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关于提升我国机床业自主创新能力的几点思考

http://cn.newmaker.com 11/6/2005 11:31:00 AM 周延佑陈长年

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展厅 3	数控机床/铣床展厅数控铣床, 摇臂铣床, 立式铣床, 转塔铣床, 炮塔铣床, ...

机电商报编者按：经历了下滑、回暖、增长，中国机床行业近几年的发展确实令人欣慰。但是放眼世界市场，中国机床行业的自我满足率、在世界机床市场的排名以及中国机床的品牌问题，却在这种形势下日显严峻。

在“世界工厂”的盛名之下，我们暂且不说去装备世界，就是装备近在咫尺的自己，都显得十分困难。现实的情况是，大量的设备由国外产品一统天下，国内企业想插足极其困难。而且毫不客气地说，一些制造厂家确实对国外产品青睐有加。这就为我国装备制造业的发展在主观上又营造了一重困难。

但不管如何，作为装备业自身，也正是一个反省和深刻思考的时候。32期，以如何为汽车行业提供装备为主题，我们编排了一组系列文章，旨在介绍与汽车行业合作的途径和思路。本期，我们刊出原机械部机床局副总工程师周延右和中国汽车工程学会装备部主任陈长年合写的关于机床企业如何创新的文章，以进一步为机床行业的发展谋求途径。

胡锦涛总书记最近指出：把提高科技自主创新能力作为推进结构调整和提高国家竞争力的中心环节，加快建设中国特色国家创新体系。在我国机床市场上，进口机床近几年来一直占有一半以上的市场份额。以2004年为例，在总共约92亿美元的机床消费额中，进口机床占到了59亿美元以上,也即拥有64％以上的市场占有率。这种进口机床在我国市场上唱主角的现象，说明我国机床在技术性能和质量方面与国外存在着巨大的差距。要消除这个差距，要依靠而且只能依靠提升我国机床企业自主技术创新能力，加快建设我国机床工业的技术创新体系。
技术创新一般源自：一是市场“拉动”(Market pull)，也就是用户需求驱动(User's demand driven)；一是技术“推动”(Technology push),即应用新技术、新工艺、新材料来实现技术创新。从用户需求驱动这一概念出发，我们主张为机床用户提供“全面解决方案”。

全面解决方案对用户的益处

提供“全面解决方案”(TOTAL SOLUTION)的营销做法是，向用户索取工件(或典型工件)图纸并了解客户对生产率、精度、前后工序情况等的技术要求，然后为用户设计最佳的解决方案。此时往往要对原有产品的结构或技术参数进行改动、局部改造、甚至要开发全新的产品，才能最大满足用户的要求；此外还要配备在此工况下最优的工、夹、刀、量具，最优的切削规范，经优化的加工程序和其它必须的应用软件、外围(周边)设备等。待装备制造完成后还要进行试切、改进、再试切，直到可靠且稳定地、全面地满足用户要求为止。如果毛坯为铸锻件，还要为用户提供一定数量的毛坯。最后提供给用户的是可立即投入生产、为用户立即创造经济效益、“全面解决”用户问题的“方案”。

对用户的好处

这种营销方式，对用户的好处是极明显的。

“方案”一到用户车间，就可立即投入生产，而不是“摆”上一段时间，用于熟悉其性能，准备工、夹、刀、量具等，编制不太高明的程序，然后摸索试用，经过漫长过程，才能充分发挥装备的效能。某些基础较差的用户，有可能直到机床“退役”，也未能充分发挥设备的潜能。

用户得到的是最佳的、符合其个性化要求的制造方案，也即最佳的量体裁衣的方案，因而，可取得较大的技术经济效益，最终增强用户的市场竞争力。
所以，尽管这种供货方式交货期要长一些，代价要高一些，但算总帐，还是极为值得的。

全面解决方案对供应方的益处

“逼迫”企业熟悉用户的工艺，并且要达到“精通”的程度。为此，需要与用户结合，争取用户参与共同开发，此时企业的创新能力就倍增。

由于关系企业的可信赖度、品牌、声誉和“致命”的市场竞争能力，因此企业为用户提供的不仅是全面的，还必须是当代技术水平可达到的“最佳”方案。这就为企业提供了自主技术创新的“动力”、“冲动”、“灵感”和“平台”，“逼迫”企业进行自主技术创新。这就从“机制”上促使企业进行创新，即实现用户需求“拉动”的创新。

“全面解决方案”的供货方式能“激发”企业的自主技术创新行为。如日本MAZAK公司创新的Form-lok夹盘，正申请专利的Flash刀及数控车床上“单台份成套加工”等等，都是针对加工特定类型工件的需要而制造设计出来的，也即是在提供针对性很强的全面解决方案过程中被“激发”出来的。

