提升工业基础创新能力

　　关于“提升工业基础创新能力”，我主要谈四个方面：工业强基工程、我国工业技术的现状和存在问题、国外在加强制造技术能力中的举措以及自己的一些看法。

　　2014年3月，中国工程院启动了工业强基战略研究。在建设制造强国实施五大工程当中，工业强基是重要组成部分，为此在“中国制造2025”颁布以后，今年6月份又启动了咨询项目，进一步为实施工业强基工程提供战略咨询。

　　工业技术大而不强

　　我国工业技术的现状是大而不强。原因有很多，主要是缺乏核心和关键共性技术。关键共性技术，主要是关键基础零部件和元器件、关键基础材料、先进基础工艺和相应的产业技术基础。四基已经成为制约我国工业由大变强的关键，也是制约我国提高技术创新能力和全球竞争力的瓶颈所在。

　　高端装备、关键技术材料、核心基础零部件严重依赖于进口。以数控机床技术举例来说，我国高档数控机床，特别是配套的高档数控系统90%都是依靠进口。高档数控机床主要存在的问题——可靠性、尺寸稳定性，仍然没有完全解决，出厂产品也超过了国外的指标。产品在使用三个月、半年之后，其可靠性、耐疲劳性还是有问题，这涉及到了技术材料和工艺问题。

　　现在，我们已经是全世界机器人消费大国，但高端工业机器人还是严重依赖于进口。去年，80%的机器人是进口的，20%我国自己做的机器人里面的绝大部分核心零部件，包括变速器、减速机也是采购国外的产品。

　　另外，再谈谈航空发动机。虽然中国建造的大飞机已经下线，很快就要上天了，但是发动机零件是引进的、大部分的材料也是引进的。重型燃气轮机的主要技术基本上依靠国外，装在上面的关键零部件报废之后也不会留给中国，而最核心的零件一盘一片，一个小的叶片一公斤左右，是一辆汽车的价钱。大家知道现在一公斤钢铁才是“白菜价”，现在高端装备一公斤就十几万元。20公斤、400毫米长，就值一辆SUV的价钱，而我们完全没有掌握这个技术。这个技术涉及到高温核心叶片制造技术，包括材料，工作的温度超过了材料的熔点，里面有设计技术、技术材料技术、轮机系统设计技术、外层的涂层，靠外面的涂层抵挡高温，这些方面我们仍然没有找到方法。因此“中国制造2025”提出五大工程，强调智能制造是主攻方向，但是我们的技术没有打牢固，还要加强技术。

　　为了配合“中国制造2025”，中国又启动了工业强基二期，其中聚焦八个领域，包括超大型构件（一百吨级以上的），有高铁先进轨道的轴承、机器人的关键技术、大型复杂部件增材制造等等。工程院正在紧锣密鼓地为工业强基工程这八个方面做研究，由企业、高校、院所组成的专家，能够为我国提出发展的路线图。

　　国外先进制造经验

　　“他山之石可以攻玉”，虽然我们不能照搬照抄国外的做法，但是了解国外的情况对我们会有所帮助。去年，中国工程院组团去美国考察了先进制造的一些做法。

　　近年来美国、英国、德国等国在再工业化战略上采取多种举措，加强制造业的关键共性技术。用我们的话来讲，它是共性关键部件技术材料的研发，又特别强调，这些基础的研究要和信息化深度融合。

　　2011年，美国宣布先进制造伙伴关系计划，加强美国制造业在全球的领先地位。为此到2013年美国总统办公室宣布构建国家制造创新网络，2014年12月，美国国会通过“振兴美国制造业及创新”法案，从而振兴美国创新发展。关于美国的创新网络，我以为就是把现在重点实验室建设一个网络，实际上不是，它要建一批实体，要建45个创新研究院，并组成网络为全国服务。

