机床是加工制造所有工业设备的基本设备，是装备制造业的核心部门。其中加工各种精密复杂零部件的高档数控机床，是行业技术前沿、各工业强国竞相争夺的战略高地。
当前国内外机床制造业的趋势是：精密(静态精度和加工运动精度、热变形/振动的监测和补偿，加工精度达亚微米级)、高速、复合(一次装卡完成所有工序加工)、智能(融合信息与机器人技术，自行感知分析加工状态和环境信息并采取应对措施)、绿色(节能降耗、控制噪声粉尘等)。欧洲国家提出的工业4.0战略及智能制造等概念，已取得阶段性突破。随着智能化理念的深入，机床正向个性化定制及全面解决方案发展。
现代机床技术的进步是高新技术产业发展进步的必要支撑。我国工业规模已居世界第一位，但还没有甩掉大而不强的帽子，其中一个重要短板，就是装备制造业的技术水平和综合竞争力，相比西方有不小差距。尤其是作为“工业母机”的机床工具行业，其技术差距已经成为我国制造业由大向强迈进的关键性障碍。我国要提升产业链水平，真正成为制造业强国，必须尽快扭转这一局面。
一、我国机床工业发展历程
(一)曲折发展期(1949—1999年)
我国的机床制造业奠基于新中国初期，从一片空白中起步。“一五”时期，在国家工业部门的统一领导下建立了号称“十八罗汉”和“八大金刚”的一批机床骨干企业(包括18家机床厂、4家工具厂和2家砂轮厂)。在此基础上，各地方陆续建设了本地所属机床厂，形成了相当大的规模，满足了当时国内工业发展的需要。与此同时，还建立了一批部属机床综合研究机构(号称“七所一院”的大连组合机床所、北京机床所、济南铸锻所、成都工具所、郑州磨料磨具所、广州机床所、苏州电加工所，以及郑州六院)，以及37家面向全行业的专业研究所和企业设计部门(“二类所”)，形成了完整配套的行业科学研究和技术研发体系。
六七十年代，为冲破国外技术封锁、解决尖端工业急需，国家专门成立了领导小组，协调各有关部委，调配全国力量，组织了数次机床技术攻关，形成了一大批成果，包括各型号高精度机床、关键零部件及相关检测仪器，缩短了与国外的差距。
改革开放初期，我国数控技术起步伊始，国内机床产品还停留在传统的手动操作技术。为缩短中外差距，一方面大力引进技术、合资合作，同时国家连续组织了数次数控技术攻关，取得了部分成就。但因种种原因，行业数控产业化进展缓慢。至20世纪末，机床工业的产值数控化率仅为20%左右。
1985年，原机械部属企业全部下放地方。90年代初，我国在机床产品领域率先大幅度降低进口关税、放开进口限制，随后放宽外资企业市场准入。当时国内机床企业多为国企，还很不适应市场环境，加之行业集中程度低，行业管理职能削弱，在大量进口机床的冲击下，造成了我国机床企业的倒闭潮和从业人员下岗潮。
1999年开始的科技体制改革，机械部属科研院所全部转制为企业，服务全行业的共性技术的研究能力被削弱。现有行业技术创新力量主要是骨干企业所属的研发机构。
(二)高速增长期(2001—2011年)
2001—2011年，受我国经济高速增长利好拉动，机床工具行业产值在10年间增长了10倍，利润增长22倍，年均复合增长率分别为24.8%和33.2%。2011年，国内金属加工机床产值达283亿美元(其中金切机床198亿，成形机床93亿)。金切机床产量从2000年的17.7万台增至2011年的88.7万台。我国分别成为机床第一消费大国(2003)和第一制造大国(2009)，机床消费量和产出总量分别约占全球的1/3和1/4。
