發(fā)布時間:2023-10-07 15:39:25
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇國內(nèi)數(shù)控機床現(xiàn)狀,期待它們能激發(fā)您的靈感。
關(guān)鍵詞:數(shù)控機床 現(xiàn)狀 趨勢
中圖分類號:TG659文獻標識碼: A 文章編號:
1、前言
進入21世紀,我國的經(jīng)濟逐漸走進了全球經(jīng)濟一體化的舞臺,進入了一個嶄新的時代。我國機床制造業(yè)社會工業(yè)化進程中大規(guī)模需要的發(fā)展機遇,同時也遭受到了來自國外制造業(yè)的強勢競爭壓力,加速技術(shù)的引進和自主研發(fā)是解決機床制造業(yè)快速騰飛的關(guān)鍵。隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機床的應用范圍還在不斷的擴大,因此,其發(fā)展前景十分廣闊。本文簡要分析了數(shù)控機床的現(xiàn)狀,并指出了未來的發(fā)展趨勢。
2、我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀
改革開放后,我國數(shù)控技術(shù)得到了發(fā)展機遇。在80年代初,我國先后從美國、德國等發(fā)達國家引進了一些數(shù)控系統(tǒng)和伺服技術(shù),填補了我國在這方面的空白。然后陸續(xù)研發(fā)了那個時代的的數(shù)控系統(tǒng),通過不斷的完善,這些系統(tǒng)的可靠性得到了用戶的肯定,總而結(jié)束了我國數(shù)控技術(shù)在這一階段的瓶頸,這個時期的數(shù)控機床技術(shù)我國還是主要以借鑒國外先進技術(shù)為主,對一些知識進行消化吸收。在90年代,我國的數(shù)控機床技術(shù)已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。在這個階段國家針對實際情況,先后安排了“柔性制造系統(tǒng)技術(shù)(FMS)開發(fā)研究”、“計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS工程)的研究”等一系列重大的科研項目,大力推動我國數(shù)控技術(shù)的自主研發(fā)進程。這樣我國數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng),也由進口發(fā)展到了自主研發(fā)的階段。目前我國已有數(shù)十家的研究所和企業(yè)可以從事各類數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)。其中比較知名的有北京的KND系統(tǒng)、南京的華興系統(tǒng)、成都的廣泰系統(tǒng)等。
但是由于我國數(shù)控機床的技術(shù)水平和工業(yè)基礎的起步比較晚,在一些領域的研究還是很存在差距。導致在數(shù)控機床的性能和可靠性方面與發(fā)達國家相比還是存在著距離。目前在推動數(shù)控機床發(fā)展的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的過程中,我國的數(shù)控行業(yè)還存在著很多的問題。如:缺乏核心技術(shù)、技術(shù)創(chuàng)新能力不足、缺乏有效的管理機制、在與國際企業(yè)競爭時缺乏實力等問題。
3、數(shù)控機床未來的發(fā)展趨勢
3.1 高速化和高精度化
盡管很多年前就已經(jīng)提出了數(shù)控機床的高速化和高精度發(fā)展的目標,但是在科學探索的路上是沒有盡頭的。而且目前對高精度、高速度的內(nèi)涵和需求也在不斷的變化。保障工作的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量是數(shù)控機床一直的追求。更高的速度和更精準的加工技術(shù)可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期和提高企業(yè)在市場上的競爭力。
3.2 智能化
21世紀的數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒁欢ㄊ侵悄芑D壳埃悄芑睦砟钜呀?jīng)滲透到了數(shù)控機床的各個部分。如加工過程的對工藝的自調(diào)節(jié)控制,工藝參數(shù)自動檢測顯示。還為了提高驅(qū)動方便的各種人性化設計,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。在故障診斷方面也擺脫了原始的人工檢修,已經(jīng)有智能診斷、智能監(jiān)控程序和感應裝置,方便系統(tǒng)在出現(xiàn)問題時及時進行反饋和維護,減少了查找故障的時間,為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展提供了機會。
3.3驅(qū)動并聯(lián)化
并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構(gòu)移動部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷,在機床主軸(一般為動平臺)與機座(一般為靜平臺)之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動,通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動,可實現(xiàn)多坐標聯(lián)動數(shù)控加工、裝配和測量多種功能,更能滿足復雜特種零件的加工,具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。
3.4 網(wǎng)絡化
現(xiàn)在國外已經(jīng)開始嘗試對數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和試驗。就是利用網(wǎng)絡技術(shù)將各個機床進行連接,可以實現(xiàn)機床的統(tǒng)一管理和在線監(jiān)測功能,同時也方便對機床程序的修改。目前數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)要具備以下幾個方面的能力:一是可以將程序從監(jiān)測室可靠的傳輸?shù)矫颗_機床,然后對其運行情況實現(xiàn)實時監(jiān)控;二是可以隨時采集到每臺機床的數(shù)據(jù)參數(shù)進行查看和備份;三是可以將不同機床間的程序進行相互交換,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性;四是可以在線提取到每臺數(shù)控機床的刀具磨損情況和估計刀具的使用壽命,然后電腦實現(xiàn)和監(jiān)控換刀程序的執(zhí)行。
