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一、制造業(yè)的現(xiàn)狀
大家知道,制造業(yè),特別是裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)、建設(shè)創(chuàng)新型國家的支柱型產(chǎn)業(yè),具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。我國制造業(yè)取得了舉世矚目的成就,比如30萬噸的油輪、國防的轟炸機(jī)和殲擊機(jī)等,但我今天著重要談的是,我國已經(jīng)是制造大國了,我國制造業(yè)已經(jīng)從2011年開始超過美國成為了世界第一制造大國,但還遠(yuǎn)不是制造強(qiáng)國。為什么不是制造強(qiáng)國?主要表現(xiàn)為創(chuàng)新能力不強(qiáng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),我國的研發(fā)投入占GDP的2.08%,這在原來的基礎(chǔ)上已經(jīng)是有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但是,和工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,仍然較低,美國在2.9%的基礎(chǔ)上還要追加。國際上投入比較高的,比如說瑞典,都大于3%。從企業(yè)研發(fā)投資來講,我國企業(yè)研發(fā)投入平均在1.2%,國際上的規(guī)則,不大于3%的企業(yè)是不可持續(xù)發(fā)展的。美國、德國、日本分別是4.9%、2.9%、3.8%。我國整個的研發(fā)投入很高,可是人均研發(fā)投入方面我們是德國、美國、日本的18%、22%、36%。我們目前芯片80%是進(jìn)口的,我們的數(shù)控系統(tǒng)70%是進(jìn)口的。2012年的統(tǒng)計(jì),我們國家機(jī)床的出口是27.5億美元,而進(jìn)口是136.6億美元,最近保持在1:6的階段。這是我想談的第一個問題,所以我們要提升制造業(yè),發(fā)展高端制造業(yè)。
二、制造業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)
第二個問題,我國缺少核心關(guān)鍵技術(shù)?;A(chǔ)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)薄弱,低端過剩、高端尚未形成。我國的大飛機(jī)C919進(jìn)展很快,正在上海組裝,但里面的發(fā)動機(jī)都是依賴于進(jìn)口。我國有16項(xiàng)科技重大專項(xiàng),其中一個就是高檔機(jī)床,我們投入了400多個項(xiàng)目,但都因?yàn)榭煽啃圆?,很多?xiàng)目沒有得到驗(yàn)收。所以我們還是低端過剩,高端缺乏。另外,我們資源浪費(fèi),污染嚴(yán)重,我國GDP在2010年占世界的7.5%,我們的人口占全世界16.6%,我們靠了大量的能源、勞動力才取得了GDP占世界的7.5%,我們單位能耗是世界平均能耗的2.6倍,空氣污染十分嚴(yán)重,我國的資源浪費(fèi)和污染嚴(yán)重必須要改進(jìn)。
第二,制造業(yè)又面臨了新的挑戰(zhàn)。工業(yè)發(fā)達(dá)國家要重新發(fā)展制造業(yè),金融危機(jī)以后西方國家痛定思痛,發(fā)展以信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合為主要特征的新一輪的科技與產(chǎn)業(yè)革命,既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。比如說數(shù)字化、智能化的制造技術(shù)已經(jīng)成為國際制造業(yè)發(fā)展的趨勢,包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù),最近美國號稱大數(shù)據(jù)有很大的優(yōu)勢,因?yàn)槿澜绲某売?jì)算機(jī)美國占了一大半,全世界重要的工業(yè)軟件80%是美國開發(fā)的。我們的造船工業(yè)、航空工業(yè),有不少軟件都是美國開發(fā)的,同時新能源、新材料新的發(fā)展也推動了產(chǎn)業(yè)革命。
先看下美國的例子,美國的PCAST是美國總統(tǒng)科技顧問委員會,美國2012年提出來要重振制造業(yè)在全球的領(lǐng)先地位,而且繪制了路線圖。2012年3月,美國宣布成立制造創(chuàng)新網(wǎng)。這是國家的研究中心,其中第一期就是3D打印、數(shù)字化制造和設(shè)計(jì)、輕量化材料的制造等。第二期正在試點(diǎn),計(jì)劃要建15個。
德國工業(yè)科學(xué)院提出了工業(yè)4.0,它特別強(qiáng)調(diào)把物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)應(yīng)用到制造領(lǐng)域,能自我預(yù)測、自我維護(hù)和自我組織學(xué)習(xí)。美國、英國也不甘落后,比如說航空發(fā)動機(jī)企業(yè)融合于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能一體化。航空發(fā)動機(jī)公司已經(jīng)從過去賣發(fā)動機(jī)到提供服務(wù),從制造業(yè)發(fā)展成了現(xiàn)代制造服務(wù)行業(yè)。
三、國際先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢
第三,制造業(yè)存在三大問題。工業(yè)發(fā)達(dá)國家要重振制造業(yè),當(dāng)然也是給我們提供了機(jī)遇,我重點(diǎn)講一下國際先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展趨勢,可以歸納為四個方面:
