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摘要 1987年，東芝旗下的東芝機械被指控違法販?zhǔn)勰苡糜谥圃炻菪龢木芏噍S加工機床及相關(guān)軟件等予蘇聯(lián)軍方，供蘇軍制造低噪聲潛水艇，這加大了美軍潛艇利用聲納索敵的難度。這項交易違反了冷戰(zhàn)...
五軸機床
機床對于工業(yè)的重要性，就如化肥對于農(nóng)業(yè)。印度有耕地有水源有溫度，糧食產(chǎn)量比多山少水緯度高的中國要少幾乎一半兒，除了糧食需求、人口素質(zhì)的原因，落后的化肥產(chǎn)業(yè)也難辭其咎。然而，化肥這類東西，雖說科技含量不低，國際先進水平畢竟也沒高到哪兒去；提高產(chǎn)量，還是一個想到就可能做到的事情，無非是個量變過程。
但是機床不一樣。冰凍三尺，非一日之寒，工業(yè)與科技無法做到同步繁榮。制造業(yè)的進步并非科學(xué)家在實驗室便可以搗鼓出來，這需要大量產(chǎn)業(yè)工人及工廠主經(jīng)年累月的試錯和改進。舉例來講，實驗室可以生產(chǎn)先進的電器元件，但無法穩(wěn)定最終產(chǎn)物的電壓——較為復(fù)雜的元件，實驗室手制 100 遍，會有 100 個不同的電壓，而這距離工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化顯然很遙遠(yuǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)生產(chǎn)需要流水線上的產(chǎn)業(yè)工人想辦法實現(xiàn)，而且往往不是拍腦門便可以解決的問題。
三軸機床是傳統(tǒng)的機床種類，物料擺放在機床上，刀具置于物料上方，在程式的控制下，物料進行左右、上下、前后三個方向的直線運動，被刀具切削成形，變?yōu)樽罱K的工件。但是三軸機床有著嚴(yán)重的局限性，因為物料在機床上并非可以進行左右、上下、前后三個維度的運動，而只是可以在起始位置進行三條直線六個方向的運動，因此復(fù)雜的斜面、曲面及各類迂回百折啊九淺一深啊的加工，只能依靠調(diào)整物料擺放位置及角度，多次裝夾，多次開機來實現(xiàn)。這不僅需要反復(fù)操作，耗時耗力（還要考慮調(diào)整角度使用的夾具成本），還需要人工參與（有時甚至需要在下機床之后人手上銼刀），難以達到標(biāo)準(zhǔn)的精確度，決非工業(yè)生產(chǎn)可用。90 年代初，中美好基友時期，美國專家赴中國指導(dǎo)戰(zhàn)斗機的制造，驚異地發(fā)現(xiàn)：「?。∧銈儑业拿颗_發(fā)動機都不一樣！」工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和精確，對于中國這個現(xiàn)代工業(yè)起步如此之晚的后輩，說出來真的全是淚。
各大工業(yè)國于上世紀(jì)便在高精度的工件生產(chǎn)上放棄了傳統(tǒng)的三軸機床，改用五軸聯(lián)動機床。五軸聯(lián)動機床在三個線速度的基礎(chǔ)上增加了兩個角速度，這就確保了物料在機床上的自由運動，使得復(fù)雜曲面的構(gòu)造成為可能；況且，五軸聯(lián)動使一次裝夾下的任意曲面加工得以實現(xiàn)，保證了高效率和高精度。一些氣密需求（如人造心血管）、抗高壓需求（如泵機缸體）、防噪需求（如潛艇螺旋槳）等對精度要求較高的工件，或者本身形狀詭異（如船只葉輪、發(fā)電機轉(zhuǎn)子）的工件，基本上完全依賴五軸聯(lián)動機床的加工。在航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)，五軸聯(lián)動機床都起到不可替代的作用。
工業(yè)差距
巴黎統(tǒng)籌委員會，Coordinating Committee for Multilateral Export Controls，縮寫為 CoCom，簡稱巴統(tǒng)，正式名稱為輸出管制統(tǒng)籌委員會，是二戰(zhàn)結(jié)束后的冷戰(zhàn)時期，西方發(fā)達國家建立的一個針對社會主義國家實行禁運和貿(mào)易限制的，不對外公開的，沒有條約的非正式國際組織。巴黎統(tǒng)籌委員會于 1994 年 3 月 31 日正式宣布解散，它所制定的禁運物品列表后來被瓦森納協(xié)定所繼承，并延續(xù)至今。瓦森納協(xié)定管制的貿(mào)易物資主要為武器及軍商兩用貨品，現(xiàn)時簽署國包括英法德美日俄等 40 余個發(fā)達工業(yè)國，受限制的貿(mào)易對象為朝鮮、伊拉克、中國等。