4、結(jié)語
目前,數(shù)控機床的發(fā)展日新月異,高速化、高精度化、智能化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國,數(shù)控產(chǎn)品的核心技術(shù)研發(fā)方面還是與國際同行存在著很多的不足。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)在引進先進技術(shù)的同時應該重視對國內(nèi)技術(shù)人才的培養(yǎng),努力打造具有自主品牌的核心產(chǎn)品。力爭早日擺脫目前在高精端設備上依賴進口的局面,為把我國從一個制造大國發(fā)展成為一個研發(fā)大國而奮斗。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:數(shù)控車床;數(shù)控改造
中圖分類號:TG519.1 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2013)12-0073-02
隨著科技的飛速發(fā)展,機械產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在不斷加快。電子技術(shù)及計算機技術(shù)的不斷進步帶動了數(shù)控機床迅速的發(fā)展。但我國目前擁有的數(shù)控機床總量并不多,和西方發(fā)達國家相比我國機械制造業(yè)水平相對落后,技術(shù)水平較低,陳舊的設備導致國際競爭力較弱,從而對生產(chǎn)力的發(fā)展產(chǎn)生很大的影響。因此,當前我國制造技術(shù)發(fā)展的趨勢應該是逐步提高數(shù)控機床的占有率。但價格昂貴的數(shù)控機床,讓許多企業(yè),特別是中小型企業(yè)望而卻步。而另一個現(xiàn)實是很多企業(yè)都擁有大量的普通機床,對舊機床進行數(shù)控化改造,使其成為高效、多功能的數(shù)控車床,提高設備的先進性及數(shù)控化率,是一個極其有效和實用的途徑,也是低成本實現(xiàn)自動化的行之有效的方法,是目前我國機械發(fā)展現(xiàn)狀下企業(yè)的必由之路。
1 數(shù)控機床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀
當前,我國雖然機床的產(chǎn)量居世界前列,但國際競爭水平仍然較低。在國內(nèi)市場對數(shù)控機床需求量較大的情況下,卻出現(xiàn)國產(chǎn)機床滯銷積壓的現(xiàn)象,充斥國內(nèi)市場的是國外機床產(chǎn)品,這必將嚴重影響我國數(shù)控機床的自主發(fā)展。究其原因主要是我國開發(fā)新產(chǎn)品的周期較長,生產(chǎn)的數(shù)控機床在品種、性能以及結(jié)構(gòu)等方面較落后,不能及時的給用戶提供需求的滿意的產(chǎn)品。
目前我國無論是在產(chǎn)品開發(fā)的總周期上,還是產(chǎn)品設計所占的時間比例上與國外相比都存在較大的差距,且新產(chǎn)品多基于直觀經(jīng)驗以及類比設計,經(jīng)常反復試制才能定型,從而可能錯過新產(chǎn)品推向市場的良機。
2 普通車床的數(shù)控化改造的必要性
我國目前擁有的數(shù)控機床總量并不多,多數(shù)制造行業(yè)及企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大多數(shù)使用的是傳統(tǒng)的機床,而且機床的役齡都已經(jīng)很長,和西方發(fā)達國家相比我國機械制造業(yè)水平相對落后,技術(shù)水平較低,陳舊的設備導致國際競爭力較弱,在國內(nèi)市場上也同樣缺乏競爭力,這必將直接影響企業(yè)的效益以及產(chǎn)品市場,影響企業(yè)的生存和發(fā)展,從而對生產(chǎn)力的發(fā)展產(chǎn)生很大的影響。因此,當前我國制造技術(shù)發(fā)展的趨勢應該是逐步提高數(shù)控機床的占有率。但價格昂貴的數(shù)控機床,讓許多企業(yè),特別是中小型企業(yè)望而卻步。而另一個現(xiàn)實是很多企業(yè)都擁有大量的普通機床,對舊機床進行數(shù)控化改造,使其成為高效、多功能的數(shù)控車床,提高設備的先進性及數(shù)控化率,是一個極其有效和實用的途徑,也是低成本實現(xiàn)自動化的行之有效的方法,是目前我國機械發(fā)展現(xiàn)狀下企業(yè)的必由之路。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。把普通機床改造成數(shù)控機床大量實踐已經(jīng)證明普通機的床數(shù)控化改造既經(jīng)濟性實用,而且還具有較高的穩(wěn)定性。當前,將現(xiàn)有機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床是很多企業(yè)的積極選擇,投資少、見效快,多數(shù)企業(yè)正是看準了這一點,用較少的資金,將普通機床升級改造為數(shù)控機床,給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。
3 普通機床數(shù)控化改造技術(shù)
3.1 改造方案的確定
在進行普通機床的數(shù)控化改造前,要全面對機床進行檢查,先要確定機床改造后的用途是什么,也就是明確改造的目標,之后再確定改造的方案,如圖1所示。
升級改造舊數(shù)控機床,主要是升級改造電氣控制系統(tǒng),其機械系統(tǒng)改造較少,針對故障率高、系統(tǒng)老化、維修周期長等問題進行改造。
3.2 改造機械系統(tǒng)
