推動創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合 工業(yè)母機(jī)站上十字路口

"如何建立完整的工業(yè)母機(jī)創(chuàng)新體系？""怎樣彌補(bǔ)前瞻性、顛覆性技術(shù)研究不足的問題？""要從哪些方面提升國產(chǎn)機(jī)床裝備對重點用戶的高端配套能力？""機(jī)床技術(shù)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈脫節(jié)、結(jié)合不緊密的情況該怎么解決？""國產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)展對工業(yè)母機(jī)提出了什么新需求？"……一場來自產(chǎn)學(xué)研用各方，關(guān)于工業(yè)母機(jī)高質(zhì)量發(fā)展話題的討論，日前在浙江溫嶺展開。

作為工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)鏈*核心的環(huán)節(jié)，工業(yè)母機(jī)的技術(shù)水平已不僅僅決定著一個國家或地區(qū)的工業(yè)制造能力，更是國家之間綜合競爭力所在。"工業(yè)母機(jī)是新型工業(yè)化的核心裝備，代表國家制造業(yè)的核心競爭力。"中國工程院院士、國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會主任周濟(jì)用兩個"核心"道出了發(fā)展的關(guān)鍵。

而從中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的2024年上半年行業(yè)經(jīng)濟(jì)運行情況來看，全行業(yè)完成營業(yè)收入5019億元，實現(xiàn)利潤總額149億元，平均利潤率為3.0%，機(jī)床工具行業(yè)的盈利姿態(tài)，字面上反映出來的似乎并不好看。不僅如此，在行業(yè)整體需求減弱、陷入內(nèi)卷困境的當(dāng)下，同質(zhì)化技術(shù)對陣，上升通道面臨封堵，向下螺旋通道便被無限打開。

"鞏固經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床優(yōu)勢，占領(lǐng)主戰(zhàn)型數(shù)控機(jī)床市場，走在*型數(shù)控機(jī)床前列。"對于發(fā)展工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略任務(wù)，周濟(jì)給出了三條實施路徑。具體來看，就是要依靠技術(shù)進(jìn)步、以高打低，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量和競爭力；充分發(fā)揮我國的市場優(yōu)勢和制造優(yōu)勢，以創(chuàng)新為根本動力，以智能制造為主要技術(shù)路徑，堅決占領(lǐng)主戰(zhàn)型數(shù)控機(jī)床和產(chǎn)線的國內(nèi)市場，進(jìn)軍國際市場；集中優(yōu)勢力量，依托以智能制造為主攻方向的科技創(chuàng)新，在*數(shù)控機(jī)床和智能產(chǎn)線方面實現(xiàn)重點突破，自主可控。

堅持以用戶為中心系統(tǒng)提升行業(yè)基礎(chǔ)能力

周濟(jì)強(qiáng)調(diào)，工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)必須實現(xiàn)從"以產(chǎn)品為中心"向"以用戶為中心"的革命性轉(zhuǎn)變，堅定地轉(zhuǎn)變到"以服務(wù)求合作，以貢獻(xiàn)求發(fā)展"的經(jīng)營理念上來。

隨著航空航天、能源動力、國防軍工等領(lǐng)域?qū)�機(jī)床裝備性能的要求越來越高，單純以幾何精度為目標(biāo)，已無法滿足如今工業(yè)母機(jī)高性能制造要求。

何為高性能制造？"需要從機(jī)床性能建模、性能仿真與數(shù)字孿生、計算反求、定域定量定式制造、性能測試分析、材料結(jié)構(gòu)功能一體化、智能監(jiān)測與調(diào)控等技術(shù)入手。"中國工程院院士、大連理工大學(xué)原校長郭東明認(rèn)為，高性能制造就是以性能精準(zhǔn)保證為目標(biāo)，尋求幾何和性能一體化制造。

