《财经智库》发布 | 佛山数控机床产业链供应链调研报告

文 | 邵钦作     

2021年03月31日 17:44  

本文7940字,约11分钟

机床是装备制造业的工作母机,是航空航天、国防军工、汽车等行业基础制造装备,是国家工业化发动机。从全国机床行业总体来看,佛山机床企业以小型企业为主,单个企业规模较小,国内机床行业知名企业较少;主要生产中小型机床,许多企业以来件组装方式生产机床,缺乏核心竞争力。

编者:

产业链供应链不仅是疫情下制造业各行业竞争的制胜要素,更是国家资源配置能力的体现,是维持经济稳定和加强社会韧性关键。当前,产业链供应链的稳定性与竞争性已被提到国家战略安全的高度,成为国家的重点工作任务之一。

佛山工业体系齐全,产业链供应链的厘清、补齐短板和锻造长板,对于未来制造业发展至关重要,亦关乎到佛山经济发展的韧性。《财经智库》针对佛山现有的优势成熟行业以及具有发展潜力的八个行业,即高端数控机床、塑料加工和注塑机、工业机器人、陶瓷及陶瓷机械、有色金属加工、智能家电、动力电池、氢能的产业链供应链展开了调研。

《财经智库》携手八个行业的资深专家,着眼于全球和中国的产业链供应链情况,挖掘佛山 “卡脖子”问题,探讨佛山如何突破,如何升级,并基于上述研究完成了《全球变局下的佛山重点行业产业链供应链调研报告》的写作。《财经智库》将陆续发布报告文章,以飨读者,并希望对中国制造业高质量发展,构建和优化“双循环”格局有所裨益。

                                                                                                                                                  ——《财经智库》

中国机床产业体系包括金属切削机床(含特种加工)、金属成形机床(锻压、铸造等)、木工机床、量刃具(包括量仪)、数控系统、功能部件、工业机器人、磨料磨具、机床附件、机床电器等行业组成。金属加工机床主要指金属切削机床和成型机床,属于机床产业的核心。机床是装备制造业的工作母机,是航空航天、国防军工、汽车等行业基础制造装备,是国家工业化的发动机,机床产业的战略地位十分重要。实现装备制造业现代化,取决于我国机床发展水平。

一、佛山机床产业概要及在中国的地位

1、中国机床产业概况

中国机床产业体系统计数值:年产值约8000亿元,利润500亿元左右,企业5000多家,从业人数约90万人。其中机床(金属切削机床和成形机床)生产企业1200多家(年销售额规模达到统计口径的企业),从业人数约30万人。据行业有关统计资料:2019年中国机床总产量65万台,产值194.2亿美元,利润61.2亿元人民币,其中金属切削机床产量41.6万台,产值112.8亿美元,利润26.1亿人民币;其中成形机床产量23.4万台,产值81.4亿美元,利润35.1亿元人民币;2019年机床企业研发投入约占销售额2%,约15亿元人民币。

我国机床产业主要大型骨干企业有:陕西秦川机床工具集团公司、济南二机床集团公司、北京北一数控机床有限公司、沈阳机床(集团)有限责任公司、大连机床集团公司、上海机床厂有限公司、齐重数控集团有限公司、齐二机床集团公司、武汉重型机床集团公司、重庆机床工具集团公司、沈机集团昆明机床股份有限公司、普什宁江机床有限公司等。

新兴企业有:北京精雕科技有限公司、宁波海天精工股份公司、浙江日发精密机械股份公司、大连光洋科技工厂公司、深圳大族激光科技股份公司、深圳创世纪机床有限公司等。

支撑“珠三角”制造业的快速发展,广东省拥有一批省级知名机床企业,除上述深圳大族激光科技股份公司,深圳创世纪机床有限公司外,据不完全统计知名企业还有:广东锻压有限公司(佛山),广州机床厂有限公司、广州市敏嘉制造技术有限公司、广州市珠江机床厂有限公司、深圳市捷甬达实业有公司、珠海格力智能装备有限公司、广东科杰机械自动化公司(江门)、广东润星科技有限公司(东莞)、东莞乔锋机械有限公司、东莞巨港机械工业有限公司、深圳市鼎泰智能装备有限公司、广东圣特斯数控设备有限公司(佛山)、佛山市普拉迪数控科技有限公司、佛山市宏石激光技术有限公司等。据有关人士介绍,“珠三角”机床制造能力,年可达10万台。

