国产机床数控系统的突围战

国产机床数控系统的突围战

2014年05月23日

破咒 一场关于机床数控系统的突围战

  中国九成以上高端机床装载了国外公司的数控系统,西门子、发那科等拿走了整机成本的40%,机床制造大国的头颅只剩下“空壳”。

年过六旬的于德海留着简单的平头,脸庞瘦削,表情严肃,总一副心事重重的样子,从事装备工业30多年的他,心中一直隐藏一个痛苦的疑问:当中国成为世界机床制造第一大国时,为什么没有变成荣耀?

从大连市中心出发,沿着一道海湾往东30公里到达金州,这里是装备制造业的“天堂”,为中国机床研发数控系统的大连光洋科技有限公司(下称大连光洋)就在此处。

董事长于德海身穿灰白色运动服,有点发旧,快步走在嘈杂的地下机床生产车间里。如果不外出,他通常每天要在这里呆上10多个小时,一线工作的员工已对这位公司高层的随时出现习以为常。

“当数控机床的水平和拥有量成为衡量国家制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要标志的时候,一个国家,尤其是中国这么大的制造业国家,不能没有自己的数控系统。”于德海在吵杂的车间扯着嗓门对记者说。

被称为机床“大脑”的数控系统过去一直被德国西门子、日本发那科等少数公司牢牢抓在手中,中国高端机床的制造成本中有40%是购买国外系统。为了给中国的高端数控机床装上自主“大脑”,中国企业走过模仿路线,也曾试图巨资引进技术,但成效甚微。

如今,于德海正在把梦想照进现实。

机床魔咒

“纯进口的机床很贵,像我们这种中小企业,虽然购买国内设备,但数控系统还是选用进口的。”王富强是北京通州区南部工业园区内一家柴油机零部件生产企业的负责人,常年给其他设备厂家提供配套零部件。为什么不用国产数控系统?他的答案简单直接,用国外数控系统故障率低。

“中国高端数控机床高速发展,但改变不了一个事实,即对国外技术的依赖。这一窘境,正是我国高端数控机床的现实,发展速度的确很快,但关键技术、核心技术高度依赖国外,95%以上的高档数控系统采用了进口系统。”中国机械工业信息研究院战略与规划研究所所长石勇说。

20多年前一次购买机床的经历,让于德海至今难忘。他当时需要购买一台高端机床,而国内企业没法提供,不得不去日本一家知名机床企业采购。让于德海颇为意外的是,对方开出的苛刻条件让他几乎感觉不到销售的诚意。

经历多次谈判后,机床购买协议最终签订,但协议文本中的一行字却触动了于德海的心。“本产品将自动检测设备的移动,移机后,未经本公司或其代理商的确认,将无法运行,对于设备不能运行造成的任何损失,本公司及其代理商概不负责”。

这意味着于德海虽然出钱购买了这台机床,却不能完全对机床做主。生产厂要对机床的安装地点、使用人员、用途进行严格的限制。更让于德海不满的是,厂方为了防止挪动和变更用途,还加密上锁,一旦设备挪动将自动锁死,数百万元的设备立刻变为一堆废铁,且对方不负任何责任。

于德海明白,卖方的目的就是限制中国将机床用以航天、航空、军事、精密制造、科研等关键领域,让中国无法掌握核心技术,中国企业永久进口机床。

最终,于德海还是购进了那台让他感觉痛苦和羞辱的机床,这次经历也深深唤醒了他对中国高端数控机床产业的忧虑。

受到制约的远不止大连光洋等终端用户。

济南第二机床厂是业内认可的、具有世界领先水平的机床生产企业。2011年,其生产的锻压机床被福特汽车[微博]美国本部采购使用,这一消息让整个中国机床行业为之振奋。

而济南第二机床厂生产的另一种高端数控机床产品龙门镗铣机床虽然制造技术达到了先进水平,但需要搭配西门子等企业生产的数控系统使用。生产装备采购并搭配系统,这本是合理化分工的体现,采购系统这桩本来寻常、合理的生意却因对方的垄断地位而陷入被动。

“并不是有钱就能买到系统,购买系统需要出具报告,声明系统使用在哪,最终用以生产什么,经过一系列繁琐的审批后才能得到。”济南第二机床厂副总经理任立伟说。申报审批还不算最糟糕的事,对于济南第二机床厂来说,动辄几个月甚至半年的审批周期,让企业无法面对焦急等待的客户。作为大客户的济南第二机床厂如此待遇,也就不难理解当年于德海为何那般遭遇了。

打破垄断

1993年,不惑之年的于德海离开工作多年的国有企业,开始创业,依靠过去的技术积累很快得到市场的认可,当年就从一个人的“小作坊”发展为雇佣3个人,并创立大连光洋科技有限公司。

