在2020年最適合告白的日子，不得不說一句，各行各業(ye) 並沒有被2020年溫柔以待。突如其來的疫情為(wei) 一些傳(chuan) 統行業(ye) 帶來較大衝(chong) 擊，同時也將行業(ye) 轉型難題呈現在人們(men) 麵前：傳(chuan) 統行業(ye) 未來怎麽(me) 走？
自1960年第一套數控係統問世，西門子已經陪伴機床工業(ye) 走過60年。今天，我們(men) 希望通過對這一典型行業(ye) 的觀察、思考與(yu) 實踐，給大家帶來一點切實的參考。
數字化製造將開啟中國機床工業(ye) 的黃金十年
堅定的信心和陪伴
是給予製造業(ye) 最好的告白。
機床設計數字化、機床工藝驗證數字化、機床效能數字化的巨大變化和發展，將開啟中國機床市場數字化製造的黃金十年。
經曆了2001年到2017年的快速發展，過去幾年，中國數控機床行業(ye) 進入了一個(ge) 需求量下滑，行業(ye) 競爭(zheng) 激烈的艱難周期。我從(cong) 市場上的一些公開數據看到，中國每年有大概600-700家數控機床廠在市場上消失，而每年又有500-600家機床企業(ye) 湧入這個(ge) 市場，且無論企業(ye) 性質，企業(ye) 規模如何，亦或擁有多麽(me) 輝煌的曆史，無一不在這個(ge) 動態市場中大浪淘沙。
但如果對看似下行的“基本盤“進行分析，不難看出需求下降的主要是簡易、低成本、低精度、功能簡單的數控機床，而中高端機床的需求其實在逆勢增長。
這也能很好得解釋了中國機床市場出現的兩(liang) 種變化：一方麵，越來越多中國本土機床製造商在尋求產(chan) 業(ye) 升級，轉型，並逐步向著由進口機床製造商主導的中高端領域邁進；另一方麵，中國機床出口的主要市場已經由發展中國家開始向歐洲市場轉移，並成為(wei) 汽車等領域一些頂級製造企業(ye) 的供應商。這說明，隻有那些快速創新，積極升級轉型的企業(ye) 才可能贏得市場，已經成為(wei) 大家的共識。
虛擬調試
為(wei) 機床創新破題
在機床行業(ye) 裏麵進行創新具有很高的風險成本。很多情況下，機床企業(ye) 開發一個(ge) 新的機型，通過工藝性驗證進行完善，最終推向市場並形成規模化應用的比例不足一半。缺乏實驗驗證能力和條件是國內(nei) 傳(chuan) 統機床企業(ye) 的普遍難題。
其實借助計算機進行機床3D模型設計已經是一項很成熟的技術，但是，目前，機床特別是五軸機床在真實切削環境中的行為(wei) 難以用計算機模擬。而虛擬調試可以解決(jue) 工藝性驗證這一問題。
借助西門子數控係統的數字化雙胞胎技術為(wei) 機床創建一個(ge) 數字化映射，用戶可以在計算機對機床進行很多結構上的調整，機床完成設計後也可以作為(wei) 一個(ge) 虛擬機床對零件進行真實的切削加工。虛擬調試並不是一個(ge) 仿真工具，它重新定義(yi) 了一台機床的設計、驗證和評估的全新方法和視角。
我相信未來十年，機床設計數字化和機床工藝驗證數字化，最終機床應用效能數字化這三個(ge) 重點領域將有巨大的發展和變化，這也將是中國市場機床數字化製造的黃金十年。
忽略核心過程的數字化
價(jia) 值都是有限的
機床工業(ye) 的數字化通常分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 方向，一個(ge) 方向是通過對生產(chan) 現場全過程的數據采集，把物流信息、工藝信息等整合到一個(ge) 平台之上，再用算法對這個(ge) 生產(chan) 過程進行優(you) 化，例如機床的開機信息，機床的綜合使用效率等就屬於(yu) 這個(ge) 範疇。另一個(ge) 方向是動態響應，即實時地對切削過程進行分析優(you) 化，解決(jue) 的是刀具的轉速、扭矩、起刀、轉彎在一個(ge) 曲麵上，在一段時間內(nei) 還能不能再提高效率的問題。
如果用汽車類比，這兩(liang) 個(ge) 發展方向的意義(yi) 更容易理解。前者相當於(yu) 人們(men) 從(cong) 儀(yi) 表盤看到的水溫、油箱存油量、行駛裏程等，可以通過標準傳(chuan) 感器采集的長周期數據；後者則是油門踩下去的一刹那，發動機上的CPU以1/10毫秒的速度進行反複迭代計算，從(cong) 而獲得精準扭矩和油量的短周期數據。對於(yu) 一輛汽車，發動機的優(you) 化顯然比儀(yi) 表盤的改造更為(wei) 重要。
機床的核心過程是切削。如果不對機床核心過程進行數據分析，那麽(me) 可以獲得的數據價(jia) 值顯然是有限的。針對切削過程的數據挖掘，是直接提升效益、提高質量、改善勞動生產(chan) 率的關(guan) 鍵。
