了当期主营业务成本,导致主营业务利润为负。而课题研究经费,则全部变成了不被资本市场看好的补贴性收益(非经常性损益)”,陈吉红解释说。

而提升国产数控系统的技术成熟度的核心是实现产业化。产业化对于国产数控系统来说,重要性和难度不亚于技术本身。好产品是用出来的,只有在市场上大量使用,才能获得技术迭代和完善提高的机会,技术成熟度才能不断提升。只有实现规模化的市场应用,产品的生产成本才能降低,产品的市场竞争力才能进一步提高,前期的研发投入才能收回,企业才能形成具有自我造血能力的良性循环。

其实,国外数控系统早期的技术成熟度也不太高。但由于以我国军工企业为代表的大量高端用户,大规模地、长期地批量实际生产应用,帮助国外数控系统进行了全面的测试验证和长期的应用考核,为国外数控系统发现、反馈了大量的问题,才促使国外数控系统的技术成熟度不断提高,并同步提升了市场认同度。

如何在技术成熟度和市场认同度都存在差距的现状下,实现国产数控系统的产业化,一直深深地困扰着华中数控。为了使华中8型的功能、性能和可靠性的通过用户考核,华中数控免费向用户提供了几百台测试样机,还采取了降价、垫资、包销机床,免费提供调试、测试、编程、培训、包修等超常规的服务。华中数控在市场开拓和服务体系建设方面不惜代价的巨大投入,赢得了部分客户的认可,华中8型数控系统已累计销售推广已近4万台。

特别是,国产数控系统产业还面临国外企业降价抢占市场的巨大竞争压力。当我国数控企业研制不出水平相当的数控产品时,国外的高端产品要么封锁,要么天价;当我们的企业生产出性能接近的数控产品时,国外企业就将其成熟产品适当裁剪后,以低价在国内倾销,从而压榨了国内数控产品的利润空间和市场空间。例如,华中8型高速高精数控系统产品进入3C制造领域,从国外竞争对手抢到了这一细分领域10%左右的市场份额后,国外竞争对手马上把产品价格从7万多降到5万多,降价幅度达30%。可以说。华中数控的存在,每年为我国3C制造领域,降低设备采购成本超过10亿元。

此外,国内部分企业和部门的政府采购招标中至今依然指定国外数控系统,导致国内数控系统产品难以获得同台公平竞争的机会。使用进口数控系统,无法实现自主可控,还给相关产业带来工业信息安全的风险和隐患。这些现状,令国产数控系统更加难以打破国外产品的市场生态圈。

正是由于以华中数控为代表的国内数控系统企业取得的进步,迫使国外中、高档数控系统解除封锁。广州敏嘉制造技术有限公司谢政平副总经理告诉记者:“我们申请购买德国某公司的五轴联动数控系统,需要漫长、繁琐的外国政府对最终用途的审批手续。后来,我们只好对德国公司说:华中系统现在也不错了,如果再不通过审批,我们改用国产系统了。果然,审批手续马上通过了。”

陈吉红告诉记者:国产数控系统的存在价值,起到了为国家“堵枪眼”的作用。华中数控的巨额投入,虽然没有完成转化为华中数控自身的经济效益,但华中数控对国家的巨大贡献不应该被忽视。华中数控“稚嫩的肩膀”扛着中国数控系统自主可控的重任,这更需要中国广大用户的支持,才能扛得住!如果国产数控系统仅仅是中国制造业的“备胎”和“筹码”,是永远无法实现产业化的。

 

破解生态圈软壁垒

改革开放四十年以来,为了实现高速发展,每次产业升级,我国都找到容易取得成效的产品进行生产制造,实质上是用国外的关键部件“攒”整机,我国的计算机、汽车产业莫不如此。我们在前进的道路上绕过了一些比较难攻的“山头”,包括发动机、芯片和数控系统等。而现在这些未攻下的“山头”在后方作乱,成为巨大隐患。

陈吉红说:“与芯片、大飞机产业一样,数控系统产业既是战略性、基础性的核心技术产业,又是市场充分竞争的产业。对于这样的战略性、基础性产业,国家不应该按照一般的市场竞争性产业来对待。国家应该像支持国产芯片产业一样,支持国产数控系统产业发展”。

发展国产数控系统的关键是实现产业化。而实现产业化的关键点是支持国产数控系统尽快提升技术成熟度。自主研制几台高档数控系统完成在实验室和实际生产中完成各种测试验证并不难,难的是实现国产数控系统大批量、长期的应用验证。一台数控系统不出问题,不意味着批量不出问题,一年不出问题不意味着十年不出问题。只有在应用中发现问题,并根据发现的问题进行持续改进,形成技术迭代和改进完善。这需要一步一个脚印地追赶,不可能一蹴而就,不要幻想“弯道超车”。这就需要有时间、有耐心长期坚守。

数控系统技术研发难度大,投入大。而打破国外的“市场生态圈”实现产业化的难度更大。这是需要有雄厚的资源做支撑,需要巨大的投入,这远超出了一个企业的承受能力。试想,有多少社会资本愿意为了国家的核心技术,未来十几年可能不盈利,还能长期坚守呢?如果没有利益驱动,有多少用户仍能甘冒风险,主动自觉地支持国产产品?因此,充分发挥我国社会主义制度的优越性,在市场、资金、政策等各方面支持自主核心技术和产业发展,至关重要。

国家应理直气壮地为国产数控系统营造有利的市场环境,在政府采购招标中不得指定国外数控系统,为国产数控系统获得参与平等竞争的机会,鼓励用户企业在同等性价比的情况下,指定选用国产数控系统。对于自主研发的国产数控系统,即使“在相同条件下优先使用”,其实际效果相当于永远不用。这就会阻断国产数控系统在应用中试错,技术成熟度在试错中发展的螺旋上升的过程。

陈吉红建议,国家应继续延续支持“高档数控机床与基础制造装备”国家重大科技专项,并在专项中加大力度支持国产数控系统的技术创新、自主化和产业化;从自主可控和工业信息安全的高度,继续推动“换脑工程”,积极支持国防军工等重要制造领域应用国产数控系统;在国家智能制造等其他科技项目中,与04专项对接,优先使用国产数控系统和机床;重新梳理和启动数控机床行业的增值税返还政策,支持我国数控机床行业加大技术研发投入;参照国家首台(套)重大技术装备保险政策,将国产高档数控系统列入实施目录;加大力度宣传应用国产数控系统的成功应用案例;在教育部、人社部等部委组织的各类数控加工、智能制造大赛和实训基地建设项目中,优先使用国产数控系统。

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