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2018年以來,猝不及防的美國(guó)對(duì)中興芯片禁運(yùn)事件,讓中國(guó)制造陷入一片恐慌式嘩然。雖然可以清晰的看到美國(guó)對(duì)于中國(guó)的科技力提升感到一種危機(jī)感,但我們也很快意識(shí)到各個(gè)領(lǐng)域中的卡脖子技術(shù)正在制約著中國(guó)實(shí)力的真正發(fā)展。而所謂的卡脖子技術(shù)體現(xiàn)在中國(guó)機(jī)器人行業(yè)的核心零部件領(lǐng)域,就非被日本壟斷的精密減速機(jī)莫屬了。
針對(duì)卡脖子技術(shù)精密減速機(jī),機(jī)器人大講堂特邀北京工業(yè)大學(xué)教授,教育部長(zhǎng)江學(xué)者、國(guó)際齒輪標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ISO/TC60)委員、減速器行業(yè)知名專家石照耀先生為大講堂觀眾做了一次精彩的分析演講。在他看來中國(guó)的精密減速機(jī)正處在山坳上,后退不可能,向前險(xiǎn)阻重重。為方便大家學(xué)習(xí),機(jī)器人大講堂將石教授演講內(nèi)容《山坳上的機(jī)器人精密減速器》整理如下(為縮減篇幅,石教授部分演講內(nèi)容以PPT形式呈現(xiàn)):
今天起了一個(gè)比較口語化的題目“山坳上的機(jī)器人精密減速器”,因?yàn)槲艺J(rèn)為山坳上比較能準(zhǔn)確的描述我國(guó)精密減速器的現(xiàn)狀。40億市場(chǎng)份額的關(guān)節(jié)減速機(jī)只占2000多億齒輪行業(yè)中很小一部分,本不應(yīng)該受到過分的關(guān)注。但如今機(jī)器人行業(yè)快速增長(zhǎng),從政府到民間,從投資到企業(yè)都關(guān)注著減速機(jī),我總結(jié)下來有三點(diǎn)原因:
基于這三點(diǎn)原因,中國(guó)機(jī)器人減速機(jī)產(chǎn)業(yè)就在山坳上,后退是不可能了,即使向前也是艱難險(xiǎn)阻。我們從世界范圍來看待這個(gè)話題,同樣機(jī)器人精密減速器也處在山坳上。
今天我講三個(gè)問題,首先做一個(gè)遠(yuǎn)眺與近觀,看看山坳上的減速器;再講講我們所面臨的問題與對(duì)策;后討論一下這個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。
我們先從齒輪行業(yè)的大背景下來看精密減速器。齒輪行業(yè)在零部件里是的行業(yè),有自身的發(fā)展規(guī)律和技術(shù)進(jìn)展節(jié)拍。先給大家普及一下齒輪行業(yè)的概念,齒輪就分兩種,我們書上講很多,齒輪就是兩種,工業(yè)齒輪和車輛齒輪,齒輪行業(yè)的特點(diǎn)可以總結(jié)為以下這些:
機(jī)械零部件有很多種,如軸承、緊固件、模具等等,但齒輪行業(yè)的產(chǎn)值是的,2017年達(dá)2360億,軸承只有1800多億。過去30年,中國(guó)齒輪行業(yè)經(jīng)歷了3個(gè)增長(zhǎng)周期,總體上30年來齒輪行業(yè)都增長(zhǎng)很快,但是2014、2015、2016徘徊了三年。齒輪行業(yè)還有一個(gè)特點(diǎn),在中國(guó)制造走向世界過程中,齒輪行業(yè)體現(xiàn)的是逆差,這點(diǎn)我后面再講。
90年代,伴隨摩托車的大發(fā)展,齒輪行業(yè)出現(xiàn)了次大增長(zhǎng),從20多億增長(zhǎng)到近200億,這是以機(jī)械裝備為主的時(shí)代。2001年以后汽車齒輪的發(fā)展使我國(guó)齒輪行業(yè)產(chǎn)值從幾百億躍升到了1000多億,這是第二次大增長(zhǎng),從此齒輪行業(yè)進(jìn)入數(shù)控裝備時(shí)代。齒輪發(fā)展的第三個(gè)周期是十多年前,我國(guó)重工業(yè)起飛帶動(dòng)的風(fēng)電、工程機(jī)械等齒輪箱的快速發(fā)展,行業(yè)產(chǎn)值突破2000多億。這期間我國(guó)齒輪技術(shù)也得到了全面提升。
齒輪行業(yè)經(jīng)歷了30年的發(fā)展和三個(gè)增長(zhǎng)周期。我對(duì)這30年中國(guó)齒輪行業(yè)做了一個(gè)評(píng)價(jià):
現(xiàn)在,經(jīng)過三年的徘徊,由于國(guó)家轉(zhuǎn)型升級(jí)政策和齒輪行業(yè)技術(shù)突破等等,齒輪行業(yè)迎來了第四個(gè)增長(zhǎng)周期。所以現(xiàn)在是風(fēng)投齒輪行業(yè)的一個(gè)好機(jī)會(huì),因?yàn)檎麄€(gè)大周期已經(jīng)開始了。
