没有任何一个行业像机床这样,中国搞不好,美国也落后了

小编的话:美国机床落后是一个不争的事实。这一点, 早在1993年,兰德智库就已经发出“美国机床的下滑与振兴”的警告。然而,之后的近三十年,随着全球化的扩张, 美国制造业大幅度外包。机床作为工业母机,自然也就衰落了。

小编的话:美国机床落后是一个不争的事实。这一点, 早在1993年,兰德智库就已经发出“美国机床的下滑与振兴”的警告。然而,之后的近三十年,随着全球化的扩张, 美国制造业大幅度外包。机床作为工业母机,自然也就衰落了。

来源/知识自动化(ID:zhishipai)

作者/林雪萍

图1/挽回颓势:三十年前的呐喊

最近几年,美国制造又期望重归胜势。机床,也得到了更大的关注。美国国防部在1月份推出的《2020财年工业能力评估》报告中,对16个产业进行评估。作为重点交叉产业, 机床的发展策略,连续三年被列入讨论范围

图2/美国国防部2020财年工业能力评估报告,2021年1月

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1/ 回不去的巅峰时代

美国机床界的 巅峰时代是在1980s前后。意味深长的是,就在 1971年,以制造业立国而强盛起来的美国, 第一次开始出现了贸易逆差。这个裂缝并不算大,但却成为了一个美国制造的分水岭。机床经常被称为工业母机,是绝大多数机械制造的源头;其实 机床还有一种作用,那就是制造业的温度计,是满江春水的一只渡鸭,它最能敏感地感知到周围的变化。贸易逆差后的十年,当初微不足道的信号,已经变成了强大的号角。 美国机床产值开始急转直下而日本和德国则狂歌猛进意大利作为机床强国,也跌跌撞撞地基本守护了自己的江山。

图3/四大机床强国的产值

Source:兰德报告,1993年

兰德智库的警告,就是发生在这个时间。1993年的报告,给出了苦口婆心的建议。但是, 智库的嘴皮子,抵不过企业家的飞毛腿。美国制造商,迅速将生产基地遍布全球,也因此获得了丰厚的回报。而美国的本土 制造则走向衰落,机床界也了无生气

2/ 中国机床:无法平复的火山口

十年前,中国机床曾经有着辉煌的日子。 2012年,全球第一、第二的机床厂商都是中国机床。以并购德国机床企业作为中国机床国际化的策略,也是风生水起。那个时候,人们或许以为,天下机床,大局已定。

然而, 机床从来就是一个奇葩行业,不按常理出牌,尤其是在中国。后来事态的发展,证明了一件事情:全球机床行业已经成为一个成熟的市场,但中国还远远没有。尽管几乎从二十一世纪一开始(加入WTO之后的第二年, 中国机床产值达到了近60亿美元,位居第一),中国就一直是最大的机床生产国和消费国。但中国的机床行业,却 一直都处在一个动荡不定的火山口。二十年来,中国机床产业,并没有找到让自己平静下来的方法。2020年 重组沈机后的中国通用技术集团,刚刚能静下心来规划未来机床组合的大计,人们完全可以想象,中国机床振兴之路,或许才刚刚开始。

图4/产值分布

Source:美国国防部《2020财年工业能力评估报告》

从产值来看,2019年中国大陆和中国台湾地区的 总产值为240亿美元,几乎是美国的四倍德国、日本、意大利则尾随其后。这三个国家,基本保持了四十年前的格局。

尽管如此, 美国依然保持很强的机床消费能力。以100亿美元, 仅次于中国220亿美元的消费能力排名第二。但 二者的差距在减小。根据美国国防部去年出版的《2019年工业能力评估报告》提到,在2018年的时候,中国机床消费产值接近300亿美元,而美国为85亿。当时差距达到了3.5倍。美国的机床消费量在增长,说明美国制造业,对机床产品仍然是一个很有吸引力的市场。只是,它 已经无法由美国机床制造商来满足

图5/产值分布

Source:美国国防部《2020财年工业能力评估报告》

3/ 机床是一个刺头行业,最不服管理

机床是工业母机,但 也是一个刺头行业它最不服政府管理,无论是经济手段,还是行政手段,对它似乎都不管用。 它好像只遵循工程师主义。

没有任何一个行业,能像机床这样,全球第一大和第二大经济体,都是贸易逆差。美国国防部的评估报告非常感慨, 就机床而言,美国是表现最糟糕的国家,贸易逆差达到了38亿美元。全球Top20的机床厂家,美国只剩下军方力保的 格里森机床哈斯机床。中国的贸易逆差,也达到25亿美元——考虑到中国是全球最大的机床消费国——达到了220亿美元。这个将近11%比例的逆差, 实在是非同寻常。中国机床实在太需要突破了。而相比而言, 日本和德国的机床贸易 顺差分别为70亿和60亿美元。

