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从“跟跑”到“局部领跑”:中国数控行业的创新与自我突破

2021/5/15 11:30:00 来源: 评论(0)20

局部数控行业创新

“一提到工业,最基础的就是制造。机床是制造其他机器的母机,数控机床是制造装备的核心设备,更是各行各业的基础。”近日,在接受21世纪经济报道记者专访时,华中数控(300161,SZ)董事长陈吉红反复提到,“大到汽车产业、电力工业、航天航空、电子信息等行业,小到商场出售的手机,其制造过程都需要数控机床。”

我国机床行业正处于存量替换的高峰期以及产业结构调整升级期,数控化、智能化已成为行业的升级趋势。随着国产厂商的崛起,以“创新”为主旋律的数控产业新周期正在徐徐拉开序幕。

2021年是“十四五”计划的开局之年,也是创新驱动塑造发展新优势的开篇之年。在国家政策的支持以及国内企业不断追求创新的背景下,中国数控机床行业发展迅速,行业规模不断扩大,在国际市场中的地位也在逐渐提升。以金属切削机床为例,据中商产业研究院数据库显示,2020年12月全国金属切削机床产量为4.9万台,同比增长32.4%。

据了解,我国机床行业市场竞争十分激烈,市场量级大约在5000亿元,其中,数控系统市场销量为40万套左右。在市场结构方面,市场份额占50%以上、利润空间最大的是中高端数控系统产品,而法拉克公司、三菱公司、西门子公司等外资企业和中国台湾新代公司等几乎占据中端数控系统市场份额的半壁江山,中国大陆企业竞争实力不够突出。

在陈吉红看来,要想突破国外巨头对核心技术“卡脖子”的局面,实现0到1的技术突破、1到10的技术迭代和10到100的市场开拓和盈利反哺是“我们未来需要用匠心精神努力去突破的关键点”。

与此同时,陈吉红对于我国数控行业的未来充满信心:“为了实现大国创新的宏大使命,华中数控将进一步完善产品技术成熟度,加快创新成果转化,并寻找不同市场进行产品定位细分。我们背靠华中科技大学的理论和技术背景,努力实现深化产学研三位一体布局,使芯片、操作系统到核心算法等关键技术实现自主可控,探索一条发展中国数控系统产业的特色之路。”

技术掣肘

事实上,我国机床产业起步相对较晚。新中国成立之初,百废待兴,“一五”时期的苏联援建塑造了中国现代机床工业的基础,国内逐渐形成产品种类相对齐全、产业体系相对完整的机床工业体系。

改革开放以后,机床行业逐步实现了市场化运作,但仍然以国资主导,金属切削机床产量一度在20万台量级左右停滞不前。

机床行业真正开始腾飞是在2000年后,随着中国经济的发展,机床行业步入高速增长阶段。根据广发证券的研究数据,2001年中国入世后,经济年增长速度保持在7%-8%,市场需求迅速增长。2000年金属切削机床产量约为18万台,到2011年已达86万台,11年间产量增长近4倍,年均复合增长率达到15.5%。中国机床消费量和总产量分别在2002年和2009年成为世界首位,之后始终保持机床生产和消费世界第一。

但与此同时,迅猛的发展也让关键技术“卡脖子”的困境日益凸显。一直以来,我国机床行业“大而不强”,生产体系以中、低档机床为主,高档数控系统基本依赖进口,高端领域缺乏核心竞争力。

陈吉红指出,我国制造业近年来发展飞快,取得了举世曙目的成就。但由于西方强调产业链的前置化分工,中国绕过了许多以基础性技术为主的“山头”。这些“山头”现在已变成了阻碍中国制造业进步的瓶颈。“技术迭代是一块硬骨头,没有捷径可言。例如工业软件MATLAB,仿真数据建模CAD、CAE等,工业硬件如数控系统、PLC、传感器等前沿技术,都受制于西方国家。目前技术困境的主要原因在于资本逐利和过去国内大环境对于基础性研发投入太少。”

突出重围

在发展机遇面前,资本一窝蜂地进入利润高、回馈快的行业赛道。我国的网游、电商等新兴产业和手机、家电等应用型产品丝毫不落于国际,甚至在某些领域走在国际最前沿。

但众多专业领域内的基础性研发却没有企业愿意去做,正向回馈过慢,资金回流效率低等原因让基础研发成为难啃的硬骨头。

“技术难关的突破走不得捷径,走了捷径后势必会受制于人。从0到1的技术突破,更不是一蹴而就的。”近几年,在中国机床成为世界一股不可忽视的力量后,陈吉红愈发认为,踏踏实实做研发、产品转换、开拓市场才能可持续发展。

2011年后,受全球金融危机影响,制造业全球布局发生重大调整,高端制造业回流欧美,中低端制造业向东南亚及亚非地区转移。以生产中、低档机床为主的国内机床行业受到较大冲击,行业整体下行。

