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机床设计之家

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日志

 
 

日本机床工业发展史解析  

2014-04-02 21:17:11|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 日本,是继美国、德国之后,在世界上建立起第三个机床工业、制造业、工业化强国的国家。

  论资源和技术条件,日本比美国和德国差。但凭借其人民的高素质、勤奋、多谋、勇进、创新、变不利为有利以及深入学习美国和德国的工业化经验,日本在较短的时间内建立起了机床工业、制造业、工业化强国。日本是岛国,土地面积很小(37.7万平方公里,为美国937.3万平方公里的1/24.8),山地占75%,资源贫乏。日本人口1.27亿,是美国(3.147亿)的1/2.48。机床工业的发展比美国晚了近百年。1889年,池贝铁工厂的建立,开始生产了第一台机床。那时日本处于机床工业的萌芽期,但政府大力扶植机床工业,在方针政策上鲜明地把机床工业作为制造业、工业以至整个国民经济发展的重点,先后提出了科技立国、贸易立国。以机床工业为基础,大力发展了钢铁、汽车、造船、电子和核电工业等等。由于人才众多、管理正确、质量过硬、开拓创新,突破了各种关键的技术基础和零部件的配套,日本的机床技术跃居世界一流。从1982年以后,日本的机床工业实力(产值)长期雄踞世界首位。

  日本工业从1889年池贝建厂起,已有124年的历史,在技术发展上共经历了互相交叉的3个阶段:⑴为手动普通机床生产阶段(1889-1955),在66年间,主要生产手动普通机床,在技术上自称比美国先进技术落后20年。⑵为生产机、电、液控制的高效自动化机床阶段(1956-1976)。在20年间,主要结合汽车、轴承、电动机等制造业发展需求,大量生产各种自动化机床和大批量生产的自动线。1974年,日本拥有0.67万条自动线,超过美国0.61万条(1973年),美国汽车产量为1268.1万辆,日本为708.21万辆,西德为394.9万辆。一般来说,汽车产量基本上可以代表一个国家制造业的技术实力。⑶为生产用于中、小批生产的自动化数控(NC)机床阶段。由于柔性程度比高效自动化机床、自动线高,通过发展高速加工和NC机床,也可扩大应用范围到汽车、轴承、电动机、刀具、机、电、液、气和光等零部件的大批量生产。随着全世界NC机床需求量日增,日本全力发展NC机床以代替过去的高效自动化机床。1978年日本的NC机床产量超过了美国(日本为7342台,美国为5688台)。由于日本的NC机床产量在世界上领先,1982年其机床产值达37.9亿美元,超过了西德(37.48亿美元)和美国(37.45亿美元)而开始雄踞世界第一。其后,日本的NC机床产量迅速增长,机床产值每年都在上升,一直保持到2008年世界经济发生危机时的前一年,其机床产值的实力在26年间一直雄踞世界首位。

  从1889开始生产机床后,1904年日、俄战争,有大量军需物资急需使用机床生产供应,这就极大地刺激了日本的机床工业、制造业、工业化的发展。紧接着爆发了第一次世界大战(1914-1918),欧美忙于参战,日本乘机发展机床工业,期间厂家剧增、机床工业实力增强。1914-1917年间,日本的机床与配套零部件制造、职工人数增加了1倍(由0.22万人发展到0.47万人),在技术上已能制造大型机床、自动机床和齿轮机床。1934年5月,由池贝、新泻、大阪、唐津等大企业发起成立“日本机床工业联合会”,在技术上互助并政府提出了合理化的建议。1938年4月,日本政府发布了“机床制造事业法”,把机床工业纳入政府政策的范围内,并进行大力扶植。在资金、税收上实行了优惠,并给予必要的财政补助。机床企业数从1932年的0.039万家发展到1938年的0.198万家,职工总数由0.41万人增至6.3万人,机床年产量从0.5万台增至6.73万台。由于机床工业和工业实力的膨胀,日本在1937-1945年侵华战争期间,为了加紧生产各种军工产品,机床工业的职工人数猛增至12.6万人。

  1945年日本侵华战争失败时,全国机床拥有量为75万台,其中半数作为战败赔偿物资。战后的机床产量不允许超过1万台。在1945-1951年间,由于物资材料短缺,日本每年仅生产几千台小型机床。

  1950年爆发了朝鲜战争,在美国的大力扶植下,日本接受了美国大量的军需订货。其机床工业趁机迅速地发展,1950年机床产量为0.4万台,1955年为1.8万台,1960年猛增至8万台,1970年达25.6万台,1982年机床产值跃居世界首位。

