1　十八羅漢的由來（1949-1957）

       1949年新中國成立時，沒有機床工業，只有上海、沈陽、昆明等地的一些機器修配廠兼產少量皮帶車床、臺鉆、牛頭刨床等簡易機床，如上海明精機器廠生產的D型6英寸車床等，當年金屬切削機床產量僅1 582臺，不到10個品種。

       回顧往事，政府接管有關工廠后，立即投入大量資金，購置設備，恢復和發展生產，開始從機器修配業向機床制造業轉變，仿制英美和前蘇聯的機床。1952年，全國生產的金屬切削機床品種達到30種，年產量1.37萬臺。

       建國初期上海生產的皮帶車床和工具磨床（中國第一臺近代機床設備）如圖1所示。

       1952年9月中央重工業部召開了全國工具機會議，對當時的機床產品發展方向和工廠布局作了初步規劃。1953年又按照蘇聯專家建議，確定了全國18家機床廠的分工和發展方向，由于人們對18家機床廠肩負我國工業化的歷史使命寄予厚望，就稱他們為“十八羅漢廠”。

       在“一五”156項重點建設項目中，機床工具工業有3項：沈陽第一機床廠、武漢重型機床廠和哈爾濱量具刃具廠。1955年沈陽第一機床廠按照前蘇聯紅色無產者機床廠改建完成，建立了7條流水生產線，年產1A62普通車床2 200臺，堪稱當時世界一流的機床廠。

       1956年，機械工業部又開始對昆明機床廠等27家機床廠、工具廠和附件廠分期分批進行技術改造，初步建立了中國的現代機床工具工業；其中十八羅漢機床廠的當時的規模和主要產品見表1。

表1　1957年十八羅漢機床廠的概況況 

       從表1可見，到“一五”期末我國機床工業生產的品種已經相當齊全，而且規模（人員）已達到相當大的程度，技術人員所占比例已達8％左右。

       總之，“一五”期間我國機床工業發展很快，到1957年底，累計生產通用機床204種，年產量達到2.8萬臺，累計向全國提供了10.4萬臺機床，滿足當時工業需要的80％以上加工設備，大多按照蘇聯圖紙生產和仿制蘇聯機床的產品，例如：1A62車床、2A55搖臂鉆床、6H62萬能銑床，T68臥式鏜床和3162A外圓磨床等，如圖2所示。

       這些按照蘇聯圖紙生產的機床，技術相對先進、性能比較可靠。短短幾年，從一無所有到掌握20世紀50年代的機床制造技術，使我國機床工業跨越了一個時代，其速度和規模在世界工業發展史皆屬罕見，并為以后的發展奠定了基礎。時至今日，仍然可以在我國機床產品中找到這些機床的影子和蹤跡。這種發展模式只有在計劃經濟和強有力的外援條件下才能得以實現。

       建立一個新的產業需要大量的人才。1952年國家決定在校大學生提前一年畢業，以適應經濟發展的需要。同時教育部批準哈爾濱工業大學按照蘇聯教育體制，學制5年，直接授予工程師學位，設立機床與工具專業。這個專業曾為我國機床工具工業輸送了一大批高級技術人才和管理人才，有十八羅漢廠的廠長、總工程師和北京、大連機床研究所所長等。

       從仿制過渡到自主開發，離不開科學研究。1956年機械工業部在沈陽設立第一專業設計處（后遷往大連，改名大連組合機床研究所）、在北京成立機床研究所，在濟南成立鍛壓機械設計研究處（后與鑄造機械設計室合并為濟南鑄造鍛壓研究所），1957年在蘇州成立電加工研究所、在成都成立工具研究所，1958年在鄭州成立磨料、磨具磨削研究所，1959年在廣州成立熱帶機床研究所。這些研究所引領我國機床和工具的實驗研究和產品創新40年。

圖３　在車間服役的ＵＴ-００１組合機床

       例如，在濟南第一機床廠技術改造中如何借鑒沈陽第一機床廠的經驗，第一專業設計處從大連機床廠、北京機床研究所、哈爾濱工業大學、清華大學借調工程師、教師和學生開展組合機床的設計和研究，為濟南第一機床廠設計了車床箱體加工成套自動化裝備。

