弥补两个失灵提升我国机床产业创新能力

文/苏楠（中国科学技术发展战略研究院）

机床产业是制造业的“工作母机”，是产业基础能力的核心构成，是现代化产业体系的基础。新冠肺炎疫情加剧了机床产业在下行周期的压力，海外供应链断供也凸显了我国高端机床和关键零部件对外依赖的风险。后疫情时代，全球供应链调整、我国产业结构转型升级和“新基建”投资等为机床产业转型升级提供机遇，我国机床产业亟待通过提升创新能力改变长期以来“高端失守、中端争夺、低端内战”的结构性失衡局面。

一、疫情增大经济下行风险，我国机床产业收缩压力加大

机床产业是基础性资本品，受宏观经济走势和固定资产投资周期性波动影响较大。全球经济增长放缓，新冠疫情的发生加大了经济进一步下行的风险，我国机床产业面临整体收缩的考验。

（一）全球机床产业处于下行周期，我国机床产销大幅下降

全球经济增速放缓使全球机床产业进入下行周期。根据Gardner Intelligence 公布的数据，2019 年全球机床消费额为821 亿美元，同比下降13.8%，是自2010 年全球从经济大衰退中恢复以来机床消费水平最低的一年。与全球机床消费同步，2019 年全球机床产值为842 亿美元，同比降低13.3%，也创2010 年以来的最低水平（见图1）。

注：深色线条为消费额，浅色线条为生产额。

我国机床产业产销均大幅下降。全球机床产业主要集中在亚洲、欧盟、美洲三大区域，其中，中国、日本和德国是机床的主要生产国家。2019 年在全球机床产业整体不景气情况下，除美国机床消费额微增1.25%外，全球其他主要机床产销国的产值和消费额均呈不同程度下降，其中我国降幅最大。自2012 年以来，我国机床产业生产和销售一直处于波动下行状态，中国机床工具工业协会发布的数据显示，在生产方面，2019 年我国金属加工机床生产额为194.2 亿美元，同比降低17.2%，下降到2009以来的最低点。2019 年中国机床产业产值占全球机床产业产值的比重为23.1%，是自2008 年以来在全球机床生产额中所占份额最低的一年。在消费方面，2011 年我国机床消费额创历史新高，达到390.9 亿美，之后一直处于下行状态，2019 年机床消费额为223.1 亿美元，同比降低23.5%，中国机床消费下降额约占全球机床下降额的一半。2019 年中国机床消费额占全球机床市场的27.2%，这是自2008 年以来中国机床消费额在全球机床消费中占比首次低于30%。

（二）疫情给经济活动带来冲击，机床订单大幅下降

新冠疫情给全球经济活动带来较大冲击，主要机床生产国订单大幅下降。Gardner Intelligence 公布的数据显示，2020 年3 月份全球机床订单额为2.99 亿美元，较2019 年3 月份下降32.5%，是2010 年以来3 月份订单额的最低值。德国和日本等主要机床生产国也受到较大影响。德国机床制造商协会发布的数据显示，2020 年第一季度德国机床订单同比下降25%，德国国内订单下降22%，海外订单下降27%，预计2020 年德国机床产量将同比下降18%，同时协会主席Heinz-Jürgen Prokop 表示：“这次与以往的制造业低迷期不同，恐怕无法期待快速复苏”。日本机床工业协会发布的数据显示，2020 年1—4 月份，日本机床订单额和产值分别较去年同期减少38.5%和27%。

疫情下我国机床产业收缩压力加大。目前，我国机床产业已经基本全面复工复产，企业恢复正常运行，但产业整体面临市场收缩的考验。一是合同履行和延续困难、企业订单普遍下滑。受疫情防控和延期复工等的影响，产品合同不能按期交货、销售停滞、市场订单流失现象普遍存在。二是下游用户行业持续下行，导致对机床的需求减弱，例如约占我国机床消费额40%的汽车制造业2020 年1—4 月投资同比下降22.9%（国家统计局），这将对我国机床市场恢复带来较大影响。三是海外经济预期不景气度增加，对我国机床出口造成冲击，2020 年一季度我国机床所有子领域出口均低于2019 年同期水平，平均降幅为22.43%，部分领域为5 年来同期最低水平。受上述因素影响，2020 年1—4 月我国机床工具行业规模以上企业完成营业收入同比降低12.9%，实现利润总额同比降低12.4%。Gardner Intelligence 预计2020 年中国机床消费将减少约50 亿美元，下降幅度在15%～25%之间。

