中國(guó)制造業(yè)現(xiàn)狀:
創(chuàng)新能力不強(qiáng)
究其原因,主要是我國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)。根據(jù)昨天發(fā)表的數(shù)據(jù),我國(guó)的研發(fā)投入占GDP的2.08%,對(duì)照近年來(lái)數(shù)據(jù),這是突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但是,如果和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)比,這一數(shù)據(jù)仍然較低。美國(guó)的這一比例在2.9%的基礎(chǔ)上還要追加;瑞典大于3%。從企業(yè)研發(fā)投資來(lái)講,我國(guó)企業(yè)研發(fā)投入平均在1.2%,美國(guó)、德國(guó)、日本、分別是在4.9%、2.9%、3.8%,我國(guó)整個(gè)的研發(fā)投入很高,可是人均研發(fā)投入分別只占德國(guó)、美國(guó)、日本的18%、22%、36%。我國(guó)目前芯片80%還是進(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(guó)家機(jī)床的出口是27.5億美元,而進(jìn)口是136.6億,最近保持在1:6的階段。
缺少核心關(guān)鍵技術(shù),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)薄弱,低端過(guò)剩、高端尚未形成
大家知道,我國(guó)的大飛機(jī)C919進(jìn)展很快,正在上海組裝,但里面的發(fā)動(dòng)機(jī)都是依賴(lài)于進(jìn)口。我國(guó)有16項(xiàng)重大科技專(zhuān)項(xiàng),其中一個(gè)就是高速機(jī)床,我們投入了400多個(gè)項(xiàng)目,但都因?yàn)榭煽啃圆睿芏囗?xiàng)目沒(méi)有得到驗(yàn)收。所以我們還是低端過(guò)剩,高端缺乏。下面請(qǐng)大家再看看旁邊大的葉片,這在我們國(guó)家是完全空白的,這個(gè)多少錢(qián)一輛SUV的價(jià)錢(qián),大概是20萬(wàn)左右的,這是我想講的第二個(gè)數(shù)字。我們制造核心關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計(jì)制造的薄弱,低端過(guò)剩高端為主的。
資源浪費(fèi)污染嚴(yán)重
我國(guó)GDP在2010年占世界的7.5%,我國(guó)的人口占全世界16.6%,也就是說(shuō)我們靠了大量的能源、勞動(dòng)力才取得了世界GDP份額的7.5%,我國(guó)單位能耗是世界平均能耗的2.6倍,空氣污染十分嚴(yán)重,這是必須要改進(jìn)。
制造業(yè)面臨新挑戰(zhàn)
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家要重新發(fā)展制造業(yè),這是金融危機(jī)以后西方國(guó)家痛定思痛之后的結(jié)論。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,這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。例如,數(shù)字化、智能化的制造技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)際制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì),互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù),最近美國(guó)號(hào)稱(chēng)大數(shù)據(jù)有很大的優(yōu)勢(shì),因?yàn)槿澜绲某?jí)計(jì)算機(jī)美國(guó)占了一大半,全世界的重要的工業(yè)軟件80%是美國(guó)開(kāi)發(fā)的。我國(guó)的造船工業(yè)、航空工業(yè)所應(yīng)用一些軟件都是美國(guó)開(kāi)發(fā)的。與此同時(shí),新能源、新材料也推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)革命。
國(guó)際先進(jìn)制造業(yè)四大趨勢(shì):
國(guó)際先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)可以歸納為四個(gè)方面:
制造技術(shù)與高技術(shù)的集成
以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例,現(xiàn)在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口已經(jīng)到了1740,超過(guò)了柴油的熔點(diǎn),現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到單機(jī)葉片,所以制造技術(shù)本身要和高技術(shù)相結(jié)合。下面這個(gè)例子是發(fā)動(dòng)機(jī)從1公斤的葉片漲到25公斤,高度才500毫米。我們發(fā)動(dòng)機(jī)需要研發(fā)耐高溫和高溫技術(shù),需要在葉片上有冷卻,表面要經(jīng)過(guò)陶瓷涂層,這個(gè)陶瓷涂層可以保持它300多度的高溫,靠葉片設(shè)計(jì)這四個(gè)技術(shù)集成起來(lái),可以使葉片工作在1700度的溫度上,現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)還是越來(lái)越高的。
數(shù)字化、智能化的制造技術(shù)
關(guān)于數(shù)字化智能化的問(wèn)題,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃署早就提出來(lái)了,這是美國(guó)的DARPA,圖的上面研發(fā)周期從飛機(jī)的起落架的材料一直到起落架產(chǎn)業(yè)化要12年,這樣時(shí)間太久,美國(guó)整個(gè)的口號(hào)是發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)要比原來(lái)的研發(fā)周期縮短一半,比原來(lái)的研發(fā)成本要降低一半。