经历在控制系统上被“卡脖”后,于德海萌生了研制中国自主高档数控系统的想法。

与其他行业不同,数控作为一个超级交叉学科,涉及控制、驱动、电机执行、检测、软件、通信、电子、机械、工艺等众多学科,交叉面多,且有很深的纵深。

当时,国内进行数控系统开发的企业不在少数,但是大多停留在中低端。国内的高档数控系统一直在走重复开发的老路和众所周知的三步走,引进、消化、吸收。通过进口国外高端机床来分析研究。大连光洋刚入行,也无可选择地走上了这条路。

很快,于德海发现这条路走不通,仿造的数控系统精度和反应速度和原系统差距很大,远远不能满足要求。模仿受阻的于德海在冷静思考后意识到,这不过是在模仿进口系统的功能,而并没有真正掌握这些功能的本质。

2004年于德海意识到了这一点时,大连光洋正面临成立以来最惨痛的一次衰败,因决策方向失误,承载厚望的几个科研项目接连败北,巨额投入血本无归,大连光洋几近崩溃。

“你们现在看到的是我们成功的一面,这背后是比成功多得多的失败,再认真周全的考虑也难保万无一失,前几年赚1000万、2000万、3000万元,而一个跟头栽下去就可能损失上亿元。”于德海说。

从研发数控系统开始,于德海几乎把全部的精力都投入到技术攻关上。时至今日,他的办公桌上依然堆满了各种大大小小的部件。

于德海对技术的执着吸引了一批技术人才来到大连光洋。公司总工程师陈虎是我国光纤总线式数控系统知名规划师,清华大学机械制造自动化专业博士毕业,一直在数控系统领域从事研发工作。2007年的寒冬,他和于德海一见如故,当即谢绝美国加州大学的邀请,从北京孤身一人来到大连光洋。

为了让整机验证数控系统的五轴联动功能和性能,于德海需要两种关键功能部件,国内的部件精度不够,无法满足需求,只能向国外购买。没想到这一买却买出了问题。于德海原计划向美国一家企业购买部件,这家企业以不向中国企业销售为借口,拒绝了购买意向。但是对方随后又改口称,可以销售,但是需要提供产品用途并提供工艺图纸。

于德海被深深刺激了,他放弃了几经努力才基本谈妥的采购意向返回大连,在自己的厂区展开研究。几年后,大连光洋成功开发出直驱式单轴转台等几大关键零部件。这一转折使得大连光洋由数控系统延伸到了机床关键零部件的研制和生产。

在立足自我的发展过程中,于德海带领团队从研发数控系统,到制造双轴转台,后来又为了实现与数控系统的高性能匹配自主研发伺服驱动、伺服电机等关键功能部件。同时,大连光洋也加紧研发专有核心技术,其多轴联动和高速、高精度的运动控制功能,让该数控系统替代了很多“洋货”。

“数控系统的目标是满足客户的制造需求,而需求从哪里来,从工艺中来。”这是于德海不同于他人的思维路径。此后的几年里,于德海从用户的角度倒推数控系统的功能需求,经过反复的分析、优化,2006年,大连光洋五轴数控系统诞生了。

往事并不如烟,于德海内心沉积了太多的梦想、痛苦和羞辱。

“光洋模式”

  高端数控系统研发成功了,这个本该庆贺的时刻,却变成新挑战的开始。

高档数控系统需要应用到高档机床中,而大连光洋本身并不生产机床。虽然大连光洋在工控领域已经颇具影响力,但是在高端数控系统领域还是个生面孔。

在系统成功研发当年,于德海找到了同在一个城市的大连机床厂。他满怀信心地希望这位行业的“老大哥”能够使用其数控系统。对方对大连光洋在数控系统领域取得的成绩颇为肯定和赞赏,但是拒绝了立即配套的可能,只是表示,如果有客户需要的话会进行合作。

于德海理解机床企业的为难之处。机床企业要销售给终端用户,如果用户不认可,机床企业也没有办法,而对于高端机床动辄几百万元上千万元的投资,很少会有终端用户敢于冒风险尝试安装国产新系统。

如何有效推广系统,成为摆在于德海面前的难题,而系统的进一步完善和提高,也有赖于客户实际应用的验证和数据积累。

于德海孤身投入研发成功高端数控系统得到了业界专家学者的尊敬和支持。当得知系统应用受阻后,原机械工业部副部长陆燕荪努力劝说国内一家企业在向济南第二机床厂采购的一台龙门加工中心上使用大连光洋的系统。这台原本已经决定配套西门子数控系统的机床,最终安装了大连光洋的数控系统。此后几个月的运行中,系统的表现让于德海松了一口气,装载大连光洋数控系统的机床生产的产品与进口系统没有区别。

成功的实际应用让于德海对自己研发的数控系统充满信心,但他不得不面对残酷的现实——配套应用依然没有太大进展。眼看系统不能得到应用,于德海十分焦急。最终他做了一个惊人的决定——生产机床。既然数控系统推广不出去,配套自有数控系统的整机,加工出符合要求的零件总能让客户满意吧?

