文/高梁，中信改革與發展研究基金會副秘書長。
工具機是加工製造所有工業設備的基本設備，是裝備製造業的核心部門。其中加工各種精密複雜零部件的高檔數控工具機，是行業技術前沿、各工業強國競相爭奪的戰略高地。
當前國內外工具機製造業的趨勢是：精密（靜態精度和加工運動精度、熱變形/振動的監測和補償，加工精度達亞微米級）、高速、複合（一次裝卡完成所有工序加工）、智能（融合信息與機器人技術，自行感知分析加工狀態和環境信息並採取應對措施）、綠色（節能降耗、控制噪聲粉塵等）。歐洲國家提出的工業4.0戰略及智能製造等概念，已取得階段性突破。隨著智能化理念的深入，工具機正向個性化定製及全面解決方案發展。
現代工具機技術的進步是高新技術產業發展進步的必要支撐。我國工業規模已居世界第一位，但還沒有甩掉大而不強的帽子，其中一個重要短板，就是裝備製造業的技術水平和綜合競爭力，相比西方有不小差距。尤其是作為「工業母機」的工具機工具行業，其技術差距已經成為我國製造業由大向強邁進的關鍵性障礙。我國要提升產業鏈水平，真正成為製造業強國，必須儘快扭轉這一局面。
一、我國工具機工業發展歷程
（一）曲折發展期（1949—1999年）
我國的工具機製造業奠基於新中國初期，從一片空白中起步。「一五」時期，在國家工業部門的統一領導下建立了號稱「十八羅漢」和「八大金剛」的一批工具機骨幹企業（包括18家工具機廠、4家工具廠和2家砂輪廠）。在此基礎上，各地方陸續建設了本地所屬工具機廠，形成了相當大的規模，滿足了當時國內工業發展的需要。與此同時，還建立了一批部屬工具機綜合研究機構（號稱「七所一院」的大連組合工具機所、北京工具機所、濟南鑄鍛所、成都工具所、鄭州磨料磨具所、廣州工具機所、蘇州電加工所，以及鄭州六院），以及37家面向全行業的專業研究所和企業設計部門（「二類所」），形成了完整配套的行業科學研究和技術研發體系。
六七十年代，為衝破國外技術封鎖、解決尖端工業急需，國家專門成立了領導小組，協調各有關部委，調配全國力量，組織了數次工具機技術攻關，形成了一大批成果，包括各型號高精度工具機、關鍵零部件及相關檢測儀器，縮短了與國外的差距。
改革開放初期，我國數控技術起步伊始，國內工具機產品還停留在傳統的手動操作技術。為縮短中外差距，一方面大力引進技術、合資合作，同時國家連續組織了數次數控技術攻關，取得了部分成就。但因種種原因，行業數控產業化進展緩慢。至20世紀末，工具機工業的產值數控化率僅為20%左右。
1985年，原機械部屬企業全部下放地方。90年代初，我國在工具機產品領域率先大幅度降低進口關稅、放開進口限制，隨後放寬外資企業市場準入。當時國內工具機企業多為國企，還很不適應市場環境，加之行業集中程度低，行業管理職能削弱，在大量進口工具機的衝擊下，造成了我國工具機企業的倒閉潮和從業人員下崗潮。
1999年開始的科技體制改革，機械部屬科研院所全部轉制為企業，服務全行業的共性技術的研究能力被削弱。現有行業技術創新力量主要是骨幹企業所屬的研發機構。
（二）高速增長期（2001—2011年）
2001—2011年，受我國經濟高速增長利好拉動，工具機工具行業產值在10年間增長了10倍，利潤增長22倍，年均複合增長率分別為24.8%和33.2%。2011年，國內金屬加工工具機產值達283億美元（其中金切工具機198億，成形工具機93億）。金切工具機產量從2000年的17.7萬臺增至2011年的88.7萬臺。我國分別成為工具機第一消費大國（2003）和第一製造大國（2009），工具機消費量和產出總量分別約佔全球的1/3和1/4。