国外一些公司一贯为客户提供“全面解决方案”。如在MAZAK综合样本的首页刊登了该公司3条“管理经营政策”(Management policies)，其中第一条也是核心的一条就是为用户提供“全面解决方案”(Provide total solutions to customers)，这说明他们把这种供货方式，作为企业首要的宗旨，而第二条和第三条政策是为第一条服务的。MAZAK第二条政策的具体内容是 “开发具有原创性(Original)的产品、技术和软件”，即在为用户提供全面解决方案过程中不断地积累各种创新，从而打下开发的“原创性”基础。第三条政策是在全球的基础上(该公司制造基地和技术服务中心遍布全球)为用户提供支撑和服务。这样，一方面可以为用户解除后顾之忧，另一方面，也是进一步完善、改进已提供的全面解决方案，并且为提供新的、更好的全面解决方案寻求来自生产现场的“刺激”。

值得注意的是：采用“全面解决方案”的供货方式，不只是MAZAK一家公司，日本和几乎西方所有的机床公司几十年来均采用这种方式供货。这是因为这些发达国家的市场经济体制极为成熟，而市场经济的核心就是时时处处追求高效率，这种供货方式可给用户提供符合他们个性化要求的高效率设备，自然得到长期广泛地推广使用。

我国机床企业应更新供货方式

我国过去长期处于计划经济体制下，机床由国家按指令分配。机床厂根本不知道自己产品未来的用户是谁，更谈不上满足用户个性化的需要，因此，这些机床企业多年来一直只是单纯地卖“光”机床。现在已进入市场经济，虽然有少数企业已少量这样供货，而绝大多数企业的营销理念还没有向这种供货方式转变。

在国际机床展览会上，观众既可看到展出的机床，还常常可以看到由该机床加工出来的工件实物或图片，并标以常常为内行人所惊讶的数据，如加工工时、精度等。这些工件和数据从何而来？一是其用户经过巨大努力而向原供应商做出的“反馈"，二是供应方以“全面解决方案”方式供货，经历千辛万苦和大大小小创新而奋斗出来的成果。按常理判断，绝大多数是来自后者。与之相比，我国企业展出的绝大多数只是“光”机，没有配以骄人的被加工的工件，因而没有实物让观众信服其机床的优秀性能。

总之，向用户提供“全面解决方案”，是从以产品为中心，转向以客户为中心的营销理念，不仅使用户得到立即可投产且效率高的机床，还为机床企业提供了一个“拉动”自主技术创新的“发动机”，可得到取之不尽、用之不竭的“激发”自主技术创新的源泉，从机制上“刺激”、“逼迫”自主创新。在20世纪50年代，前苏联专家曾说过，机床是机械制造业的总工艺师，现在看来，机床企业只有通过向用户提供“全面解决方案”，才能起到总工艺师的作用。

“全面解决方案”的补充说明

“全面解决方案”的倡议，实际上在半年以前记者去周延右家取资料的时候，他就已经在酝酿之中了。但为了把问题分析得更加透彻，这位中国机床行业的老专家，虽然已年过古稀，但仍然以认真得几近完美的工作态度，一直在修改他的稿件，以至于现在提交到我们编辑部的已是第3稿。之后，他还几次打电话到编辑部，希望将文章中有关论点的一些相关背景加入其中。他说：“全面解决方案”中心内容是提供量体裁衣和个性化产品；是制造厂交给用户前的反复验证；是不断地进行检测与实验的结果。

20世纪60年代，周老曾去英国的一家机床企业订购凸轮控制的自动机床。对方要求他们提供工件图纸。从来没有听说过购买这类机床还要提供工件图纸，周老他们只能回答：没有。没想到对方听完之后哈哈大笑，说：没有工件图纸，我们就不能配备最佳的凸轮附件刀具等，从而不能发挥我们机床的最大潜能，因此不能卖给你们机床，以免让你们误认为我们机床的性能不好。

这样的事情还不止一次。比如去国外某企业买加工齿轮的刀具，对方也会要求拟提供准备加工的齿轮图纸，并了解精度材质、热处理等情况，以供他们选择最佳的刀具几何参数，使加工达到最佳效果。他们认为，如果不提供这些具体情况，买的刀具也就达不到最佳的效果。

后来周老才了解到，国外的机床企业一般对客户采用的供货方式是提供全面解决方案，也就是针对客户的具体要求进行量体裁衣，以确保客户不会因为使用不当，而造成对他们机床名誉度的影响。他们常常说的一句话是：我们不能随便卖给你们“光”机床，万一你们用不好，反而会倒了我们的牌子。

周老不无遗憾地说，目前在中国，无论是机床企业还是机床用户都还不适应这种订货方式，因此“全面解决方案”对于供求双方来说，都是一场革命。

周老还提到了个性化的产品，并认为这也是“全面解决方案”中的一个中心内容。对于个性化产品的优点，周老有一句很精辟的话：用户如果在机械加工中需要3台一般性机床的话，使用个性化的机床也许1台或2台就够。

