论文:精密加工制造才是中国制造真正的短板?(上)——全球梯队
06-13-2024
  论文:精密加工制造才是中国制造真正的短板?(上)——全球梯队
  一切精确加工的起点,来源于一种对完美的信仰。质量还能更好吗?缺陷还能更小吗?功能还能更优吗?效率还能更高吗?250年以来,一个叫作“公差”的概念如黑色幽灵般,偏执而狂热地左右着一代代的天才与狂徒、工匠与技师、架构师与程序员,他们用“公差主义”重构世界,将人类带入现代性。
  公差绝对刚性,就像射出去的子弹,射手极微的一下抖动,将有可能决定一轮比赛、一场战争、一支军队的命运。战场赢在公差,市场赢在公差,国家间的竞争、企业间的竞争也在绝大程度上取决于公差,取决于公差所定义的武器的精良度、产品的精良度,取决于企业、军队和国家管理的精确性、系统性、通用性、可预测性、可检测性。
  精密加工制造业提供的都是制造业的关键零部件,是产业链的最顶端,是利润最丰厚的核心部分。以空中巴士、波音为代表的飞机,以苹果、三星、华为为代表的手机,以通用、大众为代表的汽车等,都需要大量的精密制造类产品。从规模上来看,精密制造业可以覆盖整个制造业的大约三分之一。
  自从中国将“装备制造业”列为国家发展战略后,中国的装备制造业取得了突飞猛进的发展,很多大型装备的制造能力都已经跃居世界先进水平,甚至成为世界的顶级水平,但中国制造业总体还是落后的,其落后就在于精密制造的落后。对此,有人这样形容我国的精密加工业:世界一流的机床做二流甚至三流的产品。
  全球精密制造的梯队格局(数据+案例):
  1.美国
  最近几年流传一种“东升西降”的说法,一些媒体和专家常常唱衰西方特别是美国的制造业。美国的制造业之所以给人日薄西山昨日黄花的印象,主要是因为美国的经济学家和政客自己唱衰自己。但事实上,美国从未放弃过制造业,也一直是全球领先的制造业强国,其综合实力超过欧洲和日本。
  美国公司在高端制造领域从未缺席,所谓的制造业空心化也仅限于高污染,高耗能,低工资,低利润的产业,是工业资本在全球重新配置资源的正常现象。也正因如此,跨国工业企业派驻外国的美国本土雇员才会拿着高薪在海外工厂享受生活。
  支持美国制造业没落的一个论据是美国机床业的没落,曾经辉煌一时的辛辛那提、美格、格里森等品牌纷纷被欧洲,日本企业收入囊中。硕果仅存的也就是Haas,Hurco等物美价廉的高性价比国际三流品牌(Hartinge还行)。
  然而“美国机床制造业正在没落”是严重的误判,原因在于我们的情报机构和智库的“头部思维”,他们只关注大的集团公司,而没有深入到细分市场。机床、自动化、工业设备、工业软件等领域恰恰是典型的长尾市场,虽然有较高的技术含量,但产业生态却更接近餐饮,头部企业破产或被外资收购对整个行业并不造成根本影响,小企业的经营状况才说明一切。
  比如美国有一家80年代才创立的特种机床公司Electrimpact(以下简称E),做自动钻铆机起家,后来做过特种钻床,复合材料兴起后开始做铺丝机,这几年又进军纤维连续3D打印。
  当然,你也可以说它是自动化集成商,因为他们用了大量的机器人做加工动作的载体。但是E公司在复合材料加工领域的竞争对手都是欧美老牌的机床企业,比如法国的Linea,西班牙的MTorries,美国的MAG,辛辛那提等。
  自动铺带机几乎已经成了复合材料零件预成型的必备,在量产阶段基本上取代了手糊。除了美国E公司和前文提到的几个老牌机床集团有开发AFL设备的能力以外,最近5年,欧洲和日本也有大量的中小企业开发出了差异化的AFL模块。
  机床意味着产能,是制造业增长的先行指标,行业爆发也许就在2年之内。
  在过去的10年里,中国制造业其实是迷失在各种概念以及民族情绪中。一方面,政府投入了大量的社会资源振兴民族制造业;另一方面,政府对工业4.0、大数据、元宇宙能等概念显现出无比的焦虑,好像中国制造业一旦错过任何一个概念就再也无法赶超西方。但正是这种“超英赶美”的执念让政府寄希望于能够实现“弯道超车”的“核心技术”,以至于更多的看似不是那么核心的技术被忽略了。在屈指可数的几个领域(如电池,光伏,电动车)也许确实实现了弯道超车,但是在更多的赛道上,我们与制造业强国的差距其实是在拉大。