下面有很多的例子,美國(guó)通用電氣公司采用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化,用50到100萬(wàn)CPU時(shí)間模擬和優(yōu)化了航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的燃燒過(guò)程,大大地降低了制造成本。這是提出來(lái)的要做到工藝組織性能的模塊化,在制造以前就可以預(yù)測(cè)到工藝是優(yōu)化的,組織也可以體會(huì)到性能。因此美國(guó)最近提出了材料基因技術(shù),在美國(guó)的先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃的同時(shí),起草了美國(guó)材料基因計(jì)劃,前提就是發(fā)展了一個(gè)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(shuō)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片,美國(guó)可以做到成品率大概在80%到90%左右,我們?nèi)匀皇窃谏a(chǎn),可以做到工藝模擬和組織的模擬和性能的預(yù)測(cè)。這上我們國(guó)家也通過(guò)了國(guó)家的973等項(xiàng)目,這是清華大學(xué)和航空材料研究院,真正的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片我們采取了工藝組織性的東西,能夠大大地降低了廢品率,提高了成品率。這是更完整的例子。整個(gè)的過(guò)程串起來(lái),過(guò)去我們是單方面的模擬仿真。
下面我再談一下關(guān)于生產(chǎn)制造,一般的愿意用3D打印,這相當(dāng)于我們過(guò)去是加法,現(xiàn)在我們的3D打印是一個(gè)加法,材料是一點(diǎn)點(diǎn)堆積起來(lái)的。這方面美國(guó)最近有很大的進(jìn)展。美國(guó)通用電氣已經(jīng)批量生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴,這是3D打印過(guò)的。我們國(guó)家最近幾年也有一個(gè)計(jì)劃,比如說(shuō)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。
另外,數(shù)字化和智能化成為了一個(gè)制造單元,機(jī)器人制造在我們國(guó)家還有若干個(gè)關(guān)鍵的元器件沒(méi)有掌握。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的鋼體組成了一個(gè)單元,這個(gè)制造單元是三個(gè)機(jī)器旁邊配若干個(gè)機(jī)器人,這個(gè)材料從交付以后一直到成品出來(lái)形成了一個(gè)單元,這就是我們所說(shuō)的制造單元。因此,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)器人完整地組成了一個(gè)智能化的裝備。
極端工作條件下的制造技術(shù)
國(guó)家已經(jīng)做了世界上最大的鑄件是520噸,國(guó)外最大的是400噸,需要的鋼水280噸,由此可見(jiàn)我國(guó)已經(jīng)能做到最大的鑄件。同時(shí),大家知道現(xiàn)在燃機(jī)需要轉(zhuǎn)子,需要在200噸的鍛件,而需要500噸的鋼鐵,因此我們有能力可以做到500噸到600噸的鋼鐵,這個(gè)鍛造得到了發(fā)電機(jī)和火力發(fā)電里的轉(zhuǎn)子。但是,我們的鑄件質(zhì)量和國(guó)外仍有相當(dāng)?shù)牟罹啵毡镜腻懠馁|(zhì)量成品率是100%,我們的成品率是70%,我們的質(zhì)量還有很大的差距。因此在這方面我們和中國(guó)一重開(kāi)展了研究,就是如何消除廢品率,這是292噸的交付鑄件,采用的模擬的仿真技術(shù),這樣可以使得交付以前我們可以把它功率優(yōu)化來(lái)消除技術(shù)壁壘,改進(jìn)鋼的質(zhì)量。
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(jiǎn)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,應(yīng)該從源頭抓起,從簡(jiǎn)單化開(kāi)始抓起。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,宏觀(guān)來(lái)講是綠色可持續(xù)發(fā)展的重要的組成部分。大家知道前兩天剛剛有一個(gè)展覽叫新能源汽車(chē)展覽,新能源汽車(chē)是方向,但我們還要關(guān)注到能源節(jié)能車(chē)的重要的特征,每降低10%的汽車(chē)重量可以提高熱效率7%,可以降低污染10%,目前我國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)量是2000萬(wàn)輛,今年預(yù)計(jì)電動(dòng)車(chē)到5萬(wàn)輛。美國(guó)通用汽車(chē)公司大概12年前公布的,每一輛汽車(chē)已經(jīng)減輕了325鎊。采用鋁合金還有一個(gè)好處,就是可以使用綠色材料,這是我們參觀(guān)美國(guó)的工廠(chǎng),這邊的主廠(chǎng)房在壓縮零件,旁邊有一個(gè)車(chē)間回收,整個(gè)就形成了可持續(xù)循環(huán)的發(fā)展。
結(jié)論
制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要產(chǎn)業(yè)。我國(guó)已經(jīng)是制造大國(guó),但遠(yuǎn)不是制造強(qiáng)國(guó)。制造業(yè)面臨著創(chuàng)新能力薄弱,缺乏核心和關(guān)鍵共性技術(shù),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)。很高興告訴大家,我國(guó)正在制定中國(guó)制造2025,他山之石可以攻玉,但我們不要照抄,現(xiàn)在正在制造制定我國(guó)的目標(biāo),我們目標(biāo)是到2025希望中國(guó)的制造大國(guó)能進(jìn)入到制造強(qiáng)國(guó)的行列。什么是制造大國(guó)的標(biāo)志?第一,要有雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,我們13億人,第二,要有強(qiáng)大的創(chuàng)新能力,要有優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),要有良好的質(zhì)量效益,最后要有持續(xù)的發(fā)展的潛力。
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