1、 近代機床源自英國
1769年英國人詹姆斯.瓦特發(fā)明了蒸汽機揭開了產(chǎn)業(yè)革命的帷幕.然而,按理論要制成這個蒸汽機,得用正確的尺寸來加工可稱作其心臟的氣缸內(nèi)面和活塞外周,這是絕對條件.使其加工成為可能的就是“臥式”,這是由英國人約翰。威爾森于1775年制成的,為制造蒸汽機作出了巨大的貢獻。
1797年英國人亨利。莫茲利創(chuàng)制成被稱為近代機床鼻祖的帶有機動進給刀架的鐵制螺紋切削車床,并于1800年完成了其改良型。機床,作為制作機器的機器,被稱作“工作母機”,而莫茲利的近代車床則可謂是產(chǎn)出工作母機的始祖機器。
到了19世紀,作為工作母機的機床在美國扎下了根。獨立戰(zhàn)爭、南北戰(zhàn)爭所需要的軍火生產(chǎn)加速了機床的發(fā)展。
零部件需要統(tǒng)一規(guī)格的軍火產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,孕育出銑床(艾黎。惠特尼。1827年)、磨床(布朗—夏普,1868年)、磚塔車床(拉姆節(jié)蓀)、自動車床(斯潘塞)等用于批量生產(chǎn)的機床并促使其進步。
而且,在美國作為汽車生產(chǎn)而創(chuàng)建的大批量生產(chǎn)方式也被應(yīng)運于機床的生產(chǎn)線中。直線往復進行的切削加工也因加工大面積平面之需要而應(yīng)運而生,自1820年起,就有羅伯特、布拉托、傅克斯、庫雷緬特等先驅(qū)者從事研究。
1900年美英兩國各自開發(fā)出高速度鋼刀具,使得機床的生產(chǎn)效率和加工精度有了顯著的進步。于是作為強力有型有特色的英國機床的利用價值再次受到了青睞,以至英式和美式兩種系統(tǒng)的機床在國際市場上形成了對抗
此前,1800年代后半葉由于被譽為機床新技術(shù)的奠定人的約瑟夫。R.。布朗等的成就,機床工業(yè)的主導權(quán)已由英國轉(zhuǎn)移至美國。
同時,進入1900年代后,在德國出現(xiàn)了超硬刀具,給機械加工帶來了革命性的變化。
這種百花繚亂的技術(shù)革新的形勢下,機床產(chǎn)業(yè)似乎與全球進入又一輪軍備競賽趨勢相聯(lián)運,瀕臨第二次世界大戰(zhàn)而呈現(xiàn)異常繁榮的景象,其技術(shù)也跟著得到了顯著發(fā)展。
2、 急劇變動的機床生產(chǎn)國
以第二次世界大戰(zhàn)為契機,機床的發(fā)展方向向如何減少人工、而又能制造高精度工件方面轉(zhuǎn)移。同時,機床的生產(chǎn)國也由以歐美為中心擴展發(fā)展中國家、甚至新興工業(yè)國家,伴隨著生產(chǎn)國的增加,全球機床生產(chǎn)規(guī)模也擴大。
讓我們聚焦于切削型,便可觀察到其近年來的特征是:1970年全世界機床生產(chǎn)總額是60億美元,1980年增加到200億美元,到1990年為339億美元,到2006年則增加到434億美元(估算值)了。推動其急劇增長的最大原因是1952年美國開發(fā)的、其后以日本為中心經(jīng)過劇烈的技術(shù)革新和普及的NC機床的問世。
伴隨著NC機床的出現(xiàn),加上作為戰(zhàn)后世界框架的東西冷戰(zhàn)結(jié)構(gòu)的終結(jié)、中國及亞洲各國工業(yè)化進展、蘇聯(lián)的崩潰以及市場的全球化這種劇烈的形勢變化,機床生產(chǎn)國也發(fā)生了劇烈的變動。
例如,1987年的狀況是美國占全世界生產(chǎn)比重第一位,第二位是蘇聯(lián),第三位是西德,第四位是日本,第五位是英國,然而按2006年推定值聽排位則變?yōu)椋旱谝晃蝗毡尽⒌诙坏聡⒌谌恢袊谒奈灰獯罄谖逦豁n國。長年引領(lǐng)世界機床生產(chǎn)的美國和蘇聯(lián)(現(xiàn)在的俄國)現(xiàn)在已大步退后,取而代之的日本自1982年登上頭把椅以來,一直獨領(lǐng)風騷,而德國僅以微弱之差緊隨其后。
