林雪萍|机床的牙齿中国刀具演义

原创 知识自动化 2024-04-10 01:03


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刀具江湖的座次


以工业母机为主的机床工具行业,在中国是一个万亿级产业。2023年工业母机大约2000亿,而切削工具则能够达到1000亿,如果进一步细分到刀具行业,则有大约550亿元人民币的市场规模。


刀具作为工业母机的牙齿,是工厂最常见的一种耗材,大约70%的零件都需用刀具来切削加工。然而,刀具不仅仅是一种耗材,更是一种生产力。对于一个国家制造的精度和速度,至关重要。


需要刀具的场合无处不在。有的孔径比头发丝还要细10倍,一个指甲大小的电路板上如果打满的话,可以分布2500个小孔。这种微孔加工的刀具,展示了微观世界的切割魔法。而同样几米直径的挖掘隧道的盾构机,也离不开刀具的应用。而在制造行业,70%的零部件都是刀具完成。如果说刀具是工业牙齿,那么这口牙几乎咬遍了所有的材料。


整个全球刀具行业正在急剧地收敛,形成了全球“三大三国”的格局。“三大”刀具企业集团分别是瑞典山特维克、以色列伊斯卡和美国肯纳。而三国则主要是日系、德系和中国。


全球刀具最大的集团当属于瑞典山特维克旗下的工具业务。2023年,山特维克营收为120亿美元,其中刀具业务部分占比40%,达到50亿美元的收入。它旗下品牌众多,包括全球第一的可乐满Coromant、四大硬质合金刀具的瑞典山高Seco、德国瓦尔特Walter、英国多马Dormer等。排名第二的是以色列的伊斯卡集团IMC,则包含了伊斯卡,英格索尔等众多品牌。而排名第三的美国肯纳集团,同样群星荟萃。


有意思的是,日本和德国作为两个机床最强大的国家,却没有形成众星荟萃的大刀具集团。德日更像是散装的国家品牌,似乎错过了这种 “机床-刀具”的系统联动的生态。


日本刀具自有百花齐放的姿态。日本最重要的刀具厂商是三菱综合材料,而住友、东芝、欧士机OSG、黛杰、不二越则各自不俗的表现。可以说,日系刀具没有一家做成类似可乐满的体量与规模,跟日系刀具追求“专业性”有关,也和日本的销售方式有关。单从体量看,日本三菱综合材料、住友和京瓷这三大家体量都不小。但他们过于聚焦在刀具本身,而不太注重跟主机厂做方案的能力。由于做方案一定要有工具系统的支持和非标能力,这是日系厂家很少去触碰的。日本系刀具品牌企业,更强调销售商的渠道。他们跟渠道代理商保持了亲密的合作方式,像欧士机、大昭和在中国的合作伙伴金万众,缔结了坚固的友谊。日系刀具可能过于依赖分销商,从而逐渐将综合方案能力让渡出去。而山特维克旗下的可乐满刀具,有很强的机床方案能力。四十多年前就有了方案部门,形成了和机床厂商非常密切的关系。由于客户采购机床,一般会采用交钥匙方式,而能够与机床先行合作的厂商就占据优势。


德国刀具企业,跟日本一样也都成为分散的品牌,甚至是更小更专业的品牌,例如铰刀玛帕Mapal、深孔钻的钴领Guhring等。


而中国的刀具品牌,也一度非常分散,低端刀具则数不胜数。在温岭这个地方,刀具企业号称有500家,但产值过亿的不超过10家。然而这两年的刀具产业,正在经历了快速的发展,形成了优秀的企业和有力的希望。


国产刀具的成长路径


国产刀具品牌市场集中度非常低,这是因为刀具使用场景过于复杂而造成的。任何一个小的刀具企业,也都能在细分场合中找到应用。目前来看,国产刀具企业的头十名的市场份额不会超过25%。


国内刀具第一的是株洲钻石刀具,营业收入20多亿元。国内占比在百分之四以内,而在全球则占大约1%的份额,而山特维克则达到了20%。株钻属于五矿旗下的中钨高新集团,是钨产业的领导者。后者还拥有中国四川自贡硬质合金和南昌硬质合金,基本集齐了中国硬质合金的早期选手。