在產量和需求擴張的同時，國內數控工具機技術得到普及。至2016年，工具機工業的產出數控化率和工具機消費數控化率均達到80%左右，這是行業的一項重大成就。其中，國家對數控工具機產品實行增值稅先徵後返政策（1999—2008年）發揮了重要作用。
（三）產能過剩期（2012年至今）
2012年以來，隨著經濟增速放緩、投資低迷，工具機市場需求量明顯減少。國內工具機工業生產和銷售額逐年遞減（2014、2017年有微弱回升），大批企業身陷困境。特別是此前高速增長期，各種所有制企業紛紛投資擴產，導致批量型的中低端工具機產能急劇擴大，企業負債額急劇增加，削弱了抗風險能力。
根據國家統計局數據，2019年上半年，全行業規模以上企業的營業收入同比下降2.3%（協會聯繫的重點金切企業降33%），利潤降21%（重點金切企業虧損面約40%）。特別在低端產品領域，產能過剩嚴重、企業競相壓價競爭，原材料和人力成本上升，稅負沉重，融資困難，行業虧損面高居不下。
從產品結構看，金切工具機下降幅度較大，特別是骨幹重型工具機企業的市場需求量降至正常年份的20%左右。近兩年，作為行業龍頭的大連工具機和瀋陽工具機相繼破產重組。金屬成型工具機下降幅度較小，其中幾個年份得益於汽車和消費電子市場的拉動有小幅上升，2015年起再度下降。
二、我國工具機行業發展概況及特徵
（一）發展概況
目前，我國工具機工業中，民營企業已佔主體地位。國有企業在全行業產值中的比重，從2008年的25%降至目前的10%左右，民營企業佔比則從60%增至近80%。
目前，全行業共有規模以上企業5547家（金切工具機782家，金屬成型工具機540家）。據2016年數據，規模以上金切工具機企業中，國有和集體、私營、外資企業的主營業務收入為18∶69∶11，利潤為-12∶97∶13。不過據行業協會介紹，近幾年外資企業為適應我國工具機市場需求的升級，以及高端工具機市場的擴大趨勢，不斷加大在華投資的規模和數量，目前外企在華工具機市場的份額肯定遠高於11%。
（二）行業發展特徵
1. 供給不適應需求結構的變化
在工具機市場低迷的同時，需求結構升級特徵日益明顯。傳統的批量化、通用型產品需求下降，小批量、定製型工具機產品的需求增長；對單機的需求減少，對自動化成套設備的需求增長；且對通用型單機產品的功能、性能、可靠性提出了更高的要求。
為適應市場變化，西方國家很多工具機企業開始轉型，從專注於某類型工具機產品（如車銑磨）的批量化生產，轉向專注細分市場、針對用戶工藝特點和加工性能要求（如汽車動力總成、消費電子產品等）提供成套解決方案。我國企業的原有優勢，是大批量製造通用型單機產品，對市場需求變動還不適應，相應的供給能力不足。產業轉型升級任務迫在眉睫。
2. 行業競爭結構呈現「高端失守、中端爭奪、低端內戰」局面
工具機工具工業的技術水平，可以粗略地分為高中低三個檔次。
隨著我國工具機工業水平的提高，本國低檔工具機和與之配套的數控系統、功能部件，國內企業基本可以解決，佔有80%以上的市場。這一領域的技術門檻降低，配套件容易買到，導致大量民營企業進入這一領域，其中同質性強的通用型單機類產品大量過剩。
中檔數控工具機市場是中外工具機企業主要的角逐場，主要競爭對手是我國臺灣和韓國的工具機企業。國產中檔工具機的市場佔有率，整機在60%左右，數控系統不足50%（隨著技術的成熟，市場佔有率可能逐步擴大）。廣州數控是國內最大的中低檔數控系統生產廠商。
高端金切工具機的用戶集中在航空航天、轎車發動機和變速箱，以及核能、微型機械等高精尖加工領域。高端工具機需要具備高可靠性、超精密性加工等諸多先進性能，是行業中最具戰略意義的部分，儘管它只佔全行業產值的10%～20%。國內高檔數控工具機市場長期被歐日企業壟斷（如德國GROB佔中國轎車發動機缸體/缸蓋加工70%以上份額），進口依賴度在90%以上。