二、海外供应链中断，凸显高端机床和关键零部件对外依赖的风险

新冠疫情下，我国机床出现产业链衔接不畅、供应不足的情况，供应链中断或受阻现象比较普遍。前期主要受国内停工停产、物流运输不畅、复工复产不同步等因素影响，中低端数控系统、床身、立柱等铸件、刀架、排屑器、液压站、外防护等零部件的采购周期加长，造成机床行业上游供应链供给停滞。后期国外疫情加剧，特别是日本、德国和意大利等我国高端机床及零部件进口国停工停产，高档数控系统、光栅尺、编码器、精密轴承等供给受到影响，部分机床企业关键零部件供应周期延长，甚至不能保障按时到货。

（一）疫情的不确定性使我国机床产业仍面临断供风险

尽管近年来我国机床产业不断进步，与先进国家的差距逐渐缩小，部分产品实现进口替代，但机床的加工效率、可靠性、精度和使用寿命等与世界先进水平还有差距。我国机床产业仍处于全球机床价值链的中低端，进口来源地主要为德国、日本、意大利、瑞士等机床强国，出口目的地主要为越南、印度、泰国和墨西哥等新兴工业化国家，出口产品中绝大部分为普通机床和经济型数控机床等低附加值产品。2018 年机床工具工业协会对珠三角、长三角重点企业的调研结果显示，我国机床产业国内配套能力较弱，以境外配套为主，即便是应用于中档或中档以下产品的配套品，国产机床配套件仍不能满足需要。从整体看，2019 年我国机床消费的32.7%来自进口，大部分高档和精密数控机床仍依赖进口，数控机床贸易整体处于逆差状态，进口集中度较高。我们对我国数控机床进出口情况进行统计，进口前5 位来源地集中度普遍高于85%，明显高于前5 位出口目的地集中度，主要在35%到78%之间。从核心零部件看，中档数控机床国产化率为60%，国产高档数控系统的市场占有率不到15%（王磊、卢秉恒，2020），伺服驱系统、导轨、丝杠、电主轴、刀库及自动换刀装置等核心零部件主要来自德国、日本和瑞士等企业，如2019 年我国机床刀具进出口单价比为7.9，为机床和相关零部件中最高，一定程度上反映了我国机床刀具与国外存在较大差距。在疫情尚存在较大不确定性的情况下，我国机床产业仍存在较高的断供风险。

（二）我国机床行业面临因国际政治因素造成高端配套件供应受阻的风险加大

长期以来，西方国家一直将高档数控机床及其关键零部件视为战略物资，对我国实行限制或禁运。“巴统”解散后，1996年签署的《瓦森纳协定》对向中国出售的高端设备、数控系统、功能部件实行不同程度的控制。2000 年，美国《考克斯报告》以中国进口了16 台二手四轴、五轴联动数控机床为借口，指责中国“偷窃”美国尖端技术。2007年6 月20 日，美国又进一步将高档数控机床等20 个大类产品列为对华高科技出口管制的对象。华中数控在数控系统领域的技术突破使西方国家产生警惕，2008 年10 月23 日，美国以华中数控支持伊朗、朝鲜发展大规模杀伤性武器为借口，对华中数控进行制裁。2019 年4 月，华锻（安徽）机床制造有限公司被美国商务部列入实体清单。在中美贸易战和科技战的背景下，高档数控机床及零部件被禁运或断供的风险加大。