如圖2所示,對普通機床進行數(shù)控化機械系統(tǒng)改造,其項目較多。為提高普通機床的耐磨性,提高動、靜剛度,可采用軸承鋼淬硬制成導軌來進行升級改造,這主要是因為普通機床在鑄鐵床身上直接加工出導軌,在長時間使用的情況下,容易出現(xiàn)磨損,對加工的精度造成嚴重的影響,改造后,可將導軌粘貼緊固到鑄鐵床身上,再磨削粘貼好的導軌。為使傳動鏈縮短,對普通機床繁瑣的傳動鏈進行改造,增加自動換刀裝置,采用步進、DC或者AC伺服電動機相結(jié)合滾珠絲杠副的傳動形式,增加輔助功能部件,如分度工作臺、回轉(zhuǎn)工作臺等。改造升級機械部件性能良好的舊機床,除了需要清潔保養(yǎng)機械部件,進行除銹處理外,并不需要做大的修復及更換。
3.3 數(shù)控系統(tǒng)選型及設計
不管是對舊數(shù)控機床進行升級改造,還是對普通機床進行數(shù)控化改造,其重要的核心步驟都是數(shù)控系統(tǒng)的選型、設計及安裝。當前,由于多數(shù)已經(jīng)停止供貨早期型號的數(shù)控系統(tǒng)的電氣備件,在進行改造時,對于老系統(tǒng)基本不考慮保留,如圖3所示,一般是根據(jù)實際情況,如企業(yè)資金狀況、機床的現(xiàn)狀以及產(chǎn)品生產(chǎn)的要求等,來選擇相應的數(shù)控系統(tǒng)。
而且,在普通機床的數(shù)控系統(tǒng)的改造過程中,要對新老系統(tǒng)替換時的差別進行充分的考慮,還應注意為了便于維修及管理,便于備件的購買,要盡量向一個知名廠家的型號系列進行靠攏,并要對所選廠家在國內(nèi)的維修服務狀況清楚的了解,避免今后帶來各方面的麻煩。
總之,隨著現(xiàn)代制造技術(shù)快速的發(fā)展,數(shù)控機床的功能越來越復雜,對這些數(shù)控設備的性能特點進行仔細的研究,積極進行探索,對舊的機床進行加工升級改造,提高設備可靠性,進一步挖掘其價值,是目前我國機械發(fā)展現(xiàn)狀下企業(yè)的必然選擇。
關(guān)鍵詞: 數(shù)控車床; 技術(shù)發(fā)展; 現(xiàn)狀
中圖分類號: TG51文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2011)02-0037-02
從20世紀中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來,數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技術(shù)和現(xiàn)代設計技術(shù)的飛速進步,數(shù)控機床的應用范圍還在不斷擴大,并且不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工的需要。今后如何加強機床工業(yè)實力、加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展,實是緊迫而又艱巨的任務。
一、數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及問題
1.發(fā)展現(xiàn)狀
我國的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過“六五”、“七五”、“八五”到現(xiàn)在“九五”的近20年的發(fā)展,基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù),建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地,培養(yǎng)了一批數(shù)控人才,初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。“八五”攻關(guān)開發(fā)的成果:華中Ⅰ號、中華Ⅰ號、航天Ⅰ號和藍天Ⅰ號4種基本系統(tǒng)建立了具有中國自主版權(quán)的數(shù)控技術(shù)平臺。具有中國特色的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過這些年的發(fā)展,有了較大的改觀。產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高,它們逐漸被用戶認可,在市場上站住了腳。如上海開通數(shù)控有限公司的KT系列數(shù)控系統(tǒng)和步進驅(qū)動系統(tǒng)、廣州數(shù)控設備廠的GSK系列數(shù)控系統(tǒng)等。這些產(chǎn)品的共同特點是數(shù)控功能較齊全,價格低,可靠性較好。中國若大的經(jīng)濟型數(shù)控機床的市場,吸引了國外廠商。近幾年,Siemens公司推出802S數(shù)控系統(tǒng),大連大森公司用OEM方式引進了日本OHM公司的ONC 2102數(shù)控系統(tǒng)。盡管這些系統(tǒng)的技術(shù)性能一般,但由于其產(chǎn)品質(zhì)量可靠加上品牌和龐大的宣傳銷售網(wǎng)絡,打開了銷路,贏得了市場。
在重型、超重型數(shù)控機床研發(fā)方面,重型龍門五軸聯(lián)動復合機床、超重型數(shù)控臥式鏜車床等一批達到國際先進水平的高檔數(shù)控機床的研制成功,滿足了航空航天、發(fā)電設備、汽車等重點領域?qū)τ诔罅慵闹攸c加工需求;高速精密數(shù)控車床、加工中心等產(chǎn)品廣泛應用于汽車、航空航天、電子、軍工等多個行業(yè)領域,并帶動了眾多中小企業(yè)設備更新改造和產(chǎn)業(yè)升級。濟南二機床集團有限公司壓力機類產(chǎn)品已全面進入美國通用汽車公司,被國外客戶譽為“世界三大沖壓裝備制造商”之一;北京第一機床廠的龍門鏜銑等產(chǎn)品已出口到韓國;武漢重型機床有限公司的重型機床類產(chǎn)品已出口到英國、日本、法國、韓國等。
2.存在問題
