工業母機是“生產設備的設備”
，為裝備製造業提供智能的生產設備和零部件，是工業生產中最重要的工具之一
，在整個工業體係中處於基石的地位。

　　2020年全球機床產值不足5000億元，跌幅達到16.3%。多年來
，我國占據全球第一生產和第一消費大國的席位。然而，我國機床產業仍麵臨基礎能力薄弱、進口依賴度高、人才難集聚等問題。

　　01中國機床行業麵臨的困境

　　自20世紀90年代後期，我國原有機床產業研發體係瓦解，麵向市場的新型研發體係一直沒有建立起來。

　　在上遊設計、製造端
，在材料、零部件以及經驗等方麵基礎薄弱，難以支撐我國在高端機床領域實現全麵自主
；在下遊應用端，離開了進口原料
，高端機床在我國無用武之地。

　　僅以材料為例，我國基礎材料均質性
、切削性能等指標相對國外有較大差距，不僅高端刀具依賴進口，大量下遊應用端的高端材料也嚴重依賴進口。

　　suizheguominjingjidefazhanyijichanyejiegoudeshengji，zhonggaodangshukongjichuangdeyingyongyuefapuji
，chanpinxuqiuyuelaiyueda，gonggeiquenanyimanzuxuqiu。diduanchanpinmaoyizengjiazhidi
，xianggaoduanzhuanxingkeburonghuan。shujuxianshi，2018年我國高檔數控機床
，如五軸及以上加工中心自給率不到10%，其中龍門式加工中心及立式加工中心等的自給率不到1%。

　　在zai高gao端duan領ling域yu，我wo國guo機ji床chuang企qi業ye對dui於yu一yi些xie高gao端duan行xing業ye的de需xu求qiu難nan以yi觸chu碰peng，甚shen至zhi不bu敢gan觸chu碰peng。在zai中zhong端duan領ling域yu
，日ri本ben機ji床chuang以yi其qi可ke靠kao耐nai用yong的de性xing能neng以yi及ji較jiao便bian宜yi的de價jia格ge牢lao牢lao占zhan據ju了le中zhong端duan市shi場chang。以yi臥wo式shi加jia工gong中zhong心xin為wei例li，日ri本ben森sen精jing機ji、山崎馬紮克
、日本大隈等企業占據了我國超過80%的市場。在低端領域，大量中小民營機床企業聚集在山東滕州（中國中小機床之都）、浙江玉環（中國經濟型數控車床之都）等地
，陷入低端混戰。

　　機床行業是高技術門檻

、高gao專zhuan業ye分fen工gong而er且qie需xu要yao長chang期qi積ji累lei的de典dian型xing。機ji床chuang行xing業ye進jin步bu僅jin靠kao資zi本ben驅qu動dong是shi難nan以yi成cheng功gong的de，需xu要yao的de是shi市shi場chang化hua的de機ji製zhi。據ju估gu算suan，機ji床chuang的de市shi場chang容rong量liang僅jin相xiang當dang於yu其qi生sheng產chan對dui象xiang市shi場chang容rong量liang的de2.5%
，而真實數據恐怕連1%都還不到。機床與高鐵
、核電設備之類的裝備製造有本質的不同：機床行業是完全市場化運營的
，國家意誌最多能夠維持幾家重點企業的經營，但發揮不了決定性作用。

　　02“脖子”卡在哪

　　目前我國機床行業核心“卡脖子”產品在於高檔數控機床。

　　1.加工精度

　　機床是一個複雜的機電信息係統，在加工過程中會受到靜力學、動力學、振動以及熱的影響。僅以內部熱影響為例，它包括電機轉動切割磁感線生熱、絲杠導軌運動摩擦生熱
、切(qie)削(xue)過(guo)程(cheng)生(sheng)熱(re)等(deng)數(shu)十(shi)甚(shen)至(zhi)數(shu)百(bai)項(xiang)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)，而(er)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)又(you)會(hui)造(zao)成(cheng)零(ling)件(jian)的(de)受(shou)熱(re)變(bian)形(xing)
，造(zao)成(cheng)刀(dao)具(ju)及(ji)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)的(de)變(bian)化(hua)
，最(zui)終(zhong)疊(die)加(jia)體(ti)現(xian)在(zai)加(jia)工(gong)誤(wu)差(cha)上(shang)。