以下主要阐述机床(金属切削和成形机床)及主机相关配套发展情况。

2、中国机床在国际机床产业所处地位

● 世界机床消费

据最新的已经对外公布调查结果,2019年世界机床消费为821亿美元。2019年中国机床消费223亿美元,2019年中国机床消费占全球机床市场的27.2%,这是自2008年以来中国机床消费在全球机床消费中占比首次低于30%。中国是世界最大机床消费国,从而支撑着中国成为世界最大的装备制造国的地位。

图片● 世界机床生产

2019年全球机床生产842亿美元,下降了129亿美元,同比降低13.3%。中国作为世界第一大机床生产国,2019年机床生产194.2亿美元,同比下降23.1%,2019年中国在全球机床生产中的份额占23.1%,2008年中国仅占16.4%。

● 世界机床进口

2019年中国机床进口额为72.9亿美元,中国是世界第一机床进口国。2019年世界机床进口额依次排序为中国、美国、德国、墨西哥、意大利、印度、俄罗斯、法国、越南、比利时。

● 世界机床出口

2019年,中国机床出口44.2亿美元,出口额世界排名第三。2019年世界机床出口额依次排序为德国、日本、中国、意大利、中国台湾地区、瑞士、美国、韩国、比利时、西班牙。

从以上数据可知,中国是世界第一机床消费国,第一机床生产国,第一机床进口国和第三机床出口国。

我国机床产业存在主要问题见图2。

3、机床产业配套链分析

机床的制造工艺链:铸造—锻造—焊接—金属切削加工—钣金成形—热处理—表面处理—装配—测试等工艺。

机床主机产业配套链:金属和非金属材料、轴承、电器液压气动元器件、数控系统及伺服驱动、关键功能部件(滚珠丝杠、滚动导轨、刀库及换刀机构、数控刀塔、数控转台、双摆角铣头、机床高速防护装置、电主轴、直线电机、力矩电机等)。

国产中低档数控机床的产业配套链如下:

——数控系统:武汉华中数控股份有限公司、广州数控设备有限公司、北京凯恩帝数控公司、北京航天数控系统有限公司、沈阳高精数控有限公司、中国台湾新代数控公司、大连光洋数控等。

——滚珠丝杠和滚动导轨:南京工艺装备制造有限公司、山东济宁博特精密制造有限公司、陕西汉江机床有限公司、广东高新凯特精密机械有限公司、大连机床集团有限公司、中国台湾上银科技股份有限公司、中国台湾银泰科技股份有限公司等。

——刀库和换刀机构:哈尔滨量具刃具集团有限责任公司、株洲钻石切削刀具股份有限公司、汉江工具有限责任公司、上海工具厂有限公司、成都成量工具集团有限公司。

——数控刀塔:常州新墅机床数控设备有限公司、常州市宏达机床数控设备有限公司、沈阳机床(集团)有限责任公司以及中国台湾地区的有关企业。

——机床电主轴:洛阳轴承研究所有限公司、广东昊志机电股份有限公司以及中国台湾地区的有关企业。

——伺服电机:武汉登奇机电技术有限公司、武汉华大新型电机科技公司、深圳市汇川技术股份有限公司、北京时光科技有限公司等。

——数控转台:烟台环球机床附件集团公司以及中国台湾地区有关企业等。

——机床配套用精密轴承:哈尔滨、瓦房店、洛阳等轴承制造企业。

——液压装置:北京华德液压工业集团有限责任公司、榆次液压集团有限公司。

——检测元件:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、长春禹衡光学有限公司。

4、佛山机床在全国机床产业地位

据佛山机械装备行业协会提供的信息分析,佛山市拥有机床生产企业约230多家,机床企业从业人员约1.4万人,机床年产值约为60多亿元,约占全国机床年产值3%-4%,其中年产值超过1亿元的企业约20多家。

