三基产业技术基础发展及创新

中国工程院原副院长   干勇院士

各位同仁大家好!我今天汇报的题目是“三基产业技术基础发展及创新”。除了技术创新体系和创新中心以外,还有一个创新技术的组成模式和运行模式。所以有时候并不缺钱,也不缺项目,甚至是不缺人,只是缺机制。

全球制造业发生深刻的变革。我们经历了改革开放后爆发式的快速工业化过程之后,要冷静下来看一看,新一轮科技革命和产业变革愈行愈近,信息技术、新能源、新材料、生物等重要领域和前沿方向的革命性突破不断涌现,交叉融合持续推进。云计算、大数据、物联网、移动互联网等新一代信息技术与制造业的深度融合,带来制造模式、生产方式和产业形态的深刻变革。全球制造业创新体系正在经历重大转变:创新载体从单个企业向跨领域多主体协同创新网络转变,创新流程从线性链式向协同并行转变,创新模式由单一技术创新向技术创新与商业模式创新相结合转变。以具有跨界、融合、协同特征的新型创新载体为核心的全球制造业创新生态系统正在形成。

但是我们的产业发展基础不牢,面对发展新需求,技术、资本、人才积累严重不足,产业链、供应链、创新链不健全,亟需在继续推进工业化同时,加强工业化基础的补课任务。

三基支撑保障能力和引领发展能力应该加强,这个能力弱使很多重大技术和产业难以抢占制高点,受制于人的问题十分突出,高端产业核心技术有空心化现象。

基础工艺、基础技术、基础材料的发展配套工艺没有形成体系,装备工艺控制配套,还有材料、元器件、设备各自为阵等。还有三基的研发与下游应用脱节,协同发展能力弱,说穿了就是研发链、产业链分割、缺位、协同衔接能力差,以高端装备领域新材料研发为例:国内找不到好材料用,国内有了好材料研究出来不敢用,想用自己的好材料用不起的现象屡屡发生。

所以说三基发展缺乏顶层设计,集成电路是关键材料,在研发产业化应用中已经形成了系统的投融体系、材料辅助还有装配件的配套完成体系。这里面没有缺乏高端服务的技术平台、信息平台等,有技术的不是一家而是几十家,上百家的专业技术,又浪费技术,又浪费资金,又浪费人才。我们要注意怎么转型,怎么分散,怎么弯道超车。

以碳纤维复合材料为例:国内现有近40家企业和研究所投入建设碳纤维生产线。但是,国内单线产能达到千吨级并投产的企业只有三家,绝大多数企业的实际产能只在几十吨级和百吨级。由于大多数企业对碳纤维及其复合材料产业的自身特点认识不足,整个行业走入了误区。国外主要的碳纤维企业单线产能大,例如东丽的T300级碳纤维单线年产能达2000吨以上。工位多,生产速度快,原丝干喷湿纺速度可达400米/分钟,碳化速度可达15米/分钟,产品批次内和批次间质量稳定性高。而国内大部分碳纤维企业只有一、两条生产线,品种规格单一,单线产能低,能耗高,工位少,生产速度慢,碳化速度仅为4-6米/分钟(已投产三家千吨级企业已达8-10米/分钟),工艺、设备管理落后。

目前制约我国工业强基产业技术创新的主要障碍是许多产业创新技术供给不足。许多产业关键技术的自主研发能力偏弱、产业创新技术供给主要依赖引进或模仿,对外技术依存度高,创新资源分散化,封闭化现象严重。

创新技术供给不足从材料元器件一体化来看。搞材料的明白元器件的应用,新材料本身具有快速迭代和持续升级的特点。目前我国的材料领域出现了两多两少,基础理论研究弱,参与的标准弱,少技术材料。法国、德国、瑞典高端的轴承公司用我们的轴承钢,轴承钢的产量上来了,出口很多,但是轴承做不起来。整个高精度和高可靠性总体体现不出来,链条是断的。

产业技术创新活动具有从科技领域延伸到经济领域的鲜明特点,涉及到技术和学科领域的综合交叉问题,要求上下游技术和产业的衔接、配套,形成系统的技术创新链,也需要跨学科、跨领域、跨技术活动阶段的系统而持续的投入支持。我国目前涉及产业技术创新的投入分散,政府投入基本上是按部门、按领域、按阶段方式投入,与技术创新的规律不相适应。为保障国家重点产业技术发展战略的实施和产业技术创新政策的落实,避免重复立项、浪费资源,建议整合各部门“三基”产业技术创新资源,统一优化配置,设立面向“三基”的“国家产业技术创新基金”,集中支持国家重大产业技术创新活动。

