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日本高端精密机床设备发展壮大过程

日期:2018-08-27 15:20

  近代机床源自英国

  1769年英国人詹姆斯.瓦特发明了蒸汽机揭开了产业革命的帷幕.然而,按理论要制成这个蒸汽机,得用正确的尺寸来加工可称作其心脏的气缸内面和活塞外周,这是绝对条件.使其加工成为可能的就是“卧式镗床”,这是由英国人约翰。威尔森于1775年制成的,为制造蒸汽机作出了巨大的贡献。

  1797年英国人亨利。莫兹利创制成被称为近代机床鼻祖的带有机动进给刀架的铁制螺纹切削车床,并于1800年完成了其改良型。机床作为制作机器的机器,被称作“工作母机”,而莫兹利的近代车床则可谓是产出工作母机的始祖机器。

  到了19世纪,作为工作母机的机床在美国扎下了根。独立战争、南北战争所需要的武器生产加速了机床的发展。

  零部件需要统一规格的军|工产业的发展,孕育出铣床(艾黎。惠特尼。1827年)、磨床(布朗—夏普,1868年)、砖塔车床(拉姆节荪)、自动车床(斯潘塞)等用于批量生产的机床并促使其进步。

  而且,在美国作为汽车生产而创建的大批量生产方式也被应运于机床的生产线中。直线往复进行的切削加工也因加工大面积平面之需要而应运而生,自1820年起,就有罗伯特、布拉托、傅克斯、库雷缅特等先驱者从事研究。

  1900年美英两国各自开发出高速度钢刀具,使得机床的生产效率和加工精度有了显着的进步。于是作为强力有型有特色的英国机床的利用价值再次受到了青睐,以至英式和美式两种系统的机床在国际市场上形成了对抗。

  此前,1800年代后半叶由于被誉为机床新技术的奠定人的约瑟夫。R.。布朗等的成就,机床工业的主导权已由英国转移至美国。

  同时,进入1900年代后,在德国出现了超硬刀具,给机械加工带来了革命性的变化。

  在这种百花缭乱的技术革新的形势下,机床产业似乎与全球进入又一轮军备竞赛趋势相联运,濒临第二次世界大战而呈现异常繁荣的景象,其技术也跟着得到了显着发展。

  急剧变动的机床生产国

  以第二次世界大战为契机,机床的发展方向向如何减少人工、而又能制造高精度工件方面转移。同时,机床的生产国也由以欧美为中心扩展发展中国家、甚至新兴工业国家,伴随着生产国的增加,全球机床生产规模也扩大。

  让我们聚焦于切削型,便可观察到其近年来的特征是:1970年全世界机床生产总额是60亿美元,1980年增加到200亿美元,到1990年为339亿美元,到2006年则增加到434亿美元(估算值)了。推动其急剧增长的最大原因是1952年美国开发的、其后以日本为中心经过剧烈的技术革新和普及的NC机床的问世。

  伴随着NC机床的出现,加上作为战后世界框架的东西冷战结构的终结、中国及亚洲各国工业化进展、苏联的崩溃以及市场的全球化这种剧烈的形势变化,机床生产国也发生了剧烈的变动。

  例如,1987年的状况是美国占全世界生产比重第一位,第二位是苏联,第三位是西德,第四位是日本,第五位是英国,然而按2006年推定值听排位则变为:第一位日本、第二位德国、第三位中国,第四位意大利,第五位韩国。长年引领世界机床生产的美国和苏联(现在的俄国)现在已大步退后,取而代之的日本自1982年登上头把椅以来,一直独领风骚,而德国仅以微弱之差紧随其后。

  同时势力日增的是中国。2002年超过美国,生产总额排位第四,2005年跃居第三,2009年终于超过了日本和德国坐上了生产总额世界第一的宝座。成长为世界工厂的中国,同时又作为机床的消费大国,市场也急剧扩大,2002年以来大大超越德国、日本和美国,独占鳌头。