縱觀這些年來我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程,盡管我們?nèi)〉昧瞬簧俪煽儯c國外發(fā)展的速度和水平相比,差距還是很大。主要表現(xiàn)在產(chǎn)品水平低、品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定。隨著國外經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的進入,國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)一統(tǒng)天下的局面已被打破,國產(chǎn)系統(tǒng)的市場占有率正在逐漸減小。中國機床工具工業(yè)協(xié)會總干事長吳柏林曾經(jīng)說到:“我國數(shù)控機床大部分依賴進口的局面沒有得到改變,近年來機床零部件進口持續(xù)增長,顯示出國產(chǎn)機床零部件還不能滿足主機行業(yè)的要求。盡管目前國產(chǎn)機床的國內(nèi)市場占有率顯著提升,但高檔數(shù)控機床、核心功能部件在國內(nèi)市場占有率還很低,國外公司大約占有我國高檔機床85%的市場份額。”如果這些深層次的技術(shù)問題如果不解決,國產(chǎn)數(shù)控機床的成本、價格就下不來,而且產(chǎn)品的精度、可靠性和技術(shù)先進性就上不去。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐,不能獨立發(fā)展,基本上處於從仿制走向自行開發(fā)階段,與國外數(shù)控機床的水平差距很大。
二、借鑒外國經(jīng)驗,實現(xiàn)我國機床技術(shù)的又快又好發(fā)展
我們應看清形勢,充分認識國產(chǎn)數(shù)控機床的不足,努力發(fā)展先進技術(shù),加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓服務力度,以縮短與發(fā)達國家之間的差距。這里筆者對我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提出幾點不成熟的想法。
1.加強技術(shù)創(chuàng)新是提高國產(chǎn)數(shù)控機床水平的關(guān)鍵
國產(chǎn)數(shù)控機床缺乏核心技術(shù),從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進口,即使近幾年有些國內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌。對此,數(shù)控機床企業(yè)的重點任務是加快經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變,大力實施技術(shù)創(chuàng)新,推進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,避免盲目擴大低檔、普通產(chǎn)品生產(chǎn),加快經(jīng)濟型數(shù)控機床升級換代步伐,著力發(fā)展中高檔數(shù)控機床及生產(chǎn)線。企業(yè)要加快研發(fā)速度,掌握若干個高檔數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵功能部件的核心技術(shù)。企業(yè)要提高產(chǎn)業(yè)化水平,不僅要形成足夠先進的生產(chǎn)水平,還要有一定批量的制造能力。
2.加大數(shù)控專業(yè)人才的培養(yǎng)力度
必須狠抓根本,堅持“以人為本”,加速提高人員素質(zhì)、培養(yǎng)各種專家人才,從根本上改變目前低效、落后的狀態(tài)。人是一切事業(yè)成敗的根本,層層都要重視“培才、選才、用才”,建立學習型企業(yè),樹立企業(yè)文化,加速培育新人,培訓在職人員,建立師徒相傳制度,舉辦各種技術(shù)講座、訓練班和專題討論會,甚至聘請外國專家、顧問等,盡力提高數(shù)控。從我國數(shù)控機床的發(fā)展形式來看需要三種層次的數(shù)控技術(shù)人才:第一種是熟悉數(shù)控機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車間技術(shù)操作人員;第二種是熟悉數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)軟硬件知識的中級人才,要掌握復雜模具的設計和制造知識,能夠熟練應用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件,同時有扎實的專業(yè)理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經(jīng)驗;第三種是精通數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設計以及數(shù)控系統(tǒng)電氣設計、能夠進行數(shù)控機床產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新的數(shù)控技術(shù)高級人才。我國應根據(jù)需要有目標的加大人才培養(yǎng)力度,為我國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)提供強大的技術(shù)人才支撐。
3.走聯(lián)合的道路,優(yōu)化組合,資源共享
目前應該重點發(fā)展普及型數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)高性能低價位的PC型數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動系統(tǒng),參與市場競爭。目前國內(nèi)已有華中Ⅰ型、航天Ⅰ型等PC型數(shù)控系統(tǒng),但這些系統(tǒng)進入主機廠的還是很少,大多數(shù)用于機床改造和特殊專用機床,因而生產(chǎn)批量小,加上各自有自己的產(chǎn)品和市場,力量分散,這樣無法與國外名牌產(chǎn)品競爭。如果能挑選幾個好的產(chǎn)品,創(chuàng)造“國產(chǎn)名牌”,在開發(fā)、生產(chǎn)、配套、銷售上進行聯(lián)合,就可把力量集中起來,從而達到擴大生產(chǎn)批量,降低成本,擴大市場的目的。
4.學習美、德、日經(jīng)驗,政府高度重視、正確決策、大力扶植
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床裝備的核心關(guān)鍵部件。特別是對于國防工業(yè)急需的高檔數(shù)控機床,高檔數(shù)控系統(tǒng)是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素,而國外對我國至今仍封鎖限制,成為制約我國高檔數(shù)控機床發(fā)展的瓶頸。
