国产工业母机，“能用”还要“好用”
（视觉中国供图）
□ 本报记者 付奇 万小珍
青海日报记者 张洪旭
以高端机床为代表的工业母机，是国家制造业现代化的基石。9月6日，2024年“工业母机+”百行万企产需对接部署动员暨启动仪式在常州举行。
记者从会上了解到，我国已连续15年成为全球最大机床生产及消费国，但高档数控机床国产化占有率不足10%。来自工信部和中国工程院的专家纷纷表示，聚焦高性能制造，成为工业母机产业提升竞争力的关键。江苏是我国机床企业数量最多的省份，有义务也有能力，跟随全国工业母机产业一道，走出一条逐高向新之路。
国内市场庞大，但“高端失守”
工业母机为何重要？
“工业母机是制造机器的机器，是国家的基础性、战略性装备，具有超越经济价值的战略地位，处于工业现代化产业链的核心环节，具有强基础性、高复杂性、长积累性、产品多样性等技术特点。” 中国工程院院士、常州智能制造龙城实验室理事长、首席科学家郭东明解释说，工业母机是集材料、力学、机械、电子、计算机等于一体的知识密集型产品，是典型的渐进式创新领域，每一代技术提升周期长达约20年。
梳理我国工业母机产业的发展脉络——新中国成立后就对机床行业进行了相关规划布局。自2009年以来，我国已连续15年成为全球最大的机床生产及消费国。据VDM德国机械工业网的数据，去年，中国机床产值达253亿欧元，全球占比31%；机床消费237亿欧元，全球占比29%。
然而，尽管市场庞大，但国产工业母机却长期处于“低端混战、中端争夺、高端失守”的窘迫局面，行业受制于人的瓶颈始终未能突破。中国电子信息产业发展研究院的数据显示，我国高档数控机床国产化占有率不足10%，与之对应的便是高端机床进口量居高不下，2022年进口数控机床花费25亿美元左右，出口金额则为15亿元左右。
与此同时，西方国家对高端数控机床的出口长期严格限制。近年来，随着国际形势的变化，其对高精度、多轴联动等高端机床的管控愈加严苛，国内被“卡脖子”的情况十分严峻。
“面向高端数控机床等高性能装备产品的制造要求，单纯以几何精度为目标，已无法满足高性能制造要求，必须寻求以性能精准保证为目标的几何和性能一体化制造。”郭东明表示，聚焦“高性能制造”，成为提升竞争力的关键，具体来说，材料属性需要具备包含使用超黏、超硬、超脆等难加工材料，几何机构需要保证结构合理性、可靠性及关键几何尺寸与形位公差，使役条件则需要长久满足复杂、极端苛刻的作业环境与工况条件，制造工艺则需要保证产品的可加工性、加工与装配的精度与效率。
江苏产业发达，具备“逐高”条件
9月6日下午，记者来到爱派尔（常州）数控科技有限公司，公司总经理邹简华振奋地透露：“我们刚刚扎根常州4年，就将迎来产业突破，自主研发的透平叶片五轴加工专机已打破国外技术垄断，即将投产！”
邹简华告诉记者，透平机械（动力式流体机械）中最具技术含量和产业价值的航空发动机被誉为“现代工业的皇冠”，其相关的叶片制造因大功率、大扭矩、高转速、高进给，对母机切削性能和高稳定性、高精度要求更为严苛，被誉为“皇冠上的明珠”，而他们要做的，就是“摘下这颗明珠”。
“紧紧盯住‘卡脖子’环节，我们专注于航空发动机叶片整体解决方案。”邹简华介绍，企业先后投入2000余万元研发，成功突破了一批高温合金航发叶片数控机床基础技术和关键共性技术，建立了数控装备研发平台和人才培养基地，在机床的高刚性、高精度和高可靠性等方面比肩国际顶级品牌，工作效率比此前普遍使用的哈斯四轴机提升25%，而价格相比国外进口品牌则不到1/3。
邹简华坦言，这家创立于深圳的企业落地常州，正是看中了这里的产业生态。
江苏是我国重要的工业母机研发和生产基地，也是我国机床企业数量最多的省份，2023年全省规模以上工业母机企业实现营业收入超1000亿元，约占全国的1/5。出口方面更是一枝独秀，2024年上半年，江苏省高档数控机床出口量占全国40%。
“我省主动对接国家工业母机产业发展行动计划，已将工业母机纳入‘1650’产业体系重点培育。”省工信厅二级巡视员李健介绍，去年，我省印发了工业母机产业高质量发展的政策文件，进一步加快推动关键技术攻关、创新平台建设、产品推广应用、企业梯度培育。
目前，江苏工业母机产业链较为完整，拥有基础部件、功能部件、工具附件、控制系统、整机制造和成套装备集成等6大产业链上下游环节，涵盖切削机床、成形机床、特种机床、增材制造装备等4大领域，累计培育了工业母机领域专精特新“小巨人”企业70余家。