近些年通過國家「04專項」的實施，國內企業已能夠供應發電設備和船舶生產所需高端工具機設備。濟南二工具機生產的精密數控衝壓生產線（用於轎車車體加工）已獲得了國內轎車製造廠商（包括合資企業和本國企業）的高度認可，並打入北美市場，是一個突出的亮點。
3. 部分工具機企業日益重視高端技術創新
在市場普遍蕭條的情況下，部分工具機企業重視高端技術創新，加速轉型升級，並開始嶄露頭角，如市屬國企濟南二工具機，主攻衝壓設備和龍門銑床。濟二長期專注消化吸收和技術創新，貫徹科學管理，在和用戶密切交流互動基礎上進行研發設計，把產品做精。現濟二已佔領國內轎車整車衝壓線市場的80%，曾以其產品的優越性能擊敗德國舒勒，贏得北美主流汽車企業的批量訂單，進入世界成套自動化鍛壓設備製造商的第一方陣；再如民營企業大連光洋（及子公司科德科技），從數控系統起步，多年致力於全技術鏈、產業鏈的系統創新。現擁有中高端數控工具機整機、系統和多種功能部件的研發生產能力，形成了專業研發團隊和完善的生產銷售體系，其高端加工中心已被航天部門採用，產品曾出口德國。此外還有北京精雕、寧江工具機、廣州數控、華中數控等企業，這批新興企業是我國工具機工業轉型升級的積極力量。他們的共同特點是，經營方向正確，堅持長期細分領域深耕，全身心專注技術研發，產品質量好、性能穩定，重視客戶個性化的產品需求和服務。可以預見，在他們之中將出現一批中國工具機的「龍頭」型和「隱性冠軍」型骨幹企業。
三、我國工具機行業現存的結構性問題
（一）跨國公司強勢競爭，本國企業升級艱難
西方工具機跨國公司把中國市場作為戰略必爭之地。近20年來，德日韓等有100多家廠商在我國投資設廠（SKD）和建立銷售點。歐洲、日本企業主要在中高端市場，韓國等的通用工具機直接與國內主流機型競爭。外資企業在中國市場深耕多年，享受各種優惠政策，建立了廣泛的人脈關係，高薪吸引人才。國內大企業和軍工企業的中高檔工具機訂單，基本被外企壟斷。一批有實力的跨國公司，趁國內企業困難之際，圖謀控股我國的大型骨幹企業。如大連工具機破產後，本地企業只有大連光洋在堅持。馬扎克、INDEX、GROB、THK等外商獨資企業扎堆在大連高新區建廠，高薪招聘原大連工具機的精幹人才。人才流失後，企業要恢復就很困難；上海、南京、無錫原來有很好的工具機製造基礎，現在這些工廠或倒閉，或勉強維持。近些年舒勒等德國企業前往江蘇太倉建廠，兼併當地金方圓、揚鍛等企業，對濟南二工具機造成巨大威脅。
國內工具機企業普遍反映的問題是：企業稅負重、利潤薄（利潤優厚的高技術產品市場在外企手中）、研發資金緊張、員工待遇低、人才穩定難。研發高檔產品，需涉及基礎理論研究和攻克重要技術瓶頸，更覺資金不足。儘管如此，為了行業和自身長遠發展考慮，不少企業克服自身困難，堅持技術研發，但自主研製的新產品飽受優勢競爭對手的打壓。因而，自主研製只是起到清除進口障礙的「敲門磚」作用，承擔國家任務的企業也難以得到量產機會。
自主研製的一大困難，是國內用戶已形成對外國高檔產品的依賴，不願意購置本國工具機產品。其理由是工件成本昂貴，企業要保證正常運行和效益，擔不起責任。但是，如果本國企業的新技術、新產品得不到使用、驗證、改進、定型的機會，就無法量產，更談不上成本競爭力，產業升級就無從談起。
（二）行業結構失衡
