“大而不强”的中国机床,如何向上突破?

2023-11-23 10:32:00    字号:

  专辑导语:
  当前,全球政治经济格局正经历剧烈而深刻的变动,同时,技术进步加速迭代。国际关系的重塑已经与技术变革深度绑定。因此,中国与美西方之间在科技领域的竞争日趋激烈,半导体、新材料、新能源汽车、工业母机等关键产业技术的大国角力日益凸显。
  对中国而言,要想在前沿科技领域缩小与发达国家的差距,跨越中等技术陷阱,国家层面必须基于长远和宏观的战略考量进行政策设计。有许多问题值得深入思考,例如,如何培育出一个能够促进各子系统间良性互动的创新系统?如何充分发挥创新主体的潜力,进而提升整个产业链的自主可控能力?如何运用国内超大规模市场提升自主创新能力?
  为此,IPP特别推出《应对全球变局的中国产业与技术政策》专题,邀请多位研究人员从不同的视角和产业领域对相关政策问题进行分析,以飨读者。
   
  一、什么是工业母机?中国工业母机发展如何?
  工业母机是“生产工具的工具”,被公认为制造业体系的基石和摇篮。
  对工业母机的界定,一般根据是否包括增材制造分为两种。简单而言,即“机床+增材制造(如相关3D打印设备)和”机床“两种。本文分析所述工业母机,均指机床。
  从产业链看,工业母机的上游包括传动系统、数控系统、刀具等核心零部件,中游为整机本体生产,下游涉及汽车、航天、消费电子、模具、工程机械等几乎所有制造业领域。
  我国历来高度重视工业母机产业发展,其历史可追溯至五十年代中期苏联援建的十八个机床厂(即所谓“十八罗汉”)。新世纪以来,以“高档数控机床与基础制造装备”国家重大科技专项(以下简称“04专项”)为代表的一系列政策,客观上推动了我国工业母机产业的发展。
  依托庞大的制造业下游市场,我国早已成为工业母机最大的生产和消费国。德国机床厂商协会(VDW)数据显示,2022年中国机床产业产值和消费额分别达到257亿欧元和260亿欧元,全球市场占比均为32%,位居世界第一。
  二、“大而不强”的问题及其原因
  必须意识到,我国工业母机产业发展存在的一个最大特点就是大而不强,仅有规模优势没有技术优势,低端产品产能过剩,中高端产品在结构、水平、研发等方面与机床制造强国存在差距。
  业内人士在笔者调研中提及,低端数控机床国产化率已超过95%,中端超过60%而高端不足10%;国产中高端数控机床在整机可靠性、加工精度、加工效率、整机及关键零部件寿命、智能化水平等方面与国际领先水平存在差距。
  习近平总书记在2021年5月的两院院士大会上就已指出:工业母机、高端芯片、基础软硬件、开发平台、基本算法、基础元器件、基础材料等瓶颈仍然突出,关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变。我国工业母机产业总体处于世界第二梯队。
  2018年以来,随着中美贸易摩擦的升级,国内企业和科研机构对外技术获取渠道进一步受限。围绕工业母机,各级政府主动有为,采取了一系列措施,机床产业在整机与零部件领域已涌现出一批突破性技术成果,但尚未实质性改变“受制于人”的局面。
  究其原因,笔者认为很大程度在于工业母机产业的特殊性。作为生产工具的工具,由于替换成本高,容错率小,对稳定性和可靠性要求极高,工业母机属于典型的强客户粘性行业。而越高端的制造业行业,对工业母机的性能指标要求就越苛刻,替换所需承担的成本和风险越高,其附加值高低与客户粘性存在大致的正比关系。
  同时,“好产品是用出来的”。只有在市场上大量使用,才能获得技术迭代和完善提高的机会,技术成熟度才能不断提升。只有实现规模化的市场应用,产品的生产成本才能降低,产品的市场竞争力才能进一步提高,前期的研发投入才能收回,企业才能形成具有自我造血能力的良性循环。
  但基于前述强客户粘性,就算在实验室内实现了“0到1”的技术突破,由于无法切入下游应用场景,国产高端工业母机始终难以实现真正突破性进展。
  三、中国高端工业母机发展的机遇
  当前国产高端工业母机最大的发展机遇,在于外部环境恶化导致的进口产品获取难度增加,叠加产品周期导致的缺口。
  一方面,外部条件制约使进口高端数控机床的成本与风险增加。首先,以美国为首的发达国家限制部分高端数控机床和相关技术对中国的进口。
  其次,数控机床在使用过程中存在维保和系统迭代升级,外部环境的不确定性增加导致长期使用的相关风险进一步加剧(极端情况下,可能出现停止更新和远程停机)。这些风险和成本客观上导致需求端对国产化替代的紧迫性进一步提升。
  另一方面,机床的使用周期一般为10-15年,而上一轮换机高潮出现在2009-2011年,当前存量市场面临较大更新需求。同时,随着我国高端制造业的不断发展,对高端数控机床的增量需求也不断涌现。
  国家和各地政府已充分意识到这一机遇,“专精特新”政策、示范应用政策、对工业母机企业的研发税收减免等各项扶持措施已为工业母机企业发展构建了较为优越的政策环境。
  我们认为,更好抓住这一机遇尚欠缺的一个抓手,在于推动供给方切入相应市场。
