“工業母機”大熱背後的冷思考：核心環節還落後至少十年

政策和股市掛鉤這已經不是什麼秘密，當然也不是什麼不能談的忌諱。近端時間，稀土、碳中和、有色金屬等都是在被政策點名之後成為股市大熱門，且熱度居高不下。當然，也有一些產業被政策上了緊箍咒，比如線上教育。這兩天，“工業母機”一下子完成全國普及，也拉動了相關企業的股市表現。

數控機床決定著工業水平

工業母機，又稱工作母機，實際上就是人們常提到的機床。自十五世紀機床雛形推出至今，機床已經演變出車床、銑床、刨床、鑽床、鏜床、磨床、制齒機等多個形態，除切削加工外，也承擔著鑄造、鍛造、焊接、衝壓、擠壓等加工任務。

機床有很多種分類方式，有以普通機床、精密機床、高精密機床和數控機床這樣從系統精密程度和複雜度來區分的；也有以儀表機床、中小型機床、大型機床、重型機床和超重型機床這樣按照工件大小和機床重量來區分的；還能以手動操作機床、半自動機床和自動機床這般自動化程度來歸類。

數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程式控制系統的自動化機床，主要由主機、數控裝置、驅動裝置、輔助裝置、程式設計及其他附屬裝置組成，是柔性製造系統的核心，在製造業升級改造程序中有著重要的應用和價值。

數控機床是機床和數字工業有機融合的成功案例，為智慧機床的發展提供了技術基礎。數控機床是當前機械加工的主流裝置，其水平能夠反應出一個國家工業化和現代化的水平。上世紀70年代末到80年代初，西方國家基本實現了機床數控技術的普及。反觀國內，在經歷上世紀50/60年代國產機床“十八羅漢”（在此不做科普，大家可以自行查詢）之後，後續發展主要呈現散而小的特點，到了改革開發初期，也就是西方國家普及數控機床的時候，我們還停留在手動控制階段。

國產數控系統落後十年

經歷了數十年的發展，我國在數控機床領域已經取得了很多可觀的成績，尤其是國產五軸（座標）聯動數控機床方面的突破，代表著國產機床已經突破了行業的制高點之一，目前我國在五軸聯動加工中心、五軸數控銑床、五軸龍門銑床等方面均已研究成功。

但機床具有大週期特性，同時也是一個多產業融合的領域。尤其是數控機床進化後的智慧機床，是先進製造技術、資訊科技和智慧技術的整合與深度融合的產物，代表著數控機床發展的高階形態，在國產機床企業小而散的情況下，很難有一家企業能夠將這些環節都打通。

對比國產機床和國際品牌的機床，三項差距最為明顯。首先是機床的穩定性，在高精密加工領域，部分國產機床能夠在部分應用領域實現高精密的效能，然而這樣的效能表現卻不能夠長期維持，國產機床的精度一般只能維持兩年，遠遠低於國際品牌機床的十年；第二點，在一些特別要求精密的應用中，國產機床還處於攻關階段，比如生產哈勃望遠鏡的鏡片這類加工工藝；此外，數控系統和數控晶片層面，國產機床至少落後10年。

在數控系統方面，德國的西門子、利勃海爾和日本的發那科、山崎馬紮克等廠商代表著世界領先水平。我們透過簡單對比就能夠看到目前國內在數控系統方面的落後。對比的樣本我們選擇華中數控的HNC-808Di/T車床數控系統以及西門子的SINUMERIK 840。

在HNC-808Di/T車床數控系統上面，我們看到該數控系統已經能夠實現機床的程式設計和控制，支援多工位顯示，多主軸負載顯示和多工點陣圖形顯示等功能。同時，結合科德數控的產品來看，國產數控系統基本實現了高速、“高精”和 多通道控制等基本功能的覆蓋。之所以在高精上面加引號，是因為精度表現和國際品牌還有差距。

HNC-808Di/T車床數控系統（圖源：華中資料官網）

然而，在看到SINUMERIK 840之後，我們會發現“高效能”三個字出現的頻率非常高，凸顯其控制和程式設計效能的優越。比如，在SINUMERIK 840介紹中提到的，其可以控制30個機床通道中的最多93個軸，而國內的方案我們還只能看到單機控制性能。除了具有極高數控效能外，SINUMERIK 840具有高靈活性和開放性，適用於幾乎所有機床方案。這其實很好理解，在效能存在冗餘的情況下，模組化拆分之後會讓系統存在極大的適應性，這是目前國產數控系統不能夠實現的。因為，在高階機床控制方面我們還是缺失的，且軟體包的豐富程度還是不能比的。

SINUMERIK 840（圖源：西門子官網）

當然，國產數控系統已經實現了從無到有，華中數控、廣州數控、大連光洋、瀋陽高精和航天數控這幾家公司的數控系統研發都得到了國家專案的支援，後續除了效能的攻堅，功能部件、軟體生態和平臺搭建是主要的工作。

在工業母機大熱之後，近兩天有從業人員公開表示，在數控軟體方面，我國企業和國際先進水平還有很大的代差，至少需要10年的時間追趕。

當然，我們還要注意到一個明顯的差距，那就是晶片層面，如果要實現純國產，機床內部進行運動控制與邏輯控制的晶片基本就是CPU，能夠選擇的就是龍芯、兆芯和飛騰等公司的晶片，和英特爾和AMD差距還是巨大的。而在專用晶片方面，國內此前有過嘗試但因為難度大放棄了，現在基本處於空白。當然，機床的控制還需要用到MCU和DSP這些晶片，國產晶片對比ST和TI等企業，效能和穩定性方面都需要提升，尤其是今天的主題——工控領域，國產晶片份額很小。

木桶效應是一個管理學的概念，是講一隻水桶能裝多少水取決於它最短的那塊木板。這在機床領域也是適用的，目前國內機床企業已經在低端市場沒有敵手，在中端市場和國際品牌處於同等水準，但高階機床無疑是國產機床的短板。有從業者認為，在硬體上國產品牌已經能夠達到95%高階的水平，但穩定性方面還存在差距。

然而，在軟體層面，我們看著西門子的SINUMERIK 840D和山崎馬紮克的SMOOTH PROCESS SUPPORT系統只能送上羨慕的目光。更值得我們深思的是，這樣的系統不僅僅意味著極限的效能，也代表著更高的系統靈活性和可擴充套件性，在我們的數控系統還只能一門心思提升效能的時候，國際品牌已經在豐富生態了，此中的差距也許並不是10年就可以輕易抹平的。

好在這樣的差距不再只是行業人士間的“耳語”。工業母機概念能夠火起來，要歸因於國資委的表態，“推動中央企業主動融入國家基礎研究、應用基礎研究創新體系，針對工業母機、高階晶片、新材料、新能源汽車等加強關鍵核心技術攻關。”當政策重點點名工業機床之後，相信隨著資本追逐和人才培養，國產機床必將成為中國製造業穩固的基石。