【重慶機床集團】構建機床研發及產業鏈生態系統
2021-2-10 來源：-- 作者：-
2021年是“十四五”開局之年，立足新發展階段，貫徹新發展理念，構建新發展格局，探索行業企業與用戶之間建立新型供需合作伙伴關系，其緊迫性愈發凸顯。機床工具是與需求牽引相關性極強的一個產業，2021年1月5日，中國機床工具工業協會常務副理事長毛予鋒在新春媒體座談會上對新型供需關系提出了四點認識：一是市場需求從完全依賴投資向投資兼顧消費方向轉變；二是行業的供給方式從批量化向定制化轉變；三是產業鏈的角色從需求實現向需求創造轉變；四是制造系統從離散型的自動化向全系統的智能化轉變。
對此，行業企業應該如何制定未來發展規劃，關注新市場、新需求，與用戶建立更加緊密的新型供需關系，與用戶共同開展聯合創新研發，真正成為用戶的“工藝師”，這些都是行業企業需要相互探討和交流的話題，也是更多企業需要聚焦的課題。為此，中國機床工具工業協會傳媒部面向行業企業約稿，共同交流學習，現分享給大家。
重慶機床（集團）有限責任公司黨委書記、董事長——劉德永
“十三五”期間，隨著世界經濟格局的變化和整體經濟形勢下行的影響，特別是在中美貿易摩擦影響之下，中國機床消費市場與需求量也隨之減弱，國產自主機床企業受到較大沖擊，市場訂單需求不足。2020年初至今，受新冠疫情影響，各國經濟整體運行再次承受下行壓力，使得國內外機床總需求減小，用戶需求發生了明顯變化，且需求結構呈升級態勢，國內機床企業間的不良競爭加劇，低端機床市場仍處于混戰狀態，高端機床市場仍呈現為激烈競爭態勢；然而，面對歐美日等先進企業的高端機床產品，國內同類機床在品質、穩定性、可靠性及精度保持性等方面跟國外機床相比還存在較大差距。
當前，面對世界經濟格局和機床市場需求結構的升級轉變態勢，在“十四五”期間，除國家及地方政府需對中國機床工具產業企業加大創新產業政策支持力度和強度之外，國內機床主機企業自身還應加強基礎技術創新研究、提升產品品質與性能及轉型升級等工作，并在中國各級政府產業政策支持下，中國機床工具工業協會主導下構建上下游產業新型供需關系，將供給方式轉變為用戶個性化、定制化需求方向，從過去單一產品銷售導向轉變為向用戶提供成套系統解決方案和專業服務為主的市場導向。
因此，面對目前中國機床消費市場的新變化，重慶機床（集團）有限責任公司（簡稱重慶機床集團，CHMTI）在“十四五”期間，將重點開展以下工作。
一、基于用戶需求的機床產品研發
為了更好滿足國內外用戶企業個性化、定制化、專業化服務需求，在“十四五”期間，重慶機床集團將堅持“做精做強傳統齒輪機床產業，面向新興產業轉型升級”。
企業將進一步做精做強齒輪機床（持續自主研制滾齒機、磨齒機、剃齒機、車齒機、倒棱銑棱機、珩齒機等產品）、車削中心、復雜刀具、精密鑄件等傳統產業產品板塊，專業化服務于汽車、摩托車、工程機械、新能源、光伏、農業機械、軌道交通、工業機器人、航空航天及國防軍工等領域齒輪加工需求，使數控滾齒機、數控剃齒機、數控磨齒機主導產品繼續保持或重新回到國內市場較高占有率，車削中心、復雜刀具在國內市場占有率較高。
同時，針對3C、5G、智能家居、新能源汽車、工業機器人、軌道列車、環保裝備、健康醫療、生態農業、航空航天等及國防軍工等行業重大需求，協同發展智能制造、精密螺桿、農業裝備、光伏、風電、攪拌摩擦焊、晶片切割及晶圓拋光等綠色智能裝備新興產業，實現企業轉型升級和創造新的經濟增長點，形成企業“十四五”期間的重要發展支撐。目前，重慶機床集團已有轉型升級實施成功的典型案例，如，針對航空航天、軌道列車、新能源汽車及軍工國防等行業需求，成功開發出攪拌摩擦焊機床，并已實現產品銷售，獲得了經濟效益，成為企業新的經濟增長點。
