提升工業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新能力

柳百成

關(guān)于“提升工業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新能力”，我主要談四個(gè)方面：工業(yè)強(qiáng)基工程、我國工業(yè)技術(shù)的現(xiàn)狀和存在問題、國外在加強(qiáng)制造技術(shù)能力中的舉措以及自己的一些看法。

2014年3月，中國工程院啟動(dòng)了工業(yè)強(qiáng)基戰(zhàn)略研究。在建設(shè)制造強(qiáng)國實(shí)施五大工程當(dāng)中，工業(yè)強(qiáng)基是重要組成部分，為此在“中國制造2025”頒布以后，今年6月份又啟動(dòng)了咨詢項(xiàng)目，進(jìn)一步為實(shí)施工業(yè)強(qiáng)基工程提供戰(zhàn)略咨詢。

工業(yè)技術(shù)大而不強(qiáng)

我國工業(yè)技術(shù)的現(xiàn)狀是大而不強(qiáng)。原因有很多，主要是缺乏核心和關(guān)鍵共性技術(shù)。關(guān)鍵共性技術(shù)，主要是關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件和元器件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝和相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。四基已經(jīng)成為制約我國工業(yè)由大變強(qiáng)的關(guān)鍵，也是制約我國提高技術(shù)創(chuàng)新能力和全球競爭力的瓶頸所在。

高端裝備、關(guān)鍵技術(shù)材料、核心基礎(chǔ)零部件嚴(yán)重依賴于進(jìn)口。以數(shù)控機(jī)床技術(shù)舉例來說，我國高檔數(shù)控機(jī)床，特別是配套的高檔數(shù)控系統(tǒng)90%都是依靠進(jìn)口。高檔數(shù)控機(jī)床主要存在的問題——可靠性、尺寸穩(wěn)定性，仍然沒有完全解決，出廠產(chǎn)品也超過了國外的指標(biāo)。產(chǎn)品在使用三個(gè)月、半年之后，其可靠性、耐疲勞性還是有問題，這涉及到了技術(shù)材料和工藝問題。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)是全世界機(jī)器人消費(fèi)大國，但高端工業(yè)機(jī)器人還是嚴(yán)重依賴于進(jìn)口。去年，80%的機(jī)器人是進(jìn)口的，20%我國自己做的機(jī)器人里面的絕大部分核心零部件，包括變速器、減速機(jī)也是采購國外的產(chǎn)品。

另外，再談?wù)労娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)。雖然中國建造的大飛機(jī)已經(jīng)下線，很快就要上天了，但是發(fā)動(dòng)機(jī)零件是引進(jìn)的、大部分的材料也是引進(jìn)的。重型燃?xì)廨啓C(jī)的主要技術(shù)基本上依靠國外，裝在上面的關(guān)鍵零部件報(bào)廢之后也不會(huì)留給中國，而最核心的零件一盤一片，一個(gè)小的葉片一公斤左右，是一輛汽車的價(jià)錢。大家知道現(xiàn)在一公斤鋼鐵才是“白菜價(jià)”，現(xiàn)在高端裝備一公斤就十幾萬元。20公斤、400毫米長，就值一輛SUV的價(jià)錢，而我們完全沒有掌握這個(gè)技術(shù)。這個(gè)技術(shù)涉及到高溫核心葉片制造技術(shù)，包括材料，工作的溫度超過了材料的熔點(diǎn)，里面有設(shè)計(jì)技術(shù)、技術(shù)材料技術(shù)、輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、外層的涂層，靠外面的涂層抵擋高溫，這些方面我們?nèi)匀粵]有找到方法。因此“中國制造2025”提出五大工程，強(qiáng)調(diào)智能制造是主攻方向，但是我們的技術(shù)沒有打牢固，還要加強(qiáng)技術(shù)。

為了配合“中國制造2025”，中國又啟動(dòng)了工業(yè)強(qiáng)基二期，其中聚焦八個(gè)領(lǐng)域，包括超大型構(gòu)件（一百噸級(jí)以上的），有高鐵先進(jìn)軌道的軸承、機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)、大型復(fù)雜部件增材制造等等。工程院正在緊鑼密鼓地為工業(yè)強(qiáng)基工程這八個(gè)方面做研究，由企業(yè)、高校、院所組成的專家，能夠?yàn)槲覈岢霭l(fā)展的路線圖。

國外先進(jìn)制造經(jīng)驗(yàn)

“他山之石可以攻玉”，雖然我們不能照搬照抄國外的做法，但是了解國外的情況對我們會(huì)有所幫助。去年，中國工程院組團(tuán)去美國考察了先進(jìn)制造的一些做法。

近年來美國、英國、德國等國在再工業(yè)化戰(zhàn)略上采取多種舉措，加強(qiáng)制造業(yè)的關(guān)鍵共性技術(shù)。用我們的話來講，它是共性關(guān)鍵部件技術(shù)材料的研發(fā)，又特別強(qiáng)調(diào)，這些基礎(chǔ)的研究要和信息化深度融合。

2011年，美國宣布先進(jìn)制造伙伴關(guān)系計(jì)劃，加強(qiáng)美國制造業(yè)在全球的領(lǐng)先地位。為此到2013年美國總統(tǒng)辦公室宣布構(gòu)建國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，2014年12月，美國國會(huì)通過“振興美國制造業(yè)及創(chuàng)新”法案，從而振興美國創(chuàng)新發(fā)展。關(guān)于美國的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，我以為就是把現(xiàn)在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上不是，它要建一批實(shí)體，要建45個(gè)創(chuàng)新研究院，并組成網(wǎng)絡(luò)為全國服務(wù)。