  关联军|工,得以发展

  据最早的记录,在日本,1872年(明治5年)东京炮兵工厂自家制造了2台铣床和台式双头卧式钻床,次年安装了中岛工厂的3台台式铣床和2台多轴钻床。当然与今日的铣床和钻床不可同日而语,要简单得多。

  日本的机床工业与枪炮和舰艇等军|工密切关联才发展起来的。

  机床虽然在江户幕府末期已经从荷兰、法国等国进口,但是在军|工需求旺盛的甲午战争(1894-1895)时,日本还没有一个像样的机器和厂家。于是,痛感其势在必行的日本军部竭尽其所能着手培育机床工业。

  在这种军部的保护和甲午战争后整个景气繁荣以及军|工产生扩大的背景下,机床工业逐渐萌芽,不久爆发的日俄点战争(1904-1905年)便成为了一个转机。

  日俄战争中,各地民间工厂开始制造用于军需品尤其是用于生产炮弹的机床,以此为契机,明治20年代(1888-1897年)问世的池贝工厂和日石新泻铁工所,或者明治30年代(1898-1907年)初创业的大隈面机商会(大隈铁工所,现为OKUMA)和若山铁工所(现为新日本工机)等提高了作为机床厂家的地位。

  至今还保存着的最早的日本国产机床是池贝庄太郎先生(池贝工厂及而后的池贝的创始人)于1889年制作的自家用的9英寸车床。

  明治(1868-1912年)末期至大正(1912-1926年)初期整个日本经济正处于萧条之际,仿佛迎来了救星似的,1914年爆发了第一次世界大战。这次战争给日本产业界带来了空前的景气,机床业也不例外。

  至此在萧条中苦苦挣扎的工厂不仅恢复了生气,甚至涌现也许多自称是机床制造商的新厂家。例如创建于明治40年代(1908-1912年)的唐津铁工所、东京瓦斯电气工业(后来的日立精机,于2002年和森精机制作所合并)、久保田铁工所(现为KUBOTA)、小松制作所(现为KOMATU)等,规模也扩大到有从业人员200至700人中等工厂。

  当时欧美各国忙于战争,没有余力出口机床到国外,英国、中国等国开始从日本进口机床。从1915年至919年,日本产量的大约10%用于出口。

  1921年,政府主办的首次机床展览会在大阪举行同,有大约80个国产机参展。不过,说是国产机,几乎都是外国产品的仿造品。但是,据说各厂家正是通过参加该展览会这个机会开始致力于独自的设计和讲究材料以及提高产品的精度的,从唤起这种意识的角度而言,这是一届意义深远的展览会。

  制造事业法奠定了基础

  大正末年起日益萧条的日本经济于1931年陷入了深渊。机床的生产每年递减10~20%,各厂家都陷入濒临破产的泥坑而不能自拔。

  然而1931年8月发生的满洲事变又一次挽救了这次萧条,日本机床工业与军|工产业携手互济重新步入成长期。

  同时,机床工业对文明国家而言,不仅仅是军|工产业,也是整个机械工业的基础,这种认识也得到了广泛认同。1938年7月政府制定了《机床制造事业法》,也开始对机床厂家的培育。

  被指定该法认可的工厂意味着向一流厂家迈出了第一步,实际上,如不被指定便不能享受免税等政府给的优惠。为此,许多厂家进行各种努力,或增加设备,或建立产品检验组织来满足被认可的条件(普通的机床制造厂设备为200台)。

  这种为被指定而努力创造条件的做法,也为日本机床工业追赶世界水准打下了坚实的基础。从这个意义上来说,该时期的法律制定与企业的努力对后世也产生了重要的影响。

  着名的厂家一齐停止了皮带塔轮式机器的生产,改换生产电机直接连接型机器。并致力于可同外国产品抗争的高效率、新型机器的设计和制造。

  政府为了提高技术水准和实现规格化,协同军部和厂家设计出起名为S型(Standard)机床的普通车床、钻床、铣床等标准型号,并一起加以公开。S型车床颇有声誉,战后还在生产。