同時勢力日增的是中國。2002年超過美國,生產(chǎn)總額排位第四,2005年躍居第三,2009年終于超過了日本和德國坐上了生產(chǎn)總額世界第一的寶座。成長為世界工廠的中國,同時又作為機床的消費大國,市場也急劇擴大,2002年以來大大超越德國、日本和美國,獨占鰲頭。
3、 關(guān)聯(lián)軍火,得以發(fā)展
據(jù)最早的記錄,在日本,1872年(明治5年)東京炮兵工廠自家制造了2臺銑床和臺式雙頭臥式,次年安裝了中島工廠的3臺臺式銑床和2臺多軸鉆床。當然與今日的銑床和鉆床不可同日而語,要簡單得多。
日本的機床工業(yè)與槍炮和艦艇等軍火密切關(guān)聯(lián)才發(fā)展起來的。
機床雖然在江戶幕府末期已經(jīng)從荷蘭、法國等國進口,但是在軍火需求旺盛的甲午戰(zhàn)爭(1894-1895)時,日本還沒有一個像樣的機器和廠家。于是,痛感其勢在必行的日本軍部竭盡其所能著手培育機床工業(yè)。
在這種軍部的保護和甲午戰(zhàn)爭后整個景氣繁榮以及軍火產(chǎn)生擴大的背景下,機床工業(yè)逐漸萌芽,不久爆發(fā)的日俄點戰(zhàn)爭(1904-1905年)便成為了一個轉(zhuǎn)機。
日俄戰(zhàn)爭中,各地民間工廠開始制造用于軍需品尤其是用于生產(chǎn)炮彈的機床,以此為契機,明治20年代(1888-1897年)問世的池貝工廠和日石新瀉鐵工所,或者明治30年代(1898-1907年)初創(chuàng)業(yè)的大隈面機商會(大隈鐵工所,現(xiàn)為OKUMA)和若山鐵工所(現(xiàn)為新日本工機)等提高了作為機床廠家的地位。
至今還保存著的最早的日本國產(chǎn)機床是池貝莊太郎先生(池貝工廠及而后的池貝的創(chuàng)始人)于1889年制作的自家用的9英寸車床。
明治(1868-1912年)末期至大正(1912-1926年)初期整個日本經(jīng)濟正處于蕭條之際,仿佛迎來了救星似的,1914年爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)。這次戰(zhàn)爭給日本產(chǎn)業(yè)界帶來了空前的景氣,機床業(yè)也不例外。
至此在蕭條中苦苦掙扎的工廠不僅恢復了生氣,甚至涌現(xiàn)也許多自稱是機床制造商的新廠家。例如創(chuàng)建于明治40年代(1908-1912年)的唐津鐵工所、東京瓦斯電氣工業(yè)(后來的日立精機,于2002年和森精機制作所合并)、久保田鐵工所(現(xiàn)為KUBOTA)、小松制作所(現(xiàn)為KOMATU)等,規(guī)模也擴大到有從業(yè)人員200至700人中等工廠。
當時歐美各國忙于戰(zhàn)爭,沒有余力出口機床到國外,英國、中國等國開始從日本進口機床。從1915年至919年,日本產(chǎn)量的大約10%用于出口。
1921年,政府主辦的首次機床展覽會在大阪舉行同,有大約80個國產(chǎn)機參展。不過,說是國產(chǎn)機,幾乎都是外國產(chǎn)品的仿造品。但是,據(jù)說各廠家正是通過參加該展覽會這個機會開始致力于獨自的設(shè)計和講究材料以及提高產(chǎn)品的精度的,從喚起這種意識的角度而言,這是一屆意義深遠的展覽會。
4、 制造事業(yè)法奠定了基礎(chǔ)
大正末年起日益蕭條的日本經(jīng)濟于1931年陷入了深淵。機床的生產(chǎn)每年遞減10~20%,各廠家都陷入瀕臨破產(chǎn)的泥坑而不能自拔。
然而1931年8月發(fā)生的滿洲事變又一次挽救了這次蕭條,日本機床工業(yè)與軍火產(chǎn)業(yè)攜手互濟重新步入成長期。
同時,機床工業(yè)對文明國家而言,不僅僅是軍火產(chǎn)業(yè),也是整個機械工業(yè)的基礎(chǔ),這種認識也得到了廣泛認同。1938年7月政府制定了《機床制造事業(yè)法》,也開始對機床廠家的培育。
