谈国产坐标测量机在汽车行业的市场前景及相应的产品开发对策

编者按:
本文通过对坐标测量机在国内的需求及其市场前景的分析,较全面地论述并展望了国产坐标测量机在中国市场尤其是汽车行业的前景。文章最后通过对臂杆式几何测量仪这一实例的描述与说明,意欲为国内有关单位在开发新产品过程中提供一些有益的启示。


一、国内坐标测量机市场的走势

坐标测量机作为一种高效率、高精度、多功能的检测设备,经历了从昔日主要面向航空航天等高技术产业,到今日面向现代制造业的各个领域,尤其是在汽车行业得到了广泛应用的历程。国内情况也大抵如此,只是起步比发达国家晚一二十年。1981年,坐标测量机的全国总拥有量仅72台,而其中的37台属于航空工业系统,包括汽车(基本上是载重车)行业在内的机电工业的拥有量尚不足10台,具有强大实力的上海市机电系统连一台也没有。在以后的10年中,随着改革开放步伐的加快,以轿车工业为代表的支柱工业迅速崛起,作为一种技术进步,坐标测量机同很多先进工艺及设备一样越来越多地进入这一领域,与此同时,也在其他制造业获得了应用。至1992年,达到了将近600台的总拥有量,坐标测量机已在众多的民用工业部门得到较普遍的应用。以上海市为例,仅在被列为第一支柱产业的汽车行业,就超过30台(其中上海大众汽车有限公司占40%强),其他如机械、造船、纺机、动力、家电等行业,也先后配置了数量不等的坐标测量机。
尽管有接近600台的拥有量,但自1992年起,国内坐标测量机的平均销售增长率进一步达到了20%~25%(1994年和1997年稍低),进入较稳定的快速增长期,国内坐标测量机的总数在1998年年底已接近1800台,此强劲发展势头据预测还可保持三五年。这与世界上工业发达国家的拥有量虽高,但增长率逐年下降,大约只有5%~10%的情况形成鲜明的对比。
国内制造业对坐标测量机如此旺盛需求的原因是什么?可从其服务的对象、内容以及所采用机种的变迁中找到答案。长期以来,特别是在1992年以前,坐标测量机主要被配置在企业的计量室或检测中心,作为精密仪器甚至基准仪器对待。这一时期,高精度的“计量型”颇受青睐,甚至不乏“大材小用”的例子,而且购买者基本上为国营大中型企业和合资企业。这一背离坐标测量机用途初衷的行为随着市场经济的深化很快发生了变化。由于质量意识的不断强化、ISO9000体系的日益推行,及企业深化改革后带来的种种影响,人们终于认识到,坐标测量机在本质上是一种高效、高性能的检测手段,通过与现代计算机技术的有机结合,能在各种场合完成繁重任务。越来越多的“生产型(又称“车间型”)测量机被用于车间检验站、工序间在线检测、新产品开发、工模具制造和入库验收。尤其需要指出的是,选购者的主体发生了深刻的变化。中小厂包括不少昔日的“乡镇工厂”——现在的股份制企业或大企业集团的联营厂,甚至私人企业也已占有不少的比例,多数大中型国企由于近年效益欠佳,已不再是主要的销售对象。
在市场经济的大环境下,竞争的日趋激烈使产品的高质量、多品种、短周期成为必须,这就迫使总成厂对自身及其配套单位的检测能力提出更高的要求。两年来,在上海通用汽车有限公司上马和上海大众汽车有限公司开发第三代桑塔纳轿车的过程中,就曾明确要求主要的配套厂,特别是其中的冲压件、焊接件生产厂和部分重要塑料内饰件制造厂必须配有坐标测量机,并作为通过外协评审和具备供货资格的前提之一。甚至对那些承担上述企业开模任务的工厂,尽管只是间接关系,但也提出了同样的要求。更重要的还是很多配套企业的自我意识,为了改进和完善原有的检测手段而作出了添置的决心。自1997年,由此而增加的坐标测量机有数十台,一半以上是中小企业,很多甚至是当年的“村办厂”,但今天已俨然成为一个象样的(上海大众或上海通用)定点供应厂了。