图6/机床贸易顺差和逆差

这几年贸易战引起制造风生水起的 墨西哥、印度和越南等, 也都是逆差国家俄罗斯制造业这几年萎缩厉害,但机床照样逆差。说明 这些国家制造,都要靠国外的机床来做支撑。然而,如果看那些实力强大的工业国家,例如 加拿大和法国,机床也是进多出少,同样也是逆差。看起来, 机床真是一个奇葩的行业,跟哪个行业都不像。

机床是一个高度情绪化的行业,几年峰顶几年谷底,有着强烈的周期性。很多机床企业,都是在谷底被绊倒了。 任何一个国家的工业健康,它的心脏部位就是机床。只有靠国家的大力和精准的扶植,才能保得住这颗强大的心脏。在贸易顺差的前列,包括 日本、德国、韩国、意大利和西班牙,在过去发展阶段,政府都曾起到了巨大的作用。 美国人现在对此似乎也有所认同,甚至在暗示羡慕中国和欧盟的投资扶持计划。

值得关注的是,机床产业的发展,并不是靠劳动力的工资红利而保证的。许多贸易平衡为正的国家,如日本、德国、意大利、 瑞士、韩国、西班牙和 奥地利,几乎都不是低工资市场。这表明,机床的发展,对劳动力成本并不敏感,它并不是一个劳动力密集的产业。 低工资的人力资本结构,会恶化机床的发展。

4/ 美国机床也深受SCI的毒害

任何国家工业健康的核心是其机床工业。机床行业的衰退与国内制造业的衰退是相伴而行的。

令美国国防部焦虑的是,机床本身是机器人、自动化、精密零件的基础,不仅仅是工业,而且军火商也都是直接利益攸关方。然而, 在世界上最大的21家机床制造商中,如今美国仅占两家——格里森和哈斯自动化。而相比之下, 日本拥有8家,德国拥有6家。从这一点看, 美国对中国机床的戒心似乎并不大。美国国防部认为,中国为全球设计、制造和销售大量相对低成本的机床,并从更先进的地区(特别是日本、欧洲和美国)进口高端机床。但国防部从来也 不会因此放弃宣扬中国机床威胁的机会,在去年的报告中,就非常笼统地指责中国知识产权、倾销等问题。

作为最大贸易逆差国,美国机床为何在高精尖机床领域,对外依赖度如此巨大。 美国机床为何发展不利

一个重要的原因,就是大学资源的枯竭。机床研究耗时耗力,但成果却 没有显示度。刊登机床相关技术的出版物,基本都是影响因子比较低的期刊。没有科学引文索引SCI因子的牵引,许多大学领导也都 将机床行业视为“老技术”,更愿意将资源集中在“新领域”。 美国一直是管道创新的典范,如果缺少了上游大学、研究院的创新火种,后面的制造创新就会一塌糊涂。美国机床的落败,就是这样一个明显的案例。

另外,制造资源和材料的短缺,以及人力资源缺口,都是美国机床难以产生竞争力的原因。美国家长和大学生,都更青睐一刀切的四年制(无论是否需要)。而这种教育的结果,也使得学生对于机床制造业都选择了远离。

这种人才现状, 跟中国制造面临的情况,还真是一样

而新冠疫情,导致美国成千上万的小型公司情况更加糟糕,而美国机床工业和国防部非常依赖这些公司。而 小型公司的减少,将使得大公司进一步产生更多的离岸外包。报告认为,这种企业战略会与国家利益相背离。

5/ 美国的挣扎

美国国防部的评估报告,每年都有。在去年的报告强调了构思、设计、开发和制造先进 机床的能力与民族自决之间联系的重要性。2020年的 新冠病毒大流行让这一教训变得更加深刻。由于无法迅速获得生产个人防护用品和药品的工具,使美国工人无法继续工作,这不仅危害了医疗状况,也损害了各个领域的经济。

因此,在美国已经缩减规模的行业中,国防部认为需要建立 一种快速制造能力恢复机制,或者发展 新的灵活制造能力,以便在有需求的时候实现快速恢复。

去年3月,国际商业银行协会联合能源部下属的 橡树岭国家实验室,一起推出了“ 美国尖切削前沿ACE这是一个全国范围内的机床中心网络。它主要解决三个战略研究方向,包括提高机床的效率,实现增材和切削在一起的混合制造,以及为大型部件建立新的控制系统。而美国14个制造创新网络之一的 复合材料研究院,将与ACE密切合作。实施一种全新的训练模型,完全超越当前的CAD/CAM。

