黃祖堯

1 瓶頸、焦點與機遇

中國機床工具“十二·五”規(guī)劃中提出：“突破數(shù)控系統(tǒng)和功能部件發(fā)展的瓶頸，實現(xiàn)主機的應用示范和批量配套，不斷推進數(shù)控系統(tǒng)和功能部件產(chǎn)業(yè)化”。加速提升中高檔數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的國產(chǎn)配套能力是“十二·五”期間面臨的緊迫任務。

可以看出：在規(guī)劃中已把加速發(fā)展中高檔數(shù)控系統(tǒng)和功能部件提升到前所未有的高度，成為業(yè)內關注的焦點。

在我國，與數(shù)控機床配套的數(shù)控系統(tǒng)和關鍵功能部件的產(chǎn)業(yè)化進程發(fā)展很不平衡，有先有后，有大有小，有快有慢，與主機發(fā)展的不同步程度差異也很大。就滾動功能部件產(chǎn)業(yè)而言，歷經(jīng)風風雨雨，滾滾向前50年，早已打破當年洋貨一統(tǒng)天下的局面，在低端市場不但與洋貨平分秋色，而且出現(xiàn)產(chǎn)能過剩。而所謂的“瓶頸”，主要是指中、高端滾珠絲杠副和滾動直線導軌副。

據(jù)2011年最新的市場調查顯示：國產(chǎn)中高檔滾珠絲杠副和滾動直線導軌副在我國中高檔數(shù)控機床和成套高檔工業(yè)裝備中的采用率約為25%～26%，而進口同類中高檔產(chǎn)品的采用率卻高達74%～75%，對進口產(chǎn)品的依賴度之高，成為制約我國中高檔數(shù)控機床自主化、純國產(chǎn)化的瓶頸。

那么，瓶頸是怎樣造成的呢？

首先，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成長環(huán)境分析；從政策環(huán)境上看；筆者最近參加《滾動功能部件產(chǎn)業(yè)研究報告》的撰寫，在與機械信息院戰(zhàn)略所共同研究、編寫中進一步了解到：西方工業(yè)發(fā)達資本主義國家（例如：德國、美國、日本等），甚至還包括我國的臺灣，都把高檔功能部件作為戰(zhàn)略物資來對待，他們出臺一系列政策保護本國、本地區(qū)關鍵零組件產(chǎn)業(yè)發(fā)展，包括：稅收、資金、限制進口等等。與高端工藝裝備一樣，高端數(shù)控系統(tǒng)、功能部件都是技術含量很高的核心配套產(chǎn)品，它在工業(yè)現(xiàn)代化中扮演十分重要的角色，不但是數(shù)控機床不可缺少的核心功能部件，也是航空航天、軍工裝備、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要基礎支撐。

而我國，從“七·五”到“十二·五”，雖然也對核心功能部件特別是數(shù)控系統(tǒng)給予重視和支持，但支持力度不大，政策不到位。關鍵零部件從“配套”升格為“功能部件”，地位雖然提高了，但觀念決定行動，在關鍵時候常常受到“重主機輕配套”傳統(tǒng)思維的干擾以及低關稅鼓勵進口洋貨的擠壓，雖然身價提升，卻口惠而不實。

其次，從市場環(huán)境分析，長期以來“重洋輕土”的外向思維和采購心態(tài)是低關稅鼓勵進口的思想根源。從而導致“made in china”產(chǎn)品在本土市場遭到不公平待遇，嚴重淡化了“自力更生、為國爭光、為民族爭氣”的愛國精神，使我們高檔功能部件的研發(fā)與規(guī)模化生產(chǎn)失去本土市場的拉動力。

在經(jīng)濟全球化的今天，優(yōu)化資源配置，主張“全球大配套”，是無可非議的，但必須建立在不傷害民族工業(yè)發(fā)展的大前提下，才是正確的決策。當我們還不能制造高檔數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的時候，引進技術、進口高檔產(chǎn)品是必要的，一旦我們自己研發(fā)成功并投入量產(chǎn)，再繼續(xù)花高價購買沒有核心技術的洋貨（核心技術是買不來的）就是毫無遠見的、不明智的做法。

從產(chǎn)業(yè)和企業(yè)自身來看，產(chǎn)生瓶頸的內因包括：資金欠缺，尤其是投入到研發(fā)方面的資金更少；企業(yè)缺少有真才實學的高端研發(fā)人才和經(jīng)驗豐富的高級技師（工匠）；長期習慣克隆產(chǎn)品，工藝雷同，在創(chuàng)新方面少有作為；基礎理論和基礎性能實驗研究十分薄弱，成為制約向高端進軍的軟肋。

