我國量具量儀制造業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展

成都工具研究所 中國儀器儀表學(xué)會機械量測試儀器分會 謝華錕

我國量具量儀制造業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展

Status ＆ expectation of China＇s gages ＆ measuring instruments

成都工具研究所 中國儀器儀表學(xué)會機械量測試儀器分會 謝華錕

一、概述

先進數(shù)字化精密量具量儀是數(shù)字化制造的重要組成部分。先進數(shù)字化測量技術(shù)已成為先進數(shù)字化制造業(yè)的核心技術(shù)，先進數(shù)字化測量儀器已成為先進數(shù)字化制造業(yè)的核心組件。

高速高效、精密復(fù)雜數(shù)控切削加工技術(shù)和裝備近年來得到快速的發(fā)展，推動了先進數(shù)字化切削加工技術(shù)和高檔數(shù)控機床的發(fā)展。數(shù)字化測量技術(shù)和精密量具量儀是數(shù)控切削加工技術(shù)與裝備的 “眼睛”，對整個數(shù)控切削系統(tǒng)、加工過程和產(chǎn)出結(jié)果實施全面的檢測監(jiān)控。作為系統(tǒng)運行質(zhì)量保證體系中信息獲取、分析、評定、診斷乃至反饋實現(xiàn)閉環(huán)制造的關(guān)鍵設(shè)施，先進數(shù)字化量具量儀肩負(fù)著裝備、服務(wù)、并推動著先進數(shù)字化切削技術(shù)和數(shù)控切削機床持續(xù)向前發(fā)展的功能。

量具量儀對于制造業(yè)的重要性毋庸置疑。據(jù)90年代美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的調(diào)查評估，量具量儀、儀器儀表行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中占4%，但其影響度達(dá)到66%；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，所占比例將增加，影響度將增大?！爸圃煸礁叨?，測量越重要”。測量技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)的核心技術(shù)，測量儀器已經(jīng)從配套設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)的核心組件。據(jù)科技部統(tǒng)計，我國2009年裝備進口額達(dá)1萬億美元，其中進口精密儀器儀表占6000億美元。從這數(shù)據(jù)可以看出，測量儀器在我國當(dāng)今先進制造業(yè)發(fā)展中的重要性，也凸顯出我國精密測量儀器儀表制造行業(yè)在滿足國民經(jīng)濟重大需求上的巨大差距。

“十一五”期間，我國制造領(lǐng)域國家優(yōu)先發(fā)展的重大專項中包含了能源、汽車、航空航天以及鐵路交通運輸?shù)戎圃鞓I(yè)，而這些行業(yè)所涉及到的典型、關(guān)鍵零件的特點是：大、重、復(fù)雜、精密，其中新型難加工材料的切削加工占據(jù)了相當(dāng)大的比重。這給數(shù)控切削加工技術(shù)和裝備提出了新的課題，也對測量技術(shù)和量具量儀提出了新的更高要求、提供了新的發(fā)展機遇。

按照產(chǎn)品類型，量具量儀產(chǎn)業(yè)可劃分為兩大部分：量具 （包括傳感器）和測量儀器。

量具具有以下特點：通用，使用面廣；量大，可實施規(guī)?；a(chǎn)。隨著現(xiàn)場質(zhì)量檢測的需求，適應(yīng)生產(chǎn)加工環(huán)境的、數(shù)顯數(shù)字化、專用高效量具成為其發(fā)展趨勢。為滿足數(shù)控機床裝備精度提高的需求，位移傳感器已經(jīng)達(dá)到微納米精度。新測量原理、高分辨力、高精度、高防護數(shù)字化量具發(fā)展迅速，測量信息無線傳輸?shù)臄?shù)字量具測量站／網(wǎng)得到了開發(fā)應(yīng)用。