21世紀將是我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的黃金時期,國民經(jīng)濟建設的高速發(fā)展將進一步拉動數(shù)控機床的市場需求。預計2010年國內(nèi)市場數(shù)控機床需求將達10萬臺以上,40%以上為中高檔型,消費將達到60-70億美元,將為國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造廣闊的市場空間。
二、我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)市場的現(xiàn)狀
(一)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的市場細分
我國數(shù)控系統(tǒng)分為三種型級,即經(jīng)濟型、普及型和高級型。這是根據(jù)我國當前市場需求的實際情況,按技術(shù)應用不同領域和復雜程度進行的階段性標準來劃分的。
在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)中,國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)由于適應我國用戶的實際使用水平和機床制造企業(yè)數(shù)控技術(shù)配套要求,得到了廣大用戶的認同,已形成了規(guī)模優(yōu)勢,目前約占到我國整個數(shù)控系統(tǒng)市場的60%左右。
國產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)市場占有率不斷提高,但外國品牌依然占領國內(nèi)市場。進入20世紀90年代以來,我國逐步形成了以航天數(shù)控集團、機電集團、華中數(shù)控、藍天數(shù)控等以生產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)為主的國有企業(yè),以及北京-法那科、西門子數(shù)控(南京)有限公司等合資企業(yè)的基本力量。從技術(shù)水平上比較,國產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)的功能、性能并不差,價格和服務方面還有較大優(yōu)勢,可靠性與國外系統(tǒng)的差距也已顯著縮小,但依然是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)最難開拓的市場領域。
在高檔數(shù)控系統(tǒng)領域,國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與國外相比,確實還存在比較大的差距。雖然國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)上已經(jīng)取得了一定突破,但功能還不夠完善,在實際應用中驗證還不全面。國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的差距,還表現(xiàn)在產(chǎn)品的系列化不全,如伺服電機、伺服驅(qū)動從小到大各種規(guī)格,國外都有,而我們的規(guī)格有限;在高速(快速進給速度40米/分以上)、高精(分辨率0.1微米以下)、多通道數(shù)控系統(tǒng)的功能、性能上,國產(chǎn)系統(tǒng)與國外系統(tǒng)有較大差距。我國進口的數(shù)控系統(tǒng)基本為德國西門子(SIMENS)和日本法那科(FANUC)兩家公司所壟斷,這兩家公司在世界市場的占有率超過80%。在國內(nèi)尚無自主知識產(chǎn)權(quán)高端數(shù)控系統(tǒng)替代的前提下,西門子和發(fā)那科擁有絕對的價格優(yōu)勢。加上高性能數(shù)控系統(tǒng)具有超越經(jīng)濟價值的戰(zhàn)略意義,發(fā)達國家對出口我國的數(shù)控系統(tǒng)始終有所限制,甚至像五軸聯(lián)動以上的高性能數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品絕對禁止向我國出口。
(二)我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標
國家“十二五”期間的目標是:建立起比較完備的數(shù)控系統(tǒng)自主創(chuàng)新體系,具有自主設計、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力,使我國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)達到國際先進水平。創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品,普及型數(shù)控系統(tǒng)市場占有率達70%以上,具有較強的國際競爭能力;國產(chǎn)高檔系統(tǒng)市場占有率達到50%以上,主要品種基本實現(xiàn)自給,推動裝備制造業(yè)現(xiàn)代化。
結(jié)合我國數(shù)控系統(tǒng)市場與數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標,不難看出,經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)市場已趨于飽和,且競爭相當激烈,由于技術(shù)水平相差不大,因此多為價格競爭。在普及型數(shù)控系統(tǒng)市場已逐步形成幾家大企業(yè)的壟斷現(xiàn)象,并且國外數(shù)控系統(tǒng)已在市場上占統(tǒng)治地位,很難進入。而在國內(nèi),高檔數(shù)控系統(tǒng)目前只占整個數(shù)控系統(tǒng)的約2%,市場前景相當廣闊,雖然目前大部分的高檔數(shù)控系統(tǒng)是國外產(chǎn)品,但依然有大片市場等待開發(fā)。競爭機會是平等的,并且有國家政策的支持與鼓勵,數(shù)控系統(tǒng)廠商只有抓住這一契機,才能不斷發(fā)展自己的技術(shù),擴大市場,為國家高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展做出貢獻。
三、高檔數(shù)控系統(tǒng)市場需求分析
(一)高檔數(shù)控系統(tǒng)的市場應用
