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    華中數控

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    華中數控:大國重器的困境與突破

    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: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鐘。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。

    武漢華中數控股份有限公司(下稱“華中數控”)董事長陳吉紅對《財經國家周刊》記者表示:長期以來,國防工業急需的高速、高精、多軸聯動高檔數控機床和高檔數控系統一直是重要的國際戰略物資,受到西方國家嚴格的出口限制。自主可控高檔數控系統對我國的重要性,可以與芯片、操作系統匹敵。歷史上著名的“東芝事件”、“伊朗離心機事件”都是深刻教訓。

    慶幸的是,通過國家近十年前的戰略布局和一大批科研人員的努力,我國高檔數控系統領域獲得了突破。2018年1月8日,華中數控“高性能數控系統關鍵技術及產業化”獲得國家科學技術進步二等獎。

    華中數控實現了對中國高檔數控系統技術的突破,然而如何打破外資企業長期形成的“市場生態圈”,讓國產自主可控的高檔數控系統得到廣泛應用,卻依然是一個不小的挑戰。

     

    20多年突圍之路 

    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,我國數控機床產業發展壯大,也不過是國外產品的加工組裝基地,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,時任華中理工大學機械學院院長的周濟教授,意識到數控技術對中國國防安全和經濟安全的極端重要性,組織學校機械、電氣、計算機學科的老師和學生,開始研發具有自主知識產權的國產數控系統。為了加快數控技術的產業化進程,籌建了華中數控公司。

    二十多年來,華中數控在數控系統領域的研究不斷取得進步并受到了西方國家的警惕。2008年10月23日,美國曾以華中數控支持伊朗、朝鮮發展大規模殺傷性武器為借口,對華中數控進行制裁。這一事件,更說明了中國發展數控技術的極端重要性。

    2009年,國家啟動科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”(下稱“04專項”),支持以華中數控為代表的國內數控系統和機床企業提升技術水平,突破高檔數控技術瓶頸。

    在國家04專項的支持下,華中數控在前期幾代技術攻關的基礎上,開發出了華中8型為代表的自主可控的高檔數控系統。陳吉紅介紹,圍繞華中8型數控系統的研制,研發團隊攻克了運動控制技術、平臺化技術、網絡化技術和智能化技術等四方面關鍵核心技術,全面縮小與國外的差距。

    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型為14分36秒,而國外同類系統為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。

    平臺化、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多臺高速、精密、五軸聯動、車銑復合的高檔數控機床實現了配套。

    2012年,華中數控沈飛集團改造了辛辛那提LANCE2000加工中心。經過近一年的生產驗證,國產數控系統完全滿足了使用要求。這打消了沈飛對使用國產數控系統的疑慮。隨后,沈飛又在五軸高速龍門加工中心、AB擺五軸加工中心等50多臺機床上選用華中數控系統。目前,這批數控系統已累計運行30多萬小時,其功能、性能和可靠性經受了考驗,在沈飛的軍工生產中發揮了重要作用。

    沈飛的示范效應,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干國防軍工企業的應用。

    特別是自2015年以來,基于04專項支持下的技術、經驗積累,華中數控圍繞3C(計算機、通訊和消費電子)制造行業的巨大需求,研制并批量銷售了具有高速、高精等關鍵技術的高速鉆攻中心數控系統,其加工效率優于國外同類產品,并建立了3C加工智能工廠。目前,“華中8型”高速鉆攻中心數控系統已銷售兩萬多臺套。

    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。鑒定專家組認為:“華中8型”為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”是否能扛起國家的重任? 

    國產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,并不等于市場的突破。據統計,目前我國高檔數控系統的市場占有率已從04專項啟動前的2%提升到目前的7%,標準型數控系統的市場占有率已從04專項啟動前的20%提升到目前的約35%。國產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,國產數控系統仍然存在巨大的差距。產業化之路依然任重道遠。

    以日本發那科、德國西門子等為代表的國外企業,在數控系統領域均發展了近60年,積累了大量的先進技術,已在全球范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。憑借產品在技術上、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產品,形成了一個“市場生態圈”。

    與芯片產業一樣,高檔數控系統的研發巨大投入,涉及的關鍵技術眾多,對產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。

    近幾年來,為了在技術上與國外縮小差距,華中數控利用上市募集的資金和專項課題經費,超常規投入巨額資金研發高檔數控系統。企業年研發投入在年營業收入的占比分別為2014年26.94%,2015年30.56%,2016年15.23%,遠超出高科技企業的平均投入水平。而這些高額的研發投入,并不能馬上轉化為市場的經濟效益,導致華中數控連續6年出現主營業務利潤出現負數。

    “其實,近2年華中數控的凈利潤一直都是正數。去年華中數控全年主營業務收入近10億元,而全年凈利潤只有3286萬。凈利潤不高,且主營業務利潤為負數的原因,除了與我們在研發和市場投入巨大有關,還與我國上市公司會計制度記賬方法不合理有關。我們承擔專項課題的巨大研發投入成本,全部計入了當期主營業務成本,導致主營業務利潤為負。而課題研究經費,則全部變成了不被資本市場看好的補貼性收益(非經常性損益)”,陳吉紅解釋說。

    而提升國產數控系統的技術成熟度的核心是實現產業化。產業化對于國產數控系統來說,重要性和難度不亞于技術本身。好產品是用出來的,只有在市場上大量使用,才能獲得技術迭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,產品的生產成本才能降低,產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為代表的大量高端用戶,大規模地、長期地批量實際生產應用,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,為國外數控系統發現、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,并同步提升了市場認同度。