量儀的特點如下：先進數(shù)控測量儀器屬于高檔數(shù)控裝備，它集成了精密測量、精密機械制造、傳感技術(shù)、電子技術(shù)、數(shù)控驅(qū)動技術(shù)、計算機技術(shù)及信息技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)先進科學(xué)技術(shù)的成果。由于其復(fù)雜、精密、高新技術(shù)密集、品種多，因此自主創(chuàng)新開發(fā)及研制生產(chǎn)的難度大。投入大，產(chǎn)出少，收益慢。在傳統(tǒng)的 “重生產(chǎn)，輕質(zhì)量”的思想指導(dǎo)下，市場開拓困難，尤其在優(yōu)勢明顯的國外先進技術(shù)和產(chǎn)品的沖擊下，行業(yè)的生存與發(fā)展一度受到較大影響。

二、行業(yè)發(fā)展歷史的回顧

我國量具量儀產(chǎn)業(yè)解放初在原蘇聯(lián)的援助下建立了起來，奠定了基礎(chǔ)。哈量、成量、北量、桂量、上量及新天為主的量具量儀企業(yè)，以及行業(yè)技術(shù)歸口的成都工具研究所，為我國量具量儀產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。經(jīng)過多年努力，技術(shù)產(chǎn)品的引進攻關(guān)，不少產(chǎn)品如量塊、百分表、游標(biāo)卡尺等精密量具，精密位移傳感器，以及齒輪測量儀器、激光干涉測量儀、圓度儀、滾刀檢查儀等機電／電子式精密量儀，已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水準(zhǔn)，與國外的差距日趨縮小。

隨著改革開發(fā)的深入、在制造業(yè)的強力推動下，近年來量具量儀產(chǎn)業(yè)有了顯著的發(fā)展和變化，技術(shù)和產(chǎn)品升級換代步伐加快，已進入數(shù)字化和CNC數(shù)控化時代。通用量具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，民營企業(yè)及改制企業(yè)成為生力軍。桂林廣陸2008年量具生產(chǎn)達(dá)到100萬套，銷售額仍達(dá)到1．8億，成為國內(nèi)數(shù)顯卡尺產(chǎn)業(yè)領(lǐng)頭羊和出口大戶，其自主開發(fā)、有自主知識產(chǎn)權(quán)的IP67高級防護數(shù)顯傳感器和數(shù)顯卡尺，達(dá)到國外先進水平，實現(xiàn)批量生產(chǎn)；青量的千分尺產(chǎn)量和產(chǎn)值在世界上已位居前列，2008年產(chǎn)量達(dá)到100萬件，銷售額超過6000萬元；精密量儀產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)了專項突破。哈量量具量儀2007年全年銷售達(dá)到 3．8億，其中量儀近 2．6億，2008年四季度雖然受到經(jīng)濟危機影響，量儀銷售額仍然超過了2．3億。產(chǎn)品覆蓋了齒輪量儀、三坐標(biāo)測量機、表面輪廓粗糙度測量儀、對刀儀、量塊、量規(guī)、卡尺、千分尺、指示表等，在兼并了國外企業(yè)后，技術(shù)水平和產(chǎn)品性能有了提高，是量儀行業(yè)排頭兵。成都工具所激光測量技術(shù)和儀器和齒輪整體誤差測量技術(shù)有了新的發(fā)展，哈量、哈爾濱精達(dá)成功開發(fā)的國產(chǎn)CNC齒輪測量中心，打破了國外產(chǎn)品十年的市場壟斷，奪回了 （70%～80%）國內(nèi)市場的份額，北京航空精密機械研究所 （303所）、西安愛德華的三坐標(biāo)測量機在激烈的競爭中占一席之地，這些都是我國量儀產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實例。近年更有不少民企、臺資、港商如 “智泰” “怡信” “萬濠”等的加入，壯大了民族工業(yè)隊伍；國外量具量儀著名廠商和跨國集團紛紛在國內(nèi)獨資／合資建廠或兼并，進入中國市場，這些都造就了我國量具量儀產(chǎn)業(yè)在體制結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展和市場競爭態(tài)勢上很大的變化，新的情勢無疑大大推進了我國量具量儀產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和格局的劃分。以三坐標(biāo)測量機為例，國產(chǎn)近年雖有了較快發(fā)展，但是絕大多數(shù)為中小規(guī)格生產(chǎn)型的中低端產(chǎn)品，國內(nèi)市場 （70%～80%）份額仍然主要由國外企業(yè)或跨國集團所占據(jù)。在高檔、計量型或大規(guī)格三坐標(biāo)測量機／多坐標(biāo)測量機領(lǐng)域，國外或跨國集團公司產(chǎn)品占據(jù)了絕對多數(shù)；近年更向中低端兼并擴展，民族企業(yè)的生存發(fā)展空間受到更大擠壓。

