网友在讨论关于C919的制造,其中提到我国还在使用德国的机床,并且说国产机床的水平整体上不如德国机床。
据说这是参与制造者的说法,似乎可信度还是比较高的,背后涉及到的主要问题是机床技术发展以及整体上的使用情况。
国内的机床究竟处于怎样的水平?对德国机床的进口和依赖又是何种水平呢?要了解这些情况,就得先来看一下制造像C919这样的大飞机,需要运用到哪些主要的机床设备。
28种关键机床设备我国的大型飞机科技重大专项正式立项于2008年初,当时设定的目标就是要完全自主化的生产制造大飞机,而且还要具备世界竞争力。
2月份国家正式立项,到5月份中国商用飞机有限责任公司在上海成立,17年后的今天,C919已经正式开启了运营。
当年设定的目标是要突破多项关键技术,特别是发动机、材料、电子设备这几项关键技术。要保证技术制造的顺利推动,机床工业就得为航空工业提供坚实的服务。
一架飞机是由数以万计的零件组合而成。典型的飞机零件的结构特点是,薄壁结构,外形复杂,多为双曲面,角度变化大,而且要求成型精确。
飞机本身的重量要尽可能的减轻,这就意味着要广泛采用新型的轻质材料,既要保证强度和可靠性,又要确保材料在制作使用中不受其复杂结构的影响。
简单来说,制造飞机所用的各种材料本身就相对特殊,而且奇形怪状,加工难度很大,但又不能出现丝毫误差。
比如像飞机机身的零部件制造,就需要运用到大量的机床设备,概括来看,至少需要8种主要的机床设备。
比如大型的龙门立式加工中心;五轴联动加工中心,还要配备特殊的设备;大型龙门式双主轴五坐标加工中心;大功率高速加工中心,功率要超过40kW;可翻转90°卧式加工中心;各种柔性卡具;蒙皮拉伸机;铺带机。
以上各种机床设备只是主要且典型的设备,在飞机机身制造的过程中,使用到的设备不仅限于此。
上述提到的几种设备里至少有两大种类型,在2008年前后,国内还没有这样的机床设备。这样一来,在后来的研发生产阶段,大量的机床设备需要依赖进口。
这还仅仅是飞机机身加工所需的设备,飞机其他部位以及零部件的加工需要运用的各类设备更多。
比如飞机发动机关键零部件的加工,运用到的各类机床设备主要有20种。下列图中就列出了这20种主要的设备。
2008年还提到另一个发展目标,制造大飞机主要立足于国内,要开发应用国产设备。当时制造飞机所用的机床大部分是进口的,国产机床很少,而且国产机床只用于粗加工。
主要原因就是国产机床的精度保持性、质量稳定性、服务及时性等方面与航空用户的要求还有很大差距,有些机床设备国内还不能自行生产。
也就是说,制造像C919这样的大飞机所需的大量设备,我国在2008年前后还没有。所以发展大飞机计划,实际上也是在发展我们自己的机床设备。
30个规格锻件是国内制造C919在研制的过程中使用了第三代铝合金材料以及先进复合材料,两种材料的比例分别达到了8.8%和12%,所用材料更轻,也使得C919整体重量减轻了至少7%。
飞机架构中的锻件占比达85%,其中30个规格的锻件都是国内生产的。比如像起落架等关键锻件已经全部实现了国产化,同时也填补了我国在大型民用飞机起落架关键锻件领域的空白。
中国第二重型机械集团,承担了C919七大部段上百项关键承力件的研制任务,占整架飞机锻件的70%,实现了国产锻件装机应用的重大突破,也支撑了大飞机关键材料的国产化。
但从客观层面来看,飞机的一些关键零部件在制造上可以实现国产化,然而制造所用的机床设备也可能还是外国的设备。
换句话说,C919的国产化率哪怕进一步提升,在使用外国制造设备这件事上还是要考虑到这种可能性。
当然,未来的国产化情况肯定会越发好转,但是从2008年至今,整个研发和制造是一个漫长的过程,技术、设备从无到有,也需要有一个逐渐转变的过程,不可能做到一蹴而就。
比如飞机主起落架外筒,作为大型客机上最大、最复杂的关键承力件,我国在研制生产的同时,也跟德国的利勃海尔公司在技术上有一定程度的合作。
实际上,除了在技术上的合作之外,大量的机床设备同样是从德国进口的。
使用德国机床并不奇怪谁都知道德国制造厉害,过去100多年的时间,现代制造工业领域的技术、设备、研发等等都和德国的企业有着千丝万缕的联系。
所以在C919的研制生产过程中,我们进口使用德国的机床并不奇怪。而且除了飞机制造,其他工业领域所需的机床设备,多年来我国也有从德国进口。
对德国的机床生产商来说,中国多年来一直是他们最重要的出口市场。比如在2017年,德国向我国出口机床的规模呈上升态势,我国进口德国机床占总进口的25.1%。
