從“跟跑”到“局部領跑”：中國數(shù)控行業(yè)的創(chuàng)新與自我突破

“一提到工業(yè)，最基礎的就是制造。機床是制造其他機器的母機，數(shù)控機床是制造裝備的核心設備，更是各行各業(yè)的基礎。”近日，在接受21世紀經濟報道記者專訪時，華中數(shù)控（300161,SZ）董事長陳吉紅反復提到，“大到汽車產業(yè)、電力工業(yè)、航天航空、電子信息等行業(yè)，小到商場出售的手機，其制造過程都需要數(shù)控機床。”

我國機床行業(yè)正處于存量替換的高峰期以及產業(yè)結構調整升級期，數(shù)控化、智能化已成為行業(yè)的升級趨勢。隨著國產廠商的崛起，以“創(chuàng)新”為主旋律的數(shù)控產業(yè)新周期正在徐徐拉開序幕。

2021年是“十四五”計劃的開局之年，也是創(chuàng)新驅動塑造發(fā)展新優(yōu)勢的開篇之年。在國家政策的支持以及國內企業(yè)不斷追求創(chuàng)新的背景下，中國數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展迅速，行業(yè)規(guī)模不斷擴大，在國際市場中的地位也在逐漸提升。以金屬切削機床為例，據(jù)中商產業(yè)研究院數(shù)據(jù)庫顯示，2020年12月全國金屬切削機床產量為4.9萬臺，同比增長32.4%。

據(jù)了解，我國機床行業(yè)市場競爭十分激烈，市場量級大約在5000億元，其中，數(shù)控系統(tǒng)市場銷量為40萬套左右。在市場結構方面，市場份額占50%以上、利潤空間最大的是中高端數(shù)控系統(tǒng)產品，而法拉克公司、三菱公司、西門子公司等外資企業(yè)和中國臺灣新代公司等幾乎占據(jù)中端數(shù)控系統(tǒng)市場份額的半壁江山，中國大陸企業(yè)競爭實力不夠突出。

在陳吉紅看來，要想突破國外巨頭對核心技術“卡脖子”的局面，實現(xiàn)0到1的技術突破、1到10的技術迭代和10到100的市場開拓和盈利反哺是“我們未來需要用匠心精神努力去突破的關鍵點”。

與此同時，陳吉紅對于我國數(shù)控行業(yè)的未來充滿信心：“為了實現(xiàn)大國創(chuàng)新的宏大使命，華中數(shù)控將進一步完善產品技術成熟度，加快創(chuàng)新成果轉化，并尋找不同市場進行產品定位細分。我們背靠華中科技大學的理論和技術背景，努力實現(xiàn)深化產學研三位一體布局，使芯片、操作系統(tǒng)到核心算法等關鍵技術實現(xiàn)自主可控，探索一條發(fā)展中國數(shù)控系統(tǒng)產業(yè)的特色之路。”

技術掣肘

事實上，我國機床產業(yè)起步相對較晚。新中國成立之初，百廢待興，“一五”時期的蘇聯(lián)援建塑造了中國現(xiàn)代機床工業(yè)的基礎，國內逐漸形成產品種類相對齊全、產業(yè)體系相對完整的機床工業(yè)體系。

改革開放以后，機床行業(yè)逐步實現(xiàn)了市場化運作，但仍然以國資主導，金屬切削機床產量一度在20萬臺量級左右停滯不前。

機床行業(yè)真正開始騰飛是在2000年后，隨著中國經濟的發(fā)展，機床行業(yè)步入高速增長階段。根據(jù)廣發(fā)證券的研究數(shù)據(jù)，2001年中國入世后，經濟年增長速度保持在7%-8%，市場需求迅速增長。2000年金屬切削機床產量約為18萬臺，到2011年已達86萬臺，11年間產量增長近4倍，年均復合增長率達到15.5%。中國機床消費量和總產量分別在2002年和2009年成為世界首位，之后始終保持機床生產和消費世界第一。

但與此同時，迅猛的發(fā)展也讓關鍵技術“卡脖子”的困境日益凸顯。一直以來，我國機床行業(yè)“大而不強”，生產體系以中、低檔機床為主，高檔數(shù)控系統(tǒng)基本依賴進口，高端領域缺乏核心競爭力。