從2008年10月中下旬以來，受全球金融危機影響，我國量具量儀行業(yè)明顯感受到市場需求的萎縮，尤其是量具國外出口訂單有明顯的下滑和縮減，達(dá)到50%以上。據(jù)中國機床工具協(xié)會工具分會對我國工具行業(yè)72家企業(yè)的統(tǒng)計，2009年行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值為 116．3億，與2008年的230億相比，僅為一半；產(chǎn)品銷售利潤2009年為17．3億， 而2008年為35．9億， 也僅為一半。其中，量具量儀統(tǒng)計企業(yè)的全年生產(chǎn)價值量，2009年為10．2億 （量具7．4億，量儀 2．78 億），2008 年卻為 12．9 億 （量具 9．93億，量儀2．98億），相比為79% （其中量具相比為74．6%，量儀相比為93．5%，主要受金融危機對出口的沖擊）。

由于我國政府采取了非常及時而強有力的政策措施拉動內(nèi)需，在全國經(jīng)濟迅速復(fù)蘇轉(zhuǎn)好的良好情勢下，工具行業(yè)各企業(yè)根據(jù)市場變化壓縮庫存，在減產(chǎn)、減資、減人的同時，強化內(nèi)功，提高現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量和內(nèi)部管理，積極開發(fā)高新技術(shù)和產(chǎn)品，努力實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型提升，生產(chǎn)銷售形勢有了大的起色，走出低谷而回升，2010年更出現(xiàn)訂貨激增，以至于來不及生產(chǎn)供貨的局面。對形勢發(fā)展大都企業(yè)抱著謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度。

三、我國量具量儀制造行業(yè)技術(shù)產(chǎn)品現(xiàn)狀和近期發(fā)展

我國量具量儀制造技術(shù)和產(chǎn)品，總體上更多依賴引進仿制，依賴于廉價材料和人力資源，競相生產(chǎn)中低端量大利微的產(chǎn)品，而高端市場卻難以進入，與國外差距明顯，甚于機床刀具。

除了體制問題以外，我國量具量儀行業(yè)經(jīng)濟技術(shù)基礎(chǔ)和創(chuàng)新開發(fā)能力都很薄弱，指望企業(yè)依靠自身資金及技術(shù)積累來進行發(fā)展，困難較大；即使在＇自家＇國內(nèi)市場，面臨資金雄厚、技術(shù)實力強大、資源積累豐厚的跨國集團進行競爭，謀求生存發(fā)展的難度可想而知。

在通用量具及數(shù)顯量具方面，存在低價競爭。以民營企業(yè)為主的中小企業(yè)產(chǎn)品單一，尤其是出口外向型量具企業(yè)，勞動密集性量具產(chǎn)品技術(shù)含量低、大多以仿制為主、貼牌出口，在最近國際經(jīng)濟動蕩中已經(jīng)感受到明顯影響。由于在可靠性、性能、新技術(shù)、新產(chǎn)品等方面的差距，我國量具無法進入高端市場；近年原材料及勞動力的上漲和短缺，不少企業(yè)利潤大減，難以發(fā)展；而低價競爭、偽冒產(chǎn)品屢禁不止的狀況，目前又很難妥善解決；而個別地方政府的地方保護主義，助長了這種嚴(yán)重擾亂市場的不法行為和不良風(fēng)氣。