一般情况下，用户在购买回来产品后，第一步都要研读说明书。如果说明书写得不清楚，用户可能还要致函或致电给生产企业询问有关事宜。但对于采用“全面解决方案”供货方式的机床企业来说，他们不仅为用户提供主机，还提供包括夹具、刀具、量具等自己编好的程序，使那些机床一旦运进用户加工车间，就能够立即投入使用。有些国外先进的机床企业，他们自己制造的夹具比用户自制的夹具水平还要高，编程的水平也更强，这就为用户提供了极大的方便。可惜我国的机床企业离这一步还相差甚远。

要想采用“全面解决方案”的供货方式，对客户的工件就要试切再试切，直到能够全面满足客户的要求为止。周老曾到意大利一家机床企业去参观，发现装配车间里有几台旧机床在加工运转。他不明白其中的缘故，就向这家企业请教，他被告知：原来旧机床与已经生产出来、即将运送到用户那里的新机床是同一种型号，由于新机床还在装配过程中，因此暂用旧机床进行试切，待新机床完成后，再将这些试切工作转移到新机床，这样就可以缩短新机床的装配、试切周期。

我国计划经济体制下的机床行业科研体系已经“转企改制”，但取而代之的适合市场经济体制的科研创新体系却未建立起来。美国是市场经济发达的国家，他们的做法似乎可以作为建立我国机床行业科研创新体系的参考。

建立制造技术行业科研创新体系

美国把科研项目(课题)分为两大类型：

竞争性的项目

指面向企业某个具体产品的科研项目。这些项目只能由本企业自己进行，成果最终成为本企业的“专有技术”、“专利”，拥有绝对的知识产权。例如为用户提供“全面解决方案”过程中遇到的难题，就属于竞争性的项目，这些难题一般通过小规模、短时期的科研可以解决。

竞争前项目(Pre-competitive R&D)

即不是面向某个企业的具体产品，而是对众多企业共有的难题所进行的研究项目。一般为基础性、前瞻性(下一代技术)、战略性或是面向工艺过程的课题。这些课题一般需要较大投资和较长时间才能完成。对此，国外一些科研机构采用企业集资、国家资助的“合作科研”(collaborative R&D)的方法进行研究。

现以“美国制造科学中心”(National center for manufacturing sciences,简称NCMS，网站为www.ncms.org)为例来说明其具体做法。NCMS是由自愿参加的220家企业(会员)组成的非盈利(Not-for-profit)“科研开发联合体”(R&D consortium)，遵照美国1984年合作研究法(National Cooperation Research Act of 1984)建立和运作,专门从事竞争前项目的研发。该联合体由会员大会选出理事会作为最高决策机构，课题由会员提出，由理事会作最终决定，所有课题均以合同形式承包给高校或其它研究单位进行。理事会只聘用一个精干的工作班子(即该“中心”)管理课题和处理日常工作(包括举办技术研讨会，讲习班等)。联合体还附属一个制造信息资源中心(Manufacturing information resource center)，供会员查询。NCMS经费来自会员和国家资助。来自会员的有两部分，一为年费，额度由企业规模决定，二为分摊的课题经费，企业与该课题关联的程度以及企业的规模决定着经费的高低。由于关系到行业竞争力以及国家竞争力，所以国家也对此进行资助。NCMS 得到联邦约全部费用35%的资助[另一科研开发联合体，如“国家科学基金会可重构制造系统研究中心”(The NSF engineering research center for reconfigurable manufacturing system)得到国家科学基金会大于50%的资助]。由于这类合作科研联合体机制上为企业主导(由企业提出课题、决策管理并承担部分费用)，不易存在成果转化难的问题，企业反而从成果中收益颇丰。据NCMS称，他们会员中的大企业以一美元投资于NCMS，可获得5~25美元价值的科研效益；而较小的企业，一美元投资可获得15~50美元价值的科研回报。我国长期以来科研成果转化难，似乎与没有实施“企业为主导”的机制有关。

美国制造科学行业的科研创新体系可归纳为：竞争性即面向某个具体产品的科研课题，由企业承担。每个企业不论规模大小，都从销售收入中提出一定(国际惯例一般为2%～5%)的资金，配备必要的专业或兼职人员或与某个高校联合进行这类课题的试验研究，形成行业基层创新组织，其成果直接转化在为用户提供的“全面解决方案”上。

而多个企业共同的前瞻性、战略性和基础性科研课题，由于一般需要较多资金和人力的投入和较长的时间才能出成果，为单个企业所难以承担，特别是以中、小企业为主的行业(如机床行业)的企业，其财力、人力均极为微薄，则由企业自愿合作集资，并得到国家资助的“中心”承担，由“中心”与企业基层的创新组织构成行业的创新体系。据2005年1月8日的《参考消息》报道，日本企业也进行过类似的战略性关键技术的合作研究，一旦取得一定的阶段性成果以后，各企业再分开进行独立的研究。