第四次增長(zhǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)主要在3個(gè)領(lǐng)域:是汽車自動(dòng)變速器;第二是精密減速機(jī);第三是軌道交通用齒輪箱。目前齒輪行業(yè)在這三個(gè)點(diǎn)上風(fēng)口比較多。
汽車自動(dòng)變速器曾經(jīng)是我國(guó)齒輪行業(yè)的一個(gè)痛。我國(guó)年產(chǎn)近2900萬輛汽車,自動(dòng)變速箱曾幾乎全依賴進(jìn)口和外資企業(yè)生產(chǎn),齒輪行業(yè)100多億的逆差主要來源于自動(dòng)能變速箱的進(jìn)口。
這兩年我國(guó)在自動(dòng)變速箱方面迎來了大突破,AT、DCT、CVT全部突破,全面開花。國(guó)產(chǎn)自動(dòng)變速器的發(fā)展帶來兩個(gè)結(jié)果:國(guó)內(nèi)自動(dòng)變速器市場(chǎng)在劇烈地重新洗牌;另外手動(dòng)變速器的市場(chǎng)需求下降,手動(dòng)變速器企業(yè)的日子越來越難過。
增長(zhǎng)點(diǎn)之二就是精密減速器,涉及面很寬。數(shù)控機(jī)床曾經(jīng)連齒輪都沒有更別說減速器了,現(xiàn)在高檔數(shù)控機(jī)床都帶有精密減速器,因?yàn)樘砑訙p速器能提高整個(gè)機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。此外自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)減速器的需求也很大。這個(gè)市場(chǎng)國(guó)內(nèi)發(fā)展很快,空白點(diǎn)也很多,現(xiàn)在成規(guī)模進(jìn)口;再一個(gè)是機(jī)器人的關(guān)節(jié)減速器;還有智能器具和IT設(shè)備對(duì)精密減速器的需求,也是風(fēng)投熱的一塊。比如全屏手機(jī)的鏡頭,就是由微小減速器驅(qū)動(dòng)彈出的,各種密碼鎖也對(duì)減速器有巨量需求;值得特別關(guān)注的是:“控制+電機(jī)+減速器”集成為“機(jī)電動(dòng)力模塊”將是未來增長(zhǎng)快的。
第三個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)是軌道交通的。現(xiàn)在和諧號(hào)、復(fù)興號(hào)上的高鐵齒輪箱已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化了,高鐵齒輪箱要求比較高,壽命是30年,風(fēng)電要求是20年,一輛高鐵一年跑80萬公里,30年是2萬公里。
那么第四次增長(zhǎng)有什么特點(diǎn)呢?前三次基本上是引進(jìn)、消化、再創(chuàng)新,現(xiàn)在減速器技術(shù)只能靠自己研發(fā)了。第四次增長(zhǎng)的特點(diǎn),一是自有技術(shù),二是綜合性。在座的很多搞研究的,這是一個(gè)很好的機(jī)會(huì),減速器行業(yè)的專家收入都很高,這個(gè)領(lǐng)域的機(jī)會(huì)還是蠻多的。綜合性體現(xiàn)在技術(shù)、裝備、人才、管理等多個(gè)方面,而不是依靠單要素的。
第四次增長(zhǎng)給大家?guī)砹诵碌臋C(jī)會(huì),我國(guó)也將從齒輪大國(guó)成長(zhǎng)為齒輪強(qiáng)國(guó),將形成新的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。對(duì)企業(yè)來說,是一個(gè)重新洗牌的機(jī)會(huì),很多龍頭企業(yè)會(huì)脫穎而出。
總之第四次增長(zhǎng),是中國(guó)齒輪行業(yè)的一次全面的、有質(zhì)有量的提升;產(chǎn)值將突破3000億,機(jī)器人精密減速器領(lǐng)域的產(chǎn)值將達(dá)到150億;終將實(shí)現(xiàn)我國(guó)從齒輪制造大國(guó)成為齒輪制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。
下面我們從齒輪大背景下怎么來看機(jī)器人精密減速器? 以下是石照耀教授總結(jié)的其個(gè)人觀點(diǎn):
下面我講問題和對(duì)策,主要是講一些共性問題。潮起潮落一批企業(yè)退出去了,這很正常,近來機(jī)器人精密減速器的投入在下降,是回歸到理性了嗎?已經(jīng)走過了喊口號(hào)的階段了,現(xiàn)在很多企業(yè)是實(shí)實(shí)在在干活,大浪淘沙留下來的才是金。