佛山机床行业已经拥有一批有一定规模和技术基础的骨干企业,如生产金属切削机床的企业有佛山普拉迪数控科技有限公司(加工中心)、广东圣特斯数控设备有限公司(数控车床)、佛山市力禾机械有限公司(加工中心)、佛山市佛威精密机械有限公司(加工中心)、佛山市鹏伟机械有限公司(加工中心)等;金属成形机床骨干企业有广东锻压机床厂有限公司(压力成形机床)、佛山市康思达液压机械有限公司(压力成形机床)、佛山市镭戈斯数控设备有限公司(数控折弯机,数控剪板机)等;特种加工机床骨干企业有佛山市宏石激光技术有限公司(激光切割机床)、广东大铁数控机械有限公司(线切割机床)等,但从全国机床行业总体来看,佛山机床企业以小型企业为主,单个企业规模较小,国内机床行业知名企业较少;主要生产中小型机床,许多企业以来件组装方式生产机床,缺乏核心竞争力;其生产机床大部分为低档机床,少量为中档机床,例如佛山部分机床骨干企业生产专用和通用机床已经进入中档机床行列。

二、佛山机床产业链供应链基本情况

1、佛山机床产业链供应链分析

(1)佛山生产机床主要品种

● 金属切削机床

佛山金属切削机床主要以生产数控车床、数控铣床、中型加工中心为主要产品,同时生产小型龙门铣床、钻床、专用加工机床如铝材加工专用机床、柔性体切割数控机床、轨道及航空铝材加工机床、铝门窗加工机床、模具加工机床等。此外还生产电加工机床、数控磨床、五轴数控工具磨床等。

● 金属成形机床

佛山市金属成型机床以广东锻压机床厂为龙头,主要生产机械压力机、油压机、伺服压力机、高速压力机、温压力机等。其他产品有激光加工机床、3D打印设备等。

● 其他

在机床产业体系中,佛山市还有量刃具、磨具、超硬材料工具等生产企业。

(2)佛山机床产品配套供应链情况

● 数控系统:

高档数控系统主要进口德国西门子公司、海德汉公司以及日本发那科公司、三菱公司产品;

中档数控系统主要采用中国台湾新代数控股份有限公司,以及内地的广州数控设备有限公司、武汉华中数控股份有限公司、北京凯恩帝数控技术有限责任公司的产品。

● 滚珠丝杆和直线滚动导轨

高档配套采用日本THK株式会社、日本精工株式会社公司产品,以及采用德国INA轴承公司(舍弗勒集团旗下)、力士乐公司等公司产品。

中档配套大量采用中国台湾地区的上银科技股份有限公司、银泰科技股份有限公司产品,少量采用国产配套如:南京工艺装备制造有限公司、山东济宁博特精密制造有限公司、陕西汉江机床有限公司、广东高新开凯特精密机械有限公司等产品。

● 刀库和换刀机构:

大量采用中国台湾地区有关企业(吉辅企业有限公司等)的产品,少量采用内地产品。

● 数控刀塔:

高档数控刀塔采用德国肖特公司产品(SAUTER)。

中档数控刀塔大量采用中国台湾地区有关企业产品。少量采用内地生产的数控刀塔,如常州新墅机床数控设备有限公司。

● 机床电主轴:

高档电主轴采用进口德国、瑞士、日本公司产品。

中档电主轴大量采用中国台湾地区公司产品。少量采用内地生产的电主轴,如广东昊志机电股份有限公司等。部分机床生产企业自制电主轴。

● 伺服电机:

大量采用日本安川电机公司和中国台湾地区有关公司电主轴。

● 数控转台:

大量采用中国台湾地区有关企业产品,少量采用内地生产的产品,如烟台环球机床附件集团公司产品。

● 机床配套用精密轴承:

主要采用进口德国舍弗勒集团、瑞典斯凯孚集团,以及日本公司产品,少量采用国产产品,如哈尔滨、瓦房店、洛阳等地的轴承制造企业。

2、佛山机床产业链供应链完整性及缺陷分析

佛山机床产业制造工艺链基本完整,具有铸造—锻造—焊接—金属切削加工—板金成形—热处理—表面处理—装配—测试等工艺链,一般材料和通用标准件的供应渠道完整,机械制造工艺协作环境好,“珠三角”制造业发达,对中小机床的需求量较大,机床产品销售渠道便利,总体环境有利于机床产业发展。