國內工具機市場呈現出來的「高端失守、中端爭奪、低端內戰」局面，是行業內結構失衡的外在表現。分散在各省市的企業，受市場力量的支配，追逐眼前盈利熱點。有的同質化嚴重，有的長期空白。如2006年前後一窩蜂上重型工具機，大量私人資本投資低端工具機，2013年爭上用於3C產品加工的鑽攻機等，造成嚴重浪費。而另一方面，重要急需但難度大的產品領域（如功能部件和零部件），則無人問津。
我國工具機行業「重主機輕配套，重數量輕質量，重『面子』輕基礎」，以及專業化分工不足、企業「大而全」等問題，由來已久。早在30年前，工具機領導部門就大聲疾呼發展「專精特、小巨人」型企業，但直到今天仍改觀不大。高度的專業分工應該是工業市場充分發展的產物，這需要進一步改善產業生態環境，給予相應的政策支持。
工具機工業作為「工具」部門，所需規模有限，通常是多品種、小批量生產，絕不能「GDP論英雄」。德國、日本的工具機工業增加值也不超過GDP的0.3%。我們很多地方的工具機企業不被政府「待見」，或被敦促擴大規模，導致今日的困境。
問題的癥結，還是要擺正市場機制和政府職能的關係。多數企業跳不出自身實力、眼光和周圍環境的限制，而地方政府受工作目標所限，無暇顧及某個行業的長遠利益。
40年來，我國工業行業管理部門經歷了多次改革。目前，工具機行業的問題是行業管理職能虛化，面對行業高度市場化、分散化的現狀，有關工業管理部門缺乏統籌和指導，甚至政出多門，難以形成合力。
作為追趕中的工業大國，為推進關鍵行業的升級、填補重要技術空白，對這些具有戰略意義的重點領域，顯然需要考慮加強行業管理職能的問題。
（三）中外技術差距大
目前，我國工具機行業在技術層面與發達國家仍存在較大差距，以下從幾個層面來分析。
其一，高端數控系統受制於人。高級型（及部分中檔）數控系統，仍為法那科、西門子產品所壟斷。進口價格吞噬了整機30%～40%利潤。外商對高端產品不僅壟斷，而且限制對華出口。西門子的數控系統分為出口型和標準型，出口型中對大量功能群加以限制，非歐盟用戶採購這些功能，需要獲得德國或歐盟的正式許可。國內少數企業（華中數控、大連光洋等）初步掌握了高端數控系統，目前市場佔有率不足10%。其產品的性能（高速、高精度、多通道、複合型）、穩定性和壽命等，尚難以和日德產品抗衡，主要問題是暫未獲得用戶認可。
其二，各類高技術含量的功能部件和關鍵零部件基礎薄弱。我國伺服驅動單元、主軸單元、測量反饋元件、刀庫機械手、數控刀架、滾珠絲槓和導軌、軸承、液氣潤滑裝置等，專業化程度和西方差距大，品種少、質量不穩定、壽命短、成本高、供貨期長。高檔功能部件基本靠進口（電主軸、刀具80%），吞噬了國內工具機廠家的大部分利潤。數控工具機向高速、精密、複合加工發展，對刀具提出相應的精度、速度、壽命、可靠性等要求。我國刀具的性能質量差距明顯。針對用戶個性要求的專用刀具品種很少。精密加工所需刀具（含材料），國內廠家僅能提供10%，每年大量進口，價格昂貴，用戶不堪重負。
其三，高速精密加工所用測量儀器，基本為意德英企業壟斷。各類自動化量儀已經計算機化、數位化，其測量傳感器有的已達納米級，可對被測對象進行分析、找出加工過程的薄弱環節。沒有測量就無法判斷精密加工件是否合格，無法進行實時在線測量和數據處理，更找不出加工過程中存在的問題，改進生產工藝也就無從著手。
其四，國產數控工具機的精度一致性和可靠性不高是突出軟肋。精度一致性和可靠性是汽車等大批量生產需要關注的指標。技術專家指出，決定可靠性的因素既有技術方面的，也有管理方面的（國內企業普遍在工藝操作上缺乏嚴格要求），需要企業腳踏實地，苦練內功，掌握核心技術。日本法那科的數控系統及伺服裝置，對故障率有嚴格的統計及原因分析。這「要靠笨功夫，把一項項不可靠的因素排除掉。其結果要納入到設計、工藝、製造過程中，變為規範嚴格執行，再根據用戶反饋進行改進。多次內外反饋積累，形成企業獨有的資料庫，為問題導向創新提供基礎」。