钨是硬质合金刀具的关键材料。这种围绕钨矿而展开的产业布局,并不少见。例如厦门钨业旗下的厦门金鹭、江西章源钨业旗下的赣州澳克泰、广东翔鹭钨业的子公司广东翔鹭刀具等都是这种套路。


实际上国际刀具巨头,都跟材料有密切的联系。山特维克的业务最早是从不锈钢材料开始,而山高也是一家材料公司的碳化钨合金的部门。美国肯纳位于美国昔日“钢铁之城”匹兹堡附近,创始人是冶金学家。三菱综合材料的刀具在日本排名第一,它本身就是巨大的材料公司。被伊斯卡收购的韩国特固克刀具,在韩国市场份额能达到30%,最早也是从钨矿而来。


钨矿与刀具的联动,有着非常现实的价值。它最大的好处是通过对材料技术的掌握,更好地制造刀具。但如果无法有效联动,有时候也会使得刀具公司的研发,受到拖累。例如就利润而言,中钨高新不及旗下的株钻,而株钻则不如独立的华锐精密刀具等。


株洲欧科亿,可以看成是株洲硬质合金发源地的另外一个分支。跟株钻一样,这也是得益于中国第一波工业骨架的延伸。株洲601工厂是中国最早的156工程之一,它开启了株洲在硬质合金的种子发源地位置。而欧科亿从木工锯齿刀开始,与森拉天时贴身而进,跟随下游用户如百得工具、乐客(LEUCO)、金田锯业、日东工具等企业一起成长。最终则挺进火车轮毂加工、风机叶片、高温合金加工等新产品市场,并进入汽车行业。从一个冷门的分类做起,欧科亿2023年营业收入10亿元,成为一个跟随中国制造一起崛起的典范。这是株洲本土产业的蔓延,也是湖南钢铁材料产业链的重要一环。


北京沃尔德的发展,则源于金刚石材料技术。创始人最早在国家建材局人工晶体所工作。很多做有色金属材料的企业,往往都从中悟出了技术的门道。广州先导稀材,就是对材料有很好的研究。而最有名的当属比亚迪创始人,源自中国有色金属研究院。沃尔德从加工金刚石刀具的激光切削机器开始,进入了金刚石圆刀片领域,并伴随触摸屏、手机屏的超薄玻璃切割,而积累了企业第一桶金。沃尔德的经历,是一个很典型的刀具企业演变的过程。从材料开始,到加工机器,最后到加工所用的刀具牙齿。对于加工对象的关注,是一个刀具企业生产的关键一环。 


浙江海盐的恒锋工具,则是一家跟随用户一起成长的企业。这可能是刀具界最接地气的行业,它在用户的工厂车间的土壤里,“土生土长”。最早用于加工农机齿轮,当年“常州飞天齿轮厂”是它最大的客户。这家公司看上去发展并不快,但却稳扎稳打的。2017年在收购浙江温岭的上优刀具之后,进一步拓展了产品线。目前虽然收入只有不到6亿元,但净利润却很高。这类公司有一个突出的特点是,有着足够全面的全球视野。提供刀具磨刀机的北平磨床,工厂里经常出现德国专家的影子。而在德国,也有研发和中心。这是一个努力融入全球化的姿态。


在刀具行业,民营企业大有作为,呈现了生机勃勃的势头。年收入超过10亿人民币的华锐精密,已经开始深度进入到航空航天领域。


可惜的是,这些企业受到的关注度还是不足。


并购的王国


刀具行业的成长,离不开并购。山特维克能够成为占绝对优势的第一名,主要是通过收购完成的。排名第二的伊斯卡,也是如此。


伊斯卡是以色列退役军人的企业,这种创业模式在以色列是最普通不过。然而伊斯卡在并不具有上游材料和下游用户优势的背景下,却开辟了一个创新技术与商业资本相结合的商业模式。这种技术加资本的灵活性,使得人们可以思考技术之外的成长路径。它对于日本和韩国工业的大胆进攻,当属于一流进取心。1999年收购韩国刀具一哥特固克,而在2006年收购日本深孔钻Unitac。