從以上分析不難看出；所謂“瓶頸”，就是在上述內因外因相互影響、交叉發(fā)酵中慢慢形成的，冰凍三尺非一日之寒。

其實，業(yè)內人士早就指出：我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)和核心功能部件的國內市場占有率很低，基本被外商壟斷，這是長期以來行業(yè)發(fā)展中最突出的結構性矛盾。要解決這個矛盾，首先就要突破瓶頸，掃除思想障礙，搬掉絆腳石，在“十二·五”規(guī)劃的指引下和國家科技重大專項的推動下，抓住發(fā)展的黃金機遇，在高檔數(shù)控機床、高檔數(shù)控系統(tǒng)、高檔核心功能部件的國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化方面實現(xiàn)跨越式發(fā)展，做精做強，為國爭光。

2 可靠性工程——高端滾動功能部件提高國內市場占有率的當務之急

當今全球科技迅猛進步，日新月異，各類機電產(chǎn)品呈現(xiàn)出向高精度、高性能、智能化、復合化發(fā)展的趨勢，越是高端產(chǎn)品對可靠性的要求也越高。高端數(shù)控系統(tǒng)和功能部件產(chǎn)品的可靠性已成為用戶關注的最大焦點。據(jù)有關資料統(tǒng)計：配套件、功能部件的故障率占主機故障率的30%左右，如果說國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)和功能部件是制約高檔數(shù)控機床的瓶頸，那么可靠性是瓶頸中的瓶頸，是規(guī)?；圃旒夹g的重中之重。

長期以來，在我國滾動功能部件產(chǎn)業(yè)中的不少企業(yè)中，存在以下傾向；重視產(chǎn)品的加工制造，輕視研發(fā)與創(chuàng)新；重視產(chǎn)品的價值，忽視智慧和第一生產(chǎn)力的價值；重視“今天的”出廠初始質量，忽視隱形的“明天的”質量；在企業(yè)質量管理上，看重ISO9000的認證，忽視可靠性工程的實施等等，暴露了整個行業(yè)在貫標和質量管理方面的短缺。

我們應當清醒地看到，我國為數(shù)不多的中高檔滾動功能部件產(chǎn)品在市場競爭中既輸在“原材料及基礎理論和基礎性能試驗”的起跑線上，也輸在讓用戶最不放心的“產(chǎn)品可靠性”這個薄弱環(huán)節(jié)。在2011年6月第二次全國范圍的滾動功能部件用戶調查中顯示；在用戶對“中高檔滾動功能部件國產(chǎn)化需要重點解決的問題”的項目中，產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性、精度保持性、壽命及可靠性3個關鍵項目列居首位，成為提高國內市場占有率首先必須解決的問題。

眾所周知，所謂可靠性是指“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的能力”。它綜合表現(xiàn)了產(chǎn)品功能的持久性、精度的穩(wěn)定性、運行的無故障性，以及維修性、可用性和經(jīng)濟性，用平均故障間隔時間MTBF來量化?？煽啃允呛w時間因素的產(chǎn)品質量，把產(chǎn)品的使用時間t＝0作為一般意義的質量管理，而可靠性則是使用時間t＞0的質量管理，是以時間尺度去衡量產(chǎn)品的特性。可靠性工程是產(chǎn)品在整個生命周期內，從設計、研制、試驗、量產(chǎn)、使用、維修、再制造直至報廢的全過程可靠性管理，它強調的是現(xiàn)場運行過程的實效，它是跨越ISO9000質量管理的系統(tǒng)工程。

在滾動功能部件產(chǎn)業(yè)中，有一個值得關注的問題，我們的企業(yè)在產(chǎn)品樣本中，大都列出了Ca——軸向額定動載荷（N）、Coa——軸向額定靜載荷（N）、Kc——軸向接觸剛度（N/μm）的數(shù)據(jù),但是它幾乎都是按理論公式計算出來的，多數(shù)企業(yè)并未通過性能試驗去核實驗證。如果用戶按這些數(shù)據(jù)去設計選用，需要考慮安全系數(shù)，特別是用于重載的場合，否則可靠性從“設計”的第一環(huán)節(jié)就很難保證。

時至今日，滾動功能部件產(chǎn)業(yè)中絕大多數(shù)企業(yè)都缺少壽命和可靠性的試驗裝置。近年行業(yè)中的重點骨干企業(yè)在國家科技重大專項的支持下，正著手按《機床功能部件可靠性》（GB/T23568）的國家標準，研制壽命和可靠性的試驗臺，著手進行可靠性試驗，邁出了高端滾動功能部件實施可靠性工程的第一步。