基于當今世界百年未有之大變局，圍繞國家提出的以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局，重慶機床集團將進一步加大傳統產業產品研究與開發力度，同時積極開展綠色智能裝備產品轉型升級發展，形成“重機”自主特色產品與技術，培育出一批擁有自主知識產權和國際競爭力的“重機”特色品牌產品，高效、高質量地滿足用戶個性化、定制化、特殊化需求，進入世界機床第一方陣；打破國外高端機床裝備核心技術封鎖與國際產品市場壟斷格局，以解決國家重大項目、重大工程、重大軍工國防等領域需求和卡脖子的問題。
二、加強機床企業自身能力建設
目前，國內外機床消費市場需求結構快速升級，特別是隨著信息技術、移動互聯網、大數據、人工智能和工業互聯網等技術的交叉應用與加持，機床行業正由離散型制造技術向系統型智能制造技術轉變。機床企業為了適應這一變化，需結合傳統的數字化、自動化、信息化等模塊化技術，通過迭代開發形成全新的“機、電、信、聯”一體化的智能制造系統，并將基于該智能制造系統衍生出以解決“快速、多樣、高品質”制造需求為主線的新型制造生態系統。
然而，作為中國機床行業“十八羅漢”之一的重慶機床（集團）有限責任公司，專業研究與制造圓柱齒輪加工機床，從1953年起先后試制成功滾齒機、插齒機、剃齒機、銑齒機、蝸輪母機、數控滾齒機、齒輪加工自動生產線等產品，是中國制齒裝備誕生的搖籃。企業建有國家認定企業技術中心、國家級博士后科研工作站、院士專家工作站、歐洲聯合研發中心、數控制齒機床重慶市重點實驗室等國家、省部級科研創新平臺，作為國家高新技術企業具有較好的創新人才團隊基礎和技術沉淀。因此，面對目前中國機床消費市場的新變化，重慶機床集團在“十四五”期間，將進一步加強企業自身能力建設。
1. 加強企業創新平臺建設能力
為了推動企業高質量創新驅動發展，提升產品性能、突破核心關鍵技術及解決卡脖子問題，重慶機床集團將進一步建設好、利用好已經建成的國家、省部級創新研發平臺，維護好、使用好現有的國家級企業技術中心、國家級博士后科研工作站、國家高新企業技術的3大國家級平臺，充分發揮國家級平臺引領與支撐作用，增強和夯實企業自身自主創新能力和平臺建設水平。
同時，還計劃通過國內外“產學研用”合作協同機制平臺，聯合國內外高校、科研院所、上下游產業鏈企業，積極申報國家企業重點實驗室，針對產品研發、制造過程中的短板與不足，加強產品零部件加工制造、產品裝配、檢測檢驗及技能團隊等方面軟硬件設施補充與完善。
2. 加強信息化建設，提升能力和手段
為適應企業產品智能化轉變需求，企業將大力開展信息化建設，根據企業生產管理要求、車間管理要求，對制造過程涉及的制造設備狀態、工藝因素、復雜環境等信息自動提取，不僅要實現制造過程自動化，還需具備數據通訊接口，有效融入智能化車間運行。借助集成的各類傳感器和數控系統，將以設備底層數據及系統采集數據為依據，構成一個能反映生產過程真實情況的反饋系統，不僅可實現機床本機柔性、強健性和故障處理能力，還能為用戶企業提供可用于分析制造過程、質量控制、能力評估、能效利用的基礎數據，幫助現代制造企業高效決策和響應快速變化。
（1）開發CHMTI特色的機床交互界面，將信息化系統與齒輪加工工藝、機床性能深度融合，具備生產計劃與控制、支持生產轉換工具及資料查詢、日常維護及在線技術支持、能耗管理、機床及任務狀態顯示、實時工作狀態顯示、刀夾具管理、專家工藝決策、加工過程監及優化等功能。
（2）根據下游用戶需求，開發滿足用戶自主配置、數字化車間需求的信息化數據通用軟件，以能準確提取機床刀具坐標、加工狀態、主軸轉速、進給速度、故障報告、運行時間、運行參數等實時數據，對機床使用效率、加工能耗、加工工時進行統計分析，并能向車間任務管理系統提供機床生產過程的基礎數據和維護提示，接受管理系統的任務指令，具備數字化車間快速接入能力。
3. 開展產品自動化研究，提升自動化水平