  美国制造业的真实情况并不像国内媒体唱衰的那样已经空心化,美国只是把传统制造业转移出去,航空航天、军工、科学仪器、工业设备等高端制造业是加强的,甚至比欧洲和日本更胜一筹,丝毫没有减弱的迹象。
  而E公司车间里在制的设备和过饱和的订单也说明航空制造业正在复苏。
  2.德国
  精密机床是德国的传统优势工业,德国的精密机床享誉世界。德国的德马吉森精机是欧洲第一大机床集团;德国通快集团是全球制造技术领域的领导企业之一,其在激光加工领域排名全球第一;德国的埃马克集团是世界上CNC倒立车机床举足轻重的制造商;德国的哈默公司同样是世界最著名的机床制造商之一;哈默的五轴立式加工中心更是在国际市场处于领先地位。若资金允许,可以说几乎所有的企业都会首选德国机床,原因是德国机床是高品质和效率的代表。
  德国作为老牌工业强国,其机床技术一直领先全球,拥有许多忠实的客户,据有关数据显示:2020年我国的机床进口额高达180多亿欧元,占据全球消费总额的三分之一,其中从德国购买了906台高精密机床,进口总额高达5.63亿美元,相当于平均一台是62.14万美元。
  德国制造的品质如此出众,究其原因会有很多,我们这里简述一下。德国的基础工业和材料学方面领先。德国依靠其基础工业方面的领先优势,精密金属加工、精密光学、机械制造等方面的产品,在全球都很受欢迎。
  其次,因为德国曾经是一个以军事立国的国家,整个国民养成了军人般的严谨,他们制造东西的时候,也把这种严谨的态度带入工作中,所以德国的东西往往及其精密,质量上佳。还有德国十分重视制造业的科研创新和成果转化,着力建立集科研开发、成果转化、知识传播和人力培训为一体的科研创新体系。
  德国人始终相信一句话:真正决定企业前途命运的是研究与开发,而不是别的不能把握的客观因素。因此,德国企业对研发投入毫不吝啬,研发经费约占国民生产总值3%,位居世界前列。
  除此之外,我们还需提及德国的双轨制职业教育体系。“德国制造”的成功离不开富有活力和高水准的技术工人。在培养技术工人的过程中,德国注重推行双轨制职业教育,即由学校和企业联合展开职业教育。学校负责传授理论知识,企业为学生安排到一线实习和培训。
  政府对数百个职业制定毕业考核标准,以确保教学和人才质量的评判水平。在德国,一个技术工人的平均工资远高于英、法、美、日等国,与白领阶层相差无多。正是这些技术娴熟的工人把研发出来的蓝图变成精美的产品,投放市场,帮助德国企业在经济全球化过程中始终保持强大竞争力。
  3.日本
  日本的精密加工工艺,变态到令人发指。日本曾经制造了世界上最小的舰船—模型。所有零件都是新型纳米材料3D打印搞出来的,整船全长只有0.5毫米,船上的大炮,只有0.003毫米,什么概念?无非就是真的操控起来,精准消灭你身上的螨虫罢了。猜猜怎么组装的,是用精密的机械臂,看着电子显微镜一点一点拼凑出来的。
  日本MinebeaMitsumi公司(美蓓亚三美集团),是获得吉尼斯世界纪录“全世界最小的商用钢球轴承”的一家公司,他们用这个被吉尼斯世界纪录认定为全球最小的商用钢球轴承制作了被吉尼斯世界纪录认定为世界上最小的指尖陀螺,有多小?
  它只有5.09毫米的大小,但是却花费了该公司一个8人团队60天的时间,才完成。用手根本拿不起来,可能花了60天是因为那个轴承老是掉?
  就算不小心被误食,它这个体量,估计也会随着排泄物消失在茫茫的,液体中。这吉尼斯世界纪录,拿的不亏。
  日本还有一家科琅淳河野,他们是全世界最小的手术针的生产商。最细的到底有多细?只有0.03毫米,缝合伤口所用的线,直径仅有0.012毫米。
  这时候你可能会有疑问,这么细的手术针,难道不会断掉?不,不会的,它是由特种不锈钢材切割拉伸磨尖每一道工序经过严格制作才加工完成的。
  它可以做显微手术,这在以前是无法实现的。可是,有人能捏着这根手术针做精细血管手术,手不抖吗?嗯,不抖的话,肾真好。日本国立材料研究所NIMS,利用超精细加工,居然做到在螨虫身上刻了个2μm的N字。