三、我国机床产业创新能力提升面临市场失灵和系统性失灵

（一）机床产业迫切需要从增量扩张向存量优化发展模式转型

我国机床产业供需存在结构性矛盾。我国经济连续多年快速增长拉动了机床产销规模快速增长，2002 年我国成为全球第一大机床消费市场。2008 年为化解全球金融危机，我国出台“四万亿”刺激政策，机床行业延续了增长势头，2011 年市场规模达到顶峰。2012 年开始我国机床产业规模高速增长期结束，需求结构发生变化，中低档通用型单机类产品的市场需求量大幅下降，高档和定制型机床产品需求量快速增长，但机床技术创新和产品结构的调整未能跟上市场需求升级的步伐，以“高端失守、中端争夺、低端内战”（高粱，2020）为特征的市场供需错位的局面一直未有改观。

后疫情时代我国机床行业迫切需要从增长扩张向存量优化发展模式转型。机床作为基础性资本品，产业规模有限，“以量取胜”并非产业竞争的常态化特征，但我国在快速成为“世界制造工厂”的过程中，为我国机床产业创造了独特的以低端产品为主的大规模市场，企业进入了“拼量竞价”轨道，没有积累形成依靠创新和质量进行竞争的能力。后疫情时代，我国机床产业发展模式亟待转型，新竞争能力亟待形成。一是疫情下国内外经济下行态势已经显现，机床工具行业持续下行趋势短期内难以扭转，以规模取胜的模式更加难以持续。二是各国政府和跨国公司对疫情期间供应链呈现出的脆弱性表现出担忧，后疫情时代全球供应链将面临调整。供应链或生产基地转移也将伴随一定程度上机床产业的调整，我国机床产业需要提升竞争力，更高质量地融入全球供应链。三是后疫情时代，我国产业结构转型升级和“新基建”投资等为机床产业转型升级提供机遇，机床产业必须通过创新逐步满足市场对高档次和高质量产品的需求，否则产业将长期陷入结构性陷阱。

（二）支撑机床产业通过创新转型升级的环境和条件不具备

良性发展的产业创新环境尚未形成，存在系统性失灵。根据英国学者Keith Pavitt 对产业的分类，机床产业属于专业化供应商 型（Specialized Supplier）产业，较高的技术积累性、与用户需求结合并与用户互动是这类产业技术创新的主要特点。当前，我国机床产业创新体系在两个方面均存在系统性不足。

一是在技术积累方面，我国创新基础薄弱。高档数控机床及关键零部件在正向设计、基础共性技术、产业前沿技术研究方面储备不足，与世界先进水平大概存在10 ～15 年的差距（王磊、卢秉恒，2020）。国外在先进机床产品和技术方面对我国一直存在输出管制，产品的维护也禁止国内技术人员的参加（崔锟、卫江红、李泽，2019），技术引进和学习壁垒高。同时，我国机床产业缺乏类似德国弗朗霍夫制造工艺研究所和台湾工研院等面向市场的专业化公共技术服务机构，应用性基础研究和关键共性技术供给不足，产品研发和工艺性验证的积累性数据缺失。

二是在与用户互动方面，我国机床企业与用户，特别是领先用户之间缺乏合作与互动机会。大量历史案例证明，用户产业发展在拉动机床产业技术进步中发挥了重要作用，如20 世纪初为了配合福特汽车量产，美国格林森公司研制了第一套用于齿轮加工的机床及工具，至今该企业仍在全球齿轮加工机床中处于领导地位；20 世纪80 年代末，福特汽车与美国英格索尔公司联合开发了“高速加工模块”机床，相关产品和技术的推广应用极大提升了美国汽车产业生产效率；1950 年全球第一台数控机床是美国空军为实现直升机螺旋桨的精密加工，委托麻省理工学院与Parsons 公司和辛辛那提公司共同研发的；瑞士精密机床在全球处于领导地位受益于其钟表行业的发达。我国制造业转型升级给机床产业提供了较大的市场空间，但由于资本品有较强的用户粘性和市场进入壁垒，我国中高端机床用户主要依赖进口，国内机床企业作为后发追赶者，难以与用户形成长期合作研发和协同进步的联系，导致我国机床企业对用户工艺经验学习不足，缺乏用户生产现场进行验证并积累试验数据的机会，创新产品不能被用户大量使用，也意味着不能进入通过试错和技术迭代实现技术能力螺旋上升的通道，这种产业间协作体系的失灵将使我国机床产业处于“中低端锁定”结构性困境。