       我國第一臺由大連機床廠自行設計和制造的、加工C616車床主軸箱體的UT-001組合機床（筆者是主要設計人員之一）如圖3所示。時隔數十年，這臺機床現在仍然在濟南第一機床廠車間服役。

       高等學校不僅要培養人才，還要積極開展科學研究，推動工業技術的進步。1957年，清華大學和哈爾濱工業大學先后研制成功數控銑床。哈工大研制的數控銑床，借助電子管計算機編程，磁帶數據記錄和控制機床；主軸采用電磁離合器齒輪變速，進給采用步進電動機—液壓馬達扭矩放大器—滾珠絲杠驅動，光柵反饋；機械部分由齊齊哈爾第二機床廠制造。這種配置與當時世界先進水平是同一檔次，毫不遜色。事實上，我國數控機床的研究起步并不晚，但由于種種原因，未能堅持研究下去，致使今日我國與德國、日本在高端數控技術領域差距甚遠，實為終身遺憾。

       2　從大躍進到十年動亂（1958-1978）

       正值我國機床跨入全面發展時，外部環境發生了變化和動蕩。一方面，隨著國家經濟建設的發展，不僅需要普通中小型機床，還需要重型機床、精密機床和自動化機床。另一方面，超英趕美，違背客觀規律、浮夸成風，產量不斷翻番，造成管理混亂、質量急劇下降，大部分機床產品不合格。這20年，我國機床產業在各種外界的干擾下艱難地前進。

       1958年，156項重建設點項目之一的武漢重型機床廠建成，1959年該廠自行設計和制造了C681重型臥式車床、B1025龍門刨銑床，開始扭轉重型機床主要依靠進口的局面。

       1960年，當時我國還不能生產高精度精密機床，從國外進口沒有外匯支撐，加以歐美技術封鎖、原蘇聯也中止合作，只能自力更生。為此，中央召開高精度精密機床會議，成立領導小組，在對重點用戶需求調查的基礎上，制定了1960—1970年開發56個品種，年產700～800臺高精度精密機床的10年規劃。到1970年，發展了35種高精度精密機床，年產量達到1 225臺。其中，上海機床廠試制成功的Y7131齒輪磨床和Y7520螺紋磨床，昆明機床廠試制成功的T42100坐標鏜床等產品（圖4）接近或達到當時世界水平。從此，我國機床工業跨入了精密加工領域，開始有了自己的高精度精密機床產業。

       在研制高精度精密機床的過程中，北京機床研究所會同高等院校和工廠對若干國外樣機進行了全面試驗，并對精密機床零件用材、冷熱加工工藝及其檢測技術都進行了比較深入的研究，對保證規劃的順利實施起到了極其重要的作用。

       高精度精密機床發展規劃的制定策略和具體實施過程都在我國機床發展史上可圈可點，特別是老老實實、腳踏實地有針對性而非功利性地開展科學實驗研究，值得繼承和借鑒。這一時期有代表性的精密機床產品如圖4所示。

       1960年11月25日《光明日報》發表了哈工大機械系機床及自動化專業師生和哈爾濱機聯機械廠職工共同署名的“論機床內部矛盾運動規律和機床積木化問題”的文章，該文在總結機聯機械廠“螞蟻啃骨頭”經驗的基礎上，以自然辯證法的觀點，討論切削過程中工件與刀具的對抗形態對機床結構配置的影響，引起了毛主席的關注，并作了批示。批示原件見圖5。

       將工程實踐進行研究總結，并且上升到哲學理念是一項有重大意義的探索，它可以幫助人們從更高、更深的層次來理解工程現象，指導未來的發展趨勢。這種思考問題的方法和理論探索今天仍然值得大力提倡。

       盡管時代不同，計劃經濟已經轉變為市場經濟，環境各異，體制和價值觀發生了明顯變化，但是回顧歷史、總結過去的產學研經驗對解決今天產學研存在的種種問題也許不無幫助。

       進入20世紀60年代，由于國際局勢和中蘇關系的變化，我國工業布局開始從東北和沿海向內地轉移，進行三線建設。從1964年開始到1974年的10年間，機床工業采取由沿海老廠包建、包投產的辦法，先后在青海、寧夏、貴州等地建立了17家機床廠，從而改善了我國機床工業的布局，對發展中西部工業起到了很大推動作用。