  1937年卢沟桥事变爆发,日本经济逐渐转入战时体制,5年后制定的重要产业统制令,将机床完全置于政府的编制下了。

  此外,1939年起德国发动了战争,德国的机床需求激增,加上次年美国禁止对日出口,日本再也不能依存外国的机床了。为此,举国上下大搞坐标镗床、螺纹磨床和齿轮磨床等的国产化。

  厂家的数量随着需求的扩大而增加,1940年拥有设备20台以上的公司超过400家。1943年产量达到6亿日元(14万吨)记录了日本机床产业史上最高产量。

  厂家激增是由于经济统制,为纤维机械等民生产业生产的机械工厂转为生产机床,现存的厂家收买了纺织厂等后新设机床厂所致。

  然而生产激增的1943年,同时材料又严重不足。第二次世界大战也接近尾声,不久将结束,在这期间,有过变更通用机的设计,简化构造,节省材料来生产机床的时期。所生产出来的产品便是近似于单功能机床的所谓的“战时型机床”。

  转业者频出的战争结束后的混乱期

  留下巨大伤痕,第二次世界大战结束了。没有了军需的机床厂有许多转向生产炒锅、煮锅、锄头、犁等民用品、农机具。也有不少的工厂或者回到了战前原来的经营范围,或者转向其他行业,暂时生产土木机械、纤维机械等。

  这种混乱几乎持续了10年,到1955年才出现了摆脱混乱的趋向。1956年的经济白皮书甚至开始使用“战后已经结束”这种表达方式了。随着经济复兴的进展,对机床的需求也日益增加,加上作为节省外汇的一环限制机床进口,国产机床市场生机勃勃。

  这时,有的企业开始与国外企业进行技术合作,国产机床很快填补了战争中和战后时期的技术空白,开始呈现恢复的兆头。

  作为机械加工技术的的招牌,开始倡导高速强力切削,技术与成本核算瓶颈诸多的许多专用机床也开始生产了。但是引进这种新技术的优秀产品对中小用户来说则是可望不可及,并未普及到基层。

  日本独创技术的萌芽

  经过战后复兴期,进入昭和年30年代(1955-1964)后,机床产业终于伴随着强劲的复苏力开始了新的成长。从那时起玩直至1970年代,机床业界的显着发展被历史所称道。

  在技术方面,基本上赶上了欧美发达国家水平,摆脱了过去仿造时代的束缚,开始融入与日本产业结构相匹配的独创性。产品的精密度和功能大幅提高,国际竞争力开始形成,为今日的强有力的竞争力打下了基础。

  在生产方面,1962年创记录地达到生产总额1000亿日元,在世界上跃入第五位主要机床生产国,仅次于当时的美国、西德、苏联和英国。

  这次发越,其背景是被称作神武景气、岩户景气那种一而再、再而三的日本国内的经济盛景,“投资引来新一轮的投资”的那种投资意欲旺盛的气氛中,需求急速膨胀,机床厂家受其影响也积极地进行设备增强投资。

  这种扩大规模大批量生产的结果使得价格下降,即便高级机型,中小厂家也能够买得起了。被称为经济型车床的普机一再开发也是这个时期。

  其间,受1965年(昭和40年)前后发生的所谓“昭和40年萧条”的影响破产企业频出,为了加强企业间的连带关系,由通过省(现为经济产业省)主导并实施了集团化等政策。

  然而,这基本上也不过是经济增长过程中暂时的衰退。一旦摆脱了停滞,由家电和以汽车大众化为背景的汽车产业领头,经济景气和机床需求重拾升势,迎来了高增长期即为表达前所未有之意借用更无史可考的神话故事来命名的“伊奘诺景气”期。