高檔數(shù)控系統(tǒng)可以應用于數(shù)控機床的生產(chǎn),也可以對原有的數(shù)控機床或非數(shù)控機床進行系統(tǒng)升級、改造。其具體的應用市場為機電行業(yè),包括機械、電子、汽車、航空、航天、輕工、紡織、冶金、煤炭、郵電、船舶等。另外,航空航天、船舶制造、大型電站設備、石化和冶金設備、汽車制造等都是我國機床業(yè)的下游產(chǎn)業(yè),都離不開高檔機床,為機床業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。
(二)數(shù)控機床市場的現(xiàn)狀
數(shù)控機床是利用硬件和軟件相結(jié)合,是以電子控制為主的機電一體化機床,充分利用了微電子、計算機技術(shù)等高端技術(shù)。我國數(shù)控機床生產(chǎn)廠共有100多家,其中能批量生產(chǎn)的企業(yè)有42家(國有企業(yè)30家,民營企業(yè)5家,合資、獨資企業(yè)7家),平均年產(chǎn)量40-50臺,幾家重點企業(yè)年產(chǎn)量可達400-700臺。
1、國內(nèi)市場需求。我國數(shù)控機床20世紀80年代以來有了迅速發(fā)展,平均年產(chǎn)量增長20%以上;數(shù)控機床市場消費量從1990年的2588臺增長至1996年的18000臺;目前已是世界數(shù)控機床第三進口大國。進入90年代以來,我國數(shù)控機床生產(chǎn)企業(yè)都經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變機制的艱苦磨礪過程。由于市場結(jié)構(gòu)的變化,使得1997年數(shù)控機床市場消費量下降到14329臺。同時由于進口減少,國產(chǎn)數(shù)控機床市場占有率上升到45.9%;正是由于結(jié)構(gòu)的變化,才有可能形成產(chǎn)量下降、市場占有率提高的局面。近期,國家為擴大內(nèi)需,通過加大技改投資和基礎設施建設投資的措施來拉動國內(nèi)市場消費。在各個主要市場看,轎車、重型汽車等重要車型的銷售量從東向西逐步擴展,轎車個人購買已成為主流。這些行業(yè)的發(fā)展帶動了機床工具的需求。其次是軍工等需求穩(wěn)步上升,在航空、兵器等領域,改造將繼續(xù)增加,設備需求將進一步深化和擴大。民營企業(yè)將進一步滲透到制造業(yè)和輕工業(yè),其技術(shù)水平和加工能力的提高依賴于裝備的改善。處于“十一五”執(zhí)行期的高峰,國家重點項目、重點工程、重點任務全面鋪開,市場需求呈現(xiàn)出較高的增長,進一步拉動企業(yè)的技術(shù)改造和設備更新。近年啟動和續(xù)建的重大工程有:三峽右岸的發(fā)電機組的制造,西氣東輸中段的全面開工及沿線各省、市的引進工程,南水北調(diào)工程,北京、上海、武漢、天津、重慶、長沙等大、中城市的地鐵、輕軌工程、大化肥、大空分、西電東送等工程都會對相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來市場的需求,而這些產(chǎn)業(yè)直接或間接都會使機床工具行業(yè)的市場增加份額和力度,為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新的市場機遇。
2、國際市場需求。從近幾年我國機床出口統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,數(shù)控機床的出口量和出口平均單價逐年上升,國際機床市場的消費主流是數(shù)控機床,目前世界數(shù)控機床消費趨勢已從初期以數(shù)控電加工機床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機床、成套設備為主,這正是我國機床行業(yè)的弱項。“八五”期間,我國機床工具產(chǎn)品出口開始向全方位、多元化發(fā)展。近幾年機床出口多元化發(fā)展趨勢更加明顯,由于受東南亞金融危機的影響,1998年我國東南亞出口額大幅降低,但同時開始向南美、中東、荷蘭擴展,對英國、加拿大出口額也較1996年大幅度提高。美、歐、亞是目前我國機床產(chǎn)品出口的主要市場,占我國出口份額依次為1/4、1/5、1/6。在2005年的世界十大機床消費國(地區(qū))中,只有我國臺灣和意大利的機床消費額是負增長和零增長,其余都是正增長。2005年我國的機床消費額高達109億美元,高出第2位的日本33.7億美元,連續(xù)四年名列世界首位。世界機床市場整體消費的增加同時預示了數(shù)控機床市場的市場容量不斷增加,為高檔數(shù)控系統(tǒng)提供了廣闊的市場投放空間。
四、市場規(guī)模預算
由于機床下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資連續(xù)幾年快速增長,國內(nèi)機電產(chǎn)品市場需求年均增長30%,根據(jù)數(shù)控機床市場的預計,未來5年我國數(shù)控機床需求的年均增速在30%以上。
雖然國內(nèi)市場對數(shù)控機床的需求很大,但對高檔數(shù)控機床的生產(chǎn)和消費需求依然處于低水平,從2004年的數(shù)據(jù)看,高檔數(shù)控系統(tǒng)占整個數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)量比例為1.5%,比2002年上升了1個百分點。
另外,由于技術(shù)等方面的原因,國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的市場占有率非常小,2006年,國外公司在我國銷售高檔數(shù)控系統(tǒng)約占市場份額的99.5%。這就要求國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)廠商必須生產(chǎn)質(zhì)量可靠,價格適中的高檔數(shù)控系統(tǒng),才能與強勁的外國企業(yè)競爭.根據(jù)市場分析,可以做出未來五年我國高檔數(shù)控系統(tǒng)市場規(guī)模預測如表1所示。
五、結(jié)論與建議
隨著市場需求的不斷擴大,科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,21世紀將成為我國發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的絕佳時期,提高我國數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性和競爭力將大力推動我國制造業(yè)的發(fā)展,這將是政府與企業(yè)共同努力的結(jié)果。