  此后,日本政府加强了对机床工业的领导和组织,将其作为机械工业发展中的重点,连续制订发布了“加振法”、“机电法”、“机信法”三大法令。对加速机床工业的发展、提高加速水平和加强机床在国际间的竞争实力,起到了关键的决定性作用。

  日本政府于1956年制订的“机振法”(机械工业振兴临时措施法),原为5年期限,后因在实施中情况有变,曾经过两次修改,延长至1970年完成。在制订“机振法”时,经过反复论证,最终确定了以机床工业、配套零部件作为突破口。在1956-1960年以机械设备现代化为重点;1961-1965年以加强机床技术、机床工业国际竞争力为重点。在1966-1970年组织和加强了技术开发、攻克产品中的关键研究课题,及时避免了低水平的无序竞争。

  鉴于世界电子技术的广泛应用,在1971年3月日本制订发布了“机电法”(特定电子工业和机械工业振兴临时措施法)。期限为7年,落实并发展机电一体化产品的措施。

  在1978年日本政府又及时制订发布了“机信法”(特定机械信息产业振兴临时措施法),期限为1978-1985年。重点是以机电信息一体化为中心,切实提高机械工业品的水平和整体素质。

  从1958年起日本政府明确规定,以后每隔5年对全国机床拥有量进行调查和分析,分别以机床的役龄0-4、5-9、10-19、20年以上进行分档,寻找与国外同行的差距,并及时了解国内外市场发展的需求,从而优化了各类机床的构成比,对提高整个制造业和工业生产能力具有极其重要的意义。在1987年第7次调查时,当时日本机床的拥有量为79.29万台(其中包括金切机床60.09万台、数控机床6.6万台、加工中心1.46万台)。全国汽车产量1225辆(注:中国在1995年曾进行过正式调查,全国机床拥有量为383.5万台,其中包括NC机床3.68万台,MC0.37万台,当年汽车产量为46万辆)。

  加强“质量”控制,为大批量产品生产自动化、为小批量生产NC机床打下了良好的基础。日本在1937年前,工业产品质量低下,“日本货”声誉扫地。1940-1944年间,日本在学习德国工业标准的基础上,制订了日本的工业标准。1940年,日本开始逐步采用了德国施莱辛格博士制订的“机床检验法”。随着技术的发展,不但需要检验机床的静态精度,还需要检查机床的动态精度。由于日本政府规定必须重视质量,于是,群众自觉地组织起了质量检查小组,尤其针对由汽车工业提供的高效自动化机床和自动线(实行大批量生产自动化),对机床的效率、可靠性、稳定性和耐用性实行了严格的检查。日本机床工业对质量的保证,提升了日本机床的水平,同时参与了国际竞争,在感性和理性上实现了升华并形成共识;在机床制造业中,如果没有质量、精度和可靠性,就没有高效自动化,更不可能发展智能化。

  日本大力选拔人才,加强科研,促进了机床工业、制造业和工业的发展。1956年,富士通公司领导预见到3C时代(Communication通信、Computer计算机、Control控制)的即将到来,选拔稻叶为控制发展的负责人、池贝为计算机发展的负责人。此后,二人终身为所负责的专业奋斗,打造了世界一流的企业。由稻叶领导的FANUC公司,其(NC)系统世界闻名,在世界上占领了50%的市场,在日本国内占领了约70%的市场,对全世界NC机床的发展作出了卓越的贡献。

  FANUC公司发展NC系统的思路是非常正确的,并在技术上一直领先,在世界所占领的市场份额最大。稻叶先生于1946年毕业于东京大学精密制造系(原名“兵器制造系”)。从基层技术员的工作干起,矢志不渝,一步步踏实前进,一生从事NC系统的研究、开发和领导工作。其经营理念和战略战术为:⑴企业在“强”(科研开发与财务实力)不在“大”;⑵看准方向、当机立断。在18年间(1956-1974),稻叶先生一直领导着技术小组进行攻关,解决了NC机床控制中的许多关键的技术问题,并对电气和液压的伺服电动机方案进行攻关。当听到美国盖迪(Gette)公司新开发了电气控制伺服电动机时,正确地判定这就是未来技术发展的新方向。于是自己也开始了自行研制,但却屡遭失败,于是果断决定,引进美国技术(在三日内办完手续),以此为技术基础并进行科研、开发、创新和提高。在当今世界上,FANUC公司的技术一直保持领先地位;⑶FANUC公司一直重视“基础理论科研”与“应用技术科研”工作,并将两者紧密地结合在一起,充分发挥了科研、开发和创新的作用,使其NC系统技术一直保持在先进水平。公司设有“基础技术研究所”,针对未来5-10年内的新技术,进行了研究和开发。在其人才汇集方面,不问国别、性别、年龄,唯才是用。另外,还设有一个强大的“商品开发研究所”,研究人员占公司工人数的30%,主要任务是进行市场需求调研、接受并消化基础技术研究所的科研成果,结合市场的需求,研究开发新产品。