在數(shù)控精密儀器方面，國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的三坐標(biāo)測量機、齒輪測量儀器、激光干涉測量儀、表面輪廓粗糙度測量儀、圓柱度測量儀等，近年在產(chǎn)品性能和質(zhì)量上有不少進展，但是與國外同行產(chǎn)品相比，精度低或不穩(wěn)定，可靠性低，以中低檔的居多；行業(yè)整體上高新技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，自主開發(fā)創(chuàng)新能力不夠；尤其是量儀關(guān)鍵另部件如基準(zhǔn)高精度長、圓傳感器、測頭探測系統(tǒng)、精密傳動絲桿及直線滾動導(dǎo)軌等幾乎全依賴進口。缺乏測量基礎(chǔ)技術(shù)研究和基礎(chǔ)設(shè)施，缺乏精密儀器制造技術(shù)、裝備和人才，缺乏精密量儀基準(zhǔn)傳遞的檢測技術(shù)、裝備與環(huán)境條件，缺乏高水平研究團隊和市場開拓技術(shù)服務(wù)人員。因此企業(yè)自身很難實現(xiàn)自主創(chuàng)新開發(fā)、并生產(chǎn)出具有市場競爭力的高端數(shù)控測量裝備；由于量儀開發(fā)周期長，需要大量財力、物力和人力的投入，高新技術(shù)集成度高，自主創(chuàng)新開發(fā)難度大，市場開拓艱難績效差；更面臨著和國外企業(yè)跨國公司 “重量級選手”的競爭。這些不利因素對企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)在發(fā)展量儀決策時起到了消極的影響。

總的來說，量具量儀行業(yè)在機床工具制造行業(yè)中發(fā)展最為遲緩，與國外先進技術(shù)水平相比較，至少落后20年。

近年來，以汽車為代表的機械制造業(yè)的發(fā)展，國家振興機械裝備制造業(yè)的舉措，給我國量具量儀產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了機遇?！笆晃濉蔽覈鴻C械制造領(lǐng)域國際重點優(yōu)先發(fā)展專項，對精密測量技術(shù)和儀器提出了更多、更高、更新的要求，這對我國量具量儀產(chǎn)業(yè)來說是個良好的發(fā)展機遇。不少企業(yè)抓住了 “十一五”發(fā)展機遇，加快技改，加大技術(shù)引進和自主創(chuàng)新投入，積極實施產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，開發(fā)了市場急需的、高科技高性價比的先進數(shù)字化量具量儀產(chǎn)品。在世界經(jīng)濟不景氣的情況下，對于具有良好性價比的我國量具量儀產(chǎn)品、尤其是數(shù)顯電子量具和數(shù)字化測量儀器，應(yīng)該是個機會。積極穩(wěn)定原有市場、開拓新市場是可取的；在注重技術(shù)和工藝改造，提升傳統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量，加強管理進一步降低成本的同時，努力開發(fā)新技術(shù)新產(chǎn)品，進行技術(shù)產(chǎn)品的升級換代，抓住時機迅速提升企業(yè)競爭力，顯得更為重要和緊迫。

四、我國量具量儀近年的新技術(shù)和新產(chǎn)品集錦

最近兩年是我國量具量儀行業(yè)在新技術(shù)和新產(chǎn)品開發(fā)上取得明顯成果的時期，這得歸功于經(jīng)濟大環(huán)境的復(fù)蘇改善，國家的政策導(dǎo)向支持、重點項目的拉動，更歸功于企業(yè)重視技術(shù)創(chuàng)新成共識，跟蹤行業(yè)發(fā)展趨勢，瞄準(zhǔn)國家及市場需求，結(jié)合自身優(yōu)勢開發(fā)。

