新形势下我国工具工业面临的机遇和挑战、问题与差距
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中国机床工具工业协会工具分会秘书长沈壮行在中航集团刀具产业化发展会议上的报告《现代高效切削刀具是提高制造业劳动生产率的强大手段》的第三部分:新形势下我国工具工业面临的机遇和挑战、问题与差距

现代高效切削刀具是提高制造业劳动生产率的强大手段(3)

上一部份:国际、国内现代工具产业的发展简况

1 机遇和挑战

我国制造业的高速发展,为切削刀具的发展提供了巨大的市场潜力。2008年,我国刀具消费总量已超过德、美、日等发达国家,达到40亿美元。可以预计,今后的增长速度仍将远远高于发达国家的水平。这一有利条件,为我国工具产业的调整和发展提供了充分的运作空间和发展机遇。
我们认为,尽管全球经济会有周期性的变化和动荡,甚至出现反复和衰退,但制造业向中国和其他发展中国家转移的大格局不会出现逆转,因为这是基于全球化背景下资源优化配置的客观需要。目前,中国制造业的产出价值大体介于日、美之间。但实物产出水平已远远超过日、美。如前所述,我国已连续七年机床消费量居全球第一,这从一个侧面反映了我国制造业的巨大规模。2007年,我国机床拥有量已达500万台,远远超过发达国家,其中数控机床达60万台,数量与日、美相当,但档次偏低。在发达国家,采用高效刀具来发挥数字化制造技术的潜力已成共识,每年的刀具消费额均在机床消费额的50%左右。而在我国,该比例仅为20%。这就表明,我国制造业高效刀具的应用水平仍然很低,提高生产率潜力巨大。我国工具工业承担了为制造业的发展提供优质服务的重任,也迎来了前所未有的发展机遇。
但是,在良好的发展机遇面前,我国工具工业也面临严峻的挑战。在我国的工具市场上,以现代高效刀具为代表的高端产品领域,进口刀具仍然占据绝对优势。国产高效刀具经过多年努力,已开始进入这一领域,但所占份额还不足20%。例如:2008年,我国刀具消费额为290亿元人民币(约合40亿美元),其中进口刀具达到100亿元人民币(约合14亿美元),市场占有率超过三分之一。特别是进入新世纪以来,进口刀具消费额每年增长30%以上,超过了国产刀具的平均增长水平。国产刀具在高端市场受到进口刀具的步步进逼,其主要原因是国产刀具在产品结构和质量方面与发达国家差距很大。
以2007年为例,我国消费的主要刀具原材料为:高速钢8万吨,硬质合金1.65万吨。尽管这两种材料的消耗量均占到全球消耗量的40%,但刀具产品的销售收入却仅占全球的15%。这一巨大反差充分反映了我国工具行业发展的粗放程度和对资源的严重浪费。这些数据还表明,尽管近年来我国在现代高效刀具的发展上取得了显著进展,但以传统标准刀具为主的生产格局仍未根本改观。发达国家的经验表明,随着制造业现代化步伐的加快,对高效刀具的需求会迅速增长,而传统标准刀具的市场空间将不断缩小。因此,我国以传统标准刀具为主的现有生产格局将难以为继,整个行业的生存和发展将受到严重威胁。对此严峻的形势,我国工具行业必须认真对待,不能掉以轻心。我认为,面对新的发展形势带来的严峻挑战,我国工具工业必须不失时机地加快结构调整和产业升级步伐,加速现代高效刀具的发展,不断提高对制造业的服务水平,以求在今后的市场竞争中赢得一席之地。