佛山机床产业的关键配套件几乎全部依靠外部配套,如数控系统、滚珠丝杆和滚动导轨、刀库和换刀机构、数控刀塔、机床电主轴、伺服电机、数控转台、机床配套用精密轴承、液压件等,高档配套件依靠德国、日本、瑞士等国进口,中档配套件大量采用中国台湾地区生产的产品,极少量采用内地产品,除佛山主机厂自制少量的主轴外,而佛山市本地机床关键配套件几乎为空白,佛山市机床行业目前的强项在于机床铸件和钣金件加工,许多企业处于外来关键件装配和销售阶段。

机床关键配套件(数控系统和功能部件)是数控机床产业链中技术含量最高的环节,也是数控机床价值链中利润率最高的环节,而机床技术含量高经济效益好的关键件依靠外来配套,也极大影响了佛山市机床产业的经济效益和产业升级,这就是佛山市机床产业链和供应链的缺陷和短板。

一旦国际形势发展变化,德国、日本等国家断供高档配套件,如果台海关系紧张,中国台湾地区的供应链掐断,那我国机床产业(尤其是内地产业)的整体发展将受到重大影响,如没有外来的机床关键配套件供应,佛山的机床产业也只能维持在低档机床水平,无法向中高档水平升级。

三、完善佛山机床产业链供应链的建议

1、发展佛山机床产业链的建议

● 补充机床主机品种链

——以市场需求量大的中小型数控车床、数控铣床、加工中心为金切机床主要发展品种,加快产品由低档向中、高档产品升级换代。如提高机床性能、功能和品质等。发展车削中心、车铣复合中心、多主轴多刀架复合车床、高刚性大扭矩加工中心、五轴联动加工中心,高速、高精车床和加工中心等。

——利用现有比较优势,可以适度发展数控通用磨床、工具磨床、电火花加工机床等。

——重点支持佛山机床企业发展专业化和专用数控机床,如加工铝材机床、加工柔性材料机床、加工模具机床、3C产品加工专用机床等。

——大力支持佛山机床企业发展以数控机床与工业机器人集成的柔性自动化加工单元和柔性自动化集成制造线,为用户提供完整的解决方案,这是机床产业发展的重要方向。

● 完善机床制造工艺链,培养具有核心竞争力的小巨人企业。

——加强重点骨干企业的技术改造,提高机床床身、立柱、主轴箱、导轨等主要机械件的精加工能力。增添关键加工设备如主轴加工的高精度内外圆磨床、高精度导轨磨床、箱体精密加工的高精度坐标磨床、床身加工的高精度龙门铣床、盘类加工的精密立式磨床等。上述加工的工作母机主要是为了发展中高档数控机床需要的关键加工设备。

——增添必要的检测仪器,如激光干涉仪、三坐标测量机、圆柱度测量仪、粗糙度测量仪等,加强零件和整机检测试验,提高数控机床的可靠性和稳定性,推动机床产品品质升级。

——加强技术人才的引进和培养。提高技术工人素质。

● 补强关键件供应链—佛山机床发展的重中之重

加强和完善佛山机床产业关键件供应链是佛山机床发展的重中之重,主要包括数控系统、滚珠丝杠和滚动导轨、数控刀塔、电主轴、伺服电机。

2、明确佛山机床产业招商引资的方向和目标企业

(1)滚珠丝杠和滚动导轨

滚珠丝杠和滚动导轨是机床最大量配套的功能部件之一,一般数控机床的X,Y,Z直线轴都需要配套滚珠丝杠和滚动导轨,国内企业生产配套率不足三分之一。

滚珠丝杠和滚动导轨且可用于其它机械如塑料机械、纺织机械等配套,应用广泛。

第一方案:可采取招商引资方式,引进国内项目来发展佛山市机床产业的滚珠丝杠和滚动导轨生产配套。

第二方案:收购国内有一定技术和装备基础的滚珠丝杠和滚动导轨制造企业,成为佛山市机床产业企业,并促其发展。

第三方案:引进境内外技术和设备,自主投资建厂发展。

(2)数控刀塔

数控刀塔是全功能数控车床配套的关键件。数控车床是量大面广的数控机床产品(数控车床目前约占全国数控机床总量年产25万台的50%),目前国内中高档数控刀塔配套主要依靠进口。