在产量和需求扩张的同时，国内数控机床技术得到普及。至2016年，机床工业的产出数控化率和机床消费数控化率均达到80%左右，这是行业的一项重大成就。其中，国家对数控机床产品实行增值税先征后返政策(1999—2008年)发挥了重要作用。
(三)产能过剩期(2012年至今)
2012年以来，随着经济增速放缓、投资低迷，机床市场需求量明显减少。国内机床工业生产和销售额逐年递减(2014、2017年有微弱回升)，大批企业身陷困境。特别是此前高速增长期，各种所有制企业纷纷投资扩产，导致批量型的中低端机床产能急剧扩大，企业负债额急剧增加，削弱了抗风险能力。
根据国家统计局数据，2019年上半年，全行业规模以上企业的营业收入同比下降2.3%(协会联系的重点金切企业降33%)，利润降21%(重点金切企业亏损面约40%)。特别在低端产品领域，产能过剩严重、企业竞相压价竞争，原材料和人力成本上升，税负沉重，融资困难，行业亏损面高居不下。
从产品结构看，金切机床下降幅度较大，特别是骨干重型机床企业的市场需求量降至正常年份的20%左右。近两年，作为行业龙头的大连机床和沈阳机床相继破产重组。金属成型机床下降幅度较小，其中几个年份得益于汽车和消费电子市场的拉动有小幅上升，2015年起再度下降。
二、我国机床行业发展概况及特征
(一)发展概况
目前，我国机床工业中，民营企业已占主体地位。国有企业在全行业产值中的比重，从2008年的25%降至目前的10%左右，民营企业占比则从60%增至近80%。
目前，全行业共有规模以上企业5547家(金切机床782家，金属成型机床540家)。据2016年数据，规模以上金切机床企业中，国有和集体、私营、外资企业的主营业务收入为18∶69∶11，利润为-12∶97∶13。不过据行业协会介绍，近几年外资企业为适应我国机床市场需求的升级，以及高端机床市场的扩大趋势，不断加大在华投资的规模和数量，目前外企在华机床市场的份额肯定远高于11%。
(二)行业发展特征
1. 供给不适应需求结构的变化
在机床市场低迷的同时，需求结构升级特征日益明显。传统的批量化、通用型产品需求下降，小批量、定制型机床产品的需求增长;对单机的需求减少，对自动化成套设备的需求增长;且对通用型单机产品的功能、性能、可靠性提出了更高的要求。
为适应市场变化，西方国家很多机床企业开始转型，从专注于某类型机床产品(如车铣磨)的批量化生产，转向专注细分市场、针对用户工艺特点和加工性能要求(如汽车动力总成、消费电子产品等)提供成套解决方案。我国企业的原有优势，是大批量制造通用型单机产品，对市场需求变动还不适应，相应的供给能力不足。产业转型升级任务迫在眉睫。
2. 行业竞争结构呈现“高端失守、中端争夺、低端内战”局面
机床工具工业的技术水平，可以粗略地分为高中低三个档次。
随着我国机床工业水平的提高，本国低档机床和与之配套的数控系统、功能部件，国内企业基本可以解决，占有80%以上的市场。这一领域的技术门槛降低，配套件容易买到，导致大量民营企业进入这一领域，其中同质性强的通用型单机类产品大量过剩。
中档数控机床市场是中外机床企业主要的角逐场，主要竞争对手是我国台湾和韩国的机床企业。国产中档机床的市场占有率，整机在60%左右，数控系统不足50%(随着技术的成熟，市场占有率可能逐步扩大)。广州数控是国内最大的中低档数控系统生产厂商。
高端金切机床的用户集中在航空航天、轿车发动机和变速箱，以及核能、微型机械等高精尖加工领域。高端机床需要具备高可靠性、超精密性加工等诸多先进性能，是行业中最具战略意义的部分，尽管它只占全行业产值的10%～20%。国内高档数控机床市场长期被欧日企业垄断(如德国GROB占中国轿车发动机缸体/缸盖加工70%以上份额)，进口依赖度在90%以上。
