经过30余年的改革开放,我国经济发展取得了举世瞩目的成就,经济总量已跃居全球第二位,已经成为全球制造大国。2010年5月,我国已超越德国成为全球第一制造出口大国。能源、炼油、核电等成套设备的制造集成能力已有很大提升,但与国际先进水平相比仍有明显差距。
全球金融危机和经济衰退发生以来,美欧日俄等各国为应对危机、复苏经济、抢占未来发展的先机和制高点,都在重新审视发展战略。2010年10月10日,党中央、国务院审时度势、与时俱进,从我国国情和科技、产业基础出发,以国发[2010]32号文,正式发布《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。该决定的发布,引起全国乃至全世界的广泛关注。
战略性新兴产业是指以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业。国务院的决定和“十二五”规划中,我国战略性新兴产业包括7大领域:
(1)节能环保产业;
(2)新一代信息技术产业;
(3)生物产业;
(4)高端装备制造业;
(5)新能源产业;
(6)新材料产业;
(7)新能源汽车产业。
“工欲善其事,必先利其器”。7大领域中,高端装备制造业技术密集、附加值高、带动作用强,是产业链中的核心环节和发展“引擎”,是装备制造业的高端部分,是实现“中国制造”向“中国创造”转变的重要引擎。其他六大战略性新兴产业也需要高端装备的支持。高端装备制造业的培育和发展将为传统产业的转型升级和战略性新兴产业的发展提供强有力的支持。
一、“十一五”我国高端装备制造业成就
“十一五”期间,我国机械工业总产值由2005年的4.18万亿元增长到2010年的14.38万亿元,年均增长28%,比“十一五”规划的预期目标12%高出16个百分点。经过多年努力,我国机械产品满足国内市场需求的比重和能力迅速提高,目前国内市场占有率已由2005年的80%左右提高到85%左右。“十一五”期间,我国成功研制开发了一批重大、高端新产品。
1、大型冶金矿山机械有:具有世界先进水平的5.5米宽的厚板轧机,1,000万吨级井下煤矿成套设备,百万吨级煤直接液化设备,220吨矿用电动轮自卸汽车,世界最大的Φ7.9m x13.6m矿石球磨机,世界最大的100MN双动卧式铝挤压机,世界最大的55立方米挖掘机,世界功率最大、采掘高度最大的每小时6,000吨的智能化采煤机等。
2、百万吨级乙稀成套设备核心装置实现了国产化。国产的首台百万吨级乙烯装置用裂解气压缩机,已于2009年研制成功。乙烯装置三大关键设备——裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机已全部完成并交付使用。
3、大型、高档机床研制有了新突破。加工直径16m的数控立式车床,加工直径20m、22m超重型立式车床,世界最大的磨削2.5m×15m、承重150吨的数控轧辊磨床,加工直径达8m的数控立式滚齿机,64000KN重型高速全自动冲压线,18500吨自由锻造油压机,最大加工直径达8米、高度达2米、工作台承重达100吨的我国第一台重型7轴五联动车铣复合加工机床,世界首台工作台宽11m数控龙门镗铣床,世界最大的超重型双立柱数控落地镗铣床(其镗杆直径320毫米,立柱行程41米,总重量760吨),还研制成功超精密纳米级精度车铣复合机床、纳米级精密微型数控磨床等一批高精、高速、高效机床。
4、特高压输变电成套设备研制成功并投运。1000KV特高压交流输变电成套设备和正负800KV直流输电成套设备研制成功。晋东南一南阳一荆门的1000KV特高压交流输变电示范工程已于2009年1月6日建成投运,综合自主化率为90%以上;特高压正负800KV直流输电的云广示范工程也于2009年12月28日建成投运,综合自主化率为60%以上。这两项是世界上运行电压最高、输电能力最大、代表国际输变电技术最高水平的重大工程。该工程大多数装备是世界上首次研制,除换流变压器和直流场设备由外商提供外,都由国内提供。说明此类重大装备研制能力和产品技术水平已居世界前列。