以常州为例，常州市工信局副局长薛庆林历数，该市工业母机产业规模已超400亿元，拥有埃马克、乔治费歇尔、恒轮等一批国际知名企业，西夏墅“刀具小镇”更是闻名全国。
可以看出，江苏已具备引领产业逐高向新的“家底”与意愿。
各方联合攻关，寻求技术突破
那么，高性能制造之路该如何走呢？技术突破的关键又在哪里？
目前，行业内已经形成共识：工艺适应性、可靠性、精度保持性和精度稳定性这工业母机“四性”的不足，是国产高端机床竞争力弱的主要原因。
而“四性”不足，除了外部原因，还源自一些内部因素，比如，行业层面的顶层设计、长远规划和宏观调控有待完善，高端配套脱节与投入薄弱，核心技术欠缺与产品迭代滞后，创新资源分散与人才储备不足等。
无论是从国家还是江苏层面，“破局”的关键，首先还是技术创新，集中力量突破“卡脖子”环节。
“与进口机床相比，国产机床精度保持性的差距最为明显。”智能制造龙城实验室执行主任王永青在活动期间带来了“快速测评”的解决方案——该实验室目前正在建立基于云·边协同的工业母机集群智能监测与运维平台，以实现对高端机床装备集群的远程监测、大数据分析、智能运维等。
技术破局，需靠创新载体加持。龙城实验室，正是常州市与大连理工大学和机械科学研究总院合作建立的以高端机床与制造工艺技术为核心的创新平台。
在江苏，这样的创新平台不止一家。活动期间，集中展示了各平台的最新创新成果——
南理工研究员、工信部数控机床功能部件共性技术重点实验室副主任欧屹，发布了可同时模拟多种复杂实际工况的可控加载技术，基于该技术发明的精度保持性、可靠性及寿命、型面检测等成套设备，填补了产业链空白。
工业母机需要软件支撑。江苏省先进复合材料技术与装备创新中心副总经理戴宁介绍，中心自主研制出的一套仿真软件和CAM软件系统，可实现航空航天制造中，纤维增强复合材料路径规划和复合材料增材孔隙构件打印过程实时仿真预测，为纤维增强复合材料提供软件支撑……
工信部工业装备一司一级巡视员苗长兴透露，“高端数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项，今年已率先启动，预计通过3年时间，再结一批“创新果”。
加强供需适配，加速自主升级
除了技术突破，以重点领域用户工艺需求为牵引，加大力度促进工业母机供需双方结对攻关，促进自主创新产品推广应用，也是破除国外封锁、推动高端机床装备从“能用”到“耐用”再到“好用”的另一条升级路径。
对于需求方来说，非常愿意应用自主设备。“齿轴倒角机床对比人工打磨倒角具有降低人员劳动强度、产品倒角形态一致和隔绝环境危害等优点，因此我们需求实现倒角机械化和自动化。” 南京高速齿轮制造有限公司总监朱百智坦言，相较国外高额的技术费用和“强硬”零部件换代要求，国内企业更愿意使用性价比更高的国产方案。
通过集中有限资源，对航空、航天、航发、新能源汽车等重点领域率先进行突破，有的放矢加强供需对接，也成为各地着力的重点。
位于常州的长青科技是从事轻量化复合材料开发与应用的高新技术企业，主要为轨道交通车辆内饰和建筑内外装饰提供配套产品。近段时间，随着全球轨道交通市场的持续回暖，公司接了不少国内外复杂形状产品的加工订单，但生产装备随之出现缺口，企业急需购买一台更高精度的五轴工业母机。在当地工信部门牵线搭桥下，企业通过供需清单进行索引，很快找到一家自主品牌生产企业。
对于供给方而言，通过“结对”适配，对传统工艺进行精准高效改型，既节约了成本，订单也明显增加了。江苏德速智能机械股份有限公司副总经理云昀透露：“公司订单跟去年同期相比增长20%多。”
以需促供、以供适需。会上发布的产需清单中包含了2000多个供给和需求的项目。供给清单包括重点工业母机企业、供给能力和产品、应用场景等内容。需求清单包括重点用户企业、需求技术和产品、应用场景等。
产业发展需要形成更统一和强有力的生态。会上，35家单位共同发起《共促“工业母机+”百行万企应用发展倡议》，从强化结对攻关、强化技术供给、强化需求牵引、强化交流合作、强化金融支持、强化行业自律六个方面凝聚发展共识，加速构建工业母机应用生态共同体。业内人士表示，在国家推动大规模设备更新的大背景下，加上持续三年多的“工业母机+”产需对接活动，预计行业整体将新增千亿元级的市场需求。
郭东明建议，根据区域产业优势，加大政策支持力度，引导企业发展方向，建设一批产业特色鲜明、企业赛道明确的工业母机产业集群，推动我国工业母机产业真正成为“世界一流”。