二、国产坐标测量机的市场前景

尽管坐标测量机的品种、类型繁多,相互之间差别很大,但总的来说,是一种机电一体化的高档量仪产品。毋庸讳言,在这一领域,我们的水平相比国外发达国家存在较大差距。因此,面对中国相对旺盛的需求,世界上主要的测量机生产厂商都相继把市场目标对准中国。由于客观存在的技术上的差距,及众多外部和人为的因素,进口坐标测量机一统天下的局面确实维持了很长时间。尤其是在竞争越来越激烈的形势下,国外厂商为争取订单,纷纷采取了“压价销售其高技术产品”的策略,如最近的一轮就反映在1999年,相对1997年,价格平均降低了约20%。这对国内的制造厂确实形成了不小的压力。
国内测量机制造业中真正形成一定规模并有可能批量生产的目前为数不多,面对以上严峻的局面是否就难以有所作为了呢?事实并非如此,恰恰相反,近几年来国产坐标测量机的销售呈上升态势,且增长率提高较快。这主要由以下三方面的原因造成的:
1.国产测量机质量的提高,逐步赢得了用户的信任。
进入90年代以后,世界主要测量机厂商在产品策略上作了较大调整,量大面广的“生产型”成为发展的主体,在国内用户中它们也确实是应用最多的。国产坐标测量机均属于中等规格的“生产型”,除在技术上能较大程度满足企业需要外,在服务上也有很大改进。这些都为赢得国内用户的信任打下了基础。
2.国产测量机在价格上的优势。
如前所述,国外厂商近年在销售中普遍采用了压价策略,但尽管如此,相比国产设备还高出较多。在工业发展进入“微利”时期,企业又不断加强经济核算的今天,价格因素所占份量越来越大。众所周知,相对而言轿车制造业曾是利润较高的行业,然而受到各方面的影响,近年利润逐渐下滑。轿车工业在市场经济发展到一定阶段后进入微利状态,这虽是正常的,但反过来也迫使企业在执行采购时更重视经济性和合理性,要货比三家。坐标测量机作为一种昂贵的高档设备,企业在选购时无疑更为慎重,如有价廉物美的国产机,优先选用就成为情理中的事情了。
3.机制转换引起了采购心理的变化。
改革的不断深化,现代企业管理制度的逐步推行,导致了众多企事业单位的机制转换,昔日购置新仪器、新设备往往依靠上面拨款,花的是“国家钱”。现代企业实现自负盈亏,资金主要靠贷款,将会承担风险。在这种形式下,决定添置一台价值百万元的大型仪器(设备),必然会在保证性能指标、服务质量的前提下,认真考虑国产设备价格上的优势。
下面以某一中小冲压件生产厂的选购过程为例,列出一种国产、两种进口坐标测量机的主要技术数据。
从表1中可以看到,三种机型的各项技术指标都很接近。两种进口坐标测量机性能较高于国产机的地方主要是在测量软件的功能上。但选购测量机时到底配置什么样的测量软件,应该以能够满足需要为出发点。有时(软件)功能虽十分丰富、完善,但实际上相当部分用不到,造成资源浪费,这并不是合理的方案。事实上,即使是进口设备,可配的测量软件也不是单一的,表1中的进口机I就可以配相似于国产机的测量软件,此时整机价格可降低一些,与国产机的价格比为146∶100。由此可见,在完全能适应上述用户提出的种种技术要求的情况下,选用进口设备时的付出要高一半,而表1中所列的这一类——无论从准确度、规格、功能——正好属于当前坐标测量机中量大面广的品种。
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表1中所列国产测量机的生产厂,自80年代中期至今的10多年期间,共销售了280多台。但在近两年半的时间里,就销出了70多台,占1/4强。再通过表2分析一下其中用户的构成情况。
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表2中的数据说明,汽车行业同样是国产测量机最主要的用户,且在这些用户中,不仅有新崛起的中小型零部件生产厂,也有一些大中型企业。另一个值得注意的现象是模具行业日益增长的对坐标测量机的需求,追根究底也还是轿车工业的发展所促成的,随着对冲压件、(塑料)内外饰件等覆盖件质量要求的提高,昔日那些模具厂所配备的加工、检测设备已远远不能适应,为了争取零部件厂的订货,只能走技术进步这条路。
综上所述,尽管国产坐标测量机在各方面都还较单薄,但它在竞争激烈的市场中已获得一席之地,则是不争的事实。