产业创新投入不足，存在市场失灵。高档数控机床及零部件产业技术创新具有投入周期长、市场规模有限、收益见效慢且收益外溢性强的特点。市场资本对该产业关注和投入有限，我国机床产业在位企业受到产业下行周期影响普遍存在经营困难，难以投入足够资金进行研发。2012 年，我国机床产业发展鼎盛时期，我国有沈阳机床和大连机床两家企业进入世界机床产值前10 位企业榜单，2019 年我国无一家企业上榜，甚至一些龙头企业陷入破产或被上市摘牌等困境。缺乏有实力的龙头企业使我国机床产业难以与国外有多年积累的跨国企业进行有效的创新和市场竞争。同时，国家统计局规上企业统计数据显示，2019 年6 月和12 月，我国机床产业亏损企业占比分别为18.6%和15.1%。2018 年机床工具工业协会重点联系企业亏损4.4亿元，2019 年亏损额扩大到37 亿元。疫情加大了企业在回款和财务方面的压力，绝大多数企业以生存为第一要务，没有能力对技术创新进行长期投入，高端产品研发存在市场失灵。

四、完善后疫情时代我国机床产业创新体系的建议

后疫情时代，我国机床产业如果不能通过创新提升在中高端市场的竞争力，产业将面临长期无法走出结构性陷阱的困境。机床产业，特别是高档数控机床及零部件产业是大国工业发展的战略性、基础性支撑，离不开政府的大力支持；同时，我国产业转型升级和“新基建”建设又为产业发展提供了强大的市场动力。我们认为，要对机床产业给予更高的战略重视，加强顶层设计，建符合机床产业创新规律的创新体系，弥补市场失灵和系统性失灵，提升我国机床产业在后疫情时代的技术创新能力。

一是在供给侧，强化机床技术供给体系。建立机床产业国家技术创新中心，整合行业创新资源，建立合作创新的网络，围绕重点产业转型升级的重大战略需求开展协同攻关，建立关键共性技术研发平台、试验验证平台和数据库，为产业技术创新提供基础性支撑。利用财税政策，支持社会力量建设机床产业共性技术研发和服务机构，完善以市场化为导向的技术研发和扩散体系。通过行业协会或学会等搭建平台，加强各类创新主体与台湾工研院、德国弗朗霍夫协会等机构合作，加强国内外技术合作与供需对接。

二是在需求侧，健全机床企业与用户协同创新的机制。持续开展“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项，并探索建立用户牵头的“产学研用”协同攻关的组织模式和利益共享机制。完善国产重大装备首台（套）采购的风险补偿或保险政策，对应用国产数控机床等高新技术产品的企业给予优先贷款、优惠利率等买方信贷支持，降低创新型产品市场进入壁垒，为机床企业与用户建立合作关系提供机会。疫情增加了市场对智能化设备和生产线的需求，建议鼓励财政资助的技改或产业转型升级项目优先采用国产创新产品，对采用国产机床的企业，可以给与提高贷款贴息额度、减免相关税费等优惠；对在已有国产机床上进行改造升级的项目，减免有关税收，以进一步验证科技创新成果、改进产品质量、加速产业化并形成示范效应。建立对国内机床企业与重点用户行业的供需对接和合作机制，形成产业间转型升级协同互促的格局。

三是在环境侧，完善有利于机床产业长期稳健发展的制度安排。由行业协会建立机床产业供应链评估与预警体系，建立备品备件制度，降低疫情不确定性带来的供应链风险。加强技术、质量、管理、服务等产业或企业标准制定，改变低价和无序竞争的发展模式。采取多元化金融工具支持机床产业创新发展，如对开展战略性机床产品或高端零部件研发的企业，加大研发费用加计扣除比例；借鉴日本1956 年《机械工业振兴法案》经验，为机床产业提供长期高额低息贷款等。通过税收或金融优惠，引导中小企业深耕电主轴、刀具等关键部件领域，培育一批隐形冠军企业。鼓励和支持主机、数控系统和功能部件等产业链关联企业建立长期稳定的合作关系。