并购不完全是为了技术,很多时候也是打通毛细血管的需要。无数刀具小企业,构成了千行百业的血管末梢。这正是它们被收购的价值。而敏锐的资本也能从中嗅到巨大的资本回报机会。


2007年,巴菲特收购伊斯卡是一个刀具界的兴奋时刻。人们沿着股神金手指的方向,看到了精密制造的价值。这让刀具行业格外闪闪发光。


有了资本的加盟,伊斯卡的胆子可以更大一些,第二年伊斯卡花费10亿美元,从东芝集团收购了汽车及航空刀具供应商泰珂洛的大部分股权。东芝开始有材料业务,又有制造,因此孵化出刀具部门也并不奇怪。实际上,泰珂洛是日本第三大刀具制造商,拥有很强的涂层技术。伊斯卡的这次收购,使得它在日本这个最难打入的市场,也拥有一席之地。


而日本集团无法保留自己的刀具子品牌,是日本制造界的一个令人困惑的现象。东芝在日本制造近二十年的历史中,呈现了一个差等生的姿态。泰珂洛刀具本来是跟日本的三菱、住友公司并驾齐名的三大刀具公司之一,在电路板的微型钻头领域更是名列前二。但东芝就是保不住这样的优质制造资产。而表现良好的日立企业,也做出了同样的选择,尽管理由完全不同。日立痴迷于数字化转型,而倾向于剥离传统制造资产如工程机械。它将旗下的日立金属——同样优质的刀具公司,出售给了美国贝恩资本。


这样的故事,同样也发生在中国。刀具列强在中国浸淫多年,深谙刀具市场的门道。对于一些冒头的好企业,也容易成为并购的猎物。


2019年山高刀具出手收购了昆山欧思克刀具公司。而在2023年则已经从昆山撤离,原有的优势不在。


2021年山特维克花费5亿人民币收购了安徽滁州用朴近70%的股份,也令人有些失落。用朴的技术源头,也是粉末冶金材料出身,对于内冷却孔的刀具,有着深刻的工艺认识。在高速钻孔的时候,内部高速气体会形成一种紊流,使得润滑液根本无法进入。而内冷孔技术,冷却液从里面走,使得断屑与排热的效果都很好。对于大于5mm的深孔加工,这种技术有着得天独厚的优势。然而用朴被收购后,这种国内的技术精华,也就被控制,它自身也很难发展。


同样,苏州阿诺的故事,也有同样的剧情上演。阿诺刀具一度表现优秀,在2017年被压缩机上市公司宁波鲍斯收购。但在2022年则分两次,分别卖给了德国瓦尔特和山特维克。即使是已经嫁给了豪门,阿诺依然没有摆脱被重新收购的命运。对于鲍斯而言,一转手就可以赚一笔,却少有人关注这样的刀具先锋的技术到底属于谁。


位于卢森堡的森拉天时,在2017年收购德国高迈特Komet,成为全球第五大硬质合金制造商。目前在中国也是通过CERATIZIT、KOMET、WNT和KLENK四大子品牌,并且跟台湾春保刀具的合资公司,深耕中国市场。


相对于活跃的收购市场,日系刀具的表现并不算突出。2000年三菱综合材料公司收购神钢工具公司,而第二年日本京瓷公司收购美国刀具戴柯姆Tycom公司。Tycom是电路板的刀具供应商,这很好地契合了京瓷在ICT领域的电气元器件的优势地位。


在欧洲,很多小品牌之间也有并购,但只是在局部区域成长。这些小品牌的未来之路的尽头,似乎就是并购。


整体而言,刀具行业的发展,就是一部收购的历史。这跟工业软件、传感器企业在全球的扩张,保持了完全一致的剧本。


数字化转型


2019年开始,山特维克开始大局进军数字化领域。它似乎对数字加工软件CAM有了全新的认识,开始收购CGTech、Cimatron、GibbsCAM、Mastercam等软件的并购,从而成为CAM市场的领头羊。


2020年可乐满收购了软件公司CG-Tech,后者旗下的VERICUT是CAM加工软件的佼佼者。这意味着刀具公司开始向工业软件进发。而在2021年,可乐满则收购了美国的CNC Software公司,后者旗下的MasterCAM软件赫赫有名,比公司的名气还要大。


