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浅谈:精密仪器如何突破重围
时间:2014-11-26 20:08    新闻来源:万能拉力试验机   浏览
随着仪器行业的不断发展,精密仪器在通过测量认识世界的里扮演着重要的角色。当代社会发展,产业升级、减灾防灾、环境监测、医疗保健、供给、国防安全等无不对测量技术和仪器设备提出更多需求、更高要求。
  
  专家介绍,目前我国测量技术和精密仪器设备的研究、制造与国际先进水平存在明显差距。单纯依靠进口设备、进口技术,不能提高我国精密仪器的水平。如何将进口的设备技术转化为自己的?如何推进测量科技自主创新进入世界前沿水平?
  
  测量和精仪意味着科技发展优先权
  
  为什么要重视测量技术和精密仪器的研究、创新?
  
  徐可欣:先进的测量科技和精密仪器是科学发现的工具、技术创新的种子,许多划时代的科技成果、获得诺贝尔科技奖的项目皆由此产生。如质谱仪的发明使我们能按原子、分子的质量差异进行分离,检测物质组成;计算机X射线断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)等技术使我们可以更早发现疾病;图像传感器(CCD)已是手机、数码相机中的关键器件,这些仪器和方法的发明者也都获得了诺贝尔奖。
  
  一个多世纪以来,诺贝尔自然科学奖项中,有68.4%的物理学奖、74.6%的化学奖和90%的生物医学奖是借助各种先进仪器完成的。
  
  现实社会发展也提出了很多新的科学上必须回答和解决的问题。如工业排放是如何对气候变化、环境乃至人群健康状态产生影响的?二恶英浓度低,测量方法复杂并只能离线进行,环境科学的发展迫切需要发明痕量物质监测的新测量方法和仪器监测二恶英。而痕量物质对人们健康影响的机理、评估与监测方法等更是亟待突破的科学问题。
  
  陈宝泉:测量与仪器科技水平还反映国家实力。美国商务部国家标准与技术研究所上世纪90年代中期发布的数据表明,美国仪器仪表产值约占国民总产值的4%,但它拉动的相关产值却高达66%。2007年美国商务部国家标准技术研究所的战略报告指出,21世纪制造业和人们生活质量提高的关键是测量技术,此领域对维系国家竞争力也不可或缺。日本为夺回在测量分析仪器上的优势,文部省启动了尖端测量事业,投资达上百亿日元。
  
  总之,测量和仪器是科技基础,谁掌握了最先进的测量方法与精密仪器,谁就掌握了科技发展的优先权、人民健康的保障权、商业标准的制定权及突发事件的主动应对权。
  
  高端仪器设备基本依靠进口
  
  在测量技术和精密仪器的研究、发展方面,我国存在哪些问题?
  
  陈宝泉:我国科技投入大幅增加,购置的大型仪器设备已初具规模。但其中60%是进口设备,尤其是昂贵的高端仪器设备基本都依靠进口。以医疗仪器为例,2007年全球医疗仪器市场规模约2500亿美元,我国购买量约4%,我国医院所做的高端检查、治疗基本使用进口设备。2008年我国图像诊断仪器购买量达15.7亿美元,基本被美国GE公司、德国西门子公司、荷兰菲利浦公司、日本几家公司瓜分,我国自己生产的医疗仪器产品仅占2%。
  
  当前,我国在测量技术与精密仪器方面与世界强国差距大,由此导致的科技创新掣肘影响面广,如不尽快制定发展战略并迎头赶上,差距会继续拉大。
  
  测量科技和仪器发展方向、途径
  
  要想在测量技术与精密仪器方面迎头赶上,重点发展方向是什么?
  