近些年通过国家“04专项”的实施，国内企业已能够供应发电设备和船舶生产所需高端机床设备。济南二机床生产的精密数控冲压生产线(用于轿车车体加工)已获得了国内轿车制造厂商(包括合资企业和本国企业)的高度认可，并打入北美市场，是一个突出的亮点。
3. 部分机床企业日益重视高端技术创新
在市场普遍萧条的情况下，部分机床企业重视高端技术创新，加速转型升级，并开始崭露头角，如市属国企济南二机床，主攻冲压设备和龙门铣床。济二长期专注消化吸收和技术创新，贯彻科学管理，在和用户密切交流互动基础上进行研发设计，把产品做精。现济二已占领国内轿车整车冲压线市场的80%，曾以其产品的优越性能击败德国舒勒，赢得北美主流汽车企业的批量订单，进入世界成套自动化锻压设备制造商的第一方阵;再如民营企业大连光洋(及子公司科德科技)，从数控系统起步，多年致力于全技术链、产业链的系统创新。现拥有中高端数控机床整机、系统和多种功能部件的研发生产能力，形成了专业研发团队和完善的生产销售体系，其高端加工中心已被航天部门采用，产品曾出口德国。此外还有北京精雕、宁江机床、广州数控、华中数控等企业，这批新兴企业是我国机床工业转型升级的积极力量。他们的共同特点是，经营方向正确，坚持长期细分领域深耕，全身心专注技术研发，产品质量好、性能稳定，重视客户个性化的产品需求和服务。可以预见，在他们之中将出现一批中国机床的“龙头”型和“隐性冠军”型骨干企业。
三、我国机床行业现存的结构性问题
(一)跨国公司强势竞争，本国企业升级艰难
西方机床跨国公司把中国市场作为战略必争之地。近20年来，德日韩等有100多家厂商在我国投资设厂(SKD)和建立销售点。欧洲、日本企业主要在中高端市场，韩国等的通用机床直接与国内主流机型竞争。外资企业在中国市场深耕多年，享受各种优惠政策，建立了广泛的人脉关系，高薪吸引人才。国内大企业和军工企业的中高档机床订单，基本被外企垄断。一批有实力的跨国公司，趁国内企业困难之际，图谋控股我国的大型骨干企业。如大连机床破产后，本地企业只有大连光洋在坚持。马扎克、INDEX、GROB、THK等外商独资企业扎堆在大连高新区建厂，高薪招聘原大连机床的精干人才。人才流失后，企业要恢复就很困难;上海、南京、无锡原来有很好的机床制造基础，现在这些工厂或倒闭，或勉强维持。近些年舒勒等德国企业前往江苏太仓建厂，兼并当地金方圆、扬锻等企业，对济南二机床造成巨大威胁。
国内机床企业普遍反映的问题是：企业税负重、利润薄(利润优厚的高技术产品市场在外企手中)、研发资金紧张、员工待遇低、人才稳定难。研发高档产品，需涉及基础理论研究和攻克重要技术瓶颈，更觉资金不足。尽管如此，为了行业和自身长远发展考虑，不少企业克服自身困难，坚持技术研发，但自主研制的新产品饱受优势竞争对手的打压。因而，自主研制只是起到清除进口障碍的“敲门砖”作用，承担国家任务的企业也难以得到量产机会。
自主研制的一大困难，是国内用户已形成对外国高档产品的依赖，不愿意购置本国机床产品。其理由是工件成本昂贵，企业要保证正常运行和效益，担不起责任。但是，如果本国企业的新技术、新产品得不到使用、验证、改进、定型的机会，就无法量产，更谈不上成本竞争力，产业升级就无从谈起。
(二)行业结构失衡
国内机床市场呈现出来的“高端失守、中端争夺、低端内战”局面，是行业内结构失衡的外在表现。分散在各省市的企业，受市场力量的支配，追逐眼前盈利热点。有的同质化严重，有的长期空白。如2006年前后一窝蜂上重型机床，大量私人资本投资低端机床，2013年争上用于3C产品加工的钻攻机等，造成严重浪费。而另一方面，重要急需但难度大的产品领域(如功能部件和零部件)，则无人问津。