被指定該法認可的工廠意味著向一流廠家邁出了第一步,實際上,如不被指定便不能享受免稅等政府給的優(yōu)惠。為此,許多廠家進行各種努力,或增加設(shè)備,或建立產(chǎn)品檢驗組織來滿足被認可的條件(普通的機床制造廠設(shè)備為200臺)。
這種為被指定而努力創(chuàng)造條件的做法,也為日本機床工業(yè)追趕世界水準打下了堅實的基礎(chǔ)。從這個意義上來說,該時期的法律制定與企業(yè)的努力對后世也產(chǎn)生了重要的影響。
著名的廠家一齊停止了皮帶塔輪式機器的生產(chǎn),改換生產(chǎn)電機直接連接型機器。并致力于可同外國產(chǎn)品抗爭的高效率、新型機器的設(shè)計和制造。
政府為了提高技術(shù)水準和實現(xiàn)規(guī)格化,協(xié)同軍部和廠家設(shè)計出起名為S型(Standard)機床的普通車床、鉆床、銑床等標準型號,并一起加以公開。S型車床頗有聲譽,戰(zhàn)后還在生產(chǎn)。
1937年盧溝橋事變爆發(fā),日本經(jīng)濟逐漸轉(zhuǎn)入戰(zhàn)時體制,5年后制定的重要產(chǎn)業(yè)統(tǒng)制令,將機床完全置于政府的編制下了。
此外,1939年起德國發(fā)動了戰(zhàn)爭,德國的機床需求激增,加上次年美國禁止對日出口,日本再也不能依存外國的機床了。為此,舉國上下大搞坐標鏜床、螺紋磨床和磨床等的國產(chǎn)化。
廠家的數(shù)量隨著需求的擴大而增加,1940年擁有設(shè)備20臺以上的公司超過400家。1943年產(chǎn)量達到6億日元(14萬噸)記錄了日本機床產(chǎn)業(yè)史上最高產(chǎn)量。
廠家激增是由于經(jīng)濟統(tǒng)制,為纖維機械等民生產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的機械工廠轉(zhuǎn)為生產(chǎn)機床,現(xiàn)存的廠家收買了紡織廠等后新設(shè)機床廠所致。
然而生產(chǎn)激增的1943年,同時材料又嚴重不足。第二次世界大戰(zhàn)也接近尾聲,不久將結(jié)束,在這期間,有過變更通用機的設(shè)計,簡化構(gòu)造,節(jié)省材料來生產(chǎn)機床的時期。所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品便是近似于單功能機床的所謂的“戰(zhàn)時型機床”。
5、 轉(zhuǎn)業(yè)者頻出的戰(zhàn)爭結(jié)束后的混亂期
留下巨大傷痕,第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束了。沒有了軍需的機床廠有許多轉(zhuǎn)向生產(chǎn)炒鍋、煮鍋、鋤頭、犁等民用品、農(nóng)機具。也有不少的工廠或者回到了戰(zhàn)前原來的經(jīng)營范圍,或者轉(zhuǎn)向其他行業(yè),暫時生產(chǎn)土木機械、纖維機械等。
這種混亂幾乎持續(xù)了10年,到1955年才出現(xiàn)了擺脫混亂的趨向。1956年的經(jīng)濟白皮書甚至開始使用“戰(zhàn)后已經(jīng)結(jié)束”這種表達方式了。隨著經(jīng)濟復興的進展,對機床的需求也日益增加,加上作為節(jié)省外匯的一環(huán)限制機床進口,國產(chǎn)機床市場生機勃勃。
這時,有的企業(yè)開始與國外企業(yè)進行技術(shù)合作,國產(chǎn)機床很快填補了戰(zhàn)爭中和戰(zhàn)后時期的技術(shù)空白,開始呈現(xiàn)恢復的兆頭。
