製造業之母∣工作母機產業發展

發展智能製造是我國製造強國建設的主攻方向。工作母機是發展智能製造的基礎,處於製造業價值鏈和產業鏈的核心環節。

工作母機以高檔數控機床為代表,具有基礎性、通用性和戰略性;在傳統定義的各類機床的基礎上,還包括增材製造裝備、增減材複合製造裝備。

一、高檔數控機床裝備產業鏈的發展情況

“高檔數控機床與基礎製造裝備”國家科技重大專項(04專項)實施以來,我國機床行業取得了顯著發展,實現了由普通機床為主向數控機床為主、高檔機床從無到有的重大轉變。我國機床行業的結構失衡問題尚未完全消除,與國際先進水平仍有15年左右的差距。

(1)2012年以來,高檔型數控系統已累計銷售超過2000臺(套),標準型數控系統已累計銷售超過10萬臺(套)。國內市場亟需的高檔數控與伺服驅動系統仍較多依靠進口,高端基礎部件仍是“卡脖子”問題,整機正向設計能力有待提升。

(2)主要功能部件和關鍵零部件的發展水平有了較大提升。從產業鏈角度來看,高端部件仍然滯後於高檔數控機床主機的發展需求,如主要功能單元和關鍵零部件仍較多依靠進口。

(3)在整機方面,我國精密臥式加工中心等30多類重點產品達到了國際先進水平,保障了國家裝備製造業的持續發展能力。國產機床的性能可靠性、精度保持性與國際先進水平相比尚有不小差距。

(4)在下游高檔數控機床應用方面,得益於製造業的需求牽引,國產機床生產量較大,為重點工程提供了關鍵製造裝備。國內汽車動力總成製造裝備的產業化配套能力有所不足,高速精密及複合材料製造的工作母機不能滿足需求。

(5)國內數控機床市場出現了以外資企業本土化為代表的新形勢,本土化成為外資企業參與中國市場競爭的主要方式。大批跨國機床企業加快實施製造和營銷的本土化,甚至建設世界最大工廠、反向供應全球市場。

二、高檔數控機床裝備產業集群的發展情況

我國數控機床產業憑藉全球最大的市場、研發、製造和供應體系,已形成了從材料、功能部件、整機、現代服務體系到諸多領域應用覆蓋的完整產業生態鏈系統。

國內數控機床產業集群的發展水平和發展質量不平衡問題較為突出。應對國家經濟高質量發展要求,數控機床產業正在改變過去簡單追求規模、數量和增長速度的發展模式,朝向高質量發展模式轉變。

珠江三角洲地區、環渤海地區、長江三角洲地區、西北地區等四大產業集群趨於形成,重點省市包括:遼寧、山東、北京、上海、江蘇、廣東、浙江、陝西。

機床企業競爭態勢方面,以技術實力雄厚的跨國企業組成第一陣營,以大型國有企業或國有控股企業和少數技術實力較強的民營企業組成第二陣營,以大量技術含量較低、規模較小的民營企業組成第三陣營。

在當前經濟增長速度放緩的形勢下,第二和第三陣營面臨行業洗牌的風險,預計未來我國機床產業的集中度將進一步提高。

三、增材製造裝備的發展情況

在《增材製造產業發展行動計劃(2017—2020年)》的推動下,我國增材製造裝備產業發展迅速,初步建立了涵蓋增材製造金屬材料、元器件、製造工藝、裝備技術、重大工程應用的全鏈條的技術創新體系,整體技術水平接近國際先進,在部分領域達到國際先進。

我國增材製造領域相關專利和論文數量已全球領先,但在核心元器件、關鍵技術方面存在短板,原創技術缺乏,部分核心器件嚴重依賴進口。我國增材製造標準建設相對滯後,在國際上話語權不高。

我國已初步形成了以環渤海地區、長江三角洲地區、珠江三角洲地區為核心,中西部地區為紐帶的增材製造產業空間發展格局,湧現出具有市場競爭力的骨幹企業,形成了若干產業集聚區。