趨勢一,制造技術(shù)與高技術(shù)的集成。我仍然舉航空發(fā)動機(jī)的例子,我們發(fā)動機(jī)需要研發(fā)耐高溫技術(shù),需要在葉片上有冷卻,表面要經(jīng)過陶瓷涂層,這個陶瓷涂層可以保持300多攝氏度的高溫,可以使葉片工作在1700攝氏度的溫度上。
趨勢二,現(xiàn)在比較普遍的數(shù)字化、智能化的制造技術(shù)。大家知道波音777,是第一臺無圖紙飛機(jī)上線的典范,全部用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。最近發(fā)展到787,我們國家剛剛引進(jìn)了幾架,787里面有比777超前的一部分。發(fā)展到787,研發(fā)速度好,設(shè)計(jì)速度好,所以設(shè)計(jì)、制造、研發(fā)全生命周期都好。下面可以舉一些例子,比如說,波音公司原來的767,花了大量的金錢和時間。現(xiàn)在到了數(shù)字化時代,用了超級計(jì)算機(jī),大大提高了效率,這是最近的例子。關(guān)于數(shù)字化、智能化的問題,美國國防高級研究計(jì)劃署早就提出來了,過去研發(fā)周期從飛機(jī)的起落架材料一直到起落架產(chǎn)業(yè)化要12年,時間太長了。美國的口號是,發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)要比原來的研發(fā)周期縮短一半,比原來的研發(fā)成本要降低一半。還有很多例子,美國通用電氣公司采用超級計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化,用50到100萬CPU時間模擬和優(yōu)化了航空發(fā)動機(jī)噴嘴的燃燒過程,大大降低了制造成本。這時提出來要做到工藝組織性能的模塊化,在制造以前就可以預(yù)測到工藝是優(yōu)化的。美國最近提出了材料基因技術(shù),前提就是發(fā)展一個集成計(jì)算材料工程。它的目標(biāo)是降低研發(fā)費(fèi)用,縮短研發(fā)周期,比如說航空發(fā)動機(jī)的葉片,美國可以做到成品率大概在80%到90%左右。這方面,我們也通過了國家973等項(xiàng)目,是清華大學(xué)和航空材料研究院一起研發(fā),對于真正的航空發(fā)動機(jī)葉片,我們采取了工藝組織性的探索,能夠大大降低廢品率,提高成品率。
下面再談一下關(guān)于生產(chǎn)制造。這方面美國最近有很大的進(jìn)展,美國通用電氣已經(jīng)批量生產(chǎn)發(fā)動機(jī)噴嘴。我們國家最近幾年也有一個計(jì)劃,比如說西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)在鈦合金制造方面做得很好,包括在飛機(jī)上的再利用,已經(jīng)做到了5米高、3.5米寬的鈦合金組件。數(shù)字化和智能化成為了一個制造單元,習(xí)總書記講到了機(jī)器人,一下子我們的機(jī)器人就熱起來了,但機(jī)器人方面我們國家還有若干個關(guān)鍵的元器件沒有掌握。對汽車發(fā)動機(jī)的缸體制造,是組成了一個單元,就是在三個機(jī)器旁邊配若干個機(jī)器人。因此,所謂智能化,按我的理解,應(yīng)該是數(shù)字化的裝備,加上數(shù)字化軟件,再加上機(jī)器人,組成一個完整的智能化裝備。
趨勢三,極端工作條件下的制造技術(shù)。我們國家已經(jīng)做出了世界上最大的鑄件,520噸。國外最大的是400噸,需要的鋼水是280噸。但是,我們的鑄件質(zhì)量和國外仍有相當(dāng)?shù)牟罹?。因此,我們和中國一重開展了研究,就是如何消除廢品率。
趨勢四,輕量化、精密化、綠色化的制造需求。大家知道,綠色可持續(xù)發(fā)展制造技術(shù)就是簡單化、再回收,因此綠色制造和可持續(xù)發(fā)展制造,不僅僅是制造、回收、再制造,而應(yīng)該從源頭抓起,從簡單化開始抓起。宏觀來講,提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、提高生產(chǎn)率、減少研發(fā)投入,是綠色可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。第一,要發(fā)展輕量化制造技術(shù),新能源汽車是方向。但我們還要關(guān)注到節(jié)能車的重要特征,每降低10%的汽車重量可以提高熱效率7%,可以降低污染10%。目前我國的汽車產(chǎn)量是2000萬輛,今年預(yù)計(jì)電動車到5萬輛。國外的汽車已經(jīng)從黑色合金向鋁合金和鈦合金發(fā)展。美國通用汽車公司大概2012年前公布的數(shù)據(jù),每一輛汽車已經(jīng)減輕了325鎊。采用鋁合金還有一個好處,就是可以使用綠色材料。
四、結(jié)束語
最后講結(jié)論。第一,制造業(yè),特別是裝備制造業(yè),是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要工業(yè)。我國已經(jīng)是制造大國,但遠(yuǎn)不是制造強(qiáng)國。制造業(yè)面臨著創(chuàng)新能力薄弱,核心和關(guān)鍵共性技術(shù)缺乏,資源浪費(fèi),污染嚴(yán)重,要發(fā)展高技術(shù)含量制造技術(shù)、數(shù)字化智能化制造技術(shù)、超大型化微納化技術(shù)。我國正在制定中國制造2025,他山之石可以攻玉,但我們不要照抄。我們的目標(biāo)是,到2025年,中國能從制造大國進(jìn)入到制造強(qiáng)國的行列。制造強(qiáng)國的標(biāo)志是什么?第一,要有雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模;第二,要有強(qiáng)大的創(chuàng)新能力;第三,要有優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);第四,要有良好的質(zhì)量效益;第五,要有持續(xù)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
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