谈到研发项目与国家产业创新中心一体化。我认为,应该跟国家的研发项目或者是企业紧密的结合起来,不光是一家企业。我们是创新缺乏,讲的是所有的基础材料,先进材料里面、新材料里面的诺贝尔获得者,没有中国人的名字,都是外国人。现在我们成立了高比能锂动电池实验室,目标到2020年实现电动车充电一次可以走400km、单体电池比能量:350Wh/kg、0.6元/Wh,电池系统:260Wh/kg、1.0元/Wh,循环寿命1500次(80%DOD)。

目前我们前期所做的电池开发工作,针对的是方形软包装结构,按照电芯达到350Wh/kg比能量,电池组电芯总重量171kg,其余铝合金箱体、模块化结构、热管理系统、连接等的总重量为:100kg(国际最先进水平),电池组重量271kg,电池组比能量221Wh/kg(达不到260Wh/kg)。还建立了中国动力电池组综合性能评价体系,使我国对动力电池系统的认知度达到世界领先,从而指导企业做出整车企业需要的电池组;但是在国家电动车安全性标准在逐年提高的情况下,还需要解决大容量(80Ah以上)硬壳动力电池组的安全性的问题;为了提高电池组的可靠性和循环寿命,需要解决电池组一致性控制技术,包括电池组的管理技术、连接技术、充电技术;还要解决方便回收后的废旧电池,实现低成本自动化重新组合的技术和工艺;以及废旧电池材料回收再利用技术。

再从半导体器件的发展来看,很可能对半导体自旋电子学对以后大规模的集成电路是革命性的转折,自旋电子技术和自旋量子信息技术很可能会成为引领未来的新一代微电子技术。我们丧失了前三次产业革命的机遇,作为发展中国家,我们在微电子学领域落后了,如今我们要充分利用自旋电子学发展的机遇,走自主创新之路,实现跨越式的发展。

研发设计生产与应用一体化也是技术供给方式的一种创新。设计和研发成了产业化,工业互联网时代的新模式已经出来了。可借鉴互联网、平台经济与大数据的发展趋势,为技术研发设计服务平台建设揭示出新方向。互联网正在颠覆传统行业。纵观那些因互联网而产生深刻变革的传统行业,虽然变革形式多种多样,但共性是打破了信息不对称的局面。互联网技术使得信息流动的范围、速度、成本发生了根本性改变,以往一切基于信息不对称的中间价值环节都将被颠覆或者边缘化。 无论是贸易、物流,还是加工、配送,技术方案提供和都蕴藏着巨大的优化空间和潜在价值,这些都为基于互联网的新商业模式的诞生提供了巨大的可能性。互联网时代企业的形态发生了进化,很明显的特征就是由单一企业经济体演变为平台型经济体。平台是一种由多方主体参与,共同建立、共同运营、共享资源和共享利益的商业生态系统。围绕一个强有力的平台,各种参与者可以共生共荣。

比如说,海尔在全球有1600多名设计师在网上服务,是协同研发、众包设计,网络制造的模式。不同的数据设计平台也是不得了,比如数字故宫社区与公众文化服务的新平台设计产业模式,故宫把所有的故宫元素向外部发布,不光是制造一体化,是设计的数字化、智能化和网络化。他的思维模式、大批定制模式、即刻制造模式改变了我们的思想方式。文化创意教育的影响,小孩可以随便的涂鸦,变成产品,从小就知道如何创造价值。

最后的结论就是我们要充分发挥现有的各种作用,形成网络节点,地域上相对分散,目标高度统一,不要再搞单一的新的机构,而又是一个封闭的创新中心。在这个创新中心内,要干什么,我建议首先建立三个平台:

一个是评价体系,利用国内权威的评估检测的表征机构进行,建立评价体系,目的是建立三基代表国家水平的技术创新和产业体系。三基领域研发和生产机构企业众多,存在一哄而起现象,良莠不齐,鱼龙混杂;制定评价标准,建立评价队伍和体系;

二是政府支持建立三基的设计应用平台,三基本身具有快速迭代和持续升级的特点,特别是现代元器件的微型化、集约化特点,材料与器件制造一体化的趋势日趋明显,上下游产业相互合作与融合更加紧密,产业结构出现垂直扩散趋势,尤其与装备制造业发展高度关联,帮助推动建立包括金融在一起的设计应用平台,减少生产企业负担,缩短批量应用周期至关重要。应用设计平台也包括建立实验应用表征技术体系,融入国际的标准体系和推广应用的示范工程体系等。

三是三基领域的大数据信息平台的建设,政府应把一些项目资金的支持放在建立国家三基发展的数据中心这类软的公共管理服务平台上,国家大数据战略已启动,但我国大数据原始基础较差,条件不好:政府数据分割,业界数据分散,数据产业和数据保护的立法缺失等。应把经费多用在大数据平台软实力上,效率更高,辐射性和服务性更强,三基的设计研发产业化应用周期更短,政府可以帮助建立高质量的云计算、大数据的第三方平台。