作為機械加工技術(shù)的的招牌,開始倡導高速強力切削,技術(shù)與成本核算瓶頸諸多的許多專用機床也開始生產(chǎn)了。但是引進這種新技術(shù)的優(yōu)秀產(chǎn)品對中小用戶來說則是可望不可及,并未普及到基層。
6、 日本獨創(chuàng)技術(shù)的萌芽
經(jīng)過戰(zhàn)后復興期,進入昭和年30年代(1955-1964)后,機床產(chǎn)業(yè)終于伴隨著強勁的復蘇力開始了新的成長。從那時起玩直至1970年代,機床業(yè)界的顯著發(fā)展被歷史所稱道。
在技術(shù)方面,基本上趕上了歐美發(fā)達國家水平,擺脫了過去仿造時代的束縛,開始融入與日本產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相匹配的獨創(chuàng)性。產(chǎn)品的精密度和功能大幅提高,國際競爭力開始形成,為今日的強有力的競爭力打下了基礎(chǔ)。
在生產(chǎn)方面,1962年創(chuàng)記錄地達到生產(chǎn)總額1000億日元,在世界上躍入第五位主要機床生產(chǎn)國,僅次于當時的美國、西德、蘇聯(lián)和英國。
這次發(fā)越,其背景是被稱作神武景氣、巖戶景氣那種一而再、再而三的日本國內(nèi)的經(jīng)濟盛景,“投資引來新一輪的投資”的那種投資意欲旺盛的氣氛中,需求急速膨脹,機床廠家受其影響也積極地進行設(shè)備增強投資。
這種擴大規(guī)模大批量生產(chǎn)的結(jié)果使得價格下降,即便高級機型,中小廠家也能夠買得起了。被稱為經(jīng)濟型車床的普機一再開發(fā)也是這個時期。
其間,受1965年(昭和40年)前后發(fā)生的所謂“昭和40年蕭條”的影響破產(chǎn)企業(yè)頻出,為了加強企業(yè)間的連帶關(guān)系,由通過省(現(xiàn)為經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省)主導并實施了集團化等政策。
然而,這基本上也不過是經(jīng)濟增長過程中暫時的衰退。一旦擺脫了停滯,由家電和以汽車大眾化為背景的汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)頭,經(jīng)濟景氣和機床需求重拾升勢,迎來了高增長期即為表達前所未有之意借用更無史可考的神話故事來命名的“伊奘諾景氣”期。
此時產(chǎn)業(yè)界出現(xiàn)的一個課題就是嚴重的人手不足。生產(chǎn)技術(shù)上追求省力化,機床作為其強有力的推進者深受青睞。尤其是數(shù)控機床,備受關(guān)注,它的出現(xiàn)促進了更高層次的技術(shù)革新。
由于這種NC機床需求的高漲和傳統(tǒng)的通用車床及鉆床等的批量生產(chǎn)正規(guī)化,1970年機床生產(chǎn)首次突破3000億日元大頭,充分享受了戰(zhàn)后最大的好景氣。
7、 石油危機來襲
進入20世紀以來美國貿(mào)易收支首次出現(xiàn)赤字,在此背景下,尼克松總統(tǒng)于1971年8月提出保衛(wèi)美元政策,世界為美元危機而震動。持續(xù)了大約5年的“伊奘諾景氣”開始蒙上陰影的日本,也由于對美出口依存太高,受到美國保衛(wèi)美元政策的直接沖擊。以此為契機,國際貨幣進行了調(diào)整,日元經(jīng)過4個月的浮動匯率制升值了16.88%(其后于1973年改為浮動匯率制)。1美元兌換360日元變?yōu)?美元兌換308日元,如何削減成本維護國際競爭力成為產(chǎn)業(yè)界的緊急課題。
在這種環(huán)境變化的背景下,機床業(yè)界在技術(shù)層面加強了立足于群組技術(shù)的群控、系統(tǒng)化取向,在需求層面又確定了要以NC機床為中心,省力、省人化機種便成為更新設(shè)備投資 的中心。