　　歐(ou)洲(zhou)在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)已(yi)經(jing)能(neng)夠(gou)建(jian)立(li)對(dui)應(ying)的(de)物(wu)理(li)模(mo)型(xing)
，能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)高(gao)精(jing)度(du)仿(fang)真(zhen)的(de)方(fang)式(shi)，模(mo)擬(ni)分(fen)析(xi)加(jia)工(gong)誤(wu)差(cha)來(lai)源(yuan)，並(bing)加(jia)以(yi)補(bu)償(chang)，提(ti)高(gao)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)，但(dan)目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)企(qi)業(ye)甚(shen)至(zhi)對(dui)電(dian)機(ji)轉(zhuan)動(dong)切(qie)割(ge)磁(ci)感(gan)線(xian)生(sheng)熱(re)這(zhe)一(yi)熱(re)源(yuan)項(xiang)尚(shang)沒(mei)有(you)紮(zha)實(shi)的(de)基(ji)礎(chu)性(xing)研(yan)究(jiu)。

　　2.可靠性

　　德國德瑪吉（DMG）公司對其生產的機床有嚴格的質量控製體係，公司允許的返修率在數年前已經低至1.8次/（千台·年），比目前國內的返修率低至少一個量級。

　　機床的可靠性主要分為三個方麵，分別是靜態特性、動態特性和熱特性，而機床的切削性能則主要取決於動態特性。正是這個動態特性幾乎被國內機床界所忽略。

　　這個看似“疏忽”degenbenyuanyinqishishiwoguoquefaduiyujichujilideyanjiu
，duijichuangtexingdegongchengshujukujileibuzu，congerwufaduizhexiechicunjixingzhengquebiaoding。gongchenghuajingyanbuzu，youmeiyouxingyegongxingjishudezhicheng。

　　3.傳感器技術

　　有效、完備的控製係統是機床實現高加工精度和智能化的前提
，而完善、合理的傳感器係統則是控製係統的核心硬件基礎。

　　以德瑪吉目前市場上的五軸削銑加工中心DMC80FDduoBLOCK為例，一台機床在關鍵部位配備了包括溫度
、力
、振動
、潤滑液流量、冷卻液溫度等在內的超過60個傳感器。通過傳感器，所需的機床及加工信息可以被精準、實時地收集，通過適當的控製方法，及時完成在線修正補償。

　　4.智能化

　　智能化是實現機床“自學習、自適應、自診斷”甚至是“自決策”的一個完整過程。目前，歐洲的機床智能化水平較高，以德瑪吉的CELOS為例。目前這款機器已經能夠大幅優化人機交互，將機床功能組塊化，開發成類似App的功能
，用戶可以在麵板上更加簡便、快捷地進行加工編程操作。

　　此外

，CELOS已(yi)實(shi)現(xian)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)的(de)高(gao)精(jing)度(du)仿(fang)真(zhen)，加(jia)工(gong)中(zhong)心(xin)在(zai)接(jie)收(shou)加(jia)工(gong)指(zhi)令(ling)程(cheng)序(xu)段(duan)後(hou)，可(ke)首(shou)先(xian)將(jiang)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)通(tong)過(guo)建(jian)模(mo)仿(fang)真(zhen)的(de)方(fang)式(shi)直(zhi)接(jie)可(ke)視(shi)化(hua)，呈(cheng)現(xian)給(gei)工(gong)業(ye)機(ji)床(chuang)的(de)操(cao)作(zuo)者(zhe)。

　　機床智能化的核心是需要在完善的傳感器係統的基礎上，疊加以大數據、人工智能等方法，實現加工過程、參數、路徑
、速度曲線的自動優化，對可能產生的衝突做出提前預警，對內外部幹擾因素做出修正補償，保證精度等功能。