在政府政策方面,應充分利用國防軍工行業(yè)與機床制造行業(yè)的合作平臺,率先在軍工行業(yè)推廣使用自主化的高檔數(shù)控系統(tǒng)。優(yōu)先立項支持選用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的首臺首套高端數(shù)控機床裝備的研制,并在項目中分配專門經(jīng)費支持所配套的高檔數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā),推動自主研發(fā)的高檔數(shù)控系統(tǒng)的應用驗證和市場推廣。在使用財政性資金采購數(shù)控機床的項目中,標書中不要指定國外系統(tǒng),給國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品建立公平的市場競爭機制。在滿足同等的條件下,應優(yōu)先選用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品。同時,支持數(shù)控系統(tǒng)廠、數(shù)控機床廠和職業(yè)院校建立“數(shù)控技術(shù)培訓與服務中心”,為數(shù)控機床生產(chǎn)者培訓操作使用、工藝編程、維護維修人員。另外,政府也可以在技術(shù)改革、稅收和金融政策等方面給予扶持,增強高檔數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)綜合實力。
在企業(yè)自身方面,應加大在高檔數(shù)控系統(tǒng)、全數(shù)字交流伺服驅(qū)動等核心關(guān)鍵技術(shù)領域的研發(fā),走產(chǎn)學研相結(jié)合的道路,集我國家的財力支持建立由研究機構(gòu)、大學、系統(tǒng)廠組成的技術(shù)聯(lián)盟和研發(fā)平臺,共同開展數(shù)控系統(tǒng)共性與關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),加速制訂下一代高檔數(shù)控系統(tǒng)標準體系結(jié)構(gòu)的規(guī)范和協(xié)議及相關(guān)的技術(shù)標準,并在國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)推廣和共享,實現(xiàn)我國數(shù)控廠商的共同發(fā)展。
總之,國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展關(guān)系到我國的產(chǎn)業(yè)安全和國防安全,加速產(chǎn)業(yè)化步伐,增強自主創(chuàng)新能力,加快高檔數(shù)控機床及其功能部件的研發(fā)和市場開拓,提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務質(zhì)量,提高競爭力是我國高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的努力方向,我們相信在國家的政策和措施的支持下,在全行業(yè)自身的不斷努力下,高檔數(shù)控系統(tǒng)一定會有更好的發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:數(shù)控機床 產(chǎn)業(yè)競爭力 戰(zhàn)略分析 戰(zhàn)略實施
中圖分類號:TH11 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)07(c)-0227-01
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù),它是傳統(tǒng)機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)基礎技術(shù),具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。數(shù)控技術(shù)水平高低和裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。現(xiàn)對國內(nèi)外數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀進行介紹,并對產(chǎn)業(yè)競爭力和戰(zhàn)略發(fā)展進行研究。
1 國外數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
從世界范圍來看,數(shù)控機床發(fā)展的強國首推德國和日本。德國的數(shù)控機床精度高,穩(wěn)定性好,自動化程度高,出口遍及世界。而日本十分重視發(fā)展批量生產(chǎn)自動化,并大力發(fā)展中小批柔性生產(chǎn)自動化的數(shù)控機床。
數(shù)控技術(shù)的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領域的擴大,對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看,主要體現(xiàn)幾個方面。
1.1 智能、高速、高精度化
隨科學技術(shù)的發(fā)展,計算機系統(tǒng)及其應用軟件的復雜化,使得機床系統(tǒng)及其硬件結(jié)構(gòu)簡化,數(shù)控機床的智能化程度日趨提高。如果重復定位精度能達到0.005 mm,為高精度機床,在0.005 mm以下,是超高精度機床。高精度的機床,要有最好的軸承、絲杠。隨著電腦輔助制造(CAM)系統(tǒng)的發(fā)展,精密度已達到微米級。
1.2 設計、制造綠色化
綠色設計是一種綜合考慮了產(chǎn)品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環(huán)境特性和資源效率的先進設計理論和方法。它在不犧牲產(chǎn)品功能、質(zhì)量和成本的前提下,系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)、制造及其活動對環(huán)境的影響,從而使得產(chǎn)品在整個生命周期中對環(huán)境的負面影響最小,資源利用率最高。數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的核心,能否順應環(huán)保趨勢,加大綠色設計與制造的研制,將是影響經(jīng)濟發(fā)展的重要要素之一。