1973年10月起至11月中東產(chǎn)油國家決定大幅度提高原油價格。原油進口依存度高達99%以上的日本受到巨大打擊,不僅是產(chǎn)業(yè)界連一般消費社會也震動了。當時正好推行列島改造政策,土地和建材等價格異常地暴漲,就像晴天霹靂似的又來了個石油資源供應(yīng)的嚴格限制,引發(fā)起物價瘋漲、缺貨、藏貨、囤貨的異常事態(tài),幾近恐慌狀態(tài)。
產(chǎn)業(yè)界的設(shè)備投資急劇萎縮,機床需求急減。日本機床工業(yè)會的會員訂單統(tǒng)計從1973年的2592億日元到次年下滑正至1456億日元。如考慮暴漲的價格,實際上減少近半。虧損企業(yè)不斷涌現(xiàn),出賣資產(chǎn)、縮編人員、募集希望退職人員等,各種減磅措施都在實施,但還是阻擋不了破產(chǎn)企業(yè)頻出的現(xiàn)象。
8、 市場與技術(shù)的機電一體化
始于石油危機的大蕭條從1977年開始企穩(wěn)。機床工業(yè)的恢復具有在半導體技術(shù)日新月異發(fā)展背景下的機電一體化進展和出口市場急劇擴大的特征。
生產(chǎn)金額頻創(chuàng)歷史記錄,1978年達到3655億日元,以后直至1981年的8513億日元,年看更新記錄。
按金額統(tǒng)計的生產(chǎn)規(guī)模急劇擴大的最大原因是機電一體化帶來的單價的上升。生產(chǎn)額中NC機床所占的比率1976年為22.4%,到1978年時為29.4%。1979為41.1%,這期間每年增長10%以上。家族經(jīng)營的小規(guī)模加工業(yè)者也開始配備普及型NC機床,需求的范圍急速擴大,加快了NC化率的步伐。
同時,出口也于1979年突破了2000億日元大關(guān),出口比率(生產(chǎn)總額中出口所占的比率)為42.7%,與上年度出口比率44.8%一樣,機床以這個時期為界急速轉(zhuǎn)變成出口產(chǎn)業(yè)。
機床生產(chǎn)隨著國國內(nèi)外市場的擴大而擴大,1985年達到10511億日元,首次超過10000億日元大關(guān)。其最大的原因是,70年代后半葉出現(xiàn)的C(Computer計算機)NC的機床應(yīng)運技術(shù)水準大幅提高,遠遠凌駕于可以說計算機老家的歐美,在全球構(gòu)筑成強有力的國際競爭力。
9、 一路飆升型增長方式的終結(jié)
對日本制造的機床出口急劇擴大,自然引起進口方歐美各國的強烈不滿,有時甚至彌漫著險惡的氣氛。其結(jié)果便是1985年10月發(fā)達5國首腦會談中提出的強烈的誘導日元升值的“廣場協(xié)議”,之后,日元從1美元+240日元前后,一下子暴漲至130日元,“日元升值蕭條”襲擊了日本。貿(mào)易默察的日益嚴重以及對美機床出口數(shù)量的自主限制、歐洲對日本機床出口實行監(jiān)視等措施的實施,使得市場急遽縮小。
但是此時的日本產(chǎn)業(yè)界還留有很強的復原能力。在1989、1990時所謂的泡沫景氣頂峰期,機床的生產(chǎn)額為擴大到13034億日元,日本機床工業(yè)會統(tǒng)計的訂單額擴大到14121億日元(均為1990年數(shù)值),這個業(yè)績至今保持著本機床供需的最高記錄。頂峰時期的1990年僅國內(nèi)需求就超過10000億日元(按訂單統(tǒng)計),可見國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界的設(shè)備投資是何等活躍。
作為促進市場擴大的要素,少不了技術(shù)層面的高度化。尋根究底般地追求高速化、復合化、高精度化這種帶有普遍性的課題,同時又以計算機為核心的信息系統(tǒng)這一裝置喚起機床的新需求,這些都沒錯。
然而,戰(zhàn)后一路飆升的日本經(jīng)濟,隨著泡沫景氣的崩潰,轉(zhuǎn)身向下突入了負增長時代。機床訂單1993年為5317億日元,從1993年的頂峰一下少了60%以上,機床工業(yè)陷入大混亂狀態(tài)中。