針對用戶個性化、定制化需求，利用新一代數字控制技術、多通道協同控制技術、AI視覺技術，采用高速高精度自動化部件，在滿足用戶對機床產品高速高精度要求的同時，縮短整個過程高速運轉、準確定位，減少工件在準備、加工、運轉、收儲等各個環節時間；利用復合加工技術和自動化集成技術，將工藝流程中兩序或多序加工進行集成，以保持工序集中，減少工件重新安裝定位。
同時，為了適應機床智能化發展要求，在機床自動化實施中，要求機床具備標準的自動化硬件接口和功能軟件，能方便、快速實現與機器人、桁架、標準料倉、AGV小車的接入，具備與生產單元、生產線的連線、數據交換和控制權限配置能力。
4. 開展智能化技術研究，提升智能化水平
隨著人工智能在計算機領域不斷滲透和發展，數控系統已具備日常維護、數據提取、自我感知等基礎功能。通過對機床基礎部件的力、熱、振動、噪聲等數據在線監測與實時分析，對故障敏感關鍵傳動部件預置智能傳感器，開發機床智能維護提示、自動故障診斷、部件健康度預測、加工過程監控及優化、加工質量分析及補償等功能，構建基于大數據的專家工藝決策庫，為用戶提供工藝決策和實時數據優化的交互軟件，以及基于工業互聯網和大數據的遠程通訊、故障診斷、軟件升級功能和服務能力。
（1）利用傳感技術在數控機床上安裝相應傳感器，以檢測機床傳動軸、軸承、刀具夾具及其電氣與液壓部件的運行狀態，及時采集機床各部件溫度、振動、噪聲等信息，由采集裝置把檢測到的各種狀態數據傳給LoRa/5G DTU/工業路由器等傳輸裝置，再由傳輸裝置通過有線或無線網絡上傳給云設備監控服務器，由服務器對數據進行存儲、分析、統計，以組態的方式實時展示機床運行狀態參數，并將告警信息及時傳輸給相關運維人員，運維人員通過對異常告警分析后及時掌握設備運行狀態、排除隱患，避免因設備故障而給用戶企業造成損失。
（2）通過機床設計、仿真優化、試驗監測數據，構建機床主要結構件、傳動件的受力、變形、溫升、熱誤差、振動、噪聲等參數評判標準和實驗建模，收集機床不同切削工況下各軸負載、溫度、功率、振動變化數據，建立該機床基礎知識庫，開發產品與用戶需求的專家工藝決策庫，為用戶提供最優工藝參數。同時，利用數控系統和安裝在關鍵部件上傳感器，自動收集加工過程動態數據，實時優化工藝參數和控制參數，動態補償機床誤差，使其具有自監測、反饋補償、自適應、自學習智能化功能。
因此，基于企業產品研發、自身能力提升，實現產品從單機離散型向全系統智能化轉變，在用戶企業制造效率不斷提升和降本需求的推動下，對機床要求已由單機離散型自動化產品向全系統智能化產品需求方向轉變。這一需求變化將極大地促使主機企業在產品功能上需要考慮適應信息化、自動化接入標準，并預留接口。統籌加強企業信息化、自動化制造系統和智能化產品的總體設計和互聯互通的能力，避免出現能力短板與信息孤島。
從目前國內外部環境和需求發展趨勢看，“十四五”期間，企業將在人才培育、創新平臺、信息化、自動化及智能化等方面自身能力需有極大地提升，在新型舉國體制的支持下，企業應充分利用市場主體的主觀能動性和內生動力，統籌規劃、分步實施、循環改進，實現企業產品質量性能、核心競爭力提升。
三、加強基于基礎、共性技術的“產學研用”合作
為適應國家提出的“以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局”戰略，機床企業除加強產品研發、自身能力提升外，還需從中國國情和產業實際出發，按照目標導向和問題導向的思路，對標國際一流機床產業，找差距、補短板，加強基礎、共性技術研究，累積和沉淀企業產品開發基礎數據，提升產品品質與性能，共同推動機床產業基礎高級化和產業鏈現代化的發展目標。