在國家“高檔數(shù)控與基礎制造裝備”科技重大專項中，關于共性技術的研究的第一項就是“可靠性設計與性能試驗技術”，要求提供能夠用于規(guī)?；a(chǎn)的可靠性設計方法、試驗分析方法和精度保持措施，在高速、精密數(shù)控機床、重型裝備、數(shù)控系統(tǒng)和關鍵功能部件中推廣應用。這項十分重要的共性技術成果將對我國功能部件產(chǎn)業(yè)實施可靠性工程，產(chǎn)生引導和推動作用。

可靠性工程是企業(yè)從制造技術到生產(chǎn)質量管理到售后服務的系統(tǒng)工程，從技術層面講，基礎理論和性能試驗是產(chǎn)品可靠性設計和創(chuàng)新的源泉，是可靠性工程的首要環(huán)節(jié)。但是，如果沒有有效的管理手段來支承，沒有企業(yè)“一把手”的重視，也很難收到立竿見影的效果。我們要清醒地意識到：可靠性是高端產(chǎn)品市場競爭的焦點，是能否取得用戶信賴、認可并扎根落戶國產(chǎn)高端數(shù)控機床和大型裝備的關鍵，是高端滾動功能部件提高國內市場占有率的重中之重。

談到可靠性，舉一個剛剛發(fā)生的生動事例：2011年11月我國的神州8號首次在太空中成功實現(xiàn)了與天宮一號的對接和自動分離。這是我國邁進太空的重要里程碑，其中我國航天史上最復雜的空間機電一體化對接機構，是空間交會對接的關鍵，是中國人自己設計制造的，得到國際航天專家的高度評價。這其中既有成千上萬航天人的卓越功勞，也有大批關鍵零組件配套企業(yè)的貢獻。例如：在神州8號的“對接環(huán)”上安裝的6套用于精密同步、快速驅動的高可靠性滾珠絲杠副就是由我國早期（1960）從事滾珠絲杠副研究和小批量生產(chǎn)的北京機床研究所—北京工研精機股份有限公司所提供的。在對接全過程中，這6套滾珠絲杠副同步快速驅動安裝在“對接環(huán)”上的3對“捕獲鎖”，執(zhí)行“捕獲”時的快速外推伸出、“校正”時的快速延伸、“拉近”時的緩緩返轉收縮。在對接過程中兩個航天器承受重8 t的“神8”和重8.6 t的“天宮一號”以0.2 m/s左右的速度進行撞擊，在超高低溫、超失重狀態(tài)下工作，對滾珠絲杠的剛度、精度、抗沖擊能力、動力特性、可靠性都有很高的要求。

我國自主研制的快速同步驅動滾珠絲杠副，在“神8—天宮”對接機構中的成功應用，敲開了國產(chǎn)高檔滾動功能部件產(chǎn)品邁入航天領域的大門，它既為北京機床研究所—北京工研精機爭光，也為中國滾動功能部件民族產(chǎn)業(yè)爭了口氣。這證明；只要我們踏踏實實地打好基礎，做好“可靠性”這門功課，沖刺高端，攀登高峰就無往而不勝！

3 延伸產(chǎn)業(yè)鏈，協(xié)同發(fā)展

當前，國產(chǎn)中高檔功能部件不能滿足國產(chǎn)中高檔機床的配套需要，缺口很大，而功能部件制造企業(yè)又屬于“弱勢”企業(yè)群體，基礎薄弱，人才和資金都短缺，面對如此現(xiàn)狀， 在中國機床工具行業(yè)“十二·五”規(guī)劃及工作要點中，提出：“在積極支持專業(yè)化企業(yè)加快發(fā)展的同時，也鼓勵和支持有條件的機床主機企業(yè)根據(jù)自身的需求延伸產(chǎn)業(yè)鏈，積極介入數(shù)控系統(tǒng)和功能部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而加速中高檔數(shù)控系統(tǒng)和功能部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程。”

這種產(chǎn)業(yè)鏈的延伸有各種方案供選擇，可以是主機廠與功能部件專業(yè)廠針對高檔數(shù)控機床對高檔功能部件的配套需要，聯(lián)合組建開發(fā)應用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，也可以根據(jù)自身發(fā)展的需要通過投資參股等方式，扶持功能部件企業(yè)，形成主輔對接，技術、經(jīng)濟利益共同體，共同推進并加快高檔功能部件的規(guī)?；a(chǎn)步伐。