陳吉紅指出，我國制造業(yè)近年來發(fā)展飛快，取得了舉世曙目的成就。但由于西方強調產業(yè)鏈的前置化分工，中國繞過了許多以基礎性技術為主的“山頭”。這些“山頭”現(xiàn)在已變成了阻礙中國制造業(yè)進步的瓶頸。“技術迭代是一塊硬骨頭，沒有捷徑可言。例如工業(yè)軟件MATLAB，仿真數(shù)據(jù)建模CAD、CAE等，工業(yè)硬件如數(shù)控系統(tǒng)、PLC、傳感器等前沿技術，都受制于西方國家。目前技術困境的主要原因在于資本逐利和過去國內大環(huán)境對于基礎性研發(fā)投入太少。”

突出重圍

在發(fā)展機遇面前，資本一窩蜂地進入利潤高、回饋快的行業(yè)賽道。我國的網游、電商等新興產業(yè)和手機、家電等應用型產品絲毫不落于國際，甚至在某些領域走在國際最前沿。

但眾多專業(yè)領域內的基礎性研發(fā)卻沒有企業(yè)愿意去做，正向回饋過慢，資金回流效率低等原因讓基礎研發(fā)成為難啃的硬骨頭。

“技術難關的突破走不得捷徑，走了捷徑后勢必會受制于人。從0到1的技術突破，更不是一蹴而就的。”近幾年，在中國機床成為世界一股不可忽視的力量后，陳吉紅愈發(fā)認為，踏踏實實做研發(fā)、產品轉換、開拓市場才能可持續(xù)發(fā)展。

2011年后，受全球金融危機影響，制造業(yè)全球布局發(fā)生重大調整，高端制造業(yè)回流歐美，中低端制造業(yè)向東南亞及亞非地區(qū)轉移。以生產中、低檔機床為主的國內機床行業(yè)受到較大沖擊，行業(yè)整體下行。

在新的周期里，為了突破國外的卡脖子封鎖，2012年以來，在國家重大科技專項支持下，華中數(shù)控對標國外最新一代先進的五軸數(shù)控系統(tǒng)，通過10年攻關逐步確實縮小了與國際頂尖水平的差距，實現(xiàn)了從0到1的技術突破。

陳吉紅介紹稱：“國外以5軸聯(lián)動、或者1微米的高精度作為出口限制的紅線。一旦出口，就得要外國政府的審批。華中數(shù)控通過十年的努力，現(xiàn)在已經攻克了5軸聯(lián)動控制、1微米以內的高精度控制、同步驅動、多通道和復合加工控制等關鍵技術，成功研制出具有自主知識產權的華中8型高檔數(shù)控系統(tǒng)，在功能、性能和可靠性方面達到國際先進水平，獲國家科技進步二等獎。并且，華中數(shù)控將數(shù)控技術與人工智能技術深度融合，極具獨創(chuàng)性地開發(fā)了基于‘指令域’電控數(shù)據(jù)的感知分析、理論與大數(shù)據(jù)融合建模、智能優(yōu)化‘i代碼’和‘雙碼聯(lián)控’等關鍵技術，歷史上首次將AI芯片嵌入數(shù)控系統(tǒng)，研制出華中9型新一代智能化數(shù)控系統(tǒng)。還開發(fā)了工藝優(yōu)化、健康保障等一批智能應用模塊，使這些獨有的原創(chuàng)技術實現(xiàn)局部領跑。在市場分布上，華中數(shù)控在經濟型數(shù)控系統(tǒng)市場已具有一席之地。未來將會通過調整布局在中高端市場上發(fā)力，爭取在5年內實現(xiàn)1到10、10到100的突破。”

與此同時，在市場化的角逐過程中，隨著低端市場產能過剩，機床行業(yè)整體下行，部分國有企業(yè)改制退出競爭，優(yōu)秀的民營機床企業(yè)逐漸脫穎而出。“當前國內還有許多民營企業(yè)帶著激情和責任感在行業(yè)中拼搏，他們掌握了機床的很多核心技術，‘匠心制造好機床’的精神成為行業(yè)高質量發(fā)展的根本驅動力，也給我們很大的鼓勵和信心。”陳吉紅說。