過去一些年,我們解決了許多問題,回顧就會(huì)發(fā)現(xiàn),我們精密減速器行業(yè)的進(jìn)步還是很明顯的,但目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的需求!精密減速器現(xiàn)在存在一些共性問題,需要全行業(yè)共同面對(duì)。我曾去日本參觀過一家著名的精密減速器企業(yè),重點(diǎn)考察了精加工車間和裝備車間。我發(fā)現(xiàn),日本的工藝技術(shù)、專用裝備、工量夾具等,是幾十年不斷積累下來的。這需要時(shí)間,這不是一天兩天能解決的問題;我們?cè)趯S迷O(shè)備和配套輔具等各個(gè)方面的差距還很大,需要不斷積累才能趕上。還有一個(gè)問題是后續(xù)投入!很多企業(yè)前期投了幾千萬乃至幾個(gè)億,后續(xù)看不到效益的時(shí)候就停下來的,所以后續(xù)投入是很多企業(yè)面臨的問題。2014年全國(guó)有50多家做機(jī)器人相關(guān)減速器的,現(xiàn)在可能也就10多家了,20%在堅(jiān)持,30%觀望,50%退出去了。還在堅(jiān)持的企業(yè),能堅(jiān)持下去嗎?從事機(jī)器人精密減速器是有窗口期的,留給中國(guó)精密減速器窗口期大概是3~5年吧。很多企業(yè)如果是沒有國(guó)家項(xiàng)目的支持,僅僅靠自己的一年一兩千萬的投入,不要說買裝備,窗口期不會(huì)太長(zhǎng)。
現(xiàn)在機(jī)器人精密減速器行業(yè)處在雙重壓力之中。感覺日本人在給我們做“局”,知道中國(guó)的東西快出來了,就開始降價(jià),你做的成本比他的銷售價(jià)還高,讓你沒辦法賣出去,憋得你很難受。第二個(gè)是限制相關(guān)專用設(shè)備進(jìn)入中國(guó),逼你中國(guó)買價(jià)格昂貴多的瑞士和德國(guó)設(shè)備,就是加大你投入成本,讓你成本下不來,延遲你產(chǎn)品上市。
我們是一個(gè)大國(guó),我們必須走自主化之路。我們自主化之路應(yīng)該是幾個(gè)方面,一個(gè)還是要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),減速器必須有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。第二是裝備的自主化。
我講一點(diǎn)技術(shù)的,我們所有的減速器跟現(xiàn)在的市場(chǎng)不匹配,大家都知道原因在哪里,性能的問題、精度、壽命、系列化不強(qiáng)、成本不可控等等,無論是RV還是別的減速器,跟日本有明顯的差異。在設(shè)計(jì)方面,我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)體系沒有完成,系列化優(yōu)化設(shè)計(jì)體系待完善。日本有一套成體系的設(shè)計(jì)分析軟件,積累了很多數(shù)據(jù)庫,能完成全生命周期的仿真分析。第二是批量化制造與檢測(cè)技術(shù)需提升。第三個(gè)精度保持壽命提升問題。再一個(gè)就是應(yīng)用,工程應(yīng)用數(shù)據(jù)反饋與優(yōu)化缺失,畢竟國(guó)產(chǎn)減速器在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用歷史不長(zhǎng),這是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),只有用戶使用中發(fā)現(xiàn)了問題才能促進(jìn)我們減速器的持續(xù)改進(jìn)。
想想這個(gè)問題,為什么30年前,1980年代,我們沒有和日本同時(shí)開始下功夫研究機(jī)器人精密減速器?說白了我們還是沒有這個(gè)產(chǎn)業(yè)需求,10年前中國(guó)的勞動(dòng)力還沒有這么貴,我們沒有前瞻性?,F(xiàn)在實(shí)際上整個(gè)行業(yè)在補(bǔ)課,補(bǔ)20年前、30年前的課,我們研究的產(chǎn)業(yè)的、風(fēng)投的等等,都是在補(bǔ)課。
這段線年以后RV還是不是理想的關(guān)節(jié)減速器,RV減速器以后,是不是機(jī)器人終的形態(tài)?就像筷子一樣,筷子一千多年前就有了,還是兩根棍子。我感覺到減速器現(xiàn)在這種形態(tài)肯定是要改變的,它本身存在著一些問題,那么復(fù)雜,要求那么高,帶來了方方面面的問題,說不定哪天一個(gè)前瞻的出現(xiàn)把這些東西都改變了。
工業(yè)機(jī)器人就一定要有減速器嗎?這個(gè)問題我們?cè)趪?guó)內(nèi)爭(zhēng)論了好久,到底為什么一定要用?現(xiàn)在的結(jié)論是,工業(yè)機(jī)器人減速器其實(shí)是不可替代的,在目前階段。所以現(xiàn)在很多人在探討這個(gè)問題。
我覺得目前在這方面有很多探索,整體上來講,我覺得目前所有的努力沒有顛覆性的。
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