在新的周期里,为了突破国外的卡脖子封锁,2012年以来,在国家重大科技专项支持下,华中数控对标国外最新一代先进的五轴数控系统,通过10年攻关逐步确实缩小了与国际顶尖水平的差距,实现了从0到1的技术突破。

陈吉红介绍称:“国外以5轴联动、或者1微米的高精度作为出口限制的红线。一旦出口,就得要外国政府的审批。华中数控通过十年的努力,现在已经攻克了5轴联动控制、1微米以内的高精度控制、同步驱动、多通道和复合加工控制等关键技术,成功研制出具有自主知识产权的华中8型高档数控系统,在功能、性能和可靠性方面达到国际先进水平,获国家科技进步二等奖。并且,华中数控将数控技术与人工智能技术深度融合,极具独创性地开发了基于‘指令域’电控数据的感知分析、理论与大数据融合建模、智能优化‘i代码’和‘双码联控’等关键技术,历史上首次将AI芯片嵌入数控系统,研制出华中9型新一代智能化数控系统。还开发了工艺优化、健康保障等一批智能应用模块,使这些独有的原创技术实现局部领跑。在市场分布上,华中数控在经济型数控系统市场已具有一席之地。未来将会通过调整布局在中高端市场上发力,争取在5年内实现1到10、10到100的突破。”

与此同时,在市场化的角逐过程中,随着低端市场产能过剩,机床行业整体下行,部分国有企业改制退出竞争,优秀的民营机床企业逐渐脱颖而出。“当前国内还有许多民营企业带着激情和责任感在行业中拼搏,他们掌握了机床的很多核心技术,‘匠心制造好机床’的精神成为行业高质量发展的根本驱动力,也给我们很大的鼓励和信心。”陈吉红说。

“十四五”规划明确指出,我国未来经济结构更加优化,创新能力显著提升,全社会研发经费投入年均增长7%以上。在我国经济由高速增长向高质量发展的转变过程中,“十四五”规划提出“基础研究经费投入占研发经费投入比重提高到8%以上”和“建立健全符合科学规律的评价体系和激励机制”为基础研究提供了坚实的物质基础和创造了良好的科研生态环境。

这也意味着,在资金与制度的帮扶下,企业在基础研究道路上的困难终将迎刃而解。而当下,中国数控系统行业也开始了从跟跑到并跑的迭代升级,甚至在细分市场开始局部领跑。

未雨绸缪

谈及这十年的风雨,陈吉红认为,华中数控能在行业竞争中发展壮大实属不易。“数控系统是国家的战略核心技术,也是市场充分竞争的技术。我们面对的都是国外顶尖的巨头,当我们没有突破时,国外封锁限制或高价垄断;我们取得了突破,国外马上降价打压。这让许多数控系统企业一度陷入两难境地。”

“华中数控跟国内其他的数控系统企业相比,最大的优势是与华中科技大学的产学研一体化深度融合战略,这是其他国内数控系统企业所没有的。在华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心,一支由10多个老师、60多个专职研究员、170多个研究生组成的研发队伍源源不断地为华中数控提供大量的核心单元技术,并完成0到1的样机试验研究。华中数控聚焦于1到10的工程、产品化阶段和10-100的市场化、产业化阶段,形成了一个非常紧密的产学研深度融合的合作模式。”陈吉红说。

基础技术的研发投入逐步跟上后,中国作为当今世界机床制造大国,数控系统在性能、功能和成套化应用方面均取得了长足进步。其中,自给自足的低档数控系统几乎完全取代了进口,中档数控系统在系列化、商品化和产业化方面成效显著。华中数控的高档数控系统已在1500多台五轴加工中心、车铣复合机床和六轴数控砂带磨床等设备上得到了应用验证,并且在中航工业、航天科工、航天科技等重点企业也实现批量应用,为国防工业实现关键装备自主可控提供了保障。近年来,华中数控系统在机床、航天航空、兵器、核工业、船舶、发电、汽车、3C制造等领域2000多家企业应用约8万台套。

据华中数控对外发布的2020年年报财务数据显示,报告期内公司实现营业收入13.2亿元,较2019年增长45.95%;实现净利润2777.46万元,较2019年增加81.19%。在通用机床市场、3C加工设备领域和新兴的5G加工等多个领域,华中数控的拳头产品——华中8型,以高速高精、五轴联动、多通道控制、直线电机等关键技术为核心,进一步扩大了市场占有率。数据显示,报告期内公司数控系统与机床领域(包含数控系统、电机、数控机床业务)实现收入6.2亿元,较上年同期增长51.87%。

“面对当前国内国外双循环战略的提出,我们的目标不仅仅是国内市场,更希望我们的产品能够走出中国。对此,华中数控近两年组建了国际事业部,产品定位以高性价比为特点,在国际市场上也具有一定竞争力。未来还会继续加大加强跟国际市场的合作探索。”陈吉红说道。

 

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