　　美国为什么要建创新研究院？它认为美国的制造创新存在着缺位，他们考察了德国的制造创新是六个阶段，第一、二阶段是基础研究、概念研究；第三、四阶段是实验室实验和制造能力的验证；第五、六阶段是生产的效率与考核。分析了美国的特点，高校基本上聚焦在一、二阶段，企业重点是在五、六阶段，因此三、四阶段是缺位。也可用技术成熟度来评估，美国原创成果主要在大学，1到3级，美国企业有很强的产业化能力，主要是7到9级，而4~6级缺位。这些缺位用形象化的词来说就是“死亡谷”。我们有很多创新、有很多专利为什么转化率很低，只有10%到20%，因为研究的成果进入了“死亡谷”。美国成立一批创新研究院组成网络，就是要解决缺位的问题。

　　美国有一百家企业、高校和社区都参加了九个创新研究院，三个和智能制造有关，三个和工艺技术材料有关，譬如轻量化材料、复合材料，甚至对各类型的纺织品都作为重要的方面，三个和元器件动力电池有关。

　　另外，2014年英国发布了威尔制造。英国建立了八个技术创新中心，其中和制造有关的HVM（高端制造）任务就是加快英国制造业的发展成果。英国也是把技术成熟度分为九级，英国的创新中心也是聚焦在技术成熟度的四到六级。

　　2010年，英国建立高价值制造（HVM）技术与创新中心，中心下成立了先进成形技术、先进制造、过程创新、制造技术、国家复合材料等7个高价值制造技术与创新中心，聚焦于先进和前沿制造技术的创新发展的产业化。其中5所聚焦先进基础工艺与材料研发。

　　英国技术创新中心还学习了德国的经验，来解决技术成果转化“死亡谷”的问题，就是在中间架设桥梁。建立创新中心的同时，美国、英国十分重视材料与工艺关键技术和数字化技术的融合。美国达帕是美国国防部的智库，国防先进研究计划所，过去研究一个产品到投入生产要12个月的时间，现在又大大加快了研发进程，他们提出的口号是“用信息化技术把研发周期缩短一半，并把研发经费缩小一半”。最近我国成立了航空发动机公司，全世界研发一台新发动机要20年的时间，研发周期一半、研发经费减少一半显得非常重要。

　　美国通用电气研发航空发动机单晶叶片制造技术，将工艺模拟、组织模拟连接在一起，等于是在虚拟环境下把叶片已经做成了，然后再到物理环境下再进行实验。英国罗·罗公司全流程建模仿制涡轮盘全过程，锻造开片、热处理、焊接一直到最后预测寿命，这些对我们都有很大启发。

　　美国通用电气公司采用由10000个处理器组成的高性能计算机（HPC），模拟和优化了航空发动机喷嘴设计，大大提高了发动机的效率。最后做的效果省了油、提高了效率、解决了问题。

　　最近几年，我国航空工业、汽车工业在数字化、智能化的道路上有所进展，他们在数字化发动机制造方面做得非常出色。最近我访问了技术中心无锡的工厂，他们的电喷系统已经用了计算中心模拟仿真技术，同时优化喷嘴也取得了进展。

　　自身的启示和看法

　　我认为，提高创新能力、主攻智能制造，不能建立在沙滩上。我们的技术短板要补，针对四基要提高认识、加大投入，而且要加强基础。请大家不要忘记最近宣传的工匠精神，做到持之以恒。

　　另外，加强四基创新能力的平台建设，还需要建立一些创新中心，提高工业技术能力。

　　我们完全支持“中国制造2025”，第一批是15万个，怎么也得要建40万个创新中心。建议创新中心要把一些关键的零部件、关键的基础材料和工艺放进去。同时建议创新中心能够在整个规划当中，包括技术元器件、技术材料和先进工艺的创新的部分体现更重要的作用。

　　与此同时，提升工业基础创新能力，不是用老办法，过去是试错法。现在要把数字化、信息化进行融合，充分发挥产学研用的积极性。

　　（本文根据柳百成院士在“2016制造强国建设专家论坛”上的演讲整理而成，未经本人确认。）

　　中国工程院院士 柳百成

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