長江三角洲地區具備良好經濟發展優勢、區位條件和較強的工業基礎,已初步形成了包括增材製造材料製備、裝備生產、軟件開發、應用服務及相關配套服務的增材製造產業鏈。

珠江三角洲地區,隨著粵港澳大灣區建設的推進,增材製造產業將得到進一步集聚。中西部地區,如陝西、湖北、湖南等省份成為我國增材製造技術和產業化的重要發展區域

四、工作母機產業的發展目標

(一)“十四五”發展目標

以高檔數控機床為代表的工作母機裝備系列產品國際競爭力明顯提高,解決一批高檔數控機床的數控系統、關鍵功能部件製造的“卡脖子”問題,研發一批重點領域亟需的工作母機裝備。

高度重視各工業領域的工作母機、生產線的智能化改造,實施規模化驗證,提升工作母機的智能化水平,促進行業的市場開拓及高速發展。

到2025年,核心元器件和材料基本實現國內供應,形成國產高檔數控機床完整的產業發展鏈;基本滿足航空、航天、海工、國防以及新能源汽車領域的重點需求,啟動國產新一代信息電子製造裝備的攻關研製。增材製造在國產重大裝備中實現工程化應用,成為大型複雜關鍵構件的重要製造手段。

(二)2035年發展目標

我國步入工作母機裝備先進國家行列。以國產高檔數控機床為主體的成套成組裝備,支撐智能工廠建設,形成行業級解決方案,助力諸多重大裝備領域的創新發展,支持製造業裝備的換代升級,保障製造強國目標的實現。

五、工作母機產業的發展方向

(一)航空、航天和航空發動機製造工藝裝備

在宇航及深空探測製造裝備方面,解決新一代中型、大型運載火箭量產對成套裝備的亟需,突破飛行器大型構件和複雜構件批量高效精密製造技術瓶頸,滿足深空探測飛行器對複雜構件輕量化、結構功能一體化的重大需求。

在大型飛機制造裝備方面,突破大尺寸鈦合金、碳纖維複合材料以及異性材料疊層的航空結構件高速切削、增減材複合以及大部件高精度互換性製造等技術問題,實現航空裝備的高性能、高精度、高效率、低成本製造。

在航空發動機製造裝備方面,產業化推廣發動機典型部件製造的國產化裝備,突破航空發動機關鍵零部件高溫合金、高強度合金、複合材料的集成設計製造、高效和高精製造技術瓶頸,解決進口依賴問題。

(二)新型艦船及深海探測製造工藝裝備

繼續完善船舶及海工大型柴油機缸體、曲軸、齒輪和船用燃氣輪機葉片、渦輪軸、葉盤等先進成套技術裝備。

突破大型艦船關鍵部件製造技術、大型船用螺旋槳推進器整機加工裝備、深海焊接/探測及深海工作站製造裝備等,推進艦船增材製造現場維修成套裝備發展,實現關鍵裝備自主可控。

(三)軌道交通車輛和新能源汽車關鍵零部件加工成套裝備及生產線

針對動車組車體、客車車體等大型複雜型面加工需求,研製智能磨拋系統和柔性打磨工具。

針對轉向架、變速箱、輪對等關鍵零組件製造需求,開發專用高效加工成套裝備及生產線。

重點開發新能源汽車變速箱高效加工、近淨成形裝備及成組工藝生產線,研製高效加工與成形、在線檢測與裝配成套裝備及生產線。

(四)國家重點領域亟需的超精密加工裝備

面向新一代慣性儀表製造、多目標紅外探測及高精度智能導引等領域亟需,集中優勢力量快速突破超精密加工機床技術瓶頸。

推動超精密製造領域相關基礎理論、測量技術、超精密機床製造技術、在線測量與智能控制技術的重大發展,探索形成超精密加工及高端機床自主研發的高效創新模式。


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