2018年,德国和我国的机床成交量达到了23亿欧元,进口的机床设备涵盖了高端技术加工中心、磨床以及车床。
在世界上,德国的机床业是全球第二大机床生产商,高科技领域中,德国生产的机床占主导地位。在我国,德国的机床设备被应用于各行各业。
再比如,去年的第13届中国数控机床展览会期间,一共有130家德国各类机床企业参加展会。很显然,德国的机床商依然看好中国市场,哪怕中国的机床设备也已经开始向德国出口。
德国130家企业组成的商团在展销会期间的参展净面积达到4600多平方米,这也使得德国成为海外最大的展团。除了德国的企业外,日本、瑞士、美国、西班牙、韩国等国家的机床商也参加了展销会。
截止到目前,德国国内的机床企业有300多家,行业内的从业人员超过了65000人。德国机床行业以中小型企业为主体,超过一半的机床企业员工人数不足250人,仅有10%的企业员工人数超过了1000人。
2023年,德国机床的总产值高达152.4亿欧元,超过了日本,排在世界第二。你肯定想不到,排在世界第一的是谁?排在世界第一的是中国。
在机床出口上,2023年德国机床的出口额为95.08亿欧元,出口率高达69%。也就是说,生产的一多半机床都用于出口了。
所以在出口领域,这一年德国超过了我国和日本,成为了世界上最大的机床出口国。还是从我国的市场来看,德国向我国出口的多数是精密机床设备。
1/4是从德国进口需要注意的是,1/4的出口规模是德国在2017年向中国出口精密机床的规模。
我国在通信技术、汽车制造和多种专业设备等领域对精密机床的需求越来越高,从而推动了德国机床向我国出口的规模。
整个2017年,我国整体机床的消费量提高了6%,进口增长了14%。所以中国作为世界上关键的机床市场,依旧是德国机床制造商最为看重的销售区域。
具体到设备上来看,显著增加的主要包括了加工中心、磨削技术、齿轮切削机床以及车床。
值得一提的是,德国向我国出口精密机床设备,我国同样也向德国出口各类机床设备。2017年,德国采购的机床规模占到了我国机床出口总额的4%~5%。
我国生产的车床、钻床、磨床、部件与配件在德国市场十分受欢迎。那么,我国机床的整体水平达到了何种程度呢?
机床发展迈入第二梯队从产业规模这样来看,机床产业的规模其实并不大,因为世界上大多数国家都不具备完善的工业制造业能力。
但是,机床却是整个工业体系的基础,没有机床设备,制造业就根本发展不起来。我国之所以在最近十几年能够迅速跃升成为制造业强国,跟机床的发展密切相关。
还在2011年的时候,我国机床的产值就达到了2200亿元,这些产值在国民经济中的占比并不是很大,但是机床设备却推动了我国机械制造业的产值,在2020年达到了22万亿元。
从整体规模来看,机床产业支撑了工业规模,至少有5~7万亿元。所以说机床这种设备相当关键,且无可替代。
截止到2021年,我国进一步研制了3大类高档数控机床,开发了5大类大型重型基础制造装备,比如像龙门五轴机床、8万吨模锻压力机等设备,填补了国内的技术和设备空白。
目前,在航空航天、发电装备、船舶制造等领域,国产的机床设备已经基本上能够满足应用和需求。
就整体的技术水平来看,我国的机床工业正在快速前进,已经明显缩小了与欧、日、美等发达国家的差距。
业内人士曾经进行过评估,我国的机床水平已经超过了韩国以及台湾地区的水平,在世界上处于第二梯队。
换句话说,我们既要看到自身机床技术及设备的发展,同时也得面对我们和第一梯队的国家在技术上还存在一定的差距。
高端工业母机研发目前存在基础技术薄弱的问题,核心功能部件在自主化层面还没有得到根本性改变。
一个很客观的事实就是,国内的企业对于国产化的高端工业母机,很多不愿意采购使用,甚至不敢使用,这说明国内的企业对于国产化的设备还存在不信任。
结语从C919大飞机的研发到落地,十几年的时间里,实际上也是我国机床产业快速发展的过程,但是从发展到生产,再到大规模的应用,同样需要一个过程。
就像有些网友所说的,目前的趋势就是国内大量的企业对于国产的设备还不够信任,购买国外的产品,在心理层面更愿意多使用和多养护,对于国产货似乎就没有那么多的讲究。
要改变这种现状,一方面要提升机床的整体水平,另一方面是要进一步扩大机床设备的出口,并且提升产品的影响力。
只有我们的产品持续得到市场的认可,也才能真正改变企业的使用习惯。但也要看到,像德国、日本这样的机床技术水平高的国家,他们的产品设备同样是靠着时间一点点积累起来的,所以我们的设备也得靠岁月持续沉淀。