“十四五”規(guī)劃明確指出，我國未來經濟結構更加優(yōu)化，創(chuàng)新能力顯著提升，全社會研發(fā)經費投入年均增長7%以上。在我國經濟由高速增長向高質量發(fā)展的轉變過程中，“十四五”規(guī)劃提出“基礎研究經費投入占研發(fā)經費投入比重提高到8%以上”和“建立健全符合科學規(guī)律的評價體系和激勵機制”為基礎研究提供了堅實的物質基礎和創(chuàng)造了良好的科研生態(tài)環(huán)境。

這也意味著，在資金與制度的幫扶下，企業(yè)在基礎研究道路上的困難終將迎刃而解。而當下，中國數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)也開始了從跟跑到并跑的迭代升級，甚至在細分市場開始局部領跑。

未雨綢繆

談及這十年的風雨，陳吉紅認為，華中數(shù)控能在行業(yè)競爭中發(fā)展壯大實屬不易。“數(shù)控系統(tǒng)是國家的戰(zhàn)略核心技術，也是市場充分競爭的技術。我們面對的都是國外頂尖的巨頭，當我們沒有突破時，國外封鎖限制或高價壟斷；我們取得了突破，國外馬上降價打壓。這讓許多數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)一度陷入兩難境地。”

“華中數(shù)控跟國內其他的數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)相比，最大的優(yōu)勢是與華中科技大學的產學研一體化深度融合戰(zhàn)略，這是其他國內數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)所沒有的。在華中科技大學國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術研究中心，一支由10多個老師、60多個專職研究員、170多個研究生組成的研發(fā)隊伍源源不斷地為華中數(shù)控提供大量的核心單元技術，并完成0到1的樣機試驗研究。華中數(shù)控聚焦于1到10的工程、產品化階段和10-100的市場化、產業(yè)化階段，形成了一個非常緊密的產學研深度融合的合作模式。”陳吉紅說。

基礎技術的研發(fā)投入逐步跟上后，中國作為當今世界機床制造大國，數(shù)控系統(tǒng)在性能、功能和成套化應用方面均取得了長足進步。其中，自給自足的低檔數(shù)控系統(tǒng)幾乎完全取代了進口，中檔數(shù)控系統(tǒng)在系列化、商品化和產業(yè)化方面成效顯著。華中數(shù)控的高檔數(shù)控系統(tǒng)已在1500多臺五軸加工中心、車銑復合機床和六軸數(shù)控砂帶磨床等設備上得到了應用驗證，并且在中航工業(yè)、航天科工、航天科技等重點企業(yè)也實現(xiàn)批量應用，為國防工業(yè)實現(xiàn)關鍵裝備自主可控提供了保障。近年來，華中數(shù)控系統(tǒng)在機床、航天航空、兵器、核工業(yè)、船舶、發(fā)電、汽車、3C制造等領域2000多家企業(yè)應用約8萬臺套。

據(jù)華中數(shù)控對外發(fā)布的2020年年報財務數(shù)據(jù)顯示，報告期內公司實現(xiàn)營業(yè)收入13.2億元，較2019年增長45.95%；實現(xiàn)凈利潤2777.46萬元，較2019年增加81.19%。在通用機床市場、3C加工設備領域和新興的5G加工等多個領域，華中數(shù)控的拳頭產品——華中8型，以高速高精、五軸聯(lián)動、多通道控制、直線電機等關鍵技術為核心，進一步擴大了市場占有率。數(shù)據(jù)顯示，報告期內公司數(shù)控系統(tǒng)與機床領域（包含數(shù)控系統(tǒng)、電機、數(shù)控機床業(yè)務）實現(xiàn)收入6.2億元，較上年同期增長51.87%。

“面對當前國內國外雙循環(huán)戰(zhàn)略的提出，我們的目標不僅僅是國內市場，更希望我們的產品能夠走出中國。對此，華中數(shù)控近兩年組建了國際事業(yè)部，產品定位以高性價比為特點，在國際市場上也具有一定競爭力。未來還會繼續(xù)加大加強跟國際市場的合作探索。”陳吉紅說道。