精密測量技術(shù)和量具量儀近年來的發(fā)展趨勢歸結(jié)為三大方向：即①測量技術(shù)和信息技術(shù)及先進數(shù)字化制造技術(shù)的集成和融合——強化了精密測量的過程質(zhì)量監(jiān)控和服務(wù)功能，實現(xiàn)“被動”檢測到 “主動”監(jiān)控的轉(zhuǎn)變；從 “離線”到 “在線”，從 “事后”到 “實時”的轉(zhuǎn)變；②測量信息和測量數(shù)據(jù)無線／網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，及數(shù)控測量儀器／系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程服務(wù)；③集成了先進測量技術(shù)的制造系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷／咨詢服務(wù)系統(tǒng)／平臺。

八個領(lǐng)域：即①數(shù)字化量具和傳感器——為適應(yīng)加工環(huán)境，實現(xiàn)納米高精度測量，開發(fā)新測量原理；②坐標(biāo)探測系統(tǒng)－－多軸高精度掃描測量；③便攜式、便于操作的高精度激光測量系統(tǒng)；④現(xiàn)場快速、光電非接觸測量儀器的發(fā)展－－懸臂式坐標(biāo)測量機，關(guān)節(jié)臂式測量機，可移動式測量儀；⑤極限尺度測量儀器的發(fā)展－－大尺寸復(fù)雜零組件的現(xiàn)場測量，激光雷達(dá)，iGPS，MEMS的納米測量坐標(biāo)機；⑥在線／在機測量儀器的發(fā)展－－主動／工位量儀；⑦儀器精度軟件補償技術(shù)－－儀器靜態(tài)精度補償和溫度、力等工況環(huán)境動態(tài)補償，以及儀器故障自診斷技術(shù)和軟件遠(yuǎn)程升級和維護；⑧精密量具量儀和制造系統(tǒng)的集成融合，構(gòu)建設(shè)計加工測量閉環(huán)制造系統(tǒng)等。

我國量具量儀制造行業(yè)近年取得的部分主要成果和代表企業(yè)介紹如下。

1．?dāng)?shù)字化量具方面

主要有：①防水防塵性能達(dá)到IP67的 “工況型”數(shù)顯卡尺——桂林廣陸；②上下左右可視 “宜人化”的數(shù)顯千分尺－－青海量具刃具；③紅外 “遙控型”數(shù)顯指示表－－成都量具刃具；④數(shù)控機床用 “無線傳輸型”觸發(fā)式測頭－－哈爾濱先鋒科技；⑤藍(lán)牙 “無線傳輸”電子水平儀——青島前哨；⑥高精度陶瓷步距規(guī)——桂林安一，深圳鷹旗；⑦CNC齒輪成形磨床在機檢測裝置——秦川機床。

2．?dāng)?shù)控測量儀器方面

主要有：①花崗石結(jié)構(gòu)CNC齒輪測量中心——哈量，哈爾濱精達(dá)和智達(dá)；②大型龍門式三坐標(biāo)測量機——北京航空精密機械研究所，西安愛德華，深圳壹興佰；③CCD成像刀具預(yù)調(diào)測量儀——哈量、成量和天津精門；④凸輪軸曲軸檢測儀——北京中科恒業(yè)、哈量；⑤高精度圓度／圓柱度測量 儀 －－哈 工大，威爾信；⑥精密影像測量儀——新天，怡信，天準(zhǔn)；⑦高性價比輕便影像測量儀——深圳智泰；⑧首創(chuàng)的絕對編碼網(wǎng)格式影像儀——東莞七海光電；⑨集成了CNC齒輪測量中心和離線數(shù)控砂輪修整機的齒輪刀具閉環(huán)制造系統(tǒng)——西安共達(dá)精密，漢江工具；大型CNC齒輪測量儀——哈量，秦川機床；微小齒輪測量儀器——成都工具研究所和北京工業(yè)大學(xué)；激光干涉測量系統(tǒng)——成都工具研究所；以及復(fù)合測頭五坐標(biāo)測量機——西安交大等等。