应该说,这些修补对于美国机床界的发展,作用并不明显。美国机床有自身的发展节奏。 美国机床有三个优秀生,一个是国防部宠儿—— 格里森齿轮机床,靠着数学家打底,成为曲面加工之王; 一个是哈斯自动化,这是美国机床界非常少见,能以经济型机床而存活下来; 一个是悄无声息的哈挺机床,在过去25年,通过收购 拥有了八个磨削品牌的的精密磨床兵团, 在欧美中小型超精密加工市场占据80%的市场份额。其它都是一些非常小众的机床,例如善能的珩磨机、福禄水刀等。还有一些独家兵器,可以为美国国防和太空探索提供服务。例如,美国正在建造的下一代巨型光学红外天文台,将于2027年在智利投入使用,据信 将改变眺望太空的历史。那里使用的巨型麦哲伦 望远镜的支架,至关重要。做为望远镜的心脏和灵魂,支架 重达18000吨唯有美国英格索尔机床的重型铣削方能胜任。就在三月底,英格索尔刚刚在美国伊利诺伊州破土建造工厂,这座立式龙门铣将是该州最大的机床。当然,英格索尔现在已经“不美国”了。它早在世纪之初的那次机床波谷的时候,就 被意大利一家做压缩机的集团给收购了

美国机床 也在尝试另外一个方向,那就是与新兴产业的加工相结合。如半导体设备、医疗设备。美国第二大半导体设备制造商 泛林Lam,已经收购了德国一家磨床。半导体设备与机床的结合点,非常值得寻味,这是美国机床的机会。而在医疗器械的精密化发展方面,也给美国机床带来了跃跃欲试的期望。

6/ 小结:机床的奥秘

随着工业自动化和数字化程度的提高,对机床 可靠性、精度和生产时间,都有了更大、更高的诉求,数控机床显然有着更好的发展空间。

但看完美国国防部的评估报告,一种感觉是 美国对于机床发展也是无可奈何,就扶持政策而言,依然没有找到合适的方法。作为工业的心脏, 机床从来都不是独自长大的产业,它需要靠多个行业相互帮衬,才能发展起来,而美国已经缺乏健全的创新生态体系,无法保证机床需要能吃百家饭、能穿百家衣的混合成长的环境。

机床为什么在美国发展不好?这跟机床的战略投资品的属性也有关系。机床本身是一个高度分层的包容性概念, 低端和高端产品的属性差异巨大——正如“地球”这个概念会让人忽视了赤道与北极的温度差异。 低端机床是标准化工业品高端机床则是价高量寡的精致艺术品,二者的发力点完全不同。而华尔街的金融家们, 既看不上低端机床那少得可怜的利润率,又看不上高端机床那少得可怜的销售额。于是,机床在美国就成为一个 必然被舍弃的产业。

这也给中国机床的产业发展,留下一个重要的启示:高端机床在中国是 战略物资,不要像斤斤计较的菜农那样,每天都盯着它挣了多少钱。高端机床的发展规律,与GDP思维是背道而驰。 它既没有量,也无法保障持续增长。而追赶者对待它最好的方法,则是从国家利益和安全战略的角度,而非仅仅从利润出发。当年 三星、LG能够在不可一世的 日本液晶面板厂商手中,抢到主导权并彻底将日本挤出市场, 靠的不是成本利润观,而是面向未来的投资战略观。所谓“ 液晶逆周期投资,并非完全是企业家之功,与其说是一个企业的格局魄力, 不如说是一个国家的战略定力。这是落后者必须要为未来付出的代价。

机床的门道—— 远看是机械,近看是工艺,细看是数学。以齿轮机床为例,唯有将机械的齿轮 啮合原理,与微分几何——这是南开大学丘成桐等数学家的天下——相互交融才能成就一方天地。造就各种齿轮稀奇古怪的钢齿铜牙,需要材料、刀具、整机组件,最后则 还要靠数学家的方程式作为支撑。而这背后的产业链条发展规律, 很难是普通管理者或者技术门外汉所能体察得到的。没有对技术的偏执狂,没有一颗懂得机床的“敬畏心”,高端机床是不太可能发展起来的。

在国内,无论是昔日的 秦川齿轮机布局,还是 沈机的数控系统和激光器, 如果不能容忍它们巨亏几年,不能看到长远技术储备的所带来的巨大价值,而是换成了盈利至上的小算盘, 那么高端机床就很难胜出。而机床产业界,只能是又多了一些温润发亮的良家碧玉而已。 这是高端机床发展的悲哀。在落后漫长的追赶者路上, 没有技术赌徒,就没有高端机床。中国民营企业这几年反而在高端机床有所发展,某种原因也是它容忍了技术赌注的冒险精神。

而在大洋彼岸, 美国机床很难再回归昔日高度,尽管这仍然是一个 高度依靠机械精度和电控软、 深度依赖工艺、 底层依靠数学的顶级产品,但美国的数学家们、制造工厂都既无兴趣也无心力去支撑。 那里,已经是整个生态的坍塌,而非单纯机床产业的失落

美国机床,回不去了。

来源/知识自动化(ID:zhishipai);作者/林雪萍注:本图文系网络转载,文中为作者独立观点,不代表机械社区立场;如有侵权烦请联系处理。

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THE END
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