  徐可欣:推进我国测量科技进入世界前沿,要兼顾世界测量科技发展趋势和我国阶段性需求。我认为有三个目标很重要,需布局攻取。一是原创性测量技术与仪器,二是国家目标导向或测量仪器发展趋势引领的测量技术与仪器,三是精密仪器核心技术。这三大目标中,各有一个优先展开协同创新的方向,分别是先进测量方法、微智能探测器与微纳器件制作技术。
  
  我国和发达国家的差距,除产业规模、技术积累不够外,更在于测量原理和仪器设计的原始创新方法上不行。要改变现状,需要在几个方向上下大工夫。如能源领域的深海、深地探测,环境领域中微量化学物质的快速检测,地球尺度环境风险的预警等;在安全与农产品药物残留检测方面,探索根据物质的指纹光谱等光学信息建立快速测量识别物质成分的方法,特别是痕量物质快速测量方法;在生命科学领域,活细胞或蛋白构造的实时观察,细胞内分子信息传递的视觉化,细胞与蛋白标识、检测装置的研发,如微弱荧光观察装置等;攻克复杂条件制约,突破现有测量极限,需改变原有模式、单一原理的方法局限,对不同学科进行交叉和融合,开展基于数理方法综合运用的手段创新以实现测量方法的原始创新,上述这些成果将对科技自主创新产生不可估量的影响。
  
  徐可欣:智能微探测器是指尺度微小、可受控独立完成对特定信息的获取与发送,且自带动力源的传感系统。这种智能探测器在很多领域作为“人眼”,应用前景广阔。这一领域可为纳米技术、微机电系统、传感器、自携能源等多方面基础研发提供战略牵引,进而产生更多可预测的成果。如惠普公司正在研发“地球中枢神经系统”:计划在全球布下1万亿个传感器,形成巨阵来监测生态、地震、能源使用状况。
  
  徐可欣:微纳器件制作技术是精密仪器的核心技术,涉及材料、工艺、核心算法软件等诸多科技领域,目前的方向是向微小化、多功能集成化和智能化发展。世界领先的超精密加工技术可实现小于1纳米精度和小于30纳米尺度的特征结构制作。根据我国国情,可优先考虑探索新机理。当物质尺度达到纳米量级时,在力学、热学、电学或光学等方面会产生新效应,经典理论已不再适用,必须给予修正或探索新理论。
  
  加工微纳器件所用的工作母机属高端精密仪器,目前基本依赖进口。我国应一方面积极攻关,另一方面在对已有设备的使用上应尽快形成自己的加工技术。
  
  实现上述三大目标及优先创新方向的途径是什么?
  
  徐可欣:在发达国家,测量与精仪行业等高技术行业已形成了上下游衔接、企业分工合作的格局。我国在该领域也可搞一些规模适当、效率高的国家攻关工程。该行业是技术密集型产业,发展离不开大学、研发院所的智力与人才支撑。大学、研发机构要强强联合,分工协作。目前我国高校发挥着研发主力军的作用,但高校“姓教”,其人员编制、固定经费仍来自任务。当下我国需要发展出一批技术有特色、有创新能力的中小型精仪企业。调整政策和机制,在教学受益前提下使高校研发的成果乃至于智力资源迅速转变为生产力,高校毕业生尤其是博士去中小企业就业任职,十分必要。
  
  发展、提升众多有实力的中小企业不仅是精仪行业,也是我国工业化绕不开的路径。以精仪行业为例,高技术、高附加值、高风险为特点的科技型中小企业不可能靠“土法上马、因陋就简”路子培育,要围绕高科技产品特点考虑相应的配套政策,如吸引高端人才创业,健全真正的风险投资意识及渠道等。
  
  徐可欣:国家对精仪与测量科技创新的支持应以事后奖励为主,这样便于研发投入主体转向受益者而非把纳税人的钱投给企业。为避免门类繁多的研发单位各自为战,出现急功近利的低水平重复、恶性竞争,可考虑组建独立于高校、院所的国家协同创新中心、产业联盟,真正起到引领行业、集中力量、合理配置资源以解决实际问题的作用。铣刀是模具加工的主要刀具,其加工量约占模具切削加工总量的80%-90%,从而成为模具加工刀具的开发重点。在本届展会上,很多刀具企业都展出了用于模具加工的成套铣削刀具,并将加工后的模具与刀具放在一起同时展示,吸引了众多参观者。例如,山特维克可乐满展出了CoroMill系列铣刀“家族”的众多成员,其中不少是用于模具加工的铣刀。
  