我国机床行业“重主机轻配套，重数量轻质量，重‘面子’轻基础”，以及专业化分工不足、企业“大而全”等问题，由来已久。早在30年前，机床领导部门就大声疾呼发展“专精特、小巨人”型企业，但直到今天仍改观不大。高度的专业分工应该是工业市场充分发展的产物，这需要进一步改善产业生态环境，给予相应的政策支持。
机床工业作为“工具”部门，所需规模有限，通常是多品种、小批量生产，绝不能“GDP论英雄”。德国、日本的机床工业增加值也不超过GDP的0.3%。我们很多地方的机床企业不被政府“待见”，或被敦促扩大规模，导致今日的困境。
问题的症结，还是要摆正市场机制和政府职能的关系。多数企业跳不出自身实力、眼光和周围环境的限制，而地方政府受工作目标所限，无暇顾及某个行业的长远利益。
40年来，我国工业行业管理部门经历了多次改革。目前，机床行业的问题是行业管理职能虚化，面对行业高度市场化、分散化的现状，有关工业管理部门缺乏统筹和指导，甚至政出多门，难以形成合力。
作为追赶中的工业大国，为推进关键行业的升级、填补重要技术空白，对这些具有战略意义的重点领域，显然需要考虑加强行业管理职能的问题。
(三)中外技术差距大
目前，我国机床行业在技术层面与发达国家仍存在较大差距，以下从几个层面来分析。
其一，高端数控系统受制于人。高级型(及部分中档)数控系统，仍为法那科、西门子产品所垄断。进口价格吞噬了整机30%～40%利润。外商对高端产品不仅垄断，而且限制对华出口。西门子的数控系统分为出口型和标准型，出口型中对大量功能群加以限制，非欧盟用户采购这些功能，需要获得德国或欧盟的正式许可。国内少数企业(华中数控、大连光洋等)初步掌握了高端数控系统，目前市场占有率不足10%。其产品的性能(高速、高精度、多通道、复合型)、稳定性和寿命等，尚难以和日德产品抗衡，主要问题是暂未获得用户认可。
其二，各类高技术含量的功能部件和关键零部件基础薄弱。我国伺服驱动单元、主轴单元、测量反馈元件、刀库机械手、数控刀架、滚珠丝杠和导轨、轴承、液气润滑装置等，专业化程度和西方差距大，品种少、质量不稳定、寿命短、成本高、供货期长。高档功能部件基本靠进口(电主轴、刀具80%)，吞噬了国内机床厂家的大部分利润。数控机床向高速、精密、复合加工发展，对刀具提出相应的精度、速度、寿命、可靠性等要求。我国刀具的性能质量差距明显。针对用户个性要求的专用刀具品种很少。精密加工所需刀具(含材料)，国内厂家仅能提供10%，每年大量进口，价格昂贵，用户不堪重负。
其三，高速精密加工所用测量仪器，基本为意德英企业垄断。各类自动化量仪已经计算机化、数字化，其测量传感器有的已达纳米级，可对被测对象进行分析、找出加工过程的薄弱环节。没有测量就无法判断精密加工件是否合格，无法进行实时在线测量和数据处理，更找不出加工过程中存在的问题，改进生产工艺也就无从着手。
其四，国产数控机床的精度一致性和可靠性不高是突出软肋。精度一致性和可靠性是汽车等大批量生产需要关注的指标。技术专家指出，决定可靠性的因素既有技术方面的，也有管理方面的(国内企业普遍在工艺操作上缺乏严格要求)，需要企业脚踏实地，苦练内功，掌握核心技术。日本法那科的数控系统及伺服装置，对故障率有严格的统计及原因分析。这“要靠笨功夫，把一项项不可靠的因素排除掉。其结果要纳入到设计、工艺、制造过程中，变为规范严格执行，再根据用户反馈进行改进。多次内外反馈积累，形成企业独有的数据库，为问题导向创新提供基础”。