　　03“卡脖子”突破路徑

　　（一）基礎研究

　　工業母機是戰略性、基礎性產業，事關產業基礎高級化和製造業轉型升級，因此

，首先要關注基礎研究
，建立自己的原創工業體係。

　　我國需要結合工作母機產業發展特征
，完善對基礎性
、戰略性
、前qian沿yan性xing科ke學xue研yan究jiu和he共gong性xing技ji術shu的de支zhi持chi機ji製zhi，實shi現xian國guo家jia各ge類lei科ke技ji計ji劃hua的de有you效xiao銜xian接jie，發fa揮hui國guo家jia自zi然ran科ke學xue基ji金jin在zai基ji礎chu研yan究jiu和he原yuan始shi創chuang新xin研yan究jiu方fang麵mian的de引yin導dao和he支zhi持chi作zuo用yong，倡chang導dao先xian進jin工gong藝yi多duo學xue科ke交jiao叉cha研yan究jiu、母機裝備原始創新研究。

　　相關原始創新研究的部署應接續支持重點研發計劃、科技重大專項
，基礎研究成果應結合有關專項的攻關任務進行貫徹

、擴散及融入。重點研發計劃的具體成果，如樣機、工藝等應在有關專項中持續開展應用驗證和推廣示範。

　　（二）應用研究

　　我國高端製造裝備產業的發展模式應由“跟蹤引進吸收”逐步向“並行自主創新”以及進一步的“原始創新領跑”轉變。

　　我們要進一步深化國家科技體製改革，針對航空
、航天、軍工等國家重大需求，探索高端製造裝備全產業鏈協同創新模式。要梳理核心技術、關鍵元器件、工藝和裝備的短板問題以及“缺鏈”“斷鏈”環節，以高端製造裝備協同創新中心為基礎組建“產學研用”聯合體。要組織全產業鏈協同創新、技術攻關，建立上遊、中遊、下遊分工合作
、利益共享的產業鏈組織新模式。以正在建設的製造業創新中心為基礎，我國要對現有分散在高等院校和科研院所的國家重點實驗室、國家工程實驗室、工程研究中心等進行優化重組，建立“產學研用”長效合作機製，形成分布式、網絡化的新型科研機構集群。

　　（三）產業化

　　我國要培養一批技術先進
、世界領先的企業，使其發揮“龍頭”作用。引導競爭力不強的機床企業實施轉型，使之成為民生領域或國防軍工領域專用裝備的提供商、製造業轉型升級與智能化改造的領頭羊
、製造業整體解決方案的一體化供應商。引導中小企業向“專精特”方向發展和成長
，通過稅收優惠或金融支持鼓勵其深耕基礎零部件、材料
、元器件、傳感器
、各類工業軟件以及專用裝備等細分領域，實現差異化發展。

　　（四）應用場景

　　在宇航及深空探測製造裝備方麵，解決新一代中型
、大型運載火箭量產對成套裝備的迫切需求
，突破飛行器大型構件和複雜構件批量、高效
、精密製造的技術瓶頸，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。

　　在大型飛機製造裝備方麵，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麵

，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。

　　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。

　　針對動車組車體、客車車體等大型複雜型麵加工需求，研製智能磨拋係統和柔性打磨工具
；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、近淨成型裝備及成組工藝生產線
，研製高效加工與成型、在線檢測與裝配成套裝備及生產線。

　　麵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，亟須集中優勢力量

，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、在線測量與智能控製技術的重大發展
，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。

　　（五）鼓勵政策

　　優化國家科技成果采購體係

，將各類科技成果編製目錄、簡介進行宣傳推廣。

　　gaigetiaozhengqiyeshuifeibili，jiangdigonggongfuwujiage
，tansuoxindezhizaoyerongzifangshi，yindaojinrongjigoujiangdizhizaoyeqiyederongzichengben。zhidingyouhuizhengce，gaibianzhizaoyeqiyeliurennan、人才流失的困境。

　　針對製造專業人才培養，在打牢基礎
、淡化專業的同時，應加強智能製造傳感器
、軟件及大數據等方麵的知識積累與研究實踐。