       1966年，為了發展我國的汽車工業，國家決定在湖北襄樊建立第二汽車制造廠。機械工業部成立了“二汽成套設備戰役”辦公室，制定規劃，組織全國力量進行設備的設計與制造。參加的企業、科研單位和高等院校共138個單位，為建設二汽提供了369種7 664臺高效專用專門化機床，包括組合機床自動線34條、回轉自動線6條，到1975年建成投產。

       盡管在為二汽提供的設備中有30％存在不同程度的質量缺陷，但它標志著中國機床工業有能力提供年產10萬輛載重卡車的成套設備，完成從單機到成線、成套的飛躍，積累了許多寶貴的經驗，為以后發展自動化成套裝備奠定了基礎。

       1977年我國金屬切削機床的產量達到19.87萬臺，是1957年的7倍，1979年機床擁有量達到278.4萬臺，居世界前列。但事后分析，質量好的充其量不過1/3，大多是廢鐵一堆。期間突出的案例是1970年沈陽第一機床廠的CW6140A車床改型，不計算、不試驗，42天完成改型設計和樣機試制，投產后發現切槽振動、床頭箱發熱等嚴重缺陷，不到一年就被迫停產。這種大干快上、無視科學規律、盲目追求速度和數量、不求產品質量和忽視管理的做法留下極其深刻的教訓和后患。前車之鑒，難道不足以為今日之戒乎？

       3　進入數控機床發展期（1980-2000）

       3.1　引進數控技術

       改革開放，迎來了機床工業發展的春天。1979年，濟南第一機床廠與日本Mazak公司簽訂了來圖來樣加工、合作生產返銷車床的協議。此閘一開，很快形成80年代對外合作的高潮。

       據不完全統計，1980年到1999年，我國機床工業先后從國外引進技術約150項，包括技術轉讓、許可證生產、合作生產等。借助國際力量，迅速提高了我國機床工業的產品水平、工藝制造水平和管理水平，特別是數控技術的應用。

       隨著打開國門、引進技術，國家和機床企業都認識到數控技術的重要性。國家從“六五”就開始進行投入，據統計，屬于數控攻關和數控機床國產化的技改專項，“六五”期間有75項，“七五”期間有58項。這20年我國數控機床的發展概況見表2。

       從表中可見，20年數控機床產量增加了663％，數控機床品種增加了1 327％，成績斐然。從此，我國開始進入發展數控機床為主線的時期。

       上世紀90年代我國機床工業生產的典型數控機床如圖6所示。

       在這20年間，國家投入大量人力物力發展數控機床和數控系統，一方面，在數控機床的設計和制造技術方面有較大提高，培養了一批人才；通過合作生產數控機床，縮小了與世界先進技術水平的差距；借助國外的功能部件、數控系統配套，開始自行設計及制造高速、五面加工或五軸聯動加工的數控機床。但另一方面，對關鍵技術的試驗、消化、掌握及機床產品創新仍然處于摸索階段。許多重要的功能部件、自動化刀具、數控系統依賴國外技術支撐。面對技術壁壘和差距，自主創新信心和動力不足，沒有走出仿制為主的圈子，與德國、日本數控機床的水平差距仍然很大。

       特別是數控系統從“六五”到“九五”屢戰屢敗，盡管出現了華中數控、廣州數控、北京凱恩帝等數十家數控系統制造商，廠多人眾，但基礎理論研究缺失，把主要精力放在國外樣機的跟蹤上，加以與機床主機制造廠家結合不緊密，沒有形成合力，進展緩慢。時至今日，中國高端數控系統市場仍然由Siemens和Fanuc兩家稱霸。

       3.2　市場經濟開始形成

       在技術進步的同時，我國機床產業的結構發生了巨大變化。1980年以后，隨著國家政策的放開和改革的深入，吸引了一批民營企業家投資機床行業；部分國有機床工具企業國退民進，轉為民營企業。機床工具行業打破了國有一統天下的局面，形成了國有企業、集體企業、民營企業、中外合資企業和外資獨資企業多種所有制形式并存的新格局。機床企業的數量急劇增加，大型機床集團開始形成。