于德海一方面积极向机床主机厂推广控制系统,另一方面自己购入光机、配置自主数控系统,组成数控机床,以实际加工能力向客户演示和推介数控系统产品。

在机床的生产车间,于德海指着整齐码放的零部件对来访者说,这都是我们自主研发生产的。系统和关键零部件研发取得成功后,生产机床整机只是进一步的延伸。

基础薄弱、配套落后、技术封锁,在这一行业现状下,纵使研发高端数控机床多年,我国的机床制造企业仍处于被动状态,难以冲击峰顶。但是于德海不再惊慌,他正在等待由大连光洋创造的在世界机床领域的突围机会。

2007年,于德海提出数控产业系统工程论,这种理论主张建设完整的数控技术链和产业链,让整机与系统相结合,并把加工工艺技术与控制技术结合在一起。通过一系列的扩张运作,大连光洋打造了一个从数控系统技术研发、关键零部件制造到机床整机产业化发展的全产业链和全技术链模式,被业界称为“光洋模式”。

次年,大连光洋创建了大连科德数控有限公司(下称科德),专门从事高档数控机床的生产。其中,占据数控机床大部分成本的数控系统、关键功能部件,完全使用光洋自主研发的产品。至此,大连光洋打造出一条完整的数控产业链。

时任国家发展和改革委员会副主任的张国宝告诉于德海,他对大连光洋寄予了厚望。“数控领域没有几个大企业,光洋是其中之一,也几乎是数控产业中技术最强的。”他希望国产品牌得到发展,增强机床行业的自主竞争力。

挑战“老师”

  于德海的数控机床也取得了成功。

当一家从事航天研发的单位得知大连光洋可以生产装备自主研发数控系统的五轴数控机床时,相关负责人和技术人员很快就带着需要加工的叶轮坯料赶到大连。这位负责人要亲自看看大连光洋机床的加工效果。在双方技术人员密切合作下,仅用2天就完成了以往使用进口机床需要经过一个月的调试工作。生产出的零件在专家评估后十分满意,随后该单位决定采购使用。

2013年7月底的一条消息再次让整个机床行业沸腾。由科德制造的高精度五轴立式机床正式启运出口德国。

在去年4月的中国国际机床展上,大连光洋的五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心一经展出,吸引了一家嗅觉敏锐的德国机床经销商的注意。大连光洋这套五轴立式加工中心现场加工产品表现出的高精度不逊于国际大牌的高端数控机床,而售价仅为这些大牌的一半——这样的价格通常只够买一套西门子、发那科的数控系统。该公司的负责人当场和于德海签订了一台五轴立式加工中心的购买合同,要大连光洋在最短的时间内把产品送抵德国。

这家有百余年历史的全球性机床经销商当年9月在德国汉诺威EMO 2013机床展览会中,把这台中国产的机床带到了德国市场。

从被禁运、限制进口到把机床卖到对方家门口,大连光洋这个“学生”向曾经的“老师”发起了挑战。

当于德海的机床逐渐名声在外时,慕名而来的客户开始多起来。

“不,绝对不行,不卖。”所有来访的客人,甚至媒体记者在试探着问于德海一句,可否用科德生产的机床配进口系统时,他的回答总是坚定而有力。

“如果科德的高档数控机床用的是发那科、西门子的数控系统,那我们的高档数控系统就会永远被国外知名品牌埋没,就永远没有民族品牌走向世界历史舞台的一天了。”于德海宁可损失短期利益,也要把企业的长远发展目标放在首位。虽然这样可能给企业带来一些困难,但这条路必须也只能如此走下去,唯此才能把中国的数控品牌树立起来。

“大连光洋当前最大的挑战,是产能不能满足市场的需求。”于德海对自己的机床信心满满。

来自中国机床工具行业协会的数据显示,2013年机床出口95.3亿美元,进口160.9亿美元,进出口逆差65.6亿美元。大连市经济和信息化委员会机械装备处辛立伟处长直言不讳地说:“长久稳定可靠的运行是数控机床和数控系统的主要考核指标,国内数控系统需要走的路还很长。”

无疑,于德海的梦想要彻底照进现实,还需时日。

转载:《中国经济和信息化》杂志

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