其中包括，以需求為導(dǎo)向，推動高端機(jī)床裝備從"能用"到"好用"的真正轉(zhuǎn)變。在需求側(cè)，以"三航一車"等重點領(lǐng)域用戶需求為牽引，強(qiáng)化零件加工工藝驅(qū)動的高端機(jī)床裝備研發(fā)理念。在供給側(cè)，以高端機(jī)床裝備的高性能化、智能化、復(fù)合化和綠色化發(fā)展為導(dǎo)向，以整機(jī)帶動*數(shù)控系統(tǒng)、關(guān)鍵功能部件的研發(fā)。

"第四次工業(yè)革命催生了制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)的根本性變革，完成了深刻的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。"周濟(jì)強(qiáng)調(diào)，工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)必須實現(xiàn)從"以產(chǎn)品為中心"向"以用戶為中心"的革命性轉(zhuǎn)變，堅定地轉(zhuǎn)變到"以服務(wù)求合作，以貢獻(xiàn)求發(fā)展"的經(jīng)營理念上來。

在重慶大學(xué)教授張根保看來，國產(chǎn)機(jī)床高端化首先要提升可靠性，要在國內(nèi)外用戶中著力打造可靠性口碑。"在產(chǎn)品質(zhì)量的13個評價指標(biāo)中，可靠性是機(jī)床產(chǎn)品*重要的賣點，不能僅滿足于加工精度夠用就好，而是要從產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)制造、使用維護(hù)的壽命周期過程鏈提升可靠性，綜合考量機(jī)床的性能穩(wěn)定性、精度保持性、使用成本、信息化智能化水平、外觀、安全性、服務(wù)性等。"

針對數(shù)控機(jī)床正向設(shè)計技術(shù)，浙江大學(xué)教授劉曉健也坦言，當(dāng)前高端數(shù)控技術(shù)設(shè)計資源不足、基礎(chǔ)薄弱，缺乏工藝針對性；不同參數(shù)對機(jī)床性能的影響規(guī)律還難以找到，缺乏面向細(xì)分領(lǐng)域用戶工藝的高端機(jī)床整體解決方案；設(shè)計類比仿制與經(jīng)驗依賴，難以實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床精準(zhǔn)與創(chuàng)新設(shè)計。

那么，正向研發(fā)的質(zhì)量和可靠性主要靠什么來保障？張根保表示，要做系統(tǒng)、全面、深入的設(shè)計分析，這是國產(chǎn)機(jī)床研發(fā)的痛點；要做大量的實驗，通過實驗定量化確定技術(shù)參數(shù)和工藝參數(shù)；要形成全套、量化的作業(yè)指導(dǎo)書，并應(yīng)用"元動作"的概念，元動作是機(jī)床產(chǎn)品*小的運動單元和*小的結(jié)構(gòu)單元，故障一般都發(fā)生在元動作上。"*重要的，是要高度重視中試階段工作。中試的主要目的是考察工藝是否優(yōu)化，是否能夠保障產(chǎn)品的可靠性。"

完善產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系推動創(chuàng)新產(chǎn)品推廣應(yīng)用

新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，形成了新一代智能制造技術(shù)，成為了新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)。

"工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)要以創(chuàng)新為靈魂，創(chuàng)新是發(fā)展的根本動力。"周濟(jì)指出，工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)重大創(chuàng)新方向包括高速高精、多軸復(fù)合、集成化、智能化這四個方面，主攻方向是數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級。

新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，形成了新一代智能制造技術(shù)，成為了新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)。"新一代智能機(jī)床，是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的基礎(chǔ)上，應(yīng)用新一代人工智能技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)深度融合的機(jī)床。"周濟(jì)進(jìn)一步解釋道，新一代智能機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)自主感知、自主學(xué)習(xí)、自主優(yōu)化與決策、自主控制與執(zhí)行，極大提高機(jī)床加工質(zhì)量、使用效率，降低成本，是第四次工業(yè)革命的典型產(chǎn)品。