       1995年沈陽第一、中捷（第二）和第三機床廠合并組建成沈陽機床股份有限公司，成為國營機床企業成功轉制的范例之一，帶動了國有機床企業的轉制和改造。1996年底，我國金屬切削機床產業的概況詳見表3。

　　表3　1996年我國機床工具產業概況

       1999年底，我國機械系統共有機床工具企業611家，其中重點骨干企業183家，屬于國營經濟的有344家，集體經濟的116家，聯營經濟的13家，股份制68家，中外合資合作經營的19家，港澳臺合資合作經營的7家，其他54家。可以認為，到20世紀末，我國初步建成了完整的現代機床工業。

       4　黃金發展和成熟期（2001-2010）

       進入21世紀，國家實施振興裝備制造業的戰略，將發展大型、精密、高速數控裝備和數控系統及功能部件列為16項重點振興領域之一。在國家的政策支持的推動和市場需求的拉動下，特別是汽車工業的快速發展，機床產品需求旺盛，使我國機床工業迅速走出低谷，迎來前所未有的黃金機遇。

       自2002年開始，我國連續8年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，國產機床所占比重逐年提升，如圖7所示。

       沈陽、北一、大連等大型機床集團率先抓住機遇，迎接挑戰，進入世界舞臺，并購了若干世界著名的機床企業，如Schiess、Waldrich-Coburg、Zimmermann 等，并搬離市區，在郊區新建廠房，擴大生產基地，建立了世界一流的現代化的機床制造企業。這些大型機床企業在完成搬遷和技術改造后，大力開展產品更新換代的工作，取得了顯著的成果。例如，沈陽機床集團通過自主研發，數控機床已經成為主導產品，并于2010年推出稱為“新五類”的新產品系列，如圖8所示。

       為了探索新形勢下的產學研模式，沈陽機床集團牽頭組成“數控機床產業技術創新聯盟”，有9家企業、5家大學和1家研究所參加，如圖9所示。

       處在機床產業這個黃金發展期，民營企業毫不示弱，積極參與，強勢出擊，有的還兼并了大型國有企業。例如，天馬集團收購齊齊哈爾第一機床廠，成立了齊重數控裝備股份有限公司；江蘇新瑞收購了常州多棱機床廠和寧夏長城機床廠，組成江蘇新瑞重工科技有限公司。這些新組建的公司既具有國營企業多年沉淀下來的技術實力，又具有民營企業的經營管理活力，是我國機床產業中不可忽視的力量，推動了市場機制的進一步的完善，成為未來的發展趨勢。

       例如，齊齊哈爾第一機床廠是我國最早的重型機床廠，在重型立車和臥車領域具有舉足輕重的地位。新瑞重工匯集了新瑞機械、寧夏長城、江蘇多棱3個品牌的10個系列的數控機床產品，目前已成為我國數控機床產品門類較為齊全的大型機床制造企業之一，在常州和銀川組建了兩大研發、制造基地；以高新技術和前沿技術幫助客戶提升傳統產業，為客戶提供最佳解決方案。齊重數控裝備公司和新瑞重工公司的代表性機床產品如圖10所示。

       中國的龐大機床市場使全球的機床企業向往不已，特別是進入黃金發展期以來，國外的著名機床企業，如DMG、GFAC、Mazak、Makino、HAAS等已經不滿足于合資合作生產的模式，紛紛在華獨資建廠，生產適合中國市場需要的機床。

       例如，成立于2000年的小巨人（LGMazak）機床有限公司，是日本Mazak公司在中國的獨資工廠，按照 Mazak智能網絡化工廠的構建理念，采用 Mazak的生產裝備和軟件管理系統，建立起智能網絡化的生產環境，成為我國機床工業第一家智能網絡化工廠。

       該公司總人數450人，人均勞動生產率超過200萬元人民幣/人年，居全國之首。該公司先后分三期擴建，到2010年底完成了年產4 000臺數控機床的規模，成為中國最大的、自動化程度最高的數控機床生產基地之一。

       高效率的產生有賴于信息技術和制造技術的融合，先進的制造手段、自動化的生產設備確保了高效率的生產運行和產品質量。技術、銷售、生產、管理各部門的數據在一個網絡下流動，信息完全共享，實現了縮短生產準備時間、縮短交貨周期、提高生產效率、降低成本的目標。