  由于铣刀是切削加工中金属切除量最大的刀具,因此,提高铣削加工效率已成为铣刀创新的方向之一。山特维克可乐满参展的CoroMill345是一把带修光刃刀片的45°主偏角面铣刀,与带平行刃刀片的标准面铣刀相比,可使工作台进给速度提高3倍,并获得更好的表面光洁度。传统的配备修光刃刀片的铣刀通常都是精铣刀,切深量较小,而CoroMill345铣刀的最大切深可达6mm。在本届展会上,特固克公司也介绍了一款类似的铣刀。可以预言,它们展出的新产品树立了大切深、大进给铣刀的新标杆,将会引起行业的共鸣和跟进,对于提高量大面广的平面铣削的质量和效率具有重大意义。
  
  铣刀新结构的推广
  
  在本届展会上,可以看到,近年来开发的一些铣刀新结构已应用于更多铣刀产品上,一些刀具制造商成系列地推出了采用新结构的铣刀产品。例如,可斜坡走刀的铣刀,最早是为加工模具型腔或内封闭槽而开发的,它具有铣平面、铣型腔、铣孔等多种功能,非常适合模具加工工序集中的特点,可以减少换刀时间。在这次展会上,可斜坡走刀的铣刀结构特征已被应用于平面铣刀、立铣刀、方肩铣刀、圆弧角铣刀等不同的铣刀品种上,使大多数铣刀品种具有了多功能的优点,不仅为模具加工,而且为范围广泛的常规铣削加工带来更大的效益。
  
  类似情况还出现在小切深、大进给铣刀上,株洲钻石切削刀具有限公司、Tungaloy公司等都开发了这种铣刀的系列产品,以充分利用其大进给的优点,提高铣削效率。Tungaloy公司甚至还将这一概念应用于车削刀具,推出了TurningX超大进给车刀,可使加工效率提高8倍。株洲钻石切削刀具有限公司还展出了新开发的FMD03、FMD04、FMP03系列立装刀片重力切削面铣刀,所配的LNKT系列刀片有正的刃倾角和前角,在加工中切削轻快,机床功率消耗少,切深可达17mm,加工效率很高。
  
  提高刀具的经济性
  
  为了帮助刀具用户克服金融危机带来的困难,从刀具的结构设计入手,提高刀具的经济性成为当前铣刀新产品开发的特点之一。一种普遍采用的做法是,将可转位刀片设计为双面可用,使切削刃增加一倍。同时,还可以通过增加多边形刀片的边数来提高其经济性。在本次展会上,配备六边形、七边形或八边形双面刀片的面铣刀已成为各参展公司宣传产品经济性的一个卖点,如Dijet公司配备七边形刀片的面铣刀,以及三菱公司配备八边形CBN刀片的面铣刀。此外,VARGUS公司推出的螺纹刀片把通常的3个刀尖增加到6个,而且是双面刀片,使刀片成本降低了一倍以上。
  
  各公司展出的模块式可换头立铣刀不仅可缩短换刀时间,而且可以减少刀杆数量,降低刀具成本。日研公司展出的一种减振刀具接杆采用特殊合金制造,以替代常用的硬质合金材料,降低了刀具接杆的成本。
  
  快速发展的整体硬质合金铣刀
  
  整体硬质合金立铣刀也是模具加工的主流刀具。从本届展会中,可以看出其主要发展趋势为:
  
  开发各种消振铣刀
  
  在本届展会上,日立公司推出的EPOCHMIRUS系列高效模具铣刀通过优化设计新的苞米齿形,以及采用相邻刀刃刀齿不等距错位的结构,降低了切削力和振动,提高了加工效率。
  
  开发加工淬硬模具钢的铣刀
  
  此类铣刀可加工的材料硬度范围从HRC45-HRC67,甚至可高达HRC70。例如,优能公司参展的涂层硬质合金立铣刀适合硬度HRC45-HRC65模具钢的高速加工。
  
