机床“涅槃”

从生产单机到生产“生产线”，从传统制造到数字化智能化，山东机床产业强“基”突围

机床“涅槃”

图为济南二机床自动化产品生产车间。

图为普鲁特机床的车间。

图为威达重工的柔性生产线。

图为山森数控的数控系统和刀库项目(项目厂区)。

扫码看蹲点调查专题报道

□ 本报记者 王红军

在济南，有着80多年历史的济南二机床，是全球压力机产能、规模最大的企业，今年1-5月经营总收入同比增长53.5%；

在德州，同样有着80多年历史的山东普利森集团，多年来专注机床细分市场，去年被工信部认定为“专精特新小巨人”企业；

在滕州，277家机床企业集聚，年产各类机床10万余台（套），是“中国中小机床之都”，产业密度全国罕见……

作为“工业母机”，机床的应用场景遍地皆是，小到手机、电视，大到高铁、飞机，精细如医学植入物等，都离不开机械制造和机床产业。今年以来，机床行业回暖趋势明显。在全国机床产业版图上，山东机床占据着重要一席。8月下旬，首届世界先进制造业大会将在济南召开。机床行业转型之路走得怎么样？下一步的着力点何在？记者近日蹲点省内多家机床企业，带来这篇调查报道。

生产“生产线”

“我们想订购几台生产液压阀的机床。”今年年初，位于滕州的山东威达重工股份有限公司接到了某机械企业的一份订单。

最终，威达重工提供了这样一套解决方案：“4台立式加工中心+1个机器人”的全自动液压阀生产线。

“对生产企业来说，以前需要分批购买4台设备，还需要多人来操作，现在1人操作多台设备，自动上下料。”威达重工电器技术部部长王亮说，这里面最难的是工艺流程再造。

“我是老鲁南机床厂改制后出来的。”威达重工副总经理雷祥元说，“当时，企业产品作了一个大幅度调整，由过去的农机产品调整为生产机床，至今已经20年了。”

进入机床行业，威达重工迎来了行业发展的“黄金十年”。但2011年以后，机床行业进入下行通道。

在“中小机床之都”光环背后，滕州机床产业提档升级迫在眉睫。于是，滕州有规划地引导本土龙头企业做品牌，引导小企业做配套，机床企业数量不断减少，产值却不断翻番。其中，威达重工一跃成为全国机床工具行业30强企业。

王亮说：“企业要生存下去，肯定得适应市场变化。因此，我们逐渐形成了一个传统，也可以说是一个强项，那就是根据客户实际需求来调整机床产品，不仅‘定做’通用机床，还可以根据客户生产的产品，来定做适合他们的专用机床。”

目前，威达重工有七八十人的研发团队，每年研发投入占销售收入的4.8%-5%，为客户提供个性化定制服务和解决方案。

“通俗点来说，就是客户需要做一个零件或一个产品，有的客户甚至只知道某个产品，至于用什么设备去做、怎么做得好，由机床企业提供解决方案。”雷祥元说，这就要求技术人员有较高的专业技术水平。

去年，南方某企业向威达重工订购一条缝纫机生产线，并提出了具体要求：一是生产效率高，出货量要大；二是工作人员要少。

在跟企业沟通交流的基础上，研发人员“破解”工艺流程，设计出一条23台机床的生产线。“我们把过去七八十台机器的工艺融入进来。”王亮说，从单台设备来说，技术含量不是很高，但是把它们整合成一条生产线，生产效率就提升上来了。

目前，威达重工生产线类产品占10%左右。雷祥元说，企业发展的方向，就是围绕客户需求，在单机类产品方面，朝着高精、高速、重型、重切方向发展；在生产线类产品方面，朝着智能化、柔性化、信息化方向努力。如今单机产品市场竞争激烈，生产线类产品因门槛较高，竞争力强，附加值也更高。

他说，客户对智能化的需求会越来越高。过去的老工厂，一台机床一个人或两个人操作，人力成本较高，生产效率较低。现在，生产线类的产品，要有智能化、信息化等功能，有的甚至达到无人车间或者“黑灯工厂”要求，这是未来的发展方向。