當(dāng)然，熟稔國際政治的人都打心里明白，沒有永恒的原則，只有永恒的利益。誰不知道經(jīng)濟增量嚇人的中國是大金主？所以多軸數(shù)控機床還是……嗯……經(jīng)常被出口到中國的——如果真的是這樣，中國的制造業(yè)早樂得飛起了。出口到中國的多軸數(shù)控機床，往往接受了以下一種或多種處理：①預(yù)置程式并無法修改，只能用來生產(chǎn)限定規(guī)格的限定工件；②固定在某處并保持定位系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，一旦斷網(wǎng)或位置改變，將遭到突擊檢查及起訴；③功能或性能受限，成為遭受閹割的半殘。此外，國外出口方也持有不定時赴廠檢查的權(quán)利，一旦發(fā)現(xiàn)機床用于購買協(xié)議規(guī)定之外的用途……自行腦補吧。
在聰明的商人眼里，這當(dāng)然不是問題——買不來設(shè)備，可以買工序嘛。一定需要多軸數(shù)控機床才可生產(chǎn)的工件，外包不就好了？哦，你說國外人力成本高，進口這些工件很貴？那我用手里的三軸機床出個粗模，再運到日本用五軸加工下不就得了？OK. 舉個栗子，某柴油機部件，出鋼出力出設(shè)計的中國廠方，三軸削個胚子出來，賣到日本，一個 20 塊錢；日本用「可惜你沒有」的多軸數(shù)控機床搞一下，賣回來，一個 150 塊。有沒有一種被完爆的感覺？
如果你仍然覺得這些離你的生活太遙遠(yuǎn)，并且開始秉持著懷疑精神思考某些工件有沒有替代品，或者某些復(fù)雜機械本身有多重要的話……國內(nèi)假牙一顆多少錢？幾百到幾千吧。材料簡單，也不存在所謂設(shè)計問題，隨便換幾顆牙就萬八千的消費，生活中精打細(xì)算的你，不覺得這個價格有點兒怪嗎？考慮一下假牙雖然不用設(shè)計但是非常復(fù)雜的表面形狀——沒錯，假牙也是依靠高端機床才做得出來的。淚流滿面。
那么接下來的問題就是，國內(nèi)為什么沒有五軸聯(lián)動技術(shù)。
數(shù)字控制
也曾有中國廠家制造了偽•四軸聯(lián)動機床，一個角速度倒是有了，但是不能與三個線速度同時動起來。這種設(shè)計僅僅省去了多次裝夾的一部分麻煩，仍然不能借助完美的運動軌跡刨削出復(fù)雜的曲面。類似的微創(chuàng)新倒是比較容易，可惜意義非常小。
從軟硬件的角度講，機床分為兩部分，數(shù)控系統(tǒng)和床體，床體部分包括刀頭、轉(zhuǎn)臺等。從三軸到五軸，床體本身自然是有變化，軟件部分更是復(fù)雜了很多倍。試想，三軸機床，推推拉拉，一切一刮，經(jīng)驗老道的工人師傅分分鐘帶你上路，而加上四軸五軸的旋轉(zhuǎn)跳躍我閉著眼……似乎就非人力所能及了。
中國機床的弱，不在于床體，而在于 NC（(Numerical Control，數(shù)字控制，簡稱數(shù)控）。說直白點兒，就是用于加工各種工件的程序。程序主要部分是五軸分別的運動軌跡，由大量的坐標(biāo)系組成?？咳祟惔竽X一條條寫基本是不可能的，效率太低。因此，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)自動生成大量坐標(biāo)的步驟很重要，這就需要一臺能夠測量五坐標(biāo)的機器，以及一套算法。當(dāng)然，有了測量和計算還是不夠的，加工方式那么多，又不是全用球頭銑刀：金屬切削機床、輕型銑削機、激光切割機、電火花加工機、拋光加工機、激光強化機，它們都有五軸聯(lián)動的潛力，都需要相應(yīng)的程序指揮才能動起來。
看到這里，各位碼農(nóng)，產(chǎn)品，互聯(lián)網(wǎng)人，還覺得這篇文投錯網(wǎng)站了嗎？
數(shù)控機床領(lǐng)域，國貨在世界所占市場份額不足 1%，就算在自己國家也不到 5%。中國每年生產(chǎn)的機床，數(shù)控化率不到一半兒，與發(fā)達國家 70% 以上的水平存在很大差距——這還只是增量，如果考慮到大量工廠仍在使用傳統(tǒng)設(shè)備，中國存量機床的數(shù)控化率恐怕不會超過 20%。其中，高端數(shù)控機床基本完全依賴進口，從日本的進口量占到三分之一強——當(dāng)然，高端數(shù)控系統(tǒng)方面，日本和德國的少數(shù)企業(yè)，在國際上本來就是壟斷，這個領(lǐng)域的第一梯隊，就連美國人也沒擠進去。
拿美國來說，要人有人，要錢有錢，要市場有市場，這東西還做不好，那只能理解為不想做。