在企業產品研發、自身能力提升基礎上，將聯合國內外高校、科研院所、上下游產業鏈企業，通過廣泛的“產學研用”合作機制，以項目或技術、股份或股權合作等方式，聯合開展新需求、新工藝、CAE虛擬仿真、機床試驗測試、在線檢測等基礎、共性技術研究與攻關，并將基礎研究成果跟智能化、產業數字化、數字產業化的“數字經濟”深度融入，實現成果、效益的全產業鏈共享。這樣不僅可為合作的上下游產業鏈企業提供相互發展、進步的機會與空間，還能達到企業間相互促進與監督、互相提升產品品質與性能，以及相互間更好地服務與扶持，甚至還能更好地為上下游全產業鏈企業提供成套系統解決方案與服務。
重慶機床集團具有80年技術沉淀和歷史底蘊，在“十四五”期間，將進一步加強產業基礎、共性技術研究：
（1）依托國家中央、地方各級政府逐步加大在裝備制造領域的科研創新投入與支持政策渠道，結合企業產業和產品發展方向，聯合國內外高校、科研院所、上下游產業鏈企業，通過“產學研用”合作模式，積極爭取國家科技重點研發計劃、科技重大專項、技術改造及國產首臺補貼等重大項目，以產品、項目為支撐大力開展企業基礎、共性技術研究，構建企業CAE仿真中心、創新試驗場、產品基礎試驗研究驗證平臺，補充完善企業基礎、共性研究軟硬件設施與人才團隊，為企業深度與廣泛的基礎、共性技術研究提供軟硬件設施。
（2）加強齒輪機床、非齒輪類機床、非機床類裝備CAE虛擬仿真、測試試驗、檢測驗證等基礎、共性技術研究工作，開展產品設計結構校核驗證、優化減重仿真技術研究，以及機床空載、重載、極限工況下的溫度、振動、位移等測試，建立機床虛擬仿真、質量、故障診斷評判標準，降低產品故障率，提升質量與性能，為企業產品降本增效、正向開發、優化改進、基礎數據積累、數據庫構建及智能化提升等提供基礎數據支撐。
（3）針對產品瓶頸問題和卡脖子問題，企業將進一步開展產品基礎應用技術研究，使企業新產品開發、優化改進、功能件選型（電機、驅動、數控系統、軸承、絲桿、導軌及相關電器與液壓元器件等功能件）、結構設計與裝配公差數據選取、產品轉型升級、產品智能化技術等提供科學的基礎數據支持，增強對歐美日等國最前沿、最新、最先進技術消化、吸收、跟蹤的能力與手段，使得機床整體質量性能與技術水平達到或超越歐美日等高端產品，打破國外對高端機床裝備核心技術封鎖和國際產品市場的壟斷格局。
（4）重慶機床集團除加強產品研發、自身能力提升建設、基礎共性技術研究外，還將通過“產學研用”、股份股權合作模式，聯合供應商、用戶企業積極共同構建“供應商—主機企業—用戶企業”為一體的新型供需上下游產業鏈，促進“上—中—下”三方企業產業鏈共贏與深度融合發展，共同探索或滋生新型產業方向，推動三方企業創新與可持續性發展。
目前，該系列工作重慶機床集團已經或正在推進與實施中。例如，針對機床用戶企業的個性化、定制化、特殊化需求與專業服務，重慶機床集團與上游供應商企業武漢華中數控股份有限公司、重慶大學等單位，通過“產學研”合作申報方式，成功獲得國家科技重大專項《WG37125CNC 高精度數控蝸輪加工機床》項目（編號2015ZX04005003），基于機床用戶及用戶的客戶企業需求和困惑的瓶頸問題，通過該項目、產品開展基礎、共性技術研究，并對其新技術、新工藝、專業服務等進行聯合研究與攻關，最后系列研究成果在下游用戶企業實現了產業化應用與轉化；經專家組鑒定評價后，認為該項目針對高精度蝸輪加工的重大需求，解決“卡脖子”問題，打破了國外的技術壟斷；關鍵技術達到國內領先、國際先進水平，該項目高精度蝸輪母機，加工精度達到國標3級，加工的高精度蝸輪蝸桿副在多種型號的精密制齒機床得到批量應用，滿足了精密機床等高端數控裝備對高精度蝸輪加工技術及裝備的迫切需求，獲得了顯著的經濟效益和社會效益。
因此，通過與上游企業、高校等單位，經“產學研”合作而開展基礎、共性技術研究取得的成果及其產業化，形成了“供應商—主機企業—用戶企業”為一體的新型供需上下游產業鏈生態系統。