2020年，威达重工销售收入6.3亿元，今年预计销售收入将超过8亿元。“十四五”末，企业年销售收入预计达到25亿至30亿元。

“艰辛”的创新

夏日细雨中，记者走进位于滕州的山东普鲁特机床有限公司，众多机床铸件露天置放在厂房外，经受着风吹日晒雨淋。

这样一个场景，展示着机床铸件最原始的自然时效处理方式。

普鲁特机床副总经理陈华清说，铸件最原始的处理方式就是放到露天环境下“风吹雨淋”，通过自然力量让其内部的残余内应力慢慢释放出来，完成“自然时效”之后，材料更趋于稳定，机床的稳定性会更高。

自然时效是最古老的时效方法。这种方法简单易行，但生产周期长，占用场地大。因此，国内多数机床企业采用自然时效、人工时效和震动时效多种组合方式进行。

山东省机械设计研究院、齐鲁工业大学（山东省科学院）机械与汽车工程学院党委书记林江海说，现在国产机床，无论是大型的加工中心，还是小型精密机床都有了，但由于诸多因素，其加工精度、可靠性、稳定性等多项指标仍待提高。与之相对应的是，我国高档数控机床的国产化率不足10%。

一台好的机床，需要全产业链“齐步走”，基础部件决定功能部件，功能部件又决定主机性能，更需要原材料、刀具等一系列基础工业的全面提升。这个过程充满了艰辛。

在全国最大的数控面板、智能电盘配套企业——山东山森数控技术有限公司车间，每年都有十几项专利在这里诞生。

“传统电盘每人每天仅能装配一台，节点较多且容易接错，机床60%电气故障因此产生，但智能电盘安装仅需10分钟。”山森数控副总经理孙强说，“我们企业利润主要还是依靠研发。如果产品不研发、不更新、不进步，我们凭什么占有市场？现在，我们在机床电器配套件领域市场占有率达到80％。”

2020年，山森数控销售收入1.2亿元，研发投入占销售收入的9.1%。总工程师张启甲说，公司员工257人，其中专职研发人员就有69人，研发的国内首台（套）智能电盘产品，从2011年开始研发，到产品试制、客户试用、产品调整等，用了近8年时间。

“看似寻常的数控面板、智能电盘，背后就是不断创新。比如，引入银浆导电式薄膜按键工艺，解决了传统按键触点容易老化的问题，按键使用寿命从100万次提升到500万次。”孙强说。

机床行业要补短板，仅靠头部企业不行，还需要用户需求引领、产学研用一起发力。

在采访中，有2家数控机床企业负责人，不约而同地反映了企业人才培养问题，如招聘一线工人困难。对于规模不大的民营企业来说，机床行业一直是低利润率行业，如何吸引技术人才进来还能留得下？

目前，普鲁特机床与山东大学、西安交通大学等共同承担的重大科技创新工程课题正有条不紊地推进。“我们与高等院校、科研院所建立长期产学研合作关系，发挥双方资源优势，对具有市场竞争力的新技术、新产品进行联合攻关，助力公司产品提档升级。”陈华清说。

普鲁特机床技术负责人杨海宾说：“通过与西安交大合作，我们自主研发的这台精密镗铣复合加工中心，采用定制式全闭环光栅控制，整机的精度等级显著提升。”

强“基”之战

有企业人士指出，机床品质提升的关键不在整机，而在于关键零部件。如何缩小差距？就在于以应用为基础的可持续创新。

7月10日，在山东普利森集团公司重型机床车间，两台“八轴五联动车铣复合加工中心”正在装配中：一台采用进口基础零配件，一台全部采用国产零配件，将用来对机床的性能、精度、可靠性进行对比实验。

林江海说，机床要进行“中试”，不能直接放到用户那儿去，科研机构要有针对性地进行专业试验。此外，还应该建立数控机床的技术创新中心，针对一些关键的共性技术来组织协同攻关。“在装备制造业领域，需要更深层次的创新实践，更加关注强化产业基础。”