基于對機(jī)械制造及自動化領(lǐng)域的多年研究和思考，郭東明認(rèn)為，完善產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系，要突破工業(yè)母機(jī)"四性"（工藝適應(yīng)性、可靠性、精度保持性和精度穩(wěn)定性）等共性技術(shù)難題，突破先進(jìn)加工工藝、機(jī)床制造工藝、智能運動控制等關(guān)鍵核心技術(shù)難題，研究面向新材料和新工藝的新原理加工技術(shù)與裝備，根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，串珠成鏈，構(gòu)建"產(chǎn)學(xué)研用"協(xié)同的技術(shù)創(chuàng)新體系。

而對于"用"，中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司頗具發(fā)言權(quán)。"與航天領(lǐng)域飛機(jī)有所不同，民用飛機(jī)具有機(jī)身尺寸大，復(fù)材用量占比增大，服役周期長、要求高可靠性制造，對經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性要求高等特點。"公司制造總工程師姜麗萍表示，一方面，制造環(huán)節(jié)的不確定因素是主要風(fēng)險來源，要高度重視設(shè)備穩(wěn)定性評價。另一方面，國產(chǎn)大飛機(jī)是在市場上與波音、空客飛機(jī)同臺競爭，要通過3D打印、柔性裝配、集成化測試、自動化檢測等一系列新技術(shù)、新裝備等，提產(chǎn)能、降成本，保持市場競爭力。

"大飛機(jī)制造需要*產(chǎn)線提升產(chǎn)能和質(zhì)量，中國商飛針對多個型號已經(jīng)開展*產(chǎn)線布局。"姜麗萍介紹，目前裝備國產(chǎn)化率達(dá)到80%以上，自動化制孔/鉆鉚實現(xiàn)重大突破，對接效率提升50%以上。與此同時，加快攻關(guān)補(bǔ)齊民機(jī)制造的裝備譜系。根據(jù)民機(jī)制造特點，面向典型加工場景和工藝過程，梳理出一批重點裝備需求，包括金屬零件自動化加工線、復(fù)材零件自動化加工線、自動化裝配生產(chǎn)線、總裝測試生產(chǎn)線設(shè)備等。

伴著大飛機(jī)研制、創(chuàng)新一線的隆隆炮火，中國商飛的裝備朋友圈也越來越大。"我們圍繞整線的建設(shè)需求，對標(biāo)世界*，凝聚國內(nèi)的*高校、科研院所、企業(yè)單位協(xié)同攻關(guān)，錘煉大系統(tǒng)集成、大團(tuán)隊作戰(zhàn)、多兵種聯(lián)合能力，實現(xiàn)全國產(chǎn)化技術(shù)設(shè)備示范運行，形成交鑰匙能力，突破國產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用困局。"姜麗萍說道，在這個過程中，給研究以土壤，給設(shè)備以舞臺，給企業(yè)以利潤，共同助力大飛機(jī)事業(yè)的成長。

支持優(yōu)質(zhì)企業(yè)發(fā)展加快建設(shè)先進(jìn)制造業(yè)集群

在周濟(jì)看來，工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主體力量來自企業(yè)，特別是工業(yè)母機(jī)行業(yè)的領(lǐng)軍和骨干企業(yè)。

"完善工業(yè)母機(jī)技術(shù)體系布局，組建國家戰(zhàn)略科技'旗艦'力量。"郭東明表示，要加快布局工業(yè)母機(jī)領(lǐng)域的國家重點實驗室、國家技術(shù)創(chuàng)新中心等重大科研平臺；組織國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢力量，建立若干工業(yè)母機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新平臺；鼓勵地方建立專業(yè)化研究機(jī)構(gòu)與平臺，打造國家工業(yè)母機(jī)領(lǐng)域的重要科技力量。

組建"旗艦"力量的一項重要措施，就是加快建設(shè)先進(jìn)制造業(yè)集群。浙江省*數(shù)控機(jī)床技術(shù)創(chuàng)新中心正是其中的關(guān)鍵一環(huán)。