  此时产业界出现的一个课题就是严重的人手不足。生产技术上追求省力化,机床作为其强有力的推进者深受青睐。尤其是数控机床,备受关注,它的出现促进了更高层次的技术革新。

  由于这种NC机床需求的高涨和传统的通用车床及钻床等的批量生产正规化,1970年机床生产首次突破3000亿日元大头,充分享受了战后最大的好景气。

  石油危机来袭

  进入20世纪以来美国贸易收支首次出现赤字,在此背景下,尼克松总统于1971年8月提出保卫美元政策,世界为美元危机而震动。持续了大约5年的“伊奘诺景气”开始蒙上阴影的日本,也由于对美出口依存太高,受到美国保卫美元政策的直接冲击。以此为契机,国际货币进行了调整,日元经过4个月的浮动汇率制升值了16.88%(其后于1973年改为浮动汇率制)。1美元兑换360日元变为1美元兑换308日元,如何削减成本维护国际竞争力成为产业界的紧急课题。

  在这种环境变化的背景下,机床业界在技术层面加强了立足于群组技术的群控、系统化取向,在需求层面又确定了要以NC机床为中心,省力、省人化机种便成为更新设备投资 的中心。

  1973年10月起至11月中东产油国家决定大幅度提高原油价格。原油进口依存度高达99%以上的日本受到巨大打击,不仅是产业界连一般消费社会也震动了。当时正好推行列岛改造政策,土地和建材等价格异常地暴涨,就像晴天霹雳似的又来了个石油资源供应的严格限制,引发起物价疯涨、缺货、藏货、囤货的异常事态,几近恐慌状态。

  产业界的设备投资急剧萎缩,机床需求急减。日本机床工业会的会员订单统计从1973年的2592亿日元到次年下滑正至1456亿日元。如考虑暴涨的价格,实际上减少近半。亏损企业不断涌现,出卖资产、缩编人员、募集希望退职人员等,各种减磅措施都在实施,但还是阻挡不了破产企业频出的现象。

  市场与技术的机电一体化

  始于石油危机的大萧条从1977年开始企稳。机床工业的恢复具有在半导体技术日新月异发展背景下的机电一体化进展和出口市场急剧扩大的特征。

  生产金额频创历史记录,1978年达到3655亿日元,以后直至1981年的8513亿日元,年看更新记录。

  按金额统计的生产规模急剧扩大的最大原因是机电一体化带来的单价的上升。生产额中NC机床所占的比率1976年为22.4%,到1978年时为29.4%。1979为41.1%,这期间每年增长10%以上。家族经营的小规模加工业者也开始配备普及型NC机床,需求的范围急速扩大,加快了NC化率的步伐。

  同时,出口也于1979年突破了2000亿日元大关,出口比率(生产总额中出口所占的比率)为42.7%,与上年度出口比率44.8%一样,机床以这个时期为界急速转变成出口产业。

  机床生产随着国国内外市场的扩大而扩大,1985年达到10511亿日元,首次超过10000亿日元大关。其最大的原因是,70年代后半叶出现的C(Computer计算机)NC的机床应运技术水准大幅提高,远远凌驾于可以说计算机老家的欧美,在全球构筑成强有力的国际竞争力。

  一路飙升型增长方式的终结

  对日本制造的机床出口急剧扩大,自然引起进口方欧美各国的强烈不满,有时甚至弥漫着险恶的气氛。其结果便是1985年10月发达5国首脑会谈中提出的强烈的诱导日元升值的“广场协议”,之后,日元从1美元+240日元前后,一下子暴涨至130日元,“日元升值萧条”袭击了日本。贸易默察的日益严重以及对美机床出口数量的自主限制、欧洲对日本机床出口实行监视等措施的实施,使得市场急遽缩小。

  但是此时的日本产业界还留有很强的复原能力。在1989、1990时所谓的泡沫景气顶峰期,机床的生产额为扩大到13034亿日元,日本机床工业会统计的订单额扩大到14121亿日元(均为1990年数值),这个业绩至今保持着本机床供需的最高记录。顶峰时期的1990年仅国内需求就超过10000亿日元(按订单统计),可见国内产业界的设备投资是何等活跃。