       數字化的發展進程要求企業實施組織機構改革，建立以顧客為核心的經營結構，使各部門與客戶實現等距離，為顧客提供最佳的技術支持和服務。這就需要將各類信息準確傳達和分配，實現高速和高效的信息流，其概念如圖11所示。

       外資獨資企業不僅在國內生產先進的機床產品，而且帶來新的經營管理理念和模式，形成了國企、民營和外資三足鼎立，三分天下的競爭共贏局面，形成了國際化的市場競爭環境。

       2010年我國金切機床產量為755 779臺，其中數控機床產量達到223 897臺，是2005年的3.6倍，標志我國機床產業進入了成熟發展期。

       但是，我國機床產業大而不強，從圖12所示的機床世界貿易平衡圖可見，在28個被統計的國家和地區中，中國屈居末位，是逆差最大（高達54億美元）的國家，高端機床主要依靠進口，而日本、德國和意大利則是機床的主要輸出國，是貿易順差的前3位。

       5　“十二五”的懸念

       隨著我國從制造大國向制造強國邁進，戰略性新興產業的崛起，以及航空航天、軍工等國家戰略規劃的實施，不僅要求機床產業整體轉型升級，而且要加快原始創新的步伐。機床企業如何才能抓住機遇、迎接挑戰？答案是：蓄勢、突破與發力。

       蓄勢就是以戰略眼光確定目標，以科學態度進行規劃，以足夠的資源為后盾，組織精干團隊有目的、有計劃地向目的地前進。

       蓄勢一：國務院“高檔數控機床與基礎制造裝備”重大專項的出臺是國家層面為促進我國機床產業跨越式發展的重大舉措和部署，通過核心技術突破和資源集成，以完成重大戰略產品、關鍵共性技術和重大工程。“專項”指出了當前制造技術的瓶頸和機床產品創新的主要方向。

       蓄勢二：我國許多機床集團都已經建立了研究院或技術中心，并在國內外設立了研究分支機構，積聚了一批科研人才、添置了必要的試驗設備和測試手段，正在承擔國家項目、開展有關研究。例如，沈陽機床集團除設計研究院外，在德國、北京和上海設立了分中心，分別從事高檔數控機床開發、飛機零件加工技術和機床共性技術的研究。

       蓄勢三：不少高等院校建立了與機床有關的國家、部委和地方的重點實驗室和工程中心。例如，湖南大學的國家高效磨削工程技術研究中心，上海理工大學的上海市高端機床測試中心等。

       只要下決心、有投入就可以造勢。“勢”僅是發展的推動力，而并非結果。有勢必求有所突破，突破才是初步成果。

       突破一：2011年4月在北京舉行的第12屆中國國際機床展覽會上有58項國家重大專項成果展出。例如，北京機床研究所展出的NANO-TM500超精密車銑復合加工機床，大連機床集團展出的VHT系列立式復合加工中心，秦川機床工具集團展出的QMK009數控弧齒錐齒輪磨齒機等。

       值得指出的是，QMK009數控弧齒錐齒輪磨齒機棄用了傳統的桶形砂輪磨削法，采用數字鏟形輪展成磨削法，借助指狀砂輪或小直徑盤狀砂輪，通過多軸聯動沿齒廓來磨削大型曲線齒錐齒輪，如圖13所示。

       這臺新產品顛覆了傳統曲線齒錐齒輪加工的原理和機床設計的理念，以軟制勝，有所突破，是機床產品原始創新的范例，不僅成為企業的核心競爭力，并使我國進入了大型硬齒面曲線齒錐齒輪加工的世界先進行列。

       突破二：數控機床的功能部件一直是制約我國機床產業發展的瓶頸，特別是數控系統至今對國外產品依賴度很大。國外提供的數控系統是標準平臺，并不包括許多重要的、特定用戶需要的、加工關鍵零件的軟件，也沒有與國內機床制造商的產品相匹配。隨著機床智能化的進展，越來越多的國外著名的機床制造商采用自己的數控系統，例如Mazak 公司的MAZATROL，Mori Seiki公司的MAPPS等。