筆者認為，提高產(chǎn)業(yè)鏈的延伸不應當理解為鼓勵主機廠搞“大而全”?；仡櫸覈鴻C床行業(yè)發(fā)展幾十年的歷史，曾有不少有恒溫車間、有螺紋磨床的大國企，“十八羅漢廠”都曾經(jīng)做過想自己上馬生產(chǎn)滾珠絲杠的嘗試，其結果終因背離功能部件專業(yè)化成批生產(chǎn)的規(guī)律，雖然做出來了，但做不好，供貨期和價格比拼不過專業(yè)廠，出現(xiàn)了生產(chǎn)出來的產(chǎn)品連自己都不愛用的尷尬局面，浪費了人力、物力、財力，最終因“大而全”走入死胡同。

究其原因，是決策者存在認識上的誤區(qū)。我國臺灣線性傳動產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)HIWIN的卓永財董事長對這個問題有深刻的見解，他說：關鍵零組件是同時具有“技術密集型”、“資本密集型”和“管理密集型”的特征。在CIMT2011展會期間他還對我說：“我現(xiàn)在開始介入機床工業(yè)，經(jīng)過對比，我感到搞關鍵零部件產(chǎn)業(yè)的難度是很大的，做出一個樣品并不難，要做好做大，搞專業(yè)化大批量生產(chǎn)有很多學問?！?/p>

下面我借此機會談一談產(chǎn)業(yè)鏈延伸的兩類有特色的模式：

其一：母雞下蛋模式

在我國機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史中，具有專業(yè)特色的漢江機床有限公司（國家布點的精密螺紋磨床專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)）憑借多年在精密螺紋制造和檢測技術方面的豐富經(jīng)驗，在市場需求的驅動下，厚積薄發(fā)，成功實現(xiàn)母雞下蛋的模式，利用自己生產(chǎn)的裝備，先后在總部漢中、江蘇昆山、上海浦東組建了滾動功能部件專業(yè)分廠，“精雞下精蛋”、“大雞下大蛋”。在順利完成高檔滾動功能部件國家科技重大專項的同時，已形成年產(chǎn)滾珠絲杠15萬套以上，滾動直線導軌6萬m以上的規(guī)模。近年在產(chǎn)業(yè)結構調整中，該公司又把產(chǎn)業(yè)鏈延伸到壓縮機行業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)，新雞（SK7032×750數(shù)控螺桿轉子磨床等等）下新蛋（精密螺桿轉子等），成為漢機公司新的支柱產(chǎn)品和經(jīng)濟增長點。

這種具有“專、特、精”特色的“母雞下蛋模式”與“大而全”的最大區(qū)別在于是直接面向市場的專業(yè)化生產(chǎn)，而不是封閉式自我配套。漢江公司的實踐證明：這種具有專業(yè)特色的主副直接對接是又好又快發(fā)展功能部件的一種模式。

其二：具有共同“基因”的跨行業(yè)延伸合作

眾所周知，在機械制造領域軸承行業(yè)是規(guī)模龐大的、十分重要的基礎零部件產(chǎn)業(yè)，而滾動功能部件其實就是在“軸承”搖籃中派生出來的新產(chǎn)品，他們都具有滾動摩擦副的共同物理特性和共同的“基因”，其基礎理論、設計計算都是建立在Hertz彈性接觸變形理論、滾動摩擦與潤滑理論的基礎上的。而軸承工業(yè)更是系列化、大批量專業(yè)生產(chǎn)的典范，其在自動化生產(chǎn)線上對工藝和裝備、產(chǎn)品精度性能的穩(wěn)定性、尺寸一致性、可靠性都有非常嚴格的要求，在規(guī)?；a(chǎn)中有許多成熟的制造技術可以借鑒。正因為如此，國外許多生產(chǎn)滾動功能部件的頂尖企業(yè)（例如：NSK、SKF、FAG、INA等）都是從軸承工業(yè)中誕生的。這種基于“出身“和成長環(huán)境的差異是值得我們深思的。在我國已有軸承行業(yè)向滾動功能部件延伸的事例，如在東北有哈軸與日本THK合資生產(chǎn)滾珠絲杠的企業(yè)；在南方有上海萊必泰（RABBIT）數(shù)控機床有限公司，該公司是我國制造軸承專機和自動線的知名企業(yè)，2006年萊必泰與日本NTN公司合資組建“上海萊恩（LAIEN）精密機床附件公司”（中方控股），引進NTN技術，主產(chǎn)精密滾珠絲杠副和滾動直線導軌副，產(chǎn)品以外銷為主。LAIEN的最大特點是在生產(chǎn)線上移植了軸承的設計理念和制造技術，例如：十分重視滾道齒形的設計、精密制造和檢測，在自制的RGSW系列CNC精密螺紋磨床精磨達到C1～C0級，而且自行研制螺紋滾道拋光機，用特制的油石對滾道進行振蕩式仿形超精拋光，達到Ra＜0.2～0.4 μm，從而大大提高了滾珠絲杠副的高速特性，并降低了高速傳動的噪聲。該公司在控制產(chǎn)品“清潔度”和“可靠性”方面也傳承了軸承的技術。這說明我國高檔滾動功能部件產(chǎn)品若能充分借鑒軸承產(chǎn)業(yè)的設計、制造技術，可以少走許多彎路。筆者一直極力主張滾動功能部件的企業(yè)應主動與軸承行業(yè)的科研機構、院校、有技術實力的企業(yè)進行跨行業(yè)的“產(chǎn)、學、研、用”聯(lián)合，利用軸承行業(yè)的科研平臺和有利條件開展共性技術和高效高精制造技術的研究，這將有助于加快向高端進軍的步伐，推動我國滾動功能部件產(chǎn)業(yè)做精做強。