  作为促进市场扩大的要素,少不了技术层面的高度化。寻根究底般地追求高速化、复合化、高精度化这种带有普遍性的课题,同时又以计算机为核心的信息系统这一装置唤起机床的新需求,这些都没错。

  然而,战后一路飙升的日本经济,随着泡沫景气的崩溃,转身向下突入了负增长时代。机床订单1993年为5317亿日元,从1993年的顶峰一下少了60%以上,机床工业陷入大混乱状态中。

  995年起,因对泡沫时期设置的设备需要更新和对地球环境问题投资的启动,机床的需求才终于开始摆脱漫长的平成萧条。同时,机床厂家在负增长时期和为迎接21世纪到来而开展的企业重建(Restructuring)活动也如火如茶,可以说开始了新一轮的机床工业的建设。

  但是,正当人心思变重新奋起的时候,泡沫时期遭受的深重创伤的后遗症尤其在金融机关和不动产、大型建筑公司等企业不断显现。为处理这巨大的负的遗产政府投入了巨额资金我,结果给刚点燃的产业的经济活动泼了一盆冷水。1997年和1998的重新回到10000亿日元以上的机床生产额,到1999年一下子同比下滑26.8%。为7395亿日元。

  急速发展的IT(信息技术)化从根本改变着物品制造的手法,唤起了手机、计算机等IT关联设备的爆发性的需求。这给机床需求带来了良好影响,2000年的机床市场对电子电气机械和精密设备的需求大幅增加。然而,生气勃勃的景象也不过眨眼间的功夫,次年2001年手机需求便到了头,以此为契机遭受了前所未有的IT萧条。其结果,不仅IT关联领域,广泛的制造业的设备投资受到抑制,机床需求也大幅减少。

  尽管如此,即便IT和半导体业界陷入萧条的深渊、设备投资遭遇严寒,这个期间汽车工业的设备投资却十分坚实。这是因为在保护地球环境这个终及目标下,对低耗油、轻量化、安全性能高以及追求更高生产效率等的先行投资十分活跃之缘故。于是,机床业界在因IT萧条而大幅下滑的低迷的需求中,提高了对汽车工业的依存度。

  2003年后半期IT和半导体业界又重新有了生气。其背景是具有照相机功能的手机、数码相机、薄型大画面电视和DVD(多目的光盘)等被称作所谓的数码家电的商品群的快速增长引领了投资。

  2002年10月起,机床订单也由减少转为增加,至2006年11朋连续50个月增长。这个记录超过1997年恢复期的45个月,为迄今时间最长。

  汽车和数码家电销售的顺畅引发了世界同时的好景气。为追求廉价劳动力和廉价的制造成本,从80年代起制造工厂已经开始向亚洲转移,尤其显着的是向拥有巨大市场的中国倾斜。

  汽车和数码家电市场的繁荣诱发了进入中国等亚洲国家的企业和工厂的设备投资,日本机床充分享受了空前的中国热。受这种国内外好景气的支撑,2007年机床订单超过了泡沫时期的顶峰,达到15899亿日元。

  今后这种IT化的投资将横向扩大,范围将拓得更宽广。加上为保护地球环境的技术革新,减少地球负荷的投资,正式启动也还在后头呢!

  2008年9月美国金融危机引发的全球经济同时萧条,整个制造业不敢进行设备投资,机床需求剧减。为此,2004年4月以来连续保持的机床订单总额超10000亿日元的记录,到2008年9月中断了,共维持了53个月。

  主要依存汽车、建设机械和农业机械等需求的机床市场现正处于在很大的结构转换的漩涡中。这种市场变革,也就是说,逼迫日本机床业界无论技术、管理和销售方法都须变革。如何改变自己?可以说,现在已经被迫站立在新的企业重组的舞台上了。

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