  四、现有政策在推动工业母机发展时所面临的阻碍
  当前我国对工业母机产业的发展支持力度不可谓不大,但政策思路偏传统,对“0-1”的技术突破提供了较为充分的激励,而对产品实际应用推广的重视力度仍有待进一步加强。
  地方层面尽管遵照上级政策文件精神出台了对应配套政策,但由于工业母机行业具有的规模相对小、利润相对低、对就业拉动效果相对不明显等特点,受限于GDP增长压力,难以调配大量资源投入,更多是作为“保障供应链安全稳定”的政治任务来抓。
  对此的一个例证是,近年高端数控机床应用领域取得的突破,更多集中在航空航天等“面向国家重大需求”的产业领域。
  从需求侧分析,由于国产化替代的成本与风险大于继续使用现有产品,用户没有动力进行更换。这种成本的差异不应该、也无法用政策奖补补齐。
  从供给侧分析,由于无法切入高端应用场景,企业没有动力进行研发,首台套奖补或税收优惠等政策也无法真正发挥应有效能。
  五、发达国家的经验借鉴
  (1)紧密的客户联系
  无论德国还是日本的头部厂商,都与客户联系紧密,其在中试等阶段就与客户形成了强有力的合作关系,联合开展测试验证。
  这种做法有效降低了彼此的成本:从生产者的角度,原先独自承担的中试成本,部分被用户分摊;从使用者的角度,联合测试验证能使使用方更早发现可能的问题,避免实际生产时可能产生的风险。
  (2)专精化的发展路线
  工业母机企业的营收规模普遍不大,全球“巨头”也不多。收入最高的山崎-马扎克营收规模在50亿美元左右,且中低端机床占收入大头,高端部分呈现利润高、规模小的态势。由于各下游行业的要求不尽相同,高端机床普遍有技术门槛高、不同领域技术差异大、零部件价值高的特点。
  基于此,工业母机领先国家涌现出一大批在特定领域具有优势的“隐形冠军”,即总体规模不大,不为外人所知但在相应细分领域具有极大优势和知名度的厂商,并与知名整机巨头一道构建起本国或本地区产业生态。这与我国当前“单项冠军”“专精特新小巨人”相关政策所希望达成的愿景类似。
  (3)化危为机的实践
  一个半导体领域的典型案例可为当下我国工业母机“突围”提供借鉴。2019年日本颁布对韩半导体材料出口禁令,彼时韩国对日本的氟化氢和光刻胶依赖度分别为94%和80%。
  对此,韩国政府于2019年加大了对半导体原材料、零部件和设备供应商的支持力度,并于同年11月启动了进口替代项目,试图通过供应商多元化以及国产化两步走的战略,来减缓对日本在上述领域的依赖。
  2023年3月,韩国政府提出将在首都圈打造全球最大的半导体集群,以强化本国产业链,并要求三星等企业加入。3年多时间,韩国在氟化氢方面的进口量下降了66%,成功打破日本封锁。
  六、新形势下推动国产高端工业母机发展的政策建议
  面对不确定性显著增加的新形势,中国高端工业母机的突破必须在坚持核心技术自主可控的基础上,充分调动企业,特别是民营企业的研发积极性,真正切入高端应用市场。政府需转变“以规模论英雄”的传统政策思路,综合行业特点提供更加特化的支持。
  (1)以政府研发生产项目激发企业研发积极性。一方面,现有科技政策对高端工业母机的技术突破的奖励无法解决高端市场的切入问题,无法真正调动企业积极性。
  另一方面,现有高端技术的突破,部分依托基于国防或其他需求的政府项目。因此,可考虑向符合相关资质要求的企业,特别是民营企业开放更多政府项目委托,由此可能带来至少两点好处:
  第一,为某一技术的应用提供了需求保障,让企业有动力以此为契机调动研发能力,进行对应技术攻关。
  第二,一旦技术研发应用成功,政府项目的“背书“将为企业提供更佳的”商誉“,有利于其进一步市场开拓。
  (2)规定政府采购中国产化产品比例,鼓励国企优先采购国产产品。对国内高端工业母机厂商进行部分非市场化政策倾斜,目的在于:
  第一,为国内企业创造一部分可切入的高端需求,使其有持续研发和生产经营的动力。
  第二,在应用中积累的相关数据,将直接带动产品的迭代升级。但应注意,为避免初衷是扶持的政策被扭曲、误解为“铁饭碗“,反而限制企业竞争力,在制定实施细则时需考虑设置随时间延长而递减的支持力度。
  (3)鼓励生产厂商与下游客户开展联合测试验证。让生产端与使用端更早产生链接,并减少测试验证的综合成本。此类行为在部分国内头部厂商与其主要客户间已有较为丰富的实践,多为自发行为,政府层面可进行进一步引导。例如对联合开展测试验证并最终形成一定采购规模的行为进行宣传、鼓励和奖补。
  (4)持续深入推进“专精特新”系列政策落地,不以规模论英雄。探索加大工业母机优势地区(如长三角、珠三角等地)地方性”专精特新“和应用示范相关举措中对工业母机的支持力度。在地方产业规划中,将工业母机,特别是高端工业母机的培育重点向技术突破和利润率上升(而非规模扩大)倾斜。
  [1]2022年9月6日,工信部“大力发展高端装备制造业”发布会,装备工业一司司长王卫明的发言。
  (IPP评论(公众号)2023-11-22,华南理工大学公共政策研究院研究助理 庄文越)