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華中數控

華中數控

除了芯片,卡脖子還有高檔數控系統

發布日期:2019-08-08  字體顯示:【大】   【中】   【小】

文章來源:財經國家周刊 

引言:中興事件,讓國人知道了芯片的重要性,而數控系統的重視性並不爲公衆所知,數控系統是數控機床的“大腦”,是數控機床中技術含量最高的核心部件,是名副其實的國之重器。  

插排:基礎薄弱、缺“芯”少“腦”一直是中國制造的短板。 

近期,中興被美國制裁,給中國制造業敲響了警鍾。除了芯片,中國高檔數控系統同樣長期受制于人。

數控機床是裝備制造的“母機”,其技術水平代表著一個國家的綜合競爭力。而數控系統是機床裝備的“大腦”,是決定數控機床功能、性能、可靠性、成本的重要因素,也是制約我國制造業邁向高端化的主要瓶頸。

武汉華中數控股份有限公司(下称“華中數控”)董事长陈吉红对《財經國家周刊》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數控系統一直是重要的国际战略物资,受到西方國家严格的出口限制。自主可控高档數控系統对我国的重要性,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,通过國家近十年前的战略布局和一大批科研人员的努力,我国高档數控系統领域获得了突破。2018年1月8日,華中數控“高性能數控系統关键技术及产业化”获得國家科学技术进步二等奖。

華中數控实现了对中国高档數控系統技术的突破,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數控系統得到广泛應用,却依然是一个不小的挑战。

 

2008美国曾对華中數控实施严厉制裁 

基礎薄弱、缺“芯”少“腦”一直是“中國制造”的短板。數控機床、工業機器人,乃至電動汽車,都離不開數控裝置、伺服驅動、伺服電機等關鍵核心部件。數控系統可以說是中國數控機床的核心“芯片”。如果不徹底改變中高檔數控系統主要依賴進口的現狀,我國數控機床産業發展壯大,也不過是國外産品的加工組裝基地,而不是自主的制造中心。中國數控系統的唯一出路,就是走自主創新之路。

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數控系統。为了加快数控技术的产业化进程,筹建了華中數控公司。

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

2009年,國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”),支持以華中數控为代表的国内數控系統和机床企业提升技术水平,突破高档数控技术瓶颈。

 

“華中8型”實現了自主可控”的目標 

在國家04专项的支持下,華中數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數控系統。陈吉红介绍,围绕华中8型數控系統的研制,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。

所攻克的多軸聯動、高速、高精等運動控制核心技術,實現了對國外數控系統高檔控制功能的全面覆蓋。零件加工對比測試數據顯示,華中8型爲14分36秒,而國外同類系統爲15分33秒,零件加工質量相當的情況下華中8型系統效率更高。

平台化、網絡化技術的突破,大大提高了數控系統的集成度,提升了數控系統的可靠性,實現了數控系統內外部設備全數字化通訊、機器互聯和數據共享。而獨創的“指令域大數據分析方法”、“雙碼聯控”等智能化技術的突破,實現了數控加工過程的自主感知、自主學習、自主決策和自主執行,開發了質量提升、工藝優化和健康保障等一批西方主流高端數控系統尚不具備的智能化功能模塊,率先開發出新一代智能化數控系統。

目前,華中8型高檔數控系統在航空航天、汽車、發電裝備等制造領域得到批量應用,已與10多類、1000多台高速、精密、五軸聯動、車銑複合的高檔數控機床實現了配套。

2012年,華中數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,国产數控系統完全满足了使用要求。这打消了沈飞对使用国产數控系統的疑虑。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多台机床上选用華中數控系统。目前,这批數控系統已累计运行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。

沈飛的示範效應,推動了“華中8型”數控系統在成飛、西飛、西航、航天科技集團一院、航天科技集團八院、航天科工集團三院、航天科工集團四院等骨幹國防軍工企業的應用。

特别是自2015年以来,基于04专项支持下的技术、经验积累,華中數控围绕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數控系統,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”高速钻攻中心數控系統已销售两万多台套。

2016年4月,“華中8型”通過了由中國機械工業聯合會組織的科技成果鑒定。鑒定專家組認爲:“華中8型”爲代表的自主可控的數控系統,全面達到國際先進水平,可替代進口。

 

稚嫩的肩膀著國家的重任 

國産數控系統的技術進步,縮小了與國外的差距。但是,技術差距的縮小,並不等于市場的突破。據統計,目前我國高檔數控系統的市場占有率已從04專項啓動前的2%提升到目前的7%,標准型數控系統的市場占有率已從04專項啓動前的20%提升到目前的約35%。國産數控系統在技術成熟度方面仍然存在差距。而在市場認同度方面,國産數控系統仍然存在巨大的差距。産業化之路依然任重道遠。