  开发加工难加工材料的铣刀
  
  随着航空航天工业和能源设备制造业的发展,超级合金的用量迅速增加,对加工效率和刀具寿命提出了更高要求,也推动了刀具供应商的新产品研发工作。例如,三菱公司推出的CoolStar系列整体硬质合金立铣刀,特殊设计的排屑槽形状改善了排屑效果,并在每条排屑槽内设置了多个内冷却孔,提高了冷却效果,加上采用了耐磨性好的高韧性基体材料,可实现对超级合金材料的高效加工,并延长了刀具寿命。OSG公司展出了为航空工业加工复合材料而研发的立铣刀,该铣刀具有特殊的槽形,在加工多层复合材料板材时,可避免产生分层和形成毛剌。
  
  开发加工石墨和铝合金的铣刀
  
  此类刀具采用了金刚石或类金刚石涂层,可为高效加工石墨电极及铝合金提供有力的技术支持。例如,OSK公司展出的铝合金粗加工铣刀的前刀面带有斜向分屑槽,可使切削更轻快,并防止切屑粘结,使刀具寿命更长。
  
  刀具应用指南作用大
  
  值得一提的是,在本届展会上,山特维克可乐满公司向参观者散发了两本“铣削应用指南”小册子,内容包括铣刀的选择、铣削参数的设定、正确的走刀路径和实施方案等。随着数控机床的应用日益普及,传统的铣削加工方法已不能满足数控铣削的要求,极大地制约了数控机床性能的充分发挥。这种全面、系统介绍现代铣削新技术和实际应用知识的小册子对于促进现代铣削加工技术的进步和普及应用,提高铣削加工的技术效益和社会经济效益具有重要价值,一定会产生深远的影响。在展会上同时展出的技术指南手册包括车削、铣削、钻削、镗削和刀柄等内容,全面介绍了现代刀具的应用新技术。这些技术资料对于广大刀具用户的价值远远超过一件新的刀具展品,成为了本届展会的一个亮点,应引起刀具用户的关注。

继愿景光电、大眼界、浩博光电后,深圳亿光科技有限公司成为深圳又一家倒闭的LED显示屏企业。前车之鉴,后事之师。分析倒闭的几家企业,得出的结论十分相似:价格战、三角债、产品同质化是导致这些企业倒闭最主要的三种原因。面对目前的处境,LED显示屏企业如何打破发展困局?

  加强专利意识 不为他人做嫁衣

  在深圳亿光倒闭后,亿光照明总经理吴正喆在微博写到:“今天五月廿六。公历7月4日,周四。昨有2起LED企业破产,一是深圳“亿光”破产,这家山寨亿光从一创办就想着歪门邪道,破产适得其所,省了亿光清理它的事,好。二是中山雄记歇了。再次证明:没底线的低价没未来是对的。那些酷爱低价的经销商该引以为戒,或许下一个就该是你了。是日宜:可持续;不宜:贱”。深圳亿光在企业名称上玩迷踪拳,抱台湾亿光电子的大腿,折射了行业浮躁、创新缺失的缩影。这样的行业环境表现在产品上就是同质化严重,企业面对客户,失去议价能力,只能通过低价竞争抢订单。

  个别厂家对知识产权的漠视,对他人专利肆意的侵犯,已经严重LED显示屏行业的健康发展。业内在知识产权的侵犯主要有以下两种情况:1、由于仿制假冒他人专利产品,具有成本小、易获暴利的特点,一些不愿意将资金投放在研发的企业整天挖空心思地去抄去仿别人的产品,然后通过价格战的方式占领市场,以致大手笔投入专利研发的企业付出了巨大代价。2、由于LED显示屏大部分由工程渠道的销售,所以工程案例的归属往往只有采购双方知晓,加上涉及合同细则,客户去求证也非常困难。这就给个别厂家创造了可趁之机,盗用其他知名企业工程案例为自己的品牌背书。

  面对侵权,许多LED企业往往会选择忍气吞声,因为侵权诉讼需要大量的精力和经济支出,较大的维权难度也让众多国内企业逐渐轻视专利申请的重要性。所以,一些在有实力、能创新的企业只能采取被动的防御措施:1、不敢把最新的产品在官网和展会展示。2、只在国外注册专利,只在国内注册一些改观外观专利。3、为了防止其他企业盗用自己的工程案例,会把工程案例的图片加上重重的水印。