此外，专家反映，我国自行研制的高端机床整机产品，加工功能已和国外同类产品相差不大，但各项性能指标(加工速度、精度、稳定性、可靠性、复合多功能、柔性化、智能化、使用寿命等)，还有相当大的差距。
(四)行业技术研发体系弱化，企业创新能力不足
1. 旧科研体系消失，新的行业创新体系尚未形成
90年代末，各工业部属院所改制为企业，其目的是为提高科研单位效率、解决科研生产两张皮问题。改革确实收到了很大成效，但也在一定程度上导致已有的行业研发体系被打乱，院所转企后单纯以赢利为目标，行业基础性、共性技术研究功能弱化或消失，科技人才流失，研究能力退化。
国内有关机床制造的科研力量处于“碎片化”状态。各方力量同样缺乏统筹，政出多门，或重复投资、或长期空白。科研投入、技术储备和试验条件均不足。高校的相关科研布局缺乏系统性，与企业研发合作机制不顺畅。产业前沿技术研究水平与西方之间的差距不仅没有缩小，反而呈扩大趋势。
企业技术创新能力差。不少企业挂着政府颁发的“科技中心、基地、实验室”等牌子，但真正具有研发能力的企业并不多。不少曾经的重点骨干企业，其技术研发能力甚至有所下降。大量中小机床企业研发能力影响。
由于缺乏原创性技术的积累，国内机床企业的技术进步和新产品研发，多停留在对国外先进产品的模仿和消化吸收上，往往是知其然不知所以然;新产品的研发设计主要依靠经验和模仿，缺乏理论支撑和试验依据，形似神不似。多数企业缺乏先进的检测实验手段，致使做得出样机，但无法通过工艺性验证进行完善，甚至不知从何下手，没有掌握核心技术。
多年来，我国机床工业走的是依靠合资引进合作、跟踪模仿的技术进步路线，形成路径依赖，以至于自主研发能力严重削弱，甚至自主创新的精神也受到影响。
2. 行业科技体制弊端仍普遍存在
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中，设置了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(04专项)。该专项从2009年开始实施，共安排约600项课题，中央财政资金投入近百亿元。主攻方向是航空航天、汽车、船舶、电力等领域急需的高档数控机床。研发成果包括各类新产品、新技术约3000项，新型机床产品各项指标都有很大提高。高档数控系统的国内市场占有率由不足1%提高到了5%左右。
业内普遍的意见，认为04专项的组织还需要改进，主要是：资金安排分散，顶层设计有待改善;专项以关键技术和产品为重点，基础和共性技术研究安排少;初步成果所需后续验证的资金与时间不够(实验室的成功和实际生产所需性能指标有很大差别);考核办法应以通过生产检验为最终标准，不必过分强调论文;以企业为主体承接项目课题，国家科技投入形成的新技术难以分享推广等。
更值得关注的是共性技术研究平台问题。04专项是项目制，具有临时的性质。我国机床企业普遍研发资金不足，对于研发周期的忍耐有限，多数是“打快锤”拿来主义。少数企业愿意投资战略性基础研究，也是心有余力不足。
现代的机床，是包括多门类多层次技术的综合性产品，其产品水平是由全行业的技术生态所决定。机床新产品的开发，需要深厚的理论基础，也需要大量现场试验数据和经验的积累。以我国机床行业的情况，广大中小机床企业对共性技术服务有着非常现实的需求。
台湾地区的经济是充分市场化的，但台湾工研院对其机床工业进步贡献不小。德国著名的弗拉霍夫研究院，也是面向市场、提供公共技术服务的综合性科研机构。专业研究院所和骨干大企业研发机构的结合，方能支持良性的产学研合作机制。
四、发展我国机床产业的几点思考