5、大功率超超临界火力发电机组关键技术装备已立足国内。国产的1000兆瓦超超临界火电机组的自动化控制系统,已于2009年12月通过工厂验收,以及风冷汽轮机等研制成功,标志着我国已掌握了建设世界最高级火电机组的技术能力。
6、风力发电迅速发展,1.5兆瓦机组已大批量生产,2兆瓦机组也已批量生产,3兆瓦海洋风电机组已研制成功。
7、一批大型工程机械研制成功。主要有:世界最长达72米臂架的混凝土输送泵车(型号为SY5502THB的国产62米混凝土输送泵车已在日本参与福岛县第一核电站4号反应堆的降温行动中发挥作用,凸显我中华民族的大国风范和宽厚美德),我国最大直径11.22米泥水平衡盾构机,500吨全路面起重机,11.5吨大型装载机,46吨内燃叉车,达到世界水平的1,250吨级履带起重机等。
8、大型农业机械研制成功并交付使用。主要有380马力大功率轮式拖拉机等。
我国高端装备制造增长迅速,已形成一定生产能力和产业规模。其核心技术有所突破,并形成一批创新能力较强的企业集团。沈阳机床(集团)有限公司、大连机床集团有限公司、进入世界机床产业前十强;中国一拖集团有限公司年销售收入超过百亿;涌现出中国四联仪器仪表集团公司、浙江中控技术有限公司、和利时系统工程有限公司等一批高端智能装备制造企业;西安、成都飞机工业公司年销售收入已超过百亿元。
二、我国高端装备制造业发展重点及其它战略性新兴产业需要的高端装备
在“十一五”期间我们取得累累硕果的同时,2010年我国进口了2,500亿美元左右的机械产品,其中主要是高端装备。目前高端装备的自主创新困难仍比较大,尤其是首台(套)高端装备自主创新依然面临很多困难。因此,国家决定加快培育和发展高端装备制造业。
1.我国高端装备制造业发展重点
国务院国发[2010]32号文《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,在关于战略性新兴产业中的高端装备制造业中明确指出:重点发展以干支线飞机和通用飞机为主的航空装备,做大做强航空产业。积极推进空间基础设施建设,促进卫星及其应用产业发展。依托客运专线和城市轨道交通等重点工程建设,大力发展轨道交通装备。面向海洋资源开发,大力发展海洋工程装备。强化基础配套能力,积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备。
2.其它战略性新兴产业需要的高端装备
(1)节能环保产业需要的装备
——高效节能技术装备及产品
——先进环保技术装备及产品
(2)新一代信息技术产业需要的装备
——物联网所需设备
——集成电路、新型显示专用制造设备
——整机装联设备
——新型电子元件专用制造设备
(3)生物产业需要的装备
——生物工程医学产品
——医药生产设备
(4)新能源产业需要的装备
——核电设备
——太阳能光伏发电设备
——风电设备
——生物质能利用设备
——智能电网设备。
(5)新材料产业需要的装备
——新型功能材料制备设备
——先进结构材料冶炼加工设备
——高性能纤维及其复合材料制备、成形和加工设备
(6)新能源汽车产业需要的装备
——动力电池制造设备
——快速充电设备
三、浅析高端装备制造业的某些磨料磨具
(1)航空设备
我国航空人经历了1985年“运10”飞机下马之痛,终于迎来了做“大飞机”的召唤。以C919大型客机和新舟600飞机为代表的、具有我国自主知识产权的干支线飞机,显示了我国在世界航空界的深厚实力和准备与波音、空客形成“ABC”( 空客Airbus, 波音Boeing,中国China)鼎立竞争的雄心壮志,显示了政府做大做强航空产业的决心。