建议以佛山市以生产数控车床的主导企业为主体,在引进技术的基础上,自主开发数控刀塔,并投资生产,在主体企业数控车床配套的基础上,推广应用,扩大生产规模,形成产业。

(3)电主轴

电主轴是数控机床主轴高速化的换代产品,应用广泛,目前主要从中国台湾地区进口配套。建议以佛山市生产数控车床和加工中心的主导企业为主体,在引进技术的基础上,自主开发电主轴,在自行配套应用的基础上,推广应用,扩大生产规模,形成产业。

(4)伺服电机

伺服电机是数控机床主轴和伺服坐标轴的运动动力源,伺服电机也广泛应用于其它机械。

3、加强佛山机床产业关键技术研发的建议

(1)佛山机床产业缺乏的关键技术及主要企业掌握情况

佛山金属切削机床部分领头企业,具有一定的数控机床设计和制造技术和经验。但总体来看还需强化技术研发能力,主要关键技术包括:

数控机床总体设计技术:如数控机床优化设计技术,包括数控机床精度、刚度和热变形设计等。

精密机械加工技术:包括床身、立柱、主轴、导轨和箱体等关键的精密加工工艺技术等。

数控机床的装配和测试技术:整机装配调试验、机床参数检测等。

多轴多通道数字控制技术:数控编程与优化、数控系统调试与维护等。

高速化技术:为实现数控机床高速化需要解决高速加工机床整体结构优化和高速加工机床关键功能部件的开发研究等。

复合化技术:多功能复合加工是指将不同的加工方法集成在一台数控机床上,实现零件的完全加工。既可以通过刀具复合化,也可通过工序和工种的复合化,使加工过程链集成化,缩短加工周期,提高加工效率和相关加工位置精度。主要研究开发内容是:数控复合加工机床结构优化设计技术、多坐标空间联动控制技术、空间任意曲面加工的编程方法和刀具复合制造技术与结构设计等。

智能化技术:智能制造首先取决于工作母机的智能化。制造业正面临以提升制造能力为目标的构建企业数字化制造的时代,作为主流装备的数控机床及其组成的制造系统也必须向网络化、智能化迈进,成为信息集成和快速制造的生产能力单元,其主要研究内容是:网络制造技术(研究制造企业的信息流、物流与机床智能化的有机结合);智能化技术(制造过程的自动检测与补偿、远程控制与远程故障诊断、刀具的监控与管理、基于STEP-NC的数控系统)。

绿色制造技术:机床制造业的“绿色制造”,主要开发研究工作有:机床少无切削制造技术,干式切削及其相关技术,油、气、液净化技术及其相关产品的制造技术。采用高新技术,实现节能、节材,无污染发展循环经济。

基础共性技术研究,主要内容有:数控机床设计理论及设计软件研究、数控机床结构动态化优化设计研究、数控机床可靠性研究、高强度切削效率分析、高精度检测技术研究、低耗材与可重构化设计制造技术研究等。

数字化制造技术和装备的标准化研究,主要内容有:数控机床的通用基础技术标准和重点产品技术标准的研究和制定;数控机床功能部件的通用基础技术标准和关键功能部件的技术标准的研究和制定;数控机床的机械和电气安全标准的研究和制定等。形成数控机床发展比较快、涵盖面比较大、带动性比较强的标准化体系。

(2)提高佛山机床产业技术研发能力的途径分析

数控机床关键应用技术如:数控机床总体设计技术、精密机械加工技术、数控机床的装备和测试技术、多轴多通道数字控制技术等建议以数控机床制造企业为主体,或从国内外引进技术人才,组织攻关,掌握关键技术,提高开发水平和企业竞争力。

数控机床基础技术如:高速化技术、复合化技术、智能化技术、绿色制造技术、基础共性技术研究、数字化制造技术和装备的标准化研究等,可通过“产学研”结合,引进国外技术和人才,联合攻关,逐步掌握和应用,从而提高佛山市机床产业的整体素质和水平。数控机床基础技术攻关需要佛山市、广东省以及国家层面的支持和扶植,才能取得行业发展效果。

(作者为中国机床工具协会原高级顾问)

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