五、期許與展望

在發(fā)展工具行業(yè)的國家重大專項規(guī)劃實施中， “官 （管）、用、產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合是條有效途徑。由政府管理部門通過對重大項目的統(tǒng)籌規(guī)劃、立項管理，調(diào)動、整合與集成行業(yè)內(nèi)外的優(yōu)勢資源，解決行業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)，改進行業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，提升行業(yè)整體水平，具有重要的現(xiàn)實意義。

“十一五”國家科技支撐計劃，由中國工業(yè)聯(lián)合會承接的 “高速高效切削工具的研究開發(fā)”項目是個成功典范。該項目和國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃和重大需求密切結(jié)合，針對我國航空航天、交通運輸、能源工業(yè)發(fā)展和高檔數(shù)控機床急需的高速高效數(shù)控工具為對象，根據(jù)共性關(guān)鍵技術(shù)和典型產(chǎn)品開發(fā)制造技術(shù)，明確目標(biāo)確定了11個課題，集中了行業(yè)內(nèi)外 “用產(chǎn)學(xué)研”的優(yōu)勢企業(yè)和科研院所，在聯(lián)合會科技工作部的組織領(lǐng)導(dǎo)下，強強聯(lián)合，優(yōu)勢互補，進行攻關(guān)。短短不到2年時間，在超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金材料的制備技術(shù)（株洲鉆石）、高性能 （TiAlN、厚膜Al2O3）涂層設(shè)備和涂層工藝成套技術(shù) （上工、川大、成工所）、曲軸磨削高速高效CBN砂輪制造成套技術(shù) （三磨所）、重型大型復(fù)雜數(shù)控刀具齒輪滾刀、插齒刀、花鍵拉刀 （漢江工具、哈一工）的制造技術(shù)及裝備上都取得了突破性成果，以石油管螺紋刀片、火車輪轂刀片為代表的硬質(zhì)合金復(fù)雜成形數(shù)控刀具成套制造技術(shù)水平 （成工所、株洲鉆石）也有了明顯的提高，在高速高效切削加工基礎(chǔ)理論、共性技術(shù)的研究和實驗檢測裝備、先進切削工藝上 （南航、山東大學(xué)、成都刀具檢測所）也取得了令人鼓舞的進展?！案咚俑咝邢鞴ぞ叩难芯块_發(fā)”項目的實踐，為我們精密數(shù)字化量具量儀制造行業(yè)的國家立項、行業(yè)攻關(guān)，提供了一個可借鑒的模式和途徑。目前，我國國家關(guān)于精密測量技術(shù)和儀器方面的縱向課題 （如863，973，科技部重大攻關(guān)項目等），大多采用 “競標(biāo)”的辦法，獲勝者得到項目及相應(yīng)資助。筆者認(rèn)為這并不是一條最佳途徑。競標(biāo)方法促進了競爭，有積極作用，適用于市場經(jīng)濟商業(yè)運行；但是關(guān)系到一個領(lǐng)域內(nèi)的重大技術(shù)進步和關(guān)鍵產(chǎn)品升級換代，關(guān)系到行業(yè)整體水平提高，關(guān)系到提升整個行業(yè)競爭力，并由國家投入資金的項目，就不能采用這種 “簡便” 單家獨斗的辦法。建議嘗試在我國量具量儀行業(yè)內(nèi)采用 “強強聯(lián)合”的方式來進行 “集團”攻關(guān)。

最后，祝愿我國的量具量儀在 “十二五”取得更大的發(fā)展，和高速高效切削工具一起，追趕上我國高檔數(shù)控機床及裝備的發(fā)展步伐，更上一層樓，以滿足我國國家經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略和國民經(jīng)濟發(fā)展的實際需求。