       為此，沈陽機床集團正在開發本企業的“飛揚”數控，以期與機床和用戶更好地匹配，集成更多的功能，如圖14所示。

       造勢易，突破難。更加令人擔心的是“突而不破”。過去許多攻關成果往往鑒定后就被打入冷宮，并不為用戶所接受。盡管國家出臺了“首臺補貼”政策，用戶怎么敢拿停產來冒這個險呢？

       發力就更加難。發力至少能夠取得國內用戶的認同，相信你的品牌，擋住部分高端機床的進口。進一步走向世界機床市場，能與著名機床品牌在國際擂臺上較量，令人望而起敬。

       衷心期望，到“十二五”末，在總結“十二五”規劃時，我們會向這個目標跨近一大步。

       6　未來趨勢和展望

       我們要成為機床強國，還有一段很長的路要走。我們在探索未來趨勢時，不要只認為國外的機床新產品就是趨勢，知其然不知其所以然，應該多追問為什么。例如，大約十年前Mori Seiki提出重心驅動，解決辦法是雙絲杠驅動（其實雙絲杠也無法將驅動力完全合成到重心上），并把這一技術作為核心技術。可是2010年該公司推出的XClass新系列機床，放棄了雙絲杠驅動，改用單絲杠驅動，但在機床配置上并沒有放棄重心驅動原則。故而凡事不能夠照葫蘆畫瓢，多想想有沒有更好的辦法來解決面臨的問題。

       從社會、經濟發展的大趨勢來看，機床作為生產工具和用能產品，其產品創新今后若干年的焦點可以概括為以下4個方面：

       （1）生態機床。綠色制造是可持續發展的前提，機床作為制造裝備必須體現節能減排、以整體效益為本的評價標準。多年來，精度、速度、功率等測度的機床能力指標是機床產品的主要追求目標。當前在阻止環境惡化的壓力下，工業生產需要全方位地降低對環境的負面影響，機床的發展方向也應該從提高能力指標轉變為提高效益指標，以更少投入獲得更多產出。例如，通過移動部件輕量化可以達到減少驅動功率的消耗，配合先進刀具、工藝過程和切削液可以減少廢棄物排放。綠色化和環境友好已成為下一代機床的標志。

       （2）聰明機床。基于互聯網和計算機技術的智能化是機床進一步延伸人的腦力的體現。智能化可以提高機床工作的穩定性和可靠性。聰明機床能借助各種傳感器對自己的狀態進行監控，自行分析機床狀態、加工過程以及周邊環境有關的信息，然后自行采取應對措施來保證最優化的加工。換句話說，機床已經進化到可發出信息和自行進行思考及調節。例如，能減小振動的主動振動抑制，能控制熱位移的智能熱屏障，能防止部件碰撞的智能安全屏障，語音提示和短信通知以及按照加工要求幫助選擇切削參數等。機床的智能化可以提高機床的使用效率，幫助操作者發揮機床的潛力，避免失誤。

       （3）客戶化。從大批量生產向大規模定制轉變是制造業總趨勢，機床產業也不例外。當好用戶的工藝師、位用戶創造價值不是一句空話，用戶生產的產品是不同的，對機床設備的要求也當然各異。例如，復合加工機床的目標是一個復雜工件在一臺機床上加工完畢，不同工件有不同的工藝過程和加工方法，復合機床的硬、軟件配置就應該有所不同。可以預見在不久的將來，相當一部分只專注生產和銷售傳統通用機床的企業將被為用戶提供模塊化、可重構、柔性化、為客戶量身定制的全面解決方案的競爭者所逐步取代。

       （4）軟硬結合。已經是互聯網+物流網時代的今天，機床越來越與信息化和軟件有關。要發揮高端機床的作用，離不開編程軟件的支持，例如葉片高效曲面加工的宏程序和專家系統等。此外，機床不僅是一臺生產設備，更是工廠網絡中的一個接點。在網絡中，機床能夠與生產管理系統、刀具和物料管理系統，甚至與機床制造商、刀具供應商建立聯系，自動處理生產中出現的問題。

       7　結語

       想用幾頁紙、片言只語概括我國機床工業的60年太難了。筆者只能從自身的經歷和感受，從一個側面描繪她的身影和寄予的期望，不妥之處，敬請讀者指正。

       作者：張曙 同濟大學教授、博士生導師，上海市科技功臣、全國優秀科技工作者、中國機械工程學會榮譽理事。