美國為什么要建創(chuàng)新研究院？它認(rèn)為美國的制造創(chuàng)新存在著缺位，他們考察了德國的制造創(chuàng)新是六個(gè)階段，第一、二階段是基礎(chǔ)研究、概念研究；第三、四階段是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和制造能力的驗(yàn)證；第五、六階段是生產(chǎn)的效率與考核。分析了美國的特點(diǎn)，高校基本上聚焦在一、二階段，企業(yè)重點(diǎn)是在五、六階段，因此三、四階段是缺位。也可用技術(shù)成熟度來評(píng)估，美國原創(chuàng)成果主要在大學(xué)，1到3級(jí)，美國企業(yè)有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)化能力，主要是7到9級(jí)，而4～6級(jí)缺位。這些缺位用形象化的詞來說就是“死亡谷”。我們有很多創(chuàng)新、有很多專利為什么轉(zhuǎn)化率很低，只有10%到20%，因?yàn)檠芯康某晒M(jìn)入了“死亡谷”。美國成立一批創(chuàng)新研究院組成網(wǎng)絡(luò)，就是要解決缺位的問題。

美國有一百家企業(yè)、高校和社區(qū)都參加了九個(gè)創(chuàng)新研究院，三個(gè)和智能制造有關(guān)，三個(gè)和工藝技術(shù)材料有關(guān)，譬如輕量化材料、復(fù)合材料，甚至對各類型的紡織品都作為重要的方面，三個(gè)和元器件動(dòng)力電池有關(guān)。

另外，2014年英國發(fā)布了威爾制造。英國建立了八個(gè)技術(shù)創(chuàng)新中心，其中和制造有關(guān)的HVM（高端制造）任務(wù)就是加快英國制造業(yè)的發(fā)展成果。英國也是把技術(shù)成熟度分為九級(jí)，英國的創(chuàng)新中心也是聚焦在技術(shù)成熟度的四到六級(jí)。

2010年，英國建立高價(jià)值制造（HVM）技術(shù)與創(chuàng)新中心，中心下成立了先進(jìn)成形技術(shù)、先進(jìn)制造、過程創(chuàng)新、制造技術(shù)、國家復(fù)合材料等7個(gè)高價(jià)值制造技術(shù)與創(chuàng)新中心，聚焦于先進(jìn)和前沿制造技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化。其中5所聚焦先進(jìn)基礎(chǔ)工藝與材料研發(fā)。

英國技術(shù)創(chuàng)新中心還學(xué)習(xí)了德國的經(jīng)驗(yàn)，來解決技術(shù)成果轉(zhuǎn)化“死亡谷”的問題，就是在中間架設(shè)橋梁。建立創(chuàng)新中心的同時(shí)，美國、英國十分重視材料與工藝關(guān)鍵技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的融合。美國達(dá)帕是美國國防部的智庫，國防先進(jìn)研究計(jì)劃所，過去研究一個(gè)產(chǎn)品到投入生產(chǎn)要12個(gè)月的時(shí)間，現(xiàn)在又大大加快了研發(fā)進(jìn)程，他們提出的口號(hào)是“用信息化技術(shù)把研發(fā)周期縮短一半，并把研發(fā)經(jīng)費(fèi)縮小一半”。最近我國成立了航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，全世界研發(fā)一臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)要20年的時(shí)間，研發(fā)周期一半、研發(fā)經(jīng)費(fèi)減少一半顯得非常重要。

美國通用電氣研發(fā)航空發(fā)動(dòng)機(jī)單晶葉片制造技術(shù)，將工藝模擬、組織模擬連接在一起，等于是在虛擬環(huán)境下把葉片已經(jīng)做成了，然后再到物理環(huán)境下再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。英國羅·羅公司全流程建模仿制渦輪盤全過程，鍛造開片、熱處理、焊接一直到最后預(yù)測壽命，這些對我們都有很大啟發(fā)。

美國通用電氣公司采用由10000個(gè)處理器組成的高性能計(jì)算機(jī)（HPC），模擬和優(yōu)化了航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴設(shè)計(jì)，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。最后做的效果省了油、提高了效率、解決了問題。

最近幾年，我國航空工業(yè)、汽車工業(yè)在數(shù)字化、智能化的道路上有所進(jìn)展，他們在數(shù)字化發(fā)動(dòng)機(jī)制造方面做得非常出色。最近我訪問了技術(shù)中心無錫的工廠，他們的電噴系統(tǒng)已經(jīng)用了計(jì)算中心模擬仿真技術(shù)，同時(shí)優(yōu)化噴嘴也取得了進(jìn)展。

自身的啟示和看法

我認(rèn)為，提高創(chuàng)新能力、主攻智能制造，不能建立在沙灘上。我們的技術(shù)短板要補(bǔ)，針對四基要提高認(rèn)識(shí)、加大投入，而且要加強(qiáng)基礎(chǔ)。請大家不要忘記最近宣傳的工匠精神，做到持之以恒。

另外，加強(qiáng)四基創(chuàng)新能力的平臺(tái)建設(shè)，還需要建立一些創(chuàng)新中心，提高工業(yè)技術(shù)能力。

我們完全支持“中國制造2025”，第一批是15萬個(gè)，怎么也得要建40萬個(gè)創(chuàng)新中心。建議創(chuàng)新中心要把一些關(guān)鍵的零部件、關(guān)鍵的基礎(chǔ)材料和工藝放進(jìn)去。同時(shí)建議創(chuàng)新中心能夠在整個(gè)規(guī)劃當(dāng)中，包括技術(shù)元器件、技術(shù)材料和先進(jìn)工藝的創(chuàng)新的部分體現(xiàn)更重要的作用。

與此同時(shí)，提升工業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新能力，不是用老辦法，過去是試錯(cuò)法。現(xiàn)在要把數(shù)字化、信息化進(jìn)行融合，充分發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用的積極性。