現(xiàn)在，突破瓶頸，向高端沖刺，已成為業(yè)內的共識。在國家重大科技專項的支持下，滾動功能部件的幾家重點骨干企業(yè)近年已取得可喜成就。例如：滾協(xié)理事長單位、數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟（沈陽機床集團牽頭）的成員單位——山東博特精工在行業(yè)的企業(yè)中最早建立滾動功能部件工程實驗室，先后研制成功GQ32×16、GQ40×20、GQ63×20精密高速滾珠絲杠副，精度達到P1、P2級，線速度可達60 m/min，并已成功應用在北京一機床、昆明機床等廠家生產(chǎn)的高檔數(shù)控機床上。南京工藝裝備制造公司在重大專項攻關過程中，直接與從事高檔數(shù)控機床攻關的主機廠掛鉤，先后為沈陽機床股份有限公司的GMC2550U五軸高速龍門加工中心、中捷機床公司的GMC1230U五聯(lián)動加工中心、四川長征機床集團的GMC2500H型五軸龍門高速加工中心等提供了高速高性能滾動功能部件，受到用戶好評，認為“精度和性能完全能滿足機床的使用要求”、“能夠替代進口”。在滾動功能部件行業(yè)中最早走“產(chǎn)、學、研“道路并取得成效的廣東高新凱特精機公司，堅持研發(fā)與基礎理論研究并舉，自主研發(fā)出一批滾動直線導軌副的精度與性能測試儀器，通過扎實的試驗研究，使HTPM品牌的高檔滾珠和滾柱直線導軌副在高檔加工中心、數(shù)控龍門銑床等主機上成功應用，并被許多用戶“指定采購”。北京機床研究所（精密天工）、大連高金數(shù)控集團在攻克高端滾動功能部件中也獲得豐碩成果。

成績雖然是初步的，但已開始得到國內生產(chǎn)高檔數(shù)控機床主機廠的認可，這是“十一·五”十分重要的成果。樂觀預測，到“十二·五”末，我國高檔滾動功能部件在產(chǎn)品性能和可靠性提高后將邁入規(guī)?；a(chǎn)階段，使高檔滾動功能部件自給率將會大大超過20%的規(guī)劃目標，做精做強指日可待。

（注：此文源自作者在“2011機床制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”上的發(fā)言）

[1]機械信息院戰(zhàn)略與規(guī)劃所，滾動功能部件專業(yè)分會.滾動功能部件產(chǎn)業(yè)研究報告[J].金屬加工,2011(20);2011(21);2011(22).

[2]牟致中.機械可靠性——理論·方法·應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]孫志禮，張義民.數(shù)控機床性能分析及可靠性設計技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[4]郭志堅，孫惠琴.可靠性工程技術[M].北京：機械電子工業(yè)部科技司，1991.

[5]賈亞洲.可靠性實用技術；提升國產(chǎn)數(shù)控機床核心競爭力的關鍵[J].WMEM,2011(6).

[6]黃祖堯.ECFA：風從寶島來——海峽彼岸滾動功能部件產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的思考[J].金屬加工，2011(3)：12-16.

[7]黃祖堯.夯實基礎，不斷創(chuàng)新，我國滾動功能部件產(chǎn)業(yè)急需跨越式發(fā)展[J].機床制造產(chǎn)業(yè)，2011(5)：36-39.

[8]GB/T23568國家標準.機械功能部件可靠性 第一部分 總則[S].全國機械標準化技術委員會功能部件分會.