C919设计航程4,075公里至5,555公里,可完全满足国内直飞航线的需求。2010年11月16日,C919大型客机在珠海航展上获得中外6家客户共100架订单。2011年,国产大飞机C919将迎来新订单。全国政协委员、中国商飞公司副总经理、国产大飞机总设计师吴光辉预计,根据国人生活水平、出行方式等因素的测算,中国未来对C919这一级别的飞机需求量有2,300~2,700架,全球对这一级别飞机的需求量将达2万多架。
2011年3月26日,西飞交付的首架新舟600飞机,在洛阳首飞,达到了国际同类先进飞机的性能水平,特别适合距离在800公里以下的中短途支线运输。随着运七-100等老一代机型退出历史舞台,国产C919、新舟60和新舟600等新型的国产民用飞机渐渐走到了前台,这种以尖端技术和自主研发能力为后盾的国产民机正常的“新陈代谢”,将会为满足中国航空运输市场对民用飞机的强劲需求提供强大动力。同时,具有国际先进水平的新舟700正在大力开发研制。
中国民航部门曾预测,到2012年,中国需要各类通用航空飞机1万到1.2万架,通用航空及其带动的产业将形成1万亿元人民币以上的市场容量。
中国是继美、英、俄、法之后,世界上第五个走上自主研制航空发动机道路的国家。在飞机中,航空发动机是“心脏”和动力的源泉。航空发动机制造,离不开磨料磨具和磨削。如在研磨方面,航空发动机的各种活门的配合表面、密封表面、喷咀的工作表面,都要求高的光度和形状、尺寸精度,均需进行研磨才能达到要求。白刚玉研磨膏或氧化铬研磨膏,在此发挥应用。
为了提高推重比,新一代航空发动机研制中广泛采用新材料和新结构。航空发动机要求良好的热稳定性和热硬性以及优异的高温力学性能。航空产品的不断升级换代,尤其随着各种复合材料和难加工材料的普遍使用,其加工技术也正逐步提高。目前,航空领域中越来越多地在使用PCD和PCBN材质的刀具、强力磨削等先进的磨削工具和技术。尤其是PCD刀具,以超强的切削性能和耐用度以及高韧性获得了一致的认可和广泛应用。如加工发动机活塞的PCD刀具,发动机活塞销孔精镗加工用PCD镗刀,加工航空发动机涡轮叶片根部窄深槽的电镀CBN砂轮。陶瓷结合剂CBN砂轮,也在加工航空发动机中使用。
每一架干支线民航飞机,配备4台航空发动机。仅C919这一级别的飞机,国内需要配套的航空发动机,就在万台以上。“十二五”规划,给直接向航空发动机厂提供磨料磨具的厂商,提供了一个二十多年来的极好的机遇。
除了民用飞机,军机的发动机市场也不容忽视。外媒报道,中巴已合造500架“枭龙”战机。另外,歼10在部队的换装,也应在发动机的磨料磨具提供商所考虑的市场范围之内。
XXX航空发动机是我国引进的具有优良性能和高可靠性的军用发动机,具有体积小、重量轻、油耗低、推力大的特点,在国产歼轰xxx飞机上已成功使用。发动机所需配套轴承,轴承品种每台42种74套,其中xxx轴承12种(深沟xxx轴承,三点、四点xxx轴承,双列xxx轴承),xxx轴承30种。42种轴承中,外圈带有异形安装边(xxx形)的轴承有30种。产品精度等级均在xxx级(xxx)以上,其中xxx级(xxx)占xxx%。
轴承行业和磨料磨具行业息息相关,向轴承行业提供磨料磨具的企业,间接也会得到轴承上游产品航空发动机(无论是军用还是民用)的行业由“十二五”规划所带来的惠利。
(2)卫星及其应用产业
随着经济与社会发展,国家对应急减灾、农业作物估产、森林资源调查、水文信息采集、国土资源调查、数字城市建设、通信保障、广播电视、远程医疗、远程教育以及大众用户对位置和地理信息的需求等都对卫星应用产生巨大需求。北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性卫星定位与通信系统,是除美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯“格洛纳斯”之后第三个独立运行的卫星导航系统。从2006年以来,中国已成功发射了7颗“北斗导航卫星”。专家介绍,目前我国北斗卫星系统的建设已跨入第二阶段,到2012年,北斗二代将覆盖整个亚太地区,初步打破国外的技术垄断。预计到“十二五”末期,我国将有近百颗卫星在轨运行,形成较完备的应用卫星体系,我国卫星应用产业将有巨大的发展空间。