此外，專家反映，我國自行研製的高端工具機整機產品，加工功能已和國外同類產品相差不大，但各項性能指標（加工速度、精度、穩定性、可靠性、複合多功能、柔性化、智能化、使用壽命等），還有相當大的差距。
（四）行業技術研發體系弱化，企業創新能力不足
1. 舊科研體系消失，新的行業創新體系尚未形成
90年代末，各工業部屬院所改制為企業，其目的是為提高科研單位效率、解決科研生產兩張皮問題。改革確實收到了很大成效，但也在一定程度上導致已有的行業研發體系被打亂，院所轉企後單純以贏利為目標，行業基礎性、共性技術研究功能弱化或消失，科技人才流失，研究能力退化。
國內有關工具機製造的科研力量處於「碎片化」狀態。各方力量同樣缺乏統籌，政出多門，或重複投資、或長期空白。科研投入、技術儲備和試驗條件均不足。高校的相關科研布局缺乏系統性，與企業研發合作機制不順暢。產業前沿技術研究水平與西方之間的差距不僅沒有縮小，反而呈擴大趨勢。
企業技術創新能力差。不少企業掛著政府頒發的「科技中心、基地、實驗室」等牌子，但真正具有研發能力的企業並不多。不少曾經的重點骨幹企業，其技術研發能力甚至有所下降。大量中小工具機企業研發能力影響。
由於缺乏原創性技術的積累，國內工具機企業的技術進步和新產品研發，多停留在對國外先進產品的模仿和消化吸收上，往往是知其然不知所以然；新產品的研發設計主要依靠經驗和模仿，缺乏理論支撐和試驗依據，形似神不似。多數企業缺乏先進的檢測實驗手段，致使做得出樣機，但無法通過工藝性驗證進行完善，甚至不知從何下手，沒有掌握核心技術。
多年來，我國工具機工業走的是依靠合資引進合作、跟蹤模仿的技術進步路線，形成路徑依賴，以至於自主研發能力嚴重削弱，甚至自主創新的精神也受到影響。
2. 行業科技體制弊端仍普遍存在
《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020）》中，設置了「高檔數控工具機與基礎製造裝備」科技重大專項（04專項）。該專項從2009年開始實施，共安排約600項課題，中央財政資金投入近百億元。主攻方向是航空航天、汽車、船舶、電力等領域急需的高檔數控工具機。研發成果包括各類新產品、新技術約3000項，新型工具機產品各項指標都有很大提高。高檔數控系統的國內市場佔有率由不足1%提高到了5%左右。
業內普遍的意見，認為04專項的組織還需要改進，主要是：資金安排分散，頂層設計有待改善；專項以關鍵技術和產品為重點，基礎和共性技術研究安排少；初步成果所需後續驗證的資金與時間不夠（實驗室的成功和實際生產所需性能指標有很大差別）；考核辦法應以通過生產檢驗為最終標準，不必過分強調論文；以企業為主體承接項目課題，國家科技投入形成的新技術難以分享推廣等。
更值得關注的是共性技術研究平臺問題。04專項是項目制，具有臨時的性質。我國工具機企業普遍研發資金不足，對於研發周期的忍耐有限，多數是「打快錘」拿來主義。少數企業願意投資戰略性基礎研究，也是心有餘力不足。
現代的工具機，是包括多門類多層次技術的綜合性產品，其產品水平是由全行業的技術生態所決定。工具機新產品的開發，需要深厚的理論基礎，也需要大量現場試驗數據和經驗的積累。以我國工具機行業的情況，廣大中小工具機企業對共性技術服務有著非常現實的需求。
臺灣地區的經濟是充分市場化的，但臺灣工研院對其工具機工業進步貢獻不小。德國著名的弗拉霍夫研究院，也是面向市場、提供公共技術服務的綜合性科研機構。專業研究院所和骨幹大企業研發機構的結合，方能支持良性的產學研合作機制。
四、發展我國工具機產業的幾點思考