2 问题与差距

近十年来,我国工具行业发展很快,一批工具企业在发展现代高效刀具方面取得了长足进步,很多产品达到或接近国际先进水平,解决了用户的许多加工问题。不过,尽管取得了这些实实在在的成绩和进步,但据此就得出我国工具技术已进入国际先进行列,基本上能满足现代制造业发展需要的结论还为时尚早,我认为,这种过分乐观的估计既不符合实际,也不利于今后的发展。这是因为,第一,我国近年来开发现代高效刀具基本上处于仿制阶段(充其量是仿创结合),虽然也能生产部分高端产品,但总体上仍处于初级发展阶段,不能与具备原创能力的高级发展阶段相提并论。第二,我国工具行业近年来在发展高端刀具产品方面,采取“以仿为主,替代进口”的方针,虽然有利于加快发展速度,满足市场需求,但与此同时,这种发展方式付出的代价是在技术上严重依赖发达国家,失去了发展的主导权,永远跟在人家后面亦步亦趋。
例如,现代高效刀具的基础技术主要有三个组成部分:①高水平的现代刀具材料;②高水平的现代涂层技术和装备;③高水平的刀具专用数字化设计、制造技术和装备。可以说,这三部分的高端技术,包括原材料、技术、工艺和装备,我们还主要依靠引进,而且消化吸收和再创新的工作做得还很不到位。所以,一旦离开了这些“洋拐棍”,高端产品的开发和制造就会失去支撑。由此可见,我们在回顾近十年的快速发展历程时,必须保持头脑清醒,实事求是,不要盲目高估我们已经达到的发展水平。
我认为,衡量当前我国工具工业的发展水平,不能浮在表面看现象,而要深入内部看实质。有人看到展览会上琳琅满目的新产品,就得出结论:我国机床工具行业已经跨入世界先进行列。这是一种十分片面的看法。我们知道,评价一个现代工具企业的实力,不仅要看它是否有能力制造高水平的现代高效刀具,更要看它是否具备为制造业提高劳动生产率,提供“整体解决方案”的综合能力。用这一标准来衡量,我国工具企业与发达国家的先进水平差距还很大。
当前,我国工具行业已经有相当一批企业具备了仿制进口高效刀具的能力,也解决了国内制造业的部分加工需要,在一些领域打破了进口刀具一统天下的局面。但是,模仿毕竟不是真本事,国内工具企业在为制造业解决加工难题的综合能力方面,与国外同行的差距还相当大。例如:我国航空工业近年来引进国外先进技术,大量采用整体薄壁铝合金构件(图7)。此外,飞机主机部件已由过去普遍采用铆合构件转向大量使用整体化构件(图8)。这些新型结构可以减轻重量、提高性能、节约加工时间和费用,优点多多,但同时也对切削加工技术和刀具的“高精度、高效率、高可靠性”提出了前所未有的高要求。

图7 现代民用客机的大型整体薄壁铝合金构件

图8 铆合构件与整体构件的对比
虽然我国飞机工业已开始广泛使用这些先进切削加工技术,但由于我国工具行业技术水平的限制,用于航空工业的国产高效刀具只占有很小的份额。
生产技术的发展并没有到此为止。前一波发展我们还没有赶上去,后一波新的发展又接踵而至。目前国外正在开发的大型飞机,又有层出不穷的新材料投入使用,他们提出的口号是“更好、更快、更省、更绿色”。例如,在现已投入研发的波音787、空客350等新型客机上,轻质高强度的复合材料占全机重量的50%以上。我想,我国的大飞机项目肯定也会走这条发展路径。虽然复合材料使用性能优异,但可加工性极差,例如,其磨蚀性为中碳钢的1000倍,导热性仅为铝的1/400,基质材料熔点低(约200℃),易出现分层剥离、毛刺和未切断纤维等缺陷,这些都对切削技术和刀具提出了新的挑战(图9)。

图9 复合材料的钻削加工挑战
世界最大的工具集团Sandvik公司看到了这种挑战与商机。2007年,该公司通过资本市场,并购了美国GE公司的超级磨料部,更名为Diamond Innovations,并与集团内部的Dormer公司合作,于2009年初推出了专门用于加工飞机复合材料的金刚石钻头(图10)。Sandvik公司认为,一架现代大型客机需要在复合材料部件上加工多达700多万个孔,为了保持优质、高效、稳定的加工,就必须使用新型专用高效切削刀具。

图10 加工复合材料用金刚石钻头
为了在现代飞机生产中加速开发和应用新方法、新技术、新刀具,美国波音公司联合英国Sheffield大学,筹资6000万英镑,建立了一个全球性的先进制造技术研究中心(AMRC),其成员包括飞机制造产业链中的龙头企业、相关政府官员和国际研究机构(图11)。

图11 AMRC的合作伙伴
我们知道,发达国家在现代制造技术和高效刀具的开发应用方面,至少比我国早起步20年,已经稳稳地占领了现代制造技术高地,但至今仍孜孜不倦、积极进取。相比之下,我们在这个领域取得的进展还相当有限。我们担心的是,我国现代高效刀具发展速度虽不算低,但基础不扎实,缺乏持续发展的技术支撑,这是最大的隐患。为了在今后的发展道路上走得更快、更远,我们就必须去掉浮躁心态,认真分析自身的差距与不足,兢兢业业,埋头苦干,不断夯实基础,增强自主开发能力,为现代制造业提供更好的服务。

下一部份:发展我国现代工具企业的思路与建议

本文作者:中国机床工具工业协会工具分会秘书长 沈壮行
原载:《工具展望》2009年第3期
上载于:2010-12-21 14:49:58

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