中国版“GPS”——北斗卫星导航产业园2010年3月29日在重庆两江新区开工建设。项目投资总额50亿元,计划引进企业100家。该产业园一期建成后,预计将实现年产值100亿元,到2020年建成时年产值将超过500亿元。
电镀金刚石砂轮在磨削天线罩复杂曲面有很好的效果。滚珠丝杠在卫星、导弹制导系统、太空舱空间传动装置都有应用。滚珠丝杠制造需要数控丝杠磨床。高速磨削是提高磨削精度和磨削表面质量的有效方法,同时可显著提高生产效率。NSK在2005年的汉诺威EMO上展出了速度达240m/min的滚珠丝杠和滚动导轨。国产滚珠丝杠速度达100m/minLR,还有很大差距。数控丝杠磨床企业现采用CBN砂轮磨削。制造这两种超硬材料产品的企业应开拓进取,提高研发水平,为“积极推进空间基础设施建设,促进卫星及其应用产业发展。”做出应有的贡献。
(3)轨道交通设备(高速列车、重载列车、快捷轻轨)
1978年的秋天,邓小平在日本考察新干线时感慨地说:“像风一样快,我们现在很需要跑!”。当时,国外高速列车时速已达300公里,而中国旅客列车的平均时速却仅为43公里。2009年12月26日,武广客运专线正式通车,这是全世界运行速度最高、运营里程最长的高速道路,也将成为中国高速铁路建设的教科书。那一时刻,中国铁路已经跑到了世界最快。2008~2011年,武广、郑西、哈大等客运专线持续运营时速350公里。2010年12月3日京沪高铁枣庄至蚌埠段综合试验最高时速达到486.1公里。中国高速铁路的营业里程已经达到7,531公里,是全世界高铁运营里程最长、在建规模最大的国家。
铁道部公布了雄心勃勃的计划,将以北京为中心,打造1至8小时快速交通圈,绝大部分省会城市都将被纳入这个快速交通圈。中国正飞速进入高铁时代。高铁技术被称为“大国技术”。以前,全世界走在这一技术前沿的国家只有法国、日本和德国。时至今日,“皇帝轮流做,明年到我家”,中国高铁技术达到世界一流水平。到2012年,我国将有36条客运专线投入运营,总里程将达1.3万公里,基本建成以“四纵四横”为骨架的全国快速客运网。
无论高速列车、重载列车、快捷轻轨的列车,其制动和缓冲系统,弹簧是必不可少的机械基础件。弹簧经过绕簧、热处理等工序,断面需要磨削。每年铁路系统所消耗的弹簧量,都在数千吨以上。磨铁路弹簧的大规格大气孔砂轮,在“十二五”期间,估计至少将会以30%年增量增长。另外,钢轨打磨车专用砂轮是用于修磨铁路钢轨的专用砂轮。它通过运行中的打磨机车,在计算机的控制下对钢轨进行磨削。在铁路的营业里程急速发展的情况下,钢轨打磨车专用砂轮势必也会大幅增长。
(4)海洋工程装备
随着人均收入水平提高和工业化、城镇化的步伐加快,1993年,中国开始成为石油净进口国。十年后的2003年,中国的石油形势发生了又一个重大的转折:石油年消费量、进口量超过了日本,成为仅次于美国的世界第二大石油消费国和进口国。中国在2010年从海外购买了创纪录的2.393亿吨原油,比2009年增加了17.5%。预计到2015年,中国海外成品油需求量将增至2.86亿吨。
2011年3月19日,美英法等多国联军发射导弹并空袭利比亚,掀开“奥德赛黎明”军事行动。“司马昭之心,路人皆知”,说到底,“石油,石油,还是石油”。
2009年,我国已经超越美国成为全球汽车制造第一大国。“中国汽车拥有量迅速增长,其它交通工具也大量增加,对液体燃料的需求日益增长,只有立足国内开发,扩大石油进口,才能保证石油供给。我国陆上和海域油气资源还有很大潜力,保证石油产量长期稳定并有所增加,对确保能源安全十分关键。”
我国有18000多公里的海岸线,300多万平方公里蓝色的国土。“十二五”规划关于高端装备制造业中明确指出“面向海洋资源开发,大力发展海洋工程装备”,是英明的决策。
目前,海洋工程装备规划已经过了中海油等方面专家的联合编制,今后将重点面向国内外海洋资源开发,以海洋油气开发为主要突破口,大力发展用于海洋矿产资源开发的装备制造业。