此前，普利森集团在数控系统、滚珠丝杠、电动刀架等国产机床功能部件方面进行了应用尝试。“去年，我们在主机上安装某国产数控系统，进行了对比实验，并在年底提出了14项改进清单，其中10项已经得到了落实，2项正在改进中。”普利森集团总经理张志明说。

此外，机床在应用中改进提升非常重要。王亮说：“如果机床没有应用场景，不能一台一台地去发现问题、改进问题，谁也无法取得进步。”

今年1月1日，济南二机床集团有限公司牵头成立了12家机床产业链上下游单位组成的联合体，开始国家新材料生产应用示范平台建设项目。这背后是一场国产高档精密数控机床的强“基”之战。

这个联合体汇集了山东、江苏、江西、河南、湖北、重庆的12家行业龙头企业和科研院所。其中，丝杠由南京工艺装备制造有限公司承接，主轴由襄阳东捷精机承接，刀具方面是章源钨业，超硬砂轮是淄博泰山磨料磨具公司。此外，还有山东大学的4个团队作为强大的技术支撑。

这样的“强强合作”，在机床行业还是第一次。济南二机床有关负责人说，这个材料平台，将围绕提升高档数控机床的高精度、高刚度、高稳定性、高保持性等几个方面，提升丝杠和导轨、主轴用合金钢、刀具及模具用材料、基础结构件用材料这四类机床关键材料，并在高档数控机床上进行验证和试验。

工欲善其事，必先利其器。破解机床产业的关键“痛点”，需要制造业整体能力的一次“涅槃”。

“突围”路径

济南二机床，世界三大汽车冲压制造商之一。

济南二机床副总经理赵晋荣说，汽车制造包括冲压、焊装、涂装、总装四大工艺，其中汽车车身70%的零件由冲压形成。以前，汽车冲压装备的高端市场一直被国外企业占有。瞄准这一痛点，济南二机床每年将销售收入6%以上投入研发，先后攻克330多项关键技术，最终实现了对发达国家市场的突破。

目前，济南二机床在国内汽车大型冲压市场占有率80%以上，国际市场占有率达35%以上。今年以来，公司又获得汽车新能源领域冲压线，国际市场赢得日本、马来西亚大型冲压线等多个订单。

如何实现高端冲压机床突破？赵晋荣说，这不是某一项技术的成果，而是这十几年来心无旁骛、持之以恒去做的结果。“没有经历过的人，很难体会我们的艰辛。”

大型机床龙头企业持续攻克关键技术，在机床全产业链各环节，细分领域的“隐形冠军”也在破局。

位于德州的普利森集团，更加专注细分市场，是深孔类加工机床、油缸车床国家行业标准编制单位，其深孔机床关键技术研发与世界一流企业保持同步。

普利森集团副总经理卢传杰说，在这两类优势产品上，普利森坚持“高门槛、高技术含量”开发原则，除主机外，同步进行刀辅具研究，为复杂内孔或特殊加工材料零件提供整套解决方案。“大到直径1.2米以上、长20米的深孔，小到直径1.5毫米、长100毫米的微孔，我们的设备都能加工。从深孔钻镗精度来说，过去每米偏斜1毫米以内就算是合格。现在，许多精密零件每米偏斜0.1毫米以内才算合格，在精度上提高了10倍。”

林江海说，山东传统装备制造业量大面广，门类齐全，占据装备工业产值70%以上。强化机械制造业基础再造，“工业母机”机床的发展至关重要，对装备制造业来说，它具有战略性产业地位。同时，解决机械装备数字化智能化问题，机床更是首要课题。

中国工程院院士李培根形象地将智能装备看作是物理“生命体”。“一个智能机床应该能够通过自身的某些状态数据，如震动、位移、温度等，感知自身的工作状态是否正常，是否需要进行维护。”李培根说，智能机床能够自动补偿因部件运动产生的热量和室内环境温度变化而产生的定位误差。

智能化理念深入，机床正走向数字化、智能化。