以日本發那科、德國西門子等爲代表的國外企業,在數控系統領域均發展了近60年,積累了大量的先進技術,已在全球範圍內建立起了技術壁壘和市場優勢。在中國市場,這些國外企業也已經耕耘了40多年。憑借産品在技術上、性能上的優勢,這些國外企業已擁有了很好的市場品牌與客戶美譽度,大多數客戶已經習慣于使用他們的産品,形成了一個“市場生態圈”。

與芯片産業一樣,高檔數控系統的研發巨大投入,涉及的關鍵技術衆多,對産品的可靠性要求極高。巨額的研發費用,單個企業很難投得起。

近几年来,为了在技术上与国外缩小差距,華中數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數控系統。企业暄蟹⑼度朐谀暧凳杖氲占比分别为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,导致華中數控连续6年出现主营业务利润出现负数。

“其实,近2年華中數控的净利润一直都是正数。去年華中數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。

而提升國産數控系統的技術成熟度的核心是實現産業化。産業化對于國産數控系統來說,重要性和難度不亞于技術本身。好産品是用出來的,只有在市場上大量使用,才能獲得技術叠代和完善提高的機會,技術成熟度才能不斷提升。只有實現規模化的市場應用,産品的生産成本才能降低,産品的市場競爭力才能進一步提高,前期的研發投入才能收回,企業才能形成具有自我造血能力的良性循環。

其實,國外數控系統早期的技術成熟度也不太高。但由于以我國軍工企業爲代表的大量高端用戶,大規模地、長期地批量實際生産應用,幫助國外數控系統進行了全面的測試驗證和長期的應用考核,爲國外數控系統發現、反饋了大量的問題,才促使國外數控系統的技術成熟度不斷提高,並同步提升了市場認同度。

如何在技术成熟度和市场认同度都存在差距的现状下,实现国产數控系統的产业化,一直深深地困扰着華中數控。为了使华中8型的功能、性能和可靠性的通过用户考核,華中數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。華中數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型數控系統已累计销售推广已近4万台。

特别是,国产數控系統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型高速高精數控系統产品进入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。華中數控的存在,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,國內部分企業和部門的政府采購招標中至今依然指定國外數控系統,導致國內數控系統産品難以獲得同台公平競爭的機會。使用進口數控系統,無法實現自主可控,還給相關産業帶來工業信息安全的風險和隱患。這些現狀,令國産數控系統更加難以打破國外産品的市場生態圈。

正是由于以華中數控为代表的国内數控系統企业取得的进步,迫使国外中、高档數控系統解除封锁。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數控系統,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:国产數控系統的存在价值,起到了为國家“堵枪眼”的作用。華中數控的巨额投入,虽然没有完全转化为華中數控自身的经济效益,但華中數控对國家的巨大贡献不應该被忽视。華中數控“稚嫩的肩膀”扛着中国數控系統自主可控的重任,这更需要中国广大用户的支持,才能扛得住!如果国产數控系統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。

 

國家像重視芯片和大飛機一樣重視高檔數控系統 

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蝗绱恕N颐窃谇敖道路上绕过了一些比较难攻的“山头”,包括发动机、芯片和數控系統等。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,數控系統产业既是战略性、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,國家不應该按照一般的市场竞争性产业来对待。國家應该像支持国产芯片产业一样,支持国产數控系統产业发展”。

发展国产數控系統的关键是实现产业化。而实现产业化的关键点是支持国产數控系統尽快提升技术成熟度。自主研制几台高档數控系統完成在实验室和实际生产中完成各种测试验证并不难,难的是实现国产數控系統大批量、长期的應用验证。一台數控系統不出问题,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。只有在應用中发现问题,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。

數控系統技术研发难度大,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國家的核心技术,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。

國家應理直气壮地为国产數控系統营造有利的市场环境,在政府采购招标中不得指定国外數控系統,为国产數控系統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,指定选用国产數控系統。对于自主研发的国产數控系統,即使“在相同条件下优先使用”,其实际效果相当于永远不用。这就会阻断国产數控系統在應用中试错,技术成熟度在试错中发展的螺旋上升的过程。

陈吉红建议,國家應继续延续支持“高档数控机床与基础制造装备”國家重大科技专项,并在专项中加大力度支持国产數控系統的技术创新、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應用国产數控系統;在國家智能制造等其他科技项目中,与04专项对接,优先使用国产數控系統和机床;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;参照國家首台(套)重大技术装备保险政策,将国产高档數控系統列入实施目录;加大力度宣传應用国产數控系統的成功應用案例;在教育部、人社部等部委组织的各类数控加工、智能制造大赛和實訓基地建設项目中,优先使用国产數控系統。

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