依据中海油“十二五”规划,到2015年,中海油的油气产量将达到1亿至1.2亿吨油当量;其中,国内的油气产量将达到6,000~6,500万吨,海外的油气产量则将达到4,000~5,000万吨油当量。在2011年至2015年这五年期间,需要新建国内海上油气产能3,000~3,500万吨油当量,新增海外油气产量3,000多万吨。而未来五年中海油的海上油气田开发工程建设投资,仅国内就将达到1,000亿元。
石油工业使用的聚晶金刚石钻头比牙轮钻头具有更高的安全性,可以极大地提高钻井工作效率和降低钻井成本。在大段软到中等硬度地层具有突出的优点,特别是在成本高的海洋钻井,PCD钻头更具有牙轮钻头不可比拟的优势。2009年,我国的海上已经建成35座石油钻井平台,其中国内建造了22座,其国产化率已经达到75%~85%。
聚晶金刚石石油钻头将会在国家宏观政策下随海洋工程设备的快速发展得到快速的发展。而聚晶金刚石石油钻头所用复合片的生产厂家将会更加乐不可支。
(5)智能制造装备
智能制造装备是具有感知、分析、决策、控制、执行功能的制造装备,它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。
智能制造装备主要包括:智能控制系统,精密和智能仪器仪表与试验设备,高档数控机床与基础制造装备,自动化成套生产线,智能专用装备,关键基础零部件、元器件及通用部件。
2009年,我国的机床行业企业数达6,400多家,工业总产值4,014亿元。全国机床保有量约700万台(30吨以上重型机床约50万台)。全国金属切削机床产量58万台,锻压机床达到15万台(电加工机床、热处理机床、木工机床、激光加工机床及其它特种加工机床有一定增长)。2010年我国机床工具行业实现工业总产值5536.8亿元,同比增长40.6%;数控机床产量达到23.6万台,同比增长62.2%。机床产值和数控机床产量均列世界第一。
航空航天、船舶、汽车、发电设备等制造领域都离不开高档数控机床与基础制造装备。“高档数控机床与基础制造装备”也是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)年》确定的16个国家科技重大专项之一。到“十二五”末,高档数控机床与基础制造装备专项将实现自主创新能力显著提高,掌握一大批具有自主知识产权的核心技术,总体技术水平进入国际先进行列。届时,主机、数控系统、功能部件“中档规模化、高档产业化”将得以实现,我国将研制出一批具备国际先进水平的关键装备;进口量大的高速、精密立卧式加工中心、数控车床等产品市场占有率将有明显提升。
我国CBN磨具的研究开发始于七十年代中期,通过对丝锥、滚珠丝杠、机床导轨、齿轮、凸轮轴、曲轴、油泵及其它难加工材料的磨削加工进行大量试验研究工作,取得了较好的应用效果。目前,我国CBN磨具品种规格已形成系列,CBN砂轮最大直径可达750mm~1100mm 砂轮,最高使用线速度可达80m/s。某些产品的使用性能已接近甚至超过国外同类产品水平。生产机床用CBN磨具和其它机床用磨料磨具的企业,应加大投入,持续创新,提升管理水平,提高经营绩效,为实现国产中高档数控系统市场占有率提高到50%的强国目标而不遗余力。
四、结语
加快培育和发展高端装备制造业,必然成为带动整个磨料磨具行业升级的重要引擎,成为战略性新兴产业的重要支撑。加快培育和发展高端装备制造业,是走“创新驱动、环境友好、内生增长”发展轨道的必然选择和重要举措,是抢占新一轮经济和科技发展制高点的必由之路。因此我们必须从战略上高度重视发展高端装备制造业,为高端装备制造业的发展提供更加有效的服务和保障,从而带动整个磨料磨具行业的振兴。
发展战略性新兴高端装备制造业产业,离不开磨料磨具行业的支持和支撑。随着“十二五”规划的贯彻和实施,随着党和政府大力支持高端装备制造业这一战略性新兴产业,磨料磨具行业必将在我国的高端装备制造业发挥作用、贡献力量,迎来它的又一个春天。