党的十九届四中全会决议指出，“强化国家战略科技力量，健全国家实验室体系，构建社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制”“建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系……提升产业基础能力和产业链现代化水平”。2019年8月召开的中央财经委员会第五次会议也强调“支持上下游企业加强产业协同和技术合作攻关……要建立共性技术平台，解决跨行业、跨领域的关键共性技术问题。要发挥企业家精神和工匠精神，培育一批‘专精特新’中小企业”。
建立完善的技术创新体系，提升产业基础能力和产业链现代化水平，中央精神指明了振兴机床工业乃至整个装备制造业的方向和路径。
一是加强机床行业发展的战略规划与顶层设计。长期以来，西方国家一直将高档数控机床及其关键配附件视为战略物资。“巴统”解散后，90年代西方又成立了“瓦森纳协定”，对向中国出售的高端设备、数控系统、功能部件继续实行不同程度的限制，我国一些重要企业都被美欧日列入“禁售黑名单”。
在日益复杂的国际环境中，靠“自由贸易规则”和开放引进实现产业升级绝无可能，现代化是买不来的。高档数控机床及其供应链，关乎国家经济和国防安全，必须构建完备、自主、可控的机床工具产业体系，摒弃进口依赖症。
新的形势要求我们在新的高度认识“开放”和“独立自主”的关系。我们要坚持开放国策，但开放必须建立在独立自主的基点上，开放学习的最终目的是提升自己的能力，开放不能损害主权和根本的发展利益。
从高档数控机床领域的困难让我们看到，“技术差距”和“市场信任”是后进国家产业升级道路上必须克服的两个根本障碍。处在高度开放的市场环境中，如何发挥制度优势，构建关键核心技术攻关的新型举国体制，突破“卡脖子”技术短板?这需要根据行业实际情况，处理好“市场决定作用”和“更好发挥政府作用”的关系。
应针对行业情况，区别对待。在中低端机床领域，本国企业已具备相当能力;况且机床工业面对多种类需求，有多种技术可能性，需要重视发挥市场作用，发挥企业的创新主体作用。产业政策的关注重点应该放在高端机床领域，在这一领域，面对跨国公司优势地位，单靠放开竞争、靠本国企业各自为战，无法摆脱被动局面。
鉴于此，一是需要进行顶层规划，进一步加强政府有关机构和行业组织对机床行业的领导和政策协调，指导行业经济运行，在WTO框架内对企业实行必要的政策支持(包括减免税优惠政策)，针对各重点环节的技术短板，组织科技攻关，推进全产业链技术升级和综合竞争力提升。
二是建设新型技术研发体系。合理配置行业内有限的科技资源，重视人才培养、扭转高校工科生源不足的趋势;重视专业研发机构的作用，形成“以企业和专业研发机构为主体，产学研相结合的新型技术研发体系”。从机床的基础研究、基础零部件到总体设计，形成系统布局，持续进行资金支持，重视新技术成果的保护和推广。
三是重视“需求侧”支持政策。经验证明，对于追赶型的工业，国家在市场环节的支持至关重要，很多很有前景的新产品在“最后一公里”夭折，就是因为没有机会得到用户的使用验证。“给政策不如给订单”，好产品是市场培育出来的。多年来我国庞大的装备市场养育了一大批跨国企业，现在应该大力支持本国产业。通过政府采购政策(首台套设备应用)，承担国家任务的用户单位有责任和机床制造企业共同合作，给他们改进提高的机会。国家也有必要给以相应的补偿或保险政策。
总之，加强行业指导和组织，加强科技创新，加强市场支持。三方面结合，将国家确定的促进机床产业发展的政策尽快落到实处。