CAM软件是用来做刀具轨迹规划的,所有的机床都离不开。但某种意义上讲,独立的CAM软件很难生存,因为收入过低无法抵御来自各方的进攻。昔日的王者之一,英国Delcam被CAD软件欧特克收购。而以三坐标测量机出身的瑞典海克斯康,则更是CAM软件的屠夫,接连吞并了四五个CAM软件。做钣金弯管的CAM软件的Lantek公司,则被全球最大的钣金机床和激光制造商通快收购。而以色列的CAM软件Cimatron则接连被出售,被3D打印机制造商收购之后,最后还是被可乐满收入囊中。Cimatron在模具加工领域的优势,将赐予可乐满牙齿在模具行业更深的咬痕。


2023年山特维克收购了德国的刮齿软件供应商Esco,继续强化软件的优势。


山特维克作为刀具龙头,自然会注意到数字化转型的大势所趋。如果再往前推,2016年可乐满收购了德国Prometec刀具监控系统,也是软件。全球刀具领头羊在过去几年,加快了拥抱软件的步伐。


要想知道一个行业风向标,观察老大的策略,肯定是最省事的一个。CIMdata调研显示,山特维克已占全球CAM领域13%以上的市场份额。这真是令人吃惊。可以说,刀具的竞争,已经进入到一个软件高原期,而国内的刀具还处在以合并同类项为手段的圈地运动的硬件平原期。未来的路,依然很漫长。


小记:大工程共识时刻


刀具的突破,跟棒材材料、跟涂层热处理工艺、跟磨刀设备都大有关系。这些细致的基础机械学科,其实一直是中国的弱项。这些都需要巨大的投入,才能搞清楚材料成分,跟刀具表现的内在关系。


然而作为全球刀具使用量的1/4市场,中国还没有刀具标准的制定权。欧美日企业,只对中国市场感兴趣,但对于中国参与制定标准,则非常警惕。中国标准一直被压制。尽管是最大的市场,但中国制定的刀具标准几乎可以忽略不计。这使得中国刀具只能贯标,将ISO标准变成国标。然而刀具的标准,涉及到涂层、形状和材料体系。当采用这些标准,就自然而然地进入了先行者的语境。换言之,中国刀具的很多链条,都是断头路。而一味仿制,是很难通过反求来获得形而上的认识。


中国市场打开了新的机会。汽车和航空航天领域是刀具最大的两个市场,分别约占国内刀具消费规模的20%和18%。


中国电动汽车正在引领全球,这使得供应链也在发生切换,原有的供应商也在切换。这种供应链蜕皮的现象,为中国刀具带来全新机遇。新能源汽车的电动机、电池等零部件产生了新的加工需求,比如电动机的定子、转子、轴、壳体和电池的托架,都需要切削加工,进而拉动专用加工刀具及夹具的市场需求。同时随着轮毂电动机的日益成熟,在数量上也将为刀具企业带来增长空间。这应该是中国刀具可以抓住的优势。


同样,中国研究大飞机也带来新的机遇。航空发动机机匣的切削加工周期是四个月,单一道工序的切削时间就需要 260个小时,需要频繁换刀。一个周期下来,需要100把刀。然而中国航空航天用高端刀具进口比例仍超 80%。这也是一个巨大的国产化机会。为什么大飞机能飞起来很重要,它会带来巨大的本土制造的提升,包括对刀具的拉动。


刀具跟用户的关系很大,而对于机床、磨料磨具等也有很大的关系。当中国在大力试图振兴工业母机的时候,最好能够意识到机加工是一个系统,主机厂跟刀具的携手联合技术研发,是关键突破的一部分。


中国刀具的发展也是一个大工程。它牵扯到如此多复杂的系统,需要人们有一个大工程共识,能够系统性地进行突破。

(全文完)

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作者简介


林雪萍:北京联讯动力咨询公司总经理,上海交大中国质量研究院客座研究员


本文致谢苏州仕泰隆公司侍贤君总经理对于部分内容的帮助


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