美国国防部2020财年工业能力报告评估机床领域发展情况句容

美国国防部2020财年工业能力报告评估机床领域发展情况

机床是指制造机器的机器，亦称工作母机，支持几乎所有制造产品的原型和生产操作，其影响遍及整个供应链和工业基础部门，包括运输、航空航天、电子、能源生产以及其他关键的基础设施部门。从2018年起，美国国防部将机床领域视为“工业基础活力与弹性”受到严重影响的领域之一，纳入国防部年度《工业能力报告》。2021年1月，美国防部最新发布的2020年度工业能力报告，评估分析了当前机床领域发展现状、主要风险与问题、主要研发工作

一、背 景

在过去50年里，美国推行去工业化政策，制造业就业比重持续下降。美国的商业环境偏向于短期资本收益、去工业化、自由贸易，推行离岸外包政策，对本国国防工业基础造成了较大冲击。在机床领域，美国在二战后曾是全球最大的机床制造国，而目前在全球21大机床制造商中，只有2家美国企业，日本有8家、德国有6家，美国的去工业化政策对其国防工业基础带来了严重危害。

2018年9月，美国国防部依据13806号行政命令发布《评估和强化制造与国防工业基础及供应链弹性》报告，研究发现数十个“工业基础活力与弹性”受到严重影响的领域，其中就包括机床领域。为此，从2018财年起，美国国防部发布的年度工业能力报告开始对机床领域总体情况进行评估，包括总体发展情况、当前主要面临的风险与问题、年度重点开发工作，以及未来发展展望。

二、总体发展情况

目前全球机床行业已非常成熟，但仍需要不断创新推动有竞争力的新能力和新特征。在2019财年，中国是最大的机床生产国和消费国。中国设计、制造和销售大量相对低成本的机床，向全球供应，并从更先进的地区(特别是日本、欧洲和美国)进口高端机床。相比而言，美国购买机床消费排名第二，总价值不到中国的50%；而生产机床价值排名第五，总价值不到中国的1/3。

图1 2019财年全球排名前20的机床购买国

图2 2019财年全球排名前20的机床生产国

2020年，受新冠病毒大流行的影响，导致机床销售和生产下降。在新型冠状病毒大流行期间，全球各地的工厂纷纷关闭，导致制造业技术部门出现了长达数月的异常。美国的机床订单数量在过去十年中处于最低水平。根据美国制造技术协会(AMT)的数据，2020年4月和5月机床订单总量是自2010年5月以来最低的。

但各项指标显示，随着工厂重新开工，该领域情况正在改善。在2020年5月，牛津经济分析师曾预测，由于全国和全球范围内重返工作岗位的不确定性，该领域产值在2020财年将下降50%。而现在预期损失是预测的一半。其中，中国的中央规划、控制经济以及强有力的政府支持，为该领域短期内降低损失提供助力。

三、面临的主要风险与问题

一是机床竞争环境不平衡。除了被广泛记录的充满对抗性的经济贸易问题外，中国对机床生产国，特别是亚洲机床生产国施加经济压力，使机床产品转向中国。到目前为止，美国的机床贸易逆差最大。许多机床贸易顺差国家——如日本、德国、意大利、瑞士、韩国、西班牙和奥地利——都不是低工资国家，所有这些都得益于国家政府对机床行业研发的大力支持。

图3 2019财年主要国家机床领域的贸易平衡

二是由于国际竞争、行业整合和企业倒闭，美国机床行业多样性持续丧失、能力持续下降。新冠病毒大流行的经济影响使美国机床行业和国防领域所依赖的数千个小型“工作场所”的情况更加糟糕。为了控制成本和获得其他战术优势，越来越多的公司将业务外包给低成本供应商，这导致了合并和倒闭。离岸外包可以获得短期利益，但这样的公司战略往往偏离国家利益。

三是还缺乏一个能够实现规模化、快速运作的全国机床劳动力发展生态系统。这种生态系统需要补充不断萎缩、老龄化的制造业劳动力。扩大现有创新生态系统的规模，是振兴美国制造业基础和吸引制造业人才的必要条件。国防部和国家克服这一弱点的努力必须解决如下问题: 机床研究在设备、空间和风险方面的成本；机床研究耗时长，产生的出版物少，相关期刊影响因子还相对较低；许多大学领导将机床行业视为“老技术”，更愿意将资源集中在“新领域”。

四、2020年主要工作

2020年3月，美国国防部工业基础分析与维持计划与美国能源部橡树岭国家实验室制造示范设施共同启动了美国切削刃项目。ACE是国家制造创新网络中的首个区域性机床中心。ACE项目已经在三个初始战略研究重点上取得了显著进展：开发技术以提高当前机床的生产效率；开发创新的工艺过程和控制算法，以实现增减材混合制造；建立适用于大型零部件生产的新的机床计量、设计和控制系统。此外，为了应对新冠病毒大流行，ACE还为大批量个人防护设备生产提供了快速工具开发，其为适用于增减材混合制造的控制要求提供了关键见解。

2020年8月，IBAS计划向复合材料制造创新机构IACMI授予了《全国工业技能劳动力发展势在必行协议》。此项任务与ACE密切合作，有望影响到所有国防制造供应链。它将实施一种新颖的培训经验，超越目前的计算机辅助设计/计算机辅助制造能力。

五、未来前景

先进机床研发能力与国家自主能力关系密切。2020财年新冠病毒大流行也印证了这一教训。由于无法迅速获得生产个人防护用品和药品的工具，美国工人无法继续工作，不仅影响了医疗保健，也影响了几乎所有的经济部门。缺乏一个健全的创新生态系统加剧了这个问题：不仅包括主要武器系统的销售损失和生产延误，还包括生产必要产品的工人和公司的缺失。

未来十年,金属切削工具由于汽车、建筑等行业需求，将是主要的产品线。随着各行各业自动化和数字化程度的提高，计算机数控机床具有提高零部件生产可靠性和精度、缩短生产时间等优势，将成为推动机床市场发展的主要动力。

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