    如何在技術成熟度和市場認同度都存在差距的現狀下,實現國產數控系統的產業化,一直深深地困擾著華中數控。為了使華中8型的功能、性能和可靠性的通過用戶考核,華中數控免費向用戶提供了幾百臺測試樣機,還采取了降價、墊資、包銷機床,免費提供調試、測試、編程、培訓、包修等超常規的服務。華中數控在市場開拓和服務體系建設方面不惜代價的巨大投入,贏得了部分客戶的認可,華中8型數控系統已累計銷售推廣已近4萬臺。

    特別是,國產數控系統產業還面臨國外企業降價搶占市場的巨大競爭壓力。當我國數控企業研制不出水平相當的數控產品時,國外的高端產品要么封鎖,要么天價;當我們的企業生產出性能接近的數控產品時,國外企業就將其成熟產品適當裁剪后,以低價在國內傾銷,從而壓榨了國內數控產品的利潤空間和市場空間。例如,華中8型高速高精數控系統產品進入3C制造領域,從國外競爭對手搶到了這一細分領域10%左右的市場份額后,國外競爭對手馬上把產品價格從7萬多降到5萬多,降價幅度達30%。可以說。華中數控的存在,每年為我國3C制造領域,降低設備采購成本超過10億元。

    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,導致國內數控系統產品難以獲得同臺公平競爭的機會。使用進口數控系統,無法實現自主可控,還給相關產業帶來工業信息安全的風險和隱患。這些現狀,令國產數控系統更加難以打破國外產品的市場生態圈。

    正是由于以華中數控為代表的國內數控系統企業取得的進步,迫使國外中、高檔數控系統解除封鎖。廣州敏嘉制造技術有限公司謝政平副總經理告訴記者:“我們申請購買德國某公司的五軸聯動數控系統,需要漫長、繁瑣的外國政府對最終用途的審批手續。后來,我們只好對德國公司說:華中系統現在也不錯了,如果再不通過審批,我們改用國產系統了。果然,審批手續馬上通過了。”

    陳吉紅告訴記者:國產數控系統的存在價值,起到了為國家“堵槍眼”的作用。華中數控的巨額投入,雖然沒有完成轉化為華中數控自身的經濟效益,但華中數控對國家的巨大貢獻不應該被忽視。華中數控“稚嫩的肩膀”扛著中國數控系統自主可控的重任,這更需要中國廣大用戶的支持,才能扛得住!如果國產數控系統僅僅是中國制造業的“備胎”和“籌碼”,是永遠無法實現產業化的。

     

    破解生態圈軟壁壘

    改革開放四十年以來,為了實現高速發展,每次產業升級,我國都找到容易取得成效的產品進行生產制造,實質上是用國外的關鍵部件“攢”整機,我國的計算機、汽車產業莫不如此。我們在前進的道路上繞過了一些比較難攻的“山頭”,包括發動機、芯片和數控系統等。而現在這些未攻下的“山頭”在后方作亂,成為巨大隱患。

    陳吉紅說:“與芯片、大飛機產業一樣,數控系統產業既是戰略性、基礎性的核心技術產業,又是市場充分競爭的產業。對于這樣的戰略性、基礎性產業,國家不應該按照一般的市場競爭性產業來對待。國家應該像支持國產芯片產業一樣,支持國產數控系統產業發展”。

    發展國產數控系統的關鍵是實現產業化。而實現產業化的關鍵點是支持國產數控系統盡快提升技術成熟度。自主研制幾臺高檔數控系統完成在實驗室和實際生產中完成各種測試驗證并不難,難的是實現國產數控系統大批量、長期的應用驗證。一臺數控系統不出問題,不意味著批量不出問題,一年不出問題不意味著十年不出問題。只有在應用中發現問題,并根據發現的問題進行持續改進,形成技術迭代和改進完善。這需要一步一個腳印地追趕,不可能一蹴而就,不要幻想“彎道超車”。這就需要有時間、有耐心長期堅守。

    數控系統技術研發難度大,投入大。而打破國外的“市場生態圈”實現產業化的難度更大。這是需要有雄厚的資源做支撐,需要巨大的投入,這遠超出了一個企業的承受能力。試想,有多少社會資本愿意為了國家的核心技術,未來十幾年可能不盈利,還能長期堅守呢?如果沒有利益驅動,有多少用戶仍能甘冒風險,主動自覺地支持國產產品?因此,充分發揮我國社會主義制度的優越性,在市場、資金、政策等各方面支持自主核心技術和產業發展,至關重要。

    國家應理直氣壯地為國產數控系統營造有利的市場環境,在政府采購招標中不得指定國外數控系統,為國產數控系統獲得參與平等競爭的機會,鼓勵用戶企業在同等性價比的情況下,指定選用國產數控系統。對于自主研發的國產數控系統,即使“在相同條件下優先使用”,其實際效果相當于永遠不用。這就會阻斷國產數控系統在應用中試錯,技術成熟度在試錯中發展的螺旋上升的過程。

    陳吉紅建議,國家應繼續延續支持“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家重大科技專項,并在專項中加大力度支持國產數控系統的技術創新、自主化和產業化;從自主可控和工業信息安全的高度,繼續推動“換腦工程”,積極支持國防軍工等重要制造領域應用國產數控系統;在國家智能制造等其他科技項目中,與04專項對接,優先使用國產數控系統和機床;重新梳理和啟動數控機床行業的增值稅返還政策,支持我國數控機床行業加大技術研發投入;參照國家首臺(套)重大技術裝備保險政策,將國產高檔數控系統列入實施目錄;加大力度宣傳應用國產數控系統的成功應用案例;在教育部、人社部等部委組織的各類數控加工、智能制造大賽和實訓基地建設項目中,優先使用國產數控系統。

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