1.3 復合化與系統(tǒng)化
根據(jù)數(shù)控機床具有數(shù)字化控制機床運動的這一特點,可實現(xiàn)工件一次裝夾,完成多種工序復合加工,從而大大提高生產(chǎn)效率和加工精度。產(chǎn)品開發(fā)周期的縮短,制造速度也得到相應提高。而且隨著產(chǎn)品對外觀曲線要求的提高,機床五軸加工、六軸加工已日益普及,機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。
2 國內(nèi)數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1958年我國研制出第一臺數(shù)控機床,隨后經(jīng)歷五個發(fā)展階段,直至21世紀,數(shù)控機床發(fā)展速度遠高于機床工具工業(yè)平均發(fā)展速度,我國數(shù)控機床實現(xiàn)了超高速、飛速發(fā)展。
當今世界機床制造業(yè)的水平集中表現(xiàn)在數(shù)控機床的開發(fā)、生產(chǎn)能力上,數(shù)控機床已成為制造業(yè)的主流設備,一個國家所擁有的數(shù)控機床多少、水平高低已成為衡量一個國家綜合實力的重要標志。要實現(xiàn)我國從一個機床大國轉(zhuǎn)變?yōu)闄C床生產(chǎn)強國的目標,必須加快調(diào)整步伐,加大新產(chǎn)品開發(fā)力度,必須關(guān)注機床產(chǎn)業(yè)相關(guān)的新技術(shù)及發(fā)展趨勢。
隨著信息技術(shù)的日新月異,高新技術(shù)日趨成熟并廣泛應用到機床上,高速、高效、高精度、復合加工、環(huán)保是今后機床產(chǎn)品發(fā)展的主流。數(shù)控機床替代普通機床,機床技術(shù)的復合化、智能化生產(chǎn)的日趨成熟,極大提高生產(chǎn)效率和機床生產(chǎn)的自動化水平,縮短交貨周期,降低生產(chǎn)成本,并且能夠快速反應市場。例如:在產(chǎn)品復合技術(shù)方面,具有代表性的德國WFL公司研制的MILLTURNS系列車銑復合加工中心,該機床可完成車、銑、鉆、鏜、攻絲、滾齒、磨削等多道工序加工。德國TBT公司的MULTI.CRANK,最多有十個控制軸,可完成復雜曲軸類零件的復合加工。
3 我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略選擇與實施
雖然目前市場對高檔和大型機床需求量很大,但是中小型和普通機床已出現(xiàn)庫存跡象。因此對于這兩種供需矛盾的突出問題,必須通過加快調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來解決。企業(yè)要針對市場需求和本企業(yè)特色、產(chǎn)品特色進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。逐步增加大型重型以及多軸控制,高柔性、高自動化程度機床制造能力和市場占有比重,同時不斷完善內(nèi)部管理機制,培養(yǎng)人才,提高勞動生產(chǎn)率,重視產(chǎn)品質(zhì)量和服務,在提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性上下功夫;同時,完善管理機制,提高管理水平也是企業(yè)增強競爭力的必備條件。
目前國內(nèi)排名在前列的主要機床制造企業(yè)均為國有企業(yè),如沈陽機床集團,大連機床集團,北京第一機床等等。這些國有大型企業(yè)機床產(chǎn)量占據(jù)國內(nèi)機床總產(chǎn)值的70%以上,處于絕對主導地位。并且這些企業(yè)占有國家更多的資源,容易得到國家扶植。在這些企業(yè)的國有企業(yè)股權(quán)結(jié)構(gòu)中,國有股比重過高。股權(quán)過于集中,不利于股權(quán)分散和公司產(chǎn)權(quán)獨立化,不利于投資主體多元化和形成多元產(chǎn)權(quán)主體制衡機制。因此,合理配置股權(quán),優(yōu)化股權(quán)結(jié)構(gòu)是完善國有企業(yè)治理結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
從2009年至今,中國機床產(chǎn)值已穩(wěn)居世界第一,但其中經(jīng)濟型數(shù)控機床占比相當大,高檔數(shù)控機床與國外仍有很大差距。因此,必須提高開發(fā)能力,發(fā)展高檔數(shù)控機床。而且我國重型機床行業(yè)雖然取得了可喜的成就,但是與工業(yè)發(fā)達國家相比,還存在不小差距。目前,國產(chǎn)重型機床與世界一流水平的差距主要是可靠性和制造工藝等方面,要加速縮小與國外的差距,不斷提高國產(chǎn)重型機床的水平,就要不斷提高自主創(chuàng)新能力,開發(fā)自己的核心技術(shù)。
目前,我國龍頭機床制造商已經(jīng)形成了并正在擴大自己產(chǎn)業(yè)集群。如大連機床在大連高新區(qū)構(gòu)建其產(chǎn)業(yè)集群等等,并積極引入國際高端機床零部件制造企業(yè)及機床配套供應企業(yè),提高產(chǎn)品供應效率,與供應商共同合作增強企業(yè)研發(fā)能力,最終達到增強產(chǎn)業(yè)鏈條,提高綜合競爭實力的目的。
4 結(jié)論
數(shù)控機床作為實現(xiàn)機械制造自動化的關(guān)鍵,直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力,關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。機床行業(yè)要進一步深化改革,適應市場需求,積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式,加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化步伐,增強自主創(chuàng)新能力,加快高檔數(shù)控機床和大型重型機床及其功能部件的研發(fā)和市場開拓,從而提高市場競爭力,在國家的政策和措施的支持下,機床產(chǎn)業(yè)競爭力將會得到迅速的提升。
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