三、对新产品开发方向的几点思索

国内曾号称有8个单位生产坐标测量机,其中还有从事高准确度(计量型)测量机生产的,以及研制、生产测头的,但多数只停留在几台(套)、十几台的水平,始终未形成气候。事实证明,国内坐标测量机制造业若企求在现有基础上有所发展,在市场占有率上进一步扩张,则除了提高产品质量、降低成本和改善售后服务诸方面继续努力外,必须重视对新产品的开发。但如何解决新产品的开发方向,即制定正确的产品策略呢?关键是审时度势,对企业界的实际需求和市场运行轨迹有充分的了解。
1.新产品的开发方向应定位在量大面广的“生产型”坐标测量机。
通过技术引进、购买生产许可证等方式,国内曾成功地生产出高准确度的“计量型”测量机,甚至造出了具有连续扫描功能的三向电感型测头。实践结果表明,在机电一体化大型仪器的开发方面,国内是具有一定能力的。随着对测量机功能、作用认识的日臻成熟,无论是新用户还是老用户,选购这类产品时主要考虑的是“生产型”。以上海大众汽车有限公司为例,现有的3台德国Leitz公司的“计量型”测量机都是1992年之前购入的,当时全公司拥有量为十二三台,而至1999年年中,上海大众已拥有40台测量机,“计量型”与“生产型”的比例关系可见一斑。
2.应具备的功能。
所谓“量大面广”指的是准确度为中档,规格为中小型的那些类别。看来似乎是大路货,但它们应具备的功能在不断的完善和提高。这里所指的功能并不是狭义的测量实体的能力,自上世纪90年代中期以来,用户更关心、更注重的往往是:中文WINDOWS用户界面、按工件的CAD模型实施测量、测量结果的图形显示输出、数据的统计分析功能、实现计算机联网、以脱机方式生成工件测量程序等。令人欣喜的是,一些国产厂家(如表1中所列)能充分认识到这一点,所生产的国产测量机已具备了诸多这方面的功能。
3.为用户提供技术支持和全方位服务。
此处提到的支持与服务,不仅指销售后的“After Service”,还包括那些拥有早期(多年前)购入的坐标测量机,现在希望实施电控部分和测量软件等改造、更新的情况。与厂商对测量软件版本的升级、更新的性质不同,这类“支持与服务”实际上是一种技术改造,往往除了保留机械部分外(是否“留用”检测元件和测头,根据具体情况而定),硬件、软件全部更换。随着坐标测量机在产品质量控制中的地位日益重要,CNC技术和测量软件的发展也愈来愈快,上述情况已出现在国内相当多的用户中。与销售一台新机器相比,这种技术改造无疑是费力多、赚钱少的业务。但在坐标测量机竞争趋于白热化的形势下,面对的现实是:那些国际知名的厂商对这类业务也十分热衷。在这种情况下,国内的专业厂、科研单位该怎么办?正确的做法应该是主动出击,发挥自身优势,投入这一领域的竞争。


四、臂杆式坐标测量机的流行所给予的启示

臂杆式坐标测量机又称为便携式六轴测量装置(Portable 6 Axes Measaring Device),是一种六自由度关节式坐标测量机。这种新型的非笛卡尔式坐标测量系统于上世纪90年代初成为产品进入工业领域后,首先在航空、航天、大型机电设备(如发电设备)等制造业得到了成功的应用,自上世纪90年代中期起,汽车行业成为它最主要的用户。臂杆式坐标测量机将6个杆件和1个测头通过6个旋转关节串联连接,一端固定在机座上,另一端(测头)可在空间自由运动,构成一个六自由度的封闭球形测量空间。这种便携式检测装置得到广泛的应用并非偶然,与传统的三坐标测量机相比,它具有一系列十分显著的优点和特点,并能在汽车、特别是轿车制造的全过程中发挥重要的作用。具备在各种现场环境条件下对不同类型的对象,尤其是在车间现场对大型零部件和工艺装备实施快速检测的能力,是臂杆式测量装置最有用的特点。
臂杆式坐标测量机尽管只是一种手动装置,由使用者手执测头对被检对象实施测量,但由于装置机械结构简单,操作十分灵活和方便,使这类装置能很容易地达到工件上任一要求被测量的部位(点),相比传统的坐标测量机便捷。这种六自由度关节式坐标测量机看似简单,但由于配置的计算机(既可以是个人计算机,也可配置笔记本电脑)系统带有功能丰富的各种软件,从而使这类测量装置具备了现代常规坐标测量机的种种能力,例如,以被测物的CAD数模为基础的检测,以参照现有对象进行仿形加工为目的的“逆向工程”等。
臂杆式坐标测量机又称为便携式六轴测量装置,它的主体可装入两个手提箱内,运送十分方便。一个盛放笔记本式电脑,另一个稍大些(与机器规格有关)的装有机械部分。由于测量机的结构主要选用轻质材料,像臂杆一般就采用铝合金管材,故重量都在10kg~20kg。目前,还有一个趋势是以高强度合成碳素纤维替代铝合金管材,重量可进一步下降,而性能则又有提高。
正因有这些诱人的特点,加上相对较低的价格——一台中等规格的臂杆式坐标测量机约为6万美元,使这种新颖测量装置自20世纪90年代中期起,在汽车工业得到广泛的应用。国内汽车厂对它有所了解始于1997年,次年上海大众汽车有限公司购入第1台,主要为公司计量部门解决大型覆盖件检具的现场测试、校准问题。在以后不到1年的时间里,很快又进了几台,分别用于工模具制造和试制车间等部门,用于对生产现场的各种工装和零部件的测量。1998年12月全面投产的上海通用汽车有限公司,则从一开始就配备了4台这类测量机,分别用于不同场合。自1999年起,多个上海汽车零部件生产厂也认识到了这种新颖检测设备的价值,开始引入并很快用于实际生产。
臂杆式坐标测量机的流行给我们以深刻的启示,事实上,它生动、形象地回答了“新产品开发方向”的问题。面对国内在坐标测量机这一领域的开发能力、制造水平比较薄弱,财力也有限的实际情况,抓住几种既有较好的市场前景,开发难度和投入费用又相对较小的“接轨型”产品作为主攻方向,将会产生较明显的社会效益和经济效益。希望这一观点能为国内工具行业的归口部分和专业单位所理解,并能在21世纪到来时开创出一个崭新的局面。
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