  LED显示屏抄袭、山寨、以及冒用工程案例的现象,成为很多LED厂家不能言说的痛。更危险的是,一些业内人士已经对这种不正之风见怪不怪,抄袭、山寨成为了行业的潜规则。在这样的生态环境下,LED显示屏行业的研发势必会“抄袭成风”,技术水平停滞不前,而投入重金做创新研发的企业只能是为他人做嫁衣,最终出现劣币驱逐良币的现象。但可喜的是,已经有企业拿起了知识产权这一法律武器,保护自己最大利益。近日,东莞兴煌科技起诉福建国能光电侵犯其发明专利权一案完结,东莞兴煌科技的胜诉为行业带来了一股正能量。另外,知名LED显示屏厂商易事达针对欧美市场,开展了反伪冒风暴,在外贸论坛和一些社交网站上发布了假冒易事达的公司名称和业务员图片,防止客户上当受骗。

  规避资金链风险 开拓多种融资途径

  LED显示屏大多为中小企业,现金流和抵押物都很难通过银行贷款的审核,如果借助担保公司、小额贷款公司间接获得银行资金,甚至被迫接受银行一些近乎苛刻的要求,无疑增加了融资陈本和经营上的风险。为了维持运作,企业只能给客户放款,然后依靠信用向供应商赊账,一旦企业的销售市场不稳定或利润空间下降,产品质量不能满足客户要求,供应商就会对企业还款能力和信用产生动摇,一方面断货,一方面挤兑,企业很快就会垮掉。回溯LED显示屏的倒闭史,可以发现不只是亿光、愿景光、浩博光电、大眼界这些所有亿元级企业倒闭的原因都是因为三角债。

  适度利用财务杠杆在整个行业健康的时候,会帮助一些缺少资金的企业顺利起步。但在目前的商业环境下,由于供求双方信息不透明,企业放款给客户无疑是用今天豪赌明天。有了深圳亿光、愿景光、浩博光电等前车之鉴,现在很多LED显示屏企业都开始关注财务的健康状况,不再为了销售业绩而盲目放款。

  针对LED显示屏企业融资难的状况,一些企业、银行和政府机关也进行了一些尝试来觉这一问题:一些企业准备建立一个信息共享平台,将一些不诚信的客户列入黑名单,控制风险;一些银行携手B2B网站进行了金融模式的创新。具体模式为:熟悉企业的经营状况的B2B行业网站作为第三方,推荐有贷款需求的中小企业,然后银行根据中小企业与B2B网站合作的具体情况向企业发放贷款;国家为解决高新技术企业的融资问题,推出了“新三板”, 只满足主营业务突出、公司治理结构健全、运作规范等条件的LED显示屏企业都可以申请在“新三板”上市。

  止战之殇 创造可持续的发展环境

  深圳亿光表面上看是死于三角债导致的资金链断裂,但更深层的原因,源于其对价格战的依赖。价格战导致行业利润整体走低,企业只能扩大出货量,通过薄利多销来维持正常运营。深圳亿光定位“中国LED渠道服务第一品牌”,主要做国内市场,渠道销售利润本就薄,为了赢得更多的订单,给客户放款后,大量应收款难以收回,最终因为拖欠供应商款项走向破产。

  利润率较高的行业往往容易爆发价格战。五六年前,LED显示屏行业的毛利润可以达到维持在50%左右,纯利润30%以上,拥有实力的大厂商为了将部分中小规模厂商淘汰,首先开打价格战。经过这几年的价格拼杀,显示屏产品利润已经触底,行业毛利已经不足30%,纯利润更是10%不到,不但中小企业在价格战中风雨飘摇,挑起价格战的LED显示屏企业也自食其果,面临着更加恶劣的竞争环境。另外,为了保证利润,很多LED显示屏厂家都不愿意在技术上过多投入开发新模具,普遍采用公模(指的是大家共有的没有专利的制造模具)设计降低成本,进一步导致市场产品同质化的趋势。其次,价格战让价格成为客户选择产品时的单一标准,客户压价、拖款非常普遍,恶化了整个行业的经营环境。最后,价格战下生产的一些劣质产品,影响了整个行业在客户心目的形象。价格战下的LED显示屏行业,呼唤创新。

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