四、打造具有上下游產業鏈生態系統的智能制造產業園
為了能更好地滿足用戶企業個性化、定制化、專業化服務需求，重慶機床集團以現有園區為基地，將打造具有上下游產業鏈生態系統的機床智能制造產業園，將機床上游企業刀具生產商、鑄件生產商及下游用戶企業齒輪制造商匯聚到智能制造產業園，構建起“供應商—主機企業—用戶企業”為一體的新型供需上下游產業鏈生態系統。使得主機企業將從以前被動跟隨式轉變為主動解決用戶需求，與上游供應商企業、下游用戶企業以項目或技術、股份或股權合作等方式，聯合開展新需求、新技術、新工藝等方面研究與攻關，提升刀具質量性能與耐用度，改善機床鑄件表面質量與力學性能，實現成果、效益共享。
這樣不僅可為合作的上下游產業鏈企業提供相互發展、進步的機會與空間，還能達到企業間相互促進與監督、互相提升產品品質與性能，以及相互間更好地服務與扶持，甚至還能更好地為上下游全產業鏈企業提供成套系統解決方案與專業服務。同時，還能積極促進“上—中—下”三方企業產業鏈共贏與深度融合發展，共同探索或滋生新型產業方向，推動三方企業創新與可持續性發展。
通過構建的上下游產業鏈生態系統，產業鏈中“上-中-下”三方企業共同開展機床刀具系統、工裝夾具、安裝與檢測方法、工藝參數與流程、工藝優化、齒輪加工件在線檢測、機床測試試驗及誤差補償等用戶成套工藝系統技術研究，結合成熟加工技術和設備，基于精益生產思想，優化工藝流程，形成向用戶提供成套裝備、完整齒輪加工工藝及專業服務等為一體化的系統化解決方案，為用戶加工設備工序與工藝參數優化、預警、維護保養、故障診斷、能效監測、過程數據記錄與存儲及遠程運維等方面提供成套系統解決方案和快捷專業化服務。
成套制齒工藝系統解決方案主要從毛坯到成品包括粗、精加工，主要工序為車削、滾齒、倒棱、銑棱、剃齒或磨齒或珩齒等工序，其工序間零件轉移采用物流傳輸單元和桁架機械手、工業機器人等共用方式，整線采用網絡化現場管理與智能化監控系統，實現了齒輪自動化、高效化及智能化加工。
基于上下游產業鏈生態系統和用戶成套工藝系統解決方案思想，重慶機床集團已有成功的典型案例。案例1：ZDX100、ZDX100/LD、ZDX100/AHXR1、ZDX100/SHCL、ZDX200、ZDX200/QJW等系列自主創新研制的齒輪加工自動生產線，具有自動化、高效化、智能化、人性化突出優點，為用戶提供了成套裝備與制齒工藝系統解決方案，降低了國內用戶企業對國外齒輪加工自動生產線進口產品的依賴。案例2：重慶機床集團與上游供應商企業廣州數控設備有限公司，基于下游用戶企業的特殊需求，開展機床數字化改造、維修、升級維護、加工工藝系統優化及數控系統優化升級等技術研究，全面滿足了下游用戶企業的個性化、定制化、專業化服務需求。
五、結束語
綜上所述，技術創新與變革永遠是推動企業發展的原動力，中國機床企業將積極加強技術創新與新產品研發，提升企業自身數字化、信息化、自動化能力水平，充分利用云計算、大數據、工業互聯網5G技術、傳感技術、新材料、工人智能、區塊鏈等新興產業技術，開展基礎技術、共性技術、智能化技術研究和智能化制造，構建機床研發及產業鏈生態系統，滿足用戶個性化、定制化、特殊化需求，為用戶提供成套工藝系統解決方案與專業服務。
在政府政策支持和行業協會主導下，中國機床企業需快速適應由主機企業單打獨斗方式轉變為“供應商—主機企業—用戶企業”深度融合為一體的產業鏈生態系統，實現上下游產業鏈共贏、共享、共擔風險模式，并能適應由離散型制造向系統型智能制造轉變的新一輪“產業革命”。
（供稿：重慶機床集團；責編：梅峰）
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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