  在新开发的产品中,要求切实做到零部件要少、成本要低、工作要可靠。产品主任设计师在完成设计之后,立即负责领导完成新产品的试制工作,在新产品试制正式通过并上市后,才能另接新任务。FANUC公司在20世纪80年代后期,先后建立了数个“自动化工厂”,使用机器人与NC机床进行组合,对NC系统、机器人、主轴电动机、伺服电动机、转塔NC钻床和电加工机床进行自动化生产,技术上均居世界一流水平。由于生产实现了自动化,质量、生产效率得到极大提高。其NC系统技术先进,在世界上一直处于领先地位。

  日本在发展NC机床的战略战术上,与美国和德国不同。美国和德国都是以汽车、宇航工业中高档先进的NC机床为主攻方向,其技术先进,但价格高昂;而日本,则以整个机械制造业中的大中小企业所需要的量大面广的中档偏高的NC机床为主攻方向,从而能够占领更广大的市场,获取了更大的利润。在发展NC机床中,日本特别重视对多工序复合加工中心机床的开发,不仅质量、精度、效率、自动化、可靠性、稳定性和耐久性上乘,而且价格较为便宜。因此,在美、欧、亚机械制造业市场上受到欢迎。2010年,日本共生产金切机床7.57万台,其中NC机床6.32万台,占83.5%;出口NC机床5.45万台,占NC机床产量的86.2%。2010年出口美国NC机床0.22万台(居世界第一),出口中国的NC机床0.16万台(居第二位),出口中国的加工中心为1.28万台(位居第一)。

  日本既重视产品的“开发创新”,又极其重视其产品的制造“质量”。日本企业不但具有长期营销的眼光,而且其微观决策特别快,非常及时。平时注意跟进形势的变化,根据市场发展动向,注重调研,及时统计科研数据和需求情况,努力不懈,实行迅速、提前的投资,将技术及时转化为商品,率先占领市场。在企业中设立专门的新产品开发机构和运转灵活的管理体系,看准了市场急需的产品,能及时提出开发方案。快速决策、快速设计、试制和验证,移交生产部门生产后,快速投入市场。

  日本NC机床所需的各种配套及时,基础部件齐全、质量过硬、技术一流。产品开发投入市场的速度超过了美国和德国。目前,日本的微电子计算机技术、通信网络技术、NC控制技术(3C)均居世界一流。特别是(NC)机床所需的各种功能部件、硬件、软件等技术,互相成套,基础研究工作做得扎实(如NC系统、各种功能部件、机、电、液、气、光元部件、先进刀具、测量、附件、精密轴承、电主轴和伺服电动机等),非常全面。日本在发展世界未来智能化NC机床、机器人、柔性主轴系统(FMS)自动化工厂(FA)等方面,卓有远见,目光远大、准确。在2010年日本国际机床展览会(JIMTOF)上,日本的NC机床展品、配套件创新、智能化和环保化水平均居世界一流,超过了美国和德国。

  总的来说,日本的机床工业能在短期内(约50年)从机床技术落后20年一跃而世界一流,与美国、德国并列为世界机床工业、制造业、工业化的三大强国,其关键,在于能切实解决好人类社会生产辅助的三大要素(人、工具、资源)。日本极大地加速了制造业、工业化的发展。日本地域小、资源缺乏,必须充分利用有限资源,切切实实地发挥人的创造性,并发扬每人的主人翁精神。日本十分重视教育,从小培养“团队精神”,广大企业对员工实行“终身制”,千方百计地培养人才,通过连续不断地积累技艺,提高了技术并且增强了企业的实力。在政府、企业中的专家人才,能远见卓识,坚持有恒地使用社会的技术链、生产链和供应链。在当今21世纪知识经济时代,硬件、软件要达到世界一流,全靠人的文化科技“知识”。日本成为工业化强国的成功经验告诉人们,日本人民素质高、作风严谨、学习刻苦、勇于创新、不断进取,是促进其企业成功发展的关键。(转载)

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