黨的十九屆四中全會決議指出，「強化國家戰略科技力量，健全國家實驗室體系，構建社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制」「建立以企業為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術創新體系……提升產業基礎能力和產業鏈現代化水平」。2019年8月召開的中央財經委員會第五次會議也強調「支持上下遊企業加強產業協同和技術合作攻關……要建立共性技術平臺，解決跨行業、跨領域的關鍵共性技術問題。要發揮企業家精神和工匠精神，培育一批『專精特新』中小企業」。
建立完善的技術創新體系，提升產業基礎能力和產業鏈現代化水平，中央精神指明了振興工具機工業乃至整個裝備製造業的方向和路徑。
一是加強工具機行業發展的戰略規劃與頂層設計。長期以來，西方國家一直將高檔數控工具機及其關鍵配附件視為戰略物資。「巴統」解散後，90年代西方又成立了「瓦森納協定」，對向中國出售的高端設備、數控系統、功能部件繼續實行不同程度的限制，我國一些重要企業都被美歐日列入「禁售黑名單」。
在日益複雜的國際環境中，靠「自由貿易規則」和開放引進實現產業升級絕無可能，現代化是買不來的。高檔數控工具機及其供應鏈，關乎國家經濟和國防安全，必須構建完備、自主、可控的工具機工具產業體系，摒棄進口依賴症。
新的形勢要求我們在新的高度認識「開放」和「獨立自主」的關係。我們要堅持開放國策，但開放必須建立在獨立自主的基點上，開放學習的最終目的是提升自己的能力，開放不能損害主權和根本的發展利益。
從高檔數控工具機領域的困難讓我們看到，「技術差距」和「市場信任」是後進國家產業升級道路上必須克服的兩個根本障礙。處在高度開放的市場環境中，如何發揮制度優勢，構建關鍵核心技術攻關的新型舉國體制，突破「卡脖子」技術短板？這需要根據行業實際情況，處理好「市場決定作用」和「更好發揮政府作用」的關係。
應針對行業情況，區別對待。在中低端工具機領域，本國企業已具備相當能力；況且工具機工業面對多種類需求，有多種技術可能性，需要重視發揮市場作用，發揮企業的創新主體作用。產業政策的關注重點應該放在高端工具機領域，在這一領域，面對跨國公司優勢地位，單靠放開競爭、靠本國企業各自為戰，無法擺脫被動局面。
鑑於此，一是需要進行頂層規劃，進一步加強政府有關機構和行業組織對工具機行業的領導和政策協調，指導行業經濟運行，在WTO框架內對企業實行必要的政策支持（包括減免稅優惠政策），針對各重點環節的技術短板，組織科技攻關，推進全產業鏈技術升級和綜合競爭力提升。
二是建設新型技術研發體系。合理配置行業內有限的科技資源，重視人才培養、扭轉高校工科生源不足的趨勢；重視專業研發機構的作用，形成「以企業和專業研發機構為主體，產學研相結合的新型技術研發體系」。從工具機的基礎研究、基礎零部件到總體設計，形成系統布局，持續進行資金支持，重視新技術成果的保護和推廣。
三是重視「需求側」支持政策。經驗證明，對於追趕型的工業，國家在市場環節的支持至關重要，很多很有前景的新產品在「最後一公裡」夭折，就是因為沒有機會得到用戶的使用驗證。「給政策不如給訂單」，好產品是市場培育出來的。多年來我國龐大的裝備市場養育了一大批跨國企業，現在應該大力支持本國產業。通過政府採購政策（首臺套設備應用），承擔國家任務的用戶單位有責任和工具機製造企業共同合作，給他們改進提高的機會。國家也有必要給以相應的補償或保險政策。
總之，加強行業指導和組織，加強科技創新，加強市場支持。三方面結合，將國家確定的促進工具機產業發展的政策儘快落到實處。