2023年7月，作為浙江省十大技術(shù)創(chuàng)新中心之一，依托溫嶺市政府、浙江大學(xué)，浙江省*數(shù)控機(jī)床技術(shù)創(chuàng)新中心在溫嶺正式揭牌成立，由國企、高校技術(shù)團(tuán)隊以及11家民營企業(yè)多方聯(lián)合共建。

技術(shù)創(chuàng)新中心的目標(biāo)非常明確：主攻"數(shù)控機(jī)床"，細(xì)化選擇"數(shù)控機(jī)床數(shù)字化設(shè)計與優(yōu)化、數(shù)控機(jī)床*智能數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床高性能關(guān)鍵零部件"三個方向，突破一批數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)"卡脖子"技術(shù)，破解工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新瓶頸，加快數(shù)控技術(shù)成果落地轉(zhuǎn)化進(jìn)程，推動機(jī)床產(chǎn)業(yè)高端化智能化方向發(fā)展，培育孵化未來產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展。

目前，由創(chuàng)新中心牽頭，聯(lián)合集群內(nèi)骨干企業(yè)梳理了69項"卡脖子"問題清單。聚焦材料、基礎(chǔ)件、功能部件、機(jī)床整機(jī)四大產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，正向設(shè)計、精度保持性、誤差補(bǔ)償、機(jī)床智能化、輕量化成形、超精密加工等六大共性技術(shù)，機(jī)床母機(jī)、航空航天、船舶、電力新能源、3C電子、汽車、軌道交通七大應(yīng)用場景。

"接下來，我們將在技術(shù)創(chuàng)新中心的基礎(chǔ)上，推進(jìn)高端機(jī)床"卡脖子"技術(shù)研發(fā)平臺、數(shù)控機(jī)床成果轉(zhuǎn)化平臺、*數(shù)控機(jī)床中試驗證平臺、精密制造產(chǎn)業(yè)化平臺建設(shè)。"浙江省*數(shù)控機(jī)床技術(shù)創(chuàng)新中心主任傅建中說道，"尤其是中試驗證基地將面向低空經(jīng)濟(jì)、高端儀器、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，投資5億元，推動機(jī)床產(chǎn)業(yè)高端化、智能化發(fā)展。"

在周濟(jì)看來，工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主體力量來自企業(yè)，特別是工業(yè)母機(jī)行業(yè)的領(lǐng)軍和骨干企業(yè)。"以企業(yè)為主體，推進(jìn)工業(yè)母機(jī)企業(yè)培育壯大行動，強(qiáng)化政策引導(dǎo)和精準(zhǔn)服務(wù)，實施創(chuàng)新*，培育世界*工業(yè)母機(jī)龍頭企業(yè)，發(fā)展工業(yè)母機(jī)專精特新中小企業(yè)。"

"回看五軸數(shù)控機(jī)床的創(chuàng)新設(shè)計實踐，堅持自主可控高質(zhì)量發(fā)展，努力把企業(yè)打造成強(qiáng)大的創(chuàng)新主體，每一步都走得踏實堅定。"科德數(shù)控股份有限公司總經(jīng)理陳虎表示，工業(yè)化時代創(chuàng)新的體系支撐包括技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新，新原理、新現(xiàn)象、新方法是基礎(chǔ)，漸進(jìn)式創(chuàng)新和集成創(chuàng)新更為普遍，比如系列化五軸立式加工中心KMC系列，支持銑、車、磨、刮齒、短電弧、超聲、激光等，全面實現(xiàn)量產(chǎn)，迄今已完成三次迭代升級。

大國重器，歷史擔(dān)當(dāng)。"中國工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展方向，在產(chǎn)品和制造能力兩個方面。"談及未來，周濟(jì)指出，一方面，是工業(yè)母機(jī)產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展、智能升級，工業(yè)母機(jī)產(chǎn)品邁向世界工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)前列；另一方面，是工業(yè)母機(jī)制造能力的創(chuàng)新發(fā)展、智能升級，工業(yè)母機(jī)制造能力邁向世界工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)前列。