針對切削過程的數據，西門子開發了很多基於(yu) 人工智能的優(you) 化算法，實現了刀庫中刀具的最佳排布，係統性能大幅提升，生產(chan) 時間顯著縮短。例如為(wei) 某個(ge) 航空航天零部件製造廠商提供的“自適應切削”算法，可以將機床的位移、刀具轉速、工具切削過程中受到的阻力等毫秒級數據在一個(ge) 數據庫裏累積起來，當切削完一個(ge) 工具以後，利用人工智能算法對這些數據進行全麵的分析，並給出進一步優(you) 化的建議，而每一次加工過程都是在上一次基礎上不斷尋優(you) 。因為(wei) 對於(yu) 一個(ge) 企業(ye) 來說，沒有任何東(dong) 西更有價(jia) 值，相比於(yu) “提高1%的生產(chan) 效率”來得更直接。
數字化
是一個(ge) 漫長的跨越過程
要利用數字化這個(ge) 工具其實並不是毫無門檻，正如隻有在擁有一部電話之後才可以討論打電話還是發微信。機床企業(ye) 有比較完備的機械結構3D圖形，是進行數字化的基礎。而當前國內(nei) 一大批機床廠的圖紙還是紙質或是2D圖，並且沒有一個(ge) 標準化的流程去實現3D設計，這可能是進行數字化過程中一個(ge) 較大的問題。
中國機床企業(ye) 在進行數字化轉型的過程中要麵臨(lin) 從(cong) “產(chan) 品思維”向以“工程交付”為(wei) 核心的經營思路轉變。過去幾十年，機床選型靠樣本，機床最終交付給用戶大多是以標準產(chan) 品方式進行的，而當下越來越多的客戶購買(mai) 一台機床相當於(yu) 交付一個(ge) 工程，機床製造商需要根據用戶的需求去設計工藝路線，選擇刀具，設計物流等，需要完整的工程能力。
這也意味著，今後越來越多的機床企業(ye) 售出的機床中可能90%是以定製形式交付的，隻有10%是標準產(chan) 品交付，與(yu) 當前的很多情況正好相反。此外，“工程服務”在機床企業(ye) 銷售中的比重不斷提高，現在很多被免費贈送的“售後服務”會(hui) 帶來更大的經濟效益。實現這種轉變，國內(nei) 機床企業(ye) 在經營思路、知識儲(chu) 備、生產(chan) 組織等方麵還有很長的路要走。
機會(hui) 再一次留給
有準備的人
中國是世界最大的數控機床應用市場，僅(jin) 大陸地區數控機床的購買(mai) 需求就占據了全球數控機床半數以上，這一比例還可能進一步增加。我認為(wei) 機床製造企業(ye) 出生在這裏是一種幸運。
機床工業(ye) 的根本屬性決(jue) 定這個(ge) 行業(ye) 很難“彎道超車”。由於(yu) 目前機床的數字化設計、工藝驗證、工程交付、以及最終到用戶手裏的現場管理、績效管理等整個(ge) 行業(ye) 還處起步階段，所以在這個(ge) 進入數字化時代的關(guan) 鍵時期，中國的機床工業(ye) 和全球領先國家的機床工業(ye) 麵臨(lin) 著均等的機會(hui) ，大家可以站在同一條起跑線上。
西門子也通過多種渠道推動國內(nei) 機床行業(ye) 的思維轉變和能力建設。
西門子和成都高新區政府合作成立了西門子智能製造成都創新中心，並在基地搭建了一套完整的機床設計和機床驗證的工作場景。邀請國內(nei) 重點機床合作企業(ye) 進行體(ti) 驗，然後再基於(yu) 客戶自身的數字化需求做更加深入地探討。西門子也正在嚐試與(yu) 更多尋求轉型的企業(ye) 合作，共同打造數字化的生態環境。
同時，西門子也在積極地和國內(nei) 數控領域專(zhuan) 業(ye) 院校展開合作，推動數控專(zhuan) 業(ye) 升級和新型數控人才培養(yang) （數字化方向）的落地。
以“數字化原生”數控係統SINUMERIK ONE為(wei) 代表的產(chan) 品家族，承載了西門子60多年來在數控機床行業(ye) 積累的經驗，不僅(jin) 支持各種機床工藝，而且提供汽車、航空航天、醫療、模具等行業(ye) 解決(jue) 方案，為(wei) 行業(ye) 的數字化未來提供了無限可能。
多年以來，數字化為(wei) 各行各業(ye) 帶來了巨大的機遇和改變，相信它也可以消除機床工業(ye) 的愁容。正如歌中寫(xie) 的那樣“一杯敬明天，一杯敬過往 ”，期盼這位伴隨中國經濟發展走過70年的“工業(ye) 之母”，迎來她的突圍和新生。
作為(wei) 西門子長期戰略合作夥(huo) 伴，天拓四方願攜手西門子，將電氣化、自動化、數字化的力量融入各行各業(ye) ，以前所未見的高度、速度、精度和深度，讓關(guan) 鍵所在，逐一實現。