中國制造業(yè)現(xiàn)狀:
創(chuàng)新能力不強
究其原因,主要是我國制造業(yè)創(chuàng)新能力不強。根據(jù)昨天發(fā)表的數(shù)據(jù),我國的研發(fā)投入占GDP的2.08%,對照近年來數(shù)據(jù),這是突飛猛進的發(fā)展。但是,如果和工業(yè)發(fā)達國家來比,這一數(shù)據(jù)仍然較低。美國的這一比例在2.9%的基礎上還要追加;瑞典大于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%,美國、德國、日本、分別是在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)投入分別只占德國、美國、日本的18%、22%、36%。我國目前芯片80%還是進口的,我們的數(shù)控系統(tǒng)70%是進口的。2012年的統(tǒng)計,我們國家機床的出口是27.5億美元,而進口是136.6億,最近保持在1:6的階段。
缺少核心關鍵技術,基礎設計和制造技術薄弱,低端過剩、高端尚未形成
大家知道,我國的大飛機C919進展很快,正在上海組裝,但里面的發(fā)動機都是依賴于進口。我國有16項重大科技專項,其中一個就是高速機床,我們投入了400多個項目,但都因為可靠性差,很多項目沒有得到驗收。所以我們還是低端過剩,高端缺乏。下面請大家再看看旁邊大的葉片,這在我們國家是完全空白的,這個多少錢一輛SUV的價錢,大概是20萬左右的,這是我想講的第二個數(shù)字。我們制造核心關鍵技術,設計制造的薄弱,低端過剩高端為主的。
資源浪費污染嚴重
我國GDP在2010年占世界的7.5%,我國的人口占全世界16.6%,也就是說我們靠了大量的能源、勞動力才取得了世界GDP份額的7.5%,我國單位能耗是世界平均能耗的2.6倍,空氣污染十分嚴重,這是必須要改進。
制造業(yè)面臨新挑戰(zhàn)
工業(yè)發(fā)達國家要重新發(fā)展制造業(yè),這是金融危機以后西方國家痛定思痛之后的結(jié)論。發(fā)展以信息技術與制造技術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)也是機遇。例如,數(shù)字化、智能化的制造技術已經(jīng)成為國際制造業(yè)發(fā)展的趨勢,互聯(lián)網(wǎng)技術、云計算、大數(shù)據(jù),最近美國號稱大數(shù)據(jù)有很大的優(yōu)勢,因為全世界的超級計算機美國占了一大半,全世界的重要的工業(yè)軟件80%是美國開發(fā)的。我國的造船工業(yè)、航空工業(yè)所應用一些軟件都是美國開發(fā)的。與此同時,新能源、新材料也推動了產(chǎn)業(yè)革命。
國際先進制造業(yè)四大趨勢:
國際先進制造業(yè)的發(fā)展趨勢可以歸納為四個方面:
制造技術與高技術的集成
以航空發(fā)動機為例,現(xiàn)在燃氣發(fā)動機進口已經(jīng)到了1740,超過了柴油的熔點,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到單機葉片,所以制造技術本身要和高技術相結(jié)合。下面這個例子是發(fā)動機從1公斤的葉片漲到25公斤,高度才500毫米。我們發(fā)動機需要研發(fā)耐高溫和高溫技術,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它300多度的高溫,靠葉片設計這四個技術集成起來,可以使葉片工作在1700度的溫度上,現(xiàn)在的發(fā)展趨勢還是越來越高的。
數(shù)字化、智能化的制造技術
關于數(shù)字化智能化的問題,美國國防高級研究計劃署早就提出來了,這是美國的DARPA,圖的上面研發(fā)周期從飛機的起落架的材料一直到起落架產(chǎn)業(yè)化要12年,這樣時間太久,美國整個的口號是發(fā)展先進制造技術要比原來的研發(fā)周期縮短一半,比原來的研發(fā)成本要降低一半。
下面有很多的例子,美國通用電氣公司采用超級計算機模擬優(yōu)化,用50到100萬CPU時間模擬和優(yōu)化了航空發(fā)動機噴嘴的燃燒過程,大大地降低了制造成本。這是提出來的要做到工藝組織性能的模塊化,在制造以前就可以預測到工藝是優(yōu)化的,組織也可以體會到性能。因此美國最近提出了材料基因技術,在美國的先進制造伙伴計劃的同時,起草了美國材料基因計劃,前提就是發(fā)展了一個集成計算材料工程。它的目標是降低研發(fā)費用,縮短研發(fā)周期,比如說航空發(fā)動機的葉片,美國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測。這上我們國家也通過了國家的973等項目,這是清華大學和航空材料研究院,真正的航空發(fā)動機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。整個的過程串起來,過去我們是單方面的模擬仿真。
下面我再談一下關于生產(chǎn)制造,一般的愿意用3D打印,這相當于我們過去是加法,現(xiàn)在我們的3D打印是一個加法,材料是一點點堆積起來的。這方面美國最近有很大的進展。美國通用電氣已經(jīng)批量生產(chǎn)發(fā)動機噴嘴,這是3D打印過的。我們國家最近幾年也有一個計劃,比如說西北工業(yè)大學和北京航空航天大學在鈦合金制造方面做得很好,包括在飛機上的再利用,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制造單元,機器人制造在我們國家還有若干個關鍵的元器件沒有掌握。汽車發(fā)動機的鋼體組成了一個單元,這個制造單元是三個機器旁邊配若干個機器人,這個材料從交付以后一直到成品出來形成了一個單元,這就是我們所說的制造單元。因此,智能化按我的理解應該是數(shù)字化的裝備,加上數(shù)字化軟件再加上機器人完整地組成了一個智能化的裝備。
極端工作條件下的制造技術
國家已經(jīng)做了世界上最大的鑄件是520噸,國外最大的是400噸,需要的鋼水280噸,由此可見我國已經(jīng)能做到最大的鑄件。同時,大家知道現(xiàn)在燃機需要轉(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,這個鍛造得到了發(fā)電機和火力發(fā)電里的轉(zhuǎn)子。但是,我們的鑄件質(zhì)量和國外仍有相當?shù)牟罹,日本的鍛件的質(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一重開展了研究,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,這樣可以使得交付以前我們可以把它功率優(yōu)化來消除技術壁壘,改進鋼的質(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,應該從源頭抓起,從簡單化開始抓起。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,宏觀來講是綠色可持續(xù)發(fā)展的重要的組成部分。大家知道前兩天剛剛有一個展覽叫新能源汽車展覽,新能源汽車是方向,但我們還要關注到能源節(jié)能車的重要的特征,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,今年預計電動車到5萬輛。美國通用汽車公司大概12年前公布的,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,這是我們參觀美國的工廠,這邊的主廠房在壓縮零件,旁邊有一個車間回收,整個就形成了可持續(xù)循環(huán)的發(fā)展。
結(jié)論
制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)是建設創(chuàng)新型國家的重要產(chǎn)業(yè)。我國已經(jīng)是制造大國,但遠不是制造強國。制造業(yè)面臨著創(chuàng)新能力薄弱,缺乏核心和關鍵共性技術,資源浪費,污染嚴重,要發(fā)展高技術含量制造技術,數(shù)字化智能化制造技術,超大型化微納化技術。很高興告訴大家,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,現(xiàn)在正在制造制定我國的目標,我們目標是到2025希望中國的制造大國能進入到制造強國的行列。什么是制造大國的標志?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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