1995年起,因?qū)ε菽瓡r期設(shè)置的設(shè)備需要更新和對地球環(huán)境問題投資的啟動,機床的需求才終于開始擺脫漫長的平成蕭條。同時,機床廠家在負增長時期和為迎接21世紀到來而開展的企業(yè)重建(Restructuring)活動也如火如茶,可以說開始了新一輪的機床工業(yè)的建設(shè)。
但是,正當人心思變重新奮起的時候,泡沫時期遭受的深重創(chuàng)傷的后遺癥尤其在金融機關(guān)和不動產(chǎn)、大型建筑公司等企業(yè)不斷顯現(xiàn)。為處理這巨大的負的遺產(chǎn)政府投入了巨額資金我,結(jié)果給剛點燃的產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟活動潑了一盆冷水。1997年和1998的重新回到10000億日元以上的機床生產(chǎn)額,到1999年一下子同比下滑26.8%。為7395億日元。
急速發(fā)展的IT(信息技術(shù))化從根本改變著物品制造的手法,喚起了手機、計算機等IT關(guān)聯(lián)設(shè)備的爆發(fā)性的需求。這給機床需求帶來了良好影響,2000年的機床市場對電子電氣機械和精密設(shè)備的需求大幅增加。然而,生氣勃勃的景象也不過眨眼間的功夫,次年2001年手機需求便到了頭,以此為契機遭受了前所未有的IT蕭條。其結(jié)果,不僅IT關(guān)聯(lián)領(lǐng)域,廣泛的制造業(yè)的設(shè)備投資受到抑制,機床需求也大幅減少。
盡管如此,即便IT和半導體業(yè)界陷入蕭條的深淵、設(shè)備投資遭遇嚴寒,這個期間汽車工業(yè)的設(shè)備投資卻十分堅實。這是因為在保護地球環(huán)境這個終及目標下,對低耗油、輕量化、安全性能高以及追求更高生產(chǎn)效率等的先行投資十分活躍之緣故。于是,機床業(yè)界在因IT蕭條而大幅下滑的低迷的需求中,提高了對汽車工業(yè)的依存度。
2003年后半期IT和半導體業(yè)界又重新有了生氣。其背景是具有照相機功能的手機、數(shù)碼相機、薄型大畫面電視和DVD(多目的光盤)等被稱作所謂的數(shù)碼家電的商品群的快速增長引領(lǐng)了投資。
2002年10月起,機床訂單也由減少轉(zhuǎn)為增加,至2006年11朋連續(xù)50個月增長。這個記錄超過1997年恢復期的45個月,為迄今時間最長。
汽車和數(shù)碼家電銷售的順暢引發(fā)了世界同時的好景氣。為追求廉價勞動力和廉價的制造成本,從80年代起制造工廠已經(jīng)開始向亞洲轉(zhuǎn)移,尤其顯著的是向擁有巨大市場的中國傾斜。
汽車和數(shù)碼家電市場的繁榮誘發(fā)了進入中國等亞洲國家的企業(yè)和工廠的設(shè)備投資,日本機床充分享受了空前的中國熱。受這種國內(nèi)外好景氣的支撐,2007年機床訂單超過了泡沫時期的頂峰,達到15899億日元。
今后這種IT化的投資將橫向擴大,范圍將拓得更寬廣。加上為保護地球環(huán)境的技術(shù)革新,減少地球負荷的投資,正式啟動也還在后頭呢!
2008年9月美國金融危機引發(fā)的全球經(jīng)濟同時蕭條,整個制造業(yè)不敢進行設(shè)備投資,機床需求劇減。為此,2004年4月以來連續(xù)保持的機床訂單總額超10000億日元的記錄,到2008年9月中斷了,共維持了53個月。
主要依存汽車、建設(shè)機械和農(nóng)業(yè)機械等需求的機床市場現(xiàn)正處于在很大的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的漩渦中。這種市場變革,也就是說,逼迫日本機床業(yè)界無論技術(shù)、管理和銷售方法都須變革。如何改變自己?可以說,現(xiàn)在已經(jīng)被迫站立在新的企業(yè)重組的舞臺上了。