美国制造科学研究中心的会员，既包括制造技术的载体(装备)的供应商，如机床企业；也包括制造技术的应用商，如汽车、航天航空、造船等企业。这种供应方与应用方的联合，可使课题更加切合应用，成果转化更加迅速，且可整合多方面的资源，有利于早日攻克难关。这一点很值得我们借鉴，我们不宜搞仅是单个机床行业的创新体系，而应联合我们的用户共同建立制造技术行业的科研创新体系。此外，我们不需要建立实体的研究机构，而是应将课题以合同的形式外包。其原因是：制造科学涉及的学科甚广，建设一个包罗万象的实体研究单位，不仅投入很大、且科研设施的利用率也难以提高。合同形式的外包，则可以根据课题性质在全国范围内选择最强者承担。如果合同承担单位为高校，不仅可以调动众多硕士生、博士生(廉价高智力)参与以充实人力，而且可以培养人才，使得后继有人。

因此建立制造技术行业科研创新体系已是当务之急。建议有关的政府部门，行业组织(包括用户行业组织)和代表性企业组成专门的工作组，进行调研和论证，提出一个切合国情的可行方案。

对国外样机、样品进行全面性能试验

对国外样机、样品进行全面性能试验。以科学试验的手段消化、吸收引进的技术，在消化国外技术的基础上进行自主技术的创新。

这是上世纪50年代日本机床工业赶超欧美的一种做法。他们从西欧和北美买进各种世界名牌机床，然后应用先进的测试手段，对这些名牌产品进行全面的性能试验，获得了大量的数据，为每台机床的试验写出了详尽的报告，在行业内部共享。日本机床继承试验发现的优点，并在改进所发现的缺点或不足之处的基础上进行创新，为他们迅速赶上和超过欧美打下基础。在上世纪60年代初期，我国曾经学习日本这种做法。北京机床研究所曾经对瑞士精密机床进行了全面性能试验，不仅写出了实验报告，还制定了普遍可用的试验规范和性能测试方法，并在此基础上先后举办了两期“样机试验研究班”，以培养各机床厂的试验人员。可惜这项举措还未及推广，就被文化大革命冲掉了。

国外样机的样品试验，还包括国外样机(品)与我国自己产品的对比性试验。例如我国机床的可靠性和精度保持性不如国外。又例如同样是通过预紧消除间隙的滚珠丝杠副，高速运行几个月后，国产品出现间隙而国外名牌则仍旧没有间隙。这些均可用采用国内外产品进行对比性试验的方法(包括比实际应用更为苛刻的条件下的试验——即强化试验，目的是缩短试验时间)，来寻找原因，找出改进的方向。

我国机床工业至今仍与国外存在着巨大的技术上的差距，应学习当年日本使用试验的科学方法，来消化吸收国外的技术。只是在继承其优点时，要尊重对方的知识产权。样机(品)试验是站在前人的肩膀上来消化引进技术，而不是照抄照搬式的“邯郸学步”。

利用我国高校、研究所已拥有的科学技术资源

充分利用我国高校、研究所已拥有的科学技术资源来支持企业的自主技术创新。

不少国外机床在样本中标明他们的床身、立柱等基础件经过了有限元分析(FEA)，因而具有优异的动、静刚度、热变形等性能，使用户对其性能产生信任。而在我国机床样本中，还未见过类似的例子。事实上，我国不少高校、研究所均拥有从国外引进，性能很好的有限元分析软件，但利用率一般均很低，我国机床企业在开发新产品中很少去利用。这类资源价格不菲，单个企业拥有是很不划算的，也没有必要。又如数控机床的软件补偿，国外已较普遍采用。这项技术难度不是很大，我国有些高校已掌握这项技术，使用效果很好，但企业采用的却不多。这些资源应该组织起来成为面向全社会服务的公共技术创新资源。

在2004年日本国际机床展览会上，展出和发行《有关机床和制造技术的研究成果摘要汇编》一书。该成果绝大部分出自日本高校，每一成果限刊出日、英文各一页，总共121页(16开本)。这也是将科技资源推向社会的一种方法，值得我们仿效。

总之，我们应改变营销理念，向用户提供“全面解决方案”，用市场和用户需求来“拉动”企业自主技术创新；以建立新的制造技术行业科研创新体系，对引进技术和国外产品以科学试验的方法进行消化吸收，充分利用高校、研究所已有的科技创新资源来“推动”企业自主技术创新。只要我们坚持不懈地从机制、体制上一“拉”一“推”，就能提升我国机床企业自主技术创新能力，改变国内技术很少原创的状况，振兴我国的机床业。

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