與可以售賣應(yīng)用或者可以在網(wǎng)站打廣告的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)相比，制造業(yè)從初創(chuàng)到盈利的環(huán)節(jié)……太多了。利用數(shù)控機床的制造業(yè)，工序流程大體如下：
CAID（計算機輔助工業(yè)設(shè)計）：包括形態(tài)設(shè)計、色彩設(shè)計、裝飾設(shè)計、人機設(shè)計、綠色設(shè)計和設(shè)計評價等。
CAD（計算機輔助設(shè)計）：包括數(shù)字化二/三維造型設(shè)計、三維虛擬裝配驗證、虛擬數(shù)字化力學(xué)結(jié)構(gòu)分析等。
CAPP（計算機輔助工藝規(guī)劃）：包括工序選擇、設(shè)備選擇、工具選擇、加工工步設(shè)計、柔性制造流程設(shè)計等。
CAM（計算機輔助制造）：包括加工刀路軌跡規(guī)劃、數(shù)控加工程序生成等。
CNC（數(shù)控加工）：包括采用各種數(shù)控機床完成工件加工、柔性生產(chǎn)線管理、工件運送、加工過程狀態(tài)監(jiān)測、協(xié)同加工信息傳遞等。
檢測：包括各工序完成后的檢驗、最終檢驗、各級檢驗結(jié)果的信息反饋等。
要做一個最小可用品出來，這六步不能親力親為獨立完成，算什么「可用」？這些都做到后，又哪兒來的「小」？
裝備制造業(yè)前期投入太大，啟動太重，收益又太慢，一家初創(chuàng)企業(yè)沒有幾年積累，不燒上幾千萬上億元，想在這個領(lǐng)域出點兒成就恐怕不太可能，更別提在最終品出來前怎么占領(lǐng)市場了。這一點兒也不經(jīng)濟，一點兒也沒有互聯(lián)網(wǎng)和金融的美感，一點兒也不 lean startup.
然而，工業(yè)是一國的重要命脈，對于大國就更是如此。而工業(yè)的基礎(chǔ)便是裝備制造，這一行不發(fā)展，工業(yè)又如何走得更遠(yuǎn)？
誰都不愛搞的公路、鐵路建設(shè)，現(xiàn)金需求巨大，工程周期長得嚇人，至于盈利——好吧，用「商業(yè)模式」這個詞——只剩呵呵。然而誰都知道，貧窮落后之地往往交通不利，而公路鐵路鋪到哪里，哪里的經(jīng)濟就向好。鋪路，正是一種對基建企業(yè)來說極其吃力不討好，對整個經(jīng)濟環(huán)境又極其有利的行為。
何止企業(yè)，這種項目，投資人也喜歡不上啊。你跟我說，技術(shù)含量極高，市場極其廣大，還有啥利國利民的情懷，然后你告訴我，可能 5 年后盈利吧——我直接就聽不下去了好嗎。
實際上，我知道一家國內(nèi)企業(yè)，在 2004 年開始研究五軸聯(lián)動機床，08 年才出第一臺樣機，然后直到今年——10 年了各位親——還沒進入打開市場的節(jié)奏。
但是我很欣賞他們，正如我也很欣賞十河信二，正如我也很欣賞劉志軍。
先驅(qū)之痛
東京-大阪新干線是十河信二力排眾議推進的工程。因為預(yù)算過高，顯然不可能通過國會審核，十河信二上報的預(yù)算連全部工程款的一半都不到。后來，十河信二連哄帶騙，用上各種合法的非法的手段募資，也難以支撐龐大的工程開銷，并于內(nèi)幕曝光之后黯然離職。工程的后半，日本政府出于對日本信用形象的考慮，撥巨額財政將新干線建設(shè)完成。
1964 年 10 月 1 日，東京奧運會開幕前夕，新干線宣布通車。早已在 1 年前下臺的原日本國有鐵道總裁十河信二并未受邀出席，只好在家看電視轉(zhuǎn)播。多少年后，新干線與富士山一樣成為了日本國家的象征，而十河信二也被譽為「新干線之父」，愛媛縣西條市的十河信二紀(jì)念館中靜靜地陳列著他的遺物。
至于劉志軍，因為眾所周知的問題，在此不作過多評論。但是中國高鐵成就日益顯現(xiàn)，高鐵開始出口到土耳其、印度甚至英國，京滬高鐵也已盈利的今天，劉志軍即便知道這一切，又能怎樣呢？
時下的很多獲投公司令我發(fā)覺，投資市場顯然偏好輕啟動快收益的項目，而很多投資人和投資機構(gòu)嘴上說的「看重市場潛力」「不在乎短期財務(wù)指標(biāo)」往往經(jīng)不起 5 年、10 年的凈投入無產(chǎn)出考驗。這樣的市場可否稱為「浮躁」？我并不這樣認(rèn)為。趨利避害、看重時間價值是資本的天性，重啟動長周期的項目不受資本青睞，也是意料之中。
所幸從來都有不放棄的先驅(qū)者，中國的一些高端數(shù)控機床研發(fā)企業(yè)，也已獲得各類科技或創(chuàng)新獎項，并位列國家火炬計劃。投資人如果能通過此文看到基礎(chǔ)裝備制造業(yè)的巨大潛在市場，或稍微理解該產(chǎn)業(yè)的艱難處境，也便是各種意義上的幸運了。
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