點(diǎn)擊此處：以獲得帶文本搜索器的該文頁面本文是中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)機(jī)械工程系柳百成教授，在2014年10月25日的JIC投資論壇“全球高端制作業(yè)發(fā)展和機(jī)會(huì)”上的主題演講實(shí)錄，講述制作業(yè)的現(xiàn)狀、面臨的尋釁和先進(jìn)制作技巧的發(fā)展趨勢(shì)。 鼠標(biāo)懸浮窗口放大，單擊查看放大全圖我今天的報(bào)告標(biāo)題是中國(guó)制作業(yè)現(xiàn)狀及國(guó)際先進(jìn)制作技巧發(fā)展趨勢(shì)，重要從學(xué)科的發(fā)展角度跟大家做一個(gè)介紹。 我的報(bào)告分四個(gè)方面，第一是制作業(yè)的現(xiàn)狀；第二是制作業(yè)面臨的新尋釁；第三重點(diǎn)講一下國(guó)際先進(jìn)制作技巧發(fā)展趨勢(shì)；第四是結(jié)束語。 一、制作業(yè)的現(xiàn)狀大家知道，制作業(yè)，特別是設(shè)備制作業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)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(guó)制作業(yè)取得了舉世注視標(biāo)成績(jī)，比如30萬噸的油輪、國(guó)防的轟炸機(jī)和殲擊機(jī)等，但我今天著重要談的是，我國(guó)已經(jīng)是制作大國(guó)了，我國(guó)制作業(yè)已經(jīng)從2011年開端超過美國(guó)成為了世界第一制作大國(guó)，但還遠(yuǎn)不是制作強(qiáng)國(guó)。 為什么不是制作強(qiáng)國(guó)？重要表現(xiàn)為創(chuàng)新能力不強(qiáng) 根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)的研發(fā)投入占GDP的2.08%，這在本來的基礎(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(guó)家相比，仍然較低，美國(guó)在2.9%的基礎(chǔ)上還要追加。 國(guó)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(guó)企業(yè)研發(fā)投入平均在1.2%，國(guó)際上的規(guī)矩，不大于3%的企業(yè)是不可持續(xù)發(fā)展的。 美國(guó)、德國(guó)、日本分辨是4.9%、2.9%、3.8% 我國(guó)全部的研發(fā)投入很高，可是人均研發(fā)投入方面我們是德國(guó)、美國(guó)、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(guó)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(gè)問題，所以我們要提升制作業(yè)，發(fā)展高端制作業(yè)。 二、制作業(yè)面臨的新尋釁第二個(gè)問題，我國(guó)缺乏核心要害技巧。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和制作技巧單薄，低端過剩、高端尚未形成 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)都是依附于進(jìn)口。 我國(guó)有16項(xiàng)科技重大專項(xiàng)，其中一個(gè)就是高級(jí)機(jī)床，我們投入了400多個(gè)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，我們資源糟蹋，污染嚴(yán)重，我國(guó)GDP在2010年占世界的7.5%，我們的人口占全世界16.6%，我們靠了大批的能源、勞動(dòng)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(guó)的資源糟蹋和污染嚴(yán)重必需要改良。 第二，制作業(yè)又面臨了新的尋釁 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家要重新發(fā)展制作業(yè)，金融危機(jī)以后西方國(guó)家痛定思痛，發(fā)展以信息技巧與制作技巧深度融合為重要特點(diǎn)的新一輪的科技與產(chǎn)業(yè)，既是尋釁也是機(jī)會(huì)。 比如說數(shù)字化、智能化的制作技巧已經(jīng)成為國(guó)際制作業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，包含互聯(lián)網(wǎng)技巧、云盤算、大數(shù)據(jù)，最近美國(guó)號(hào)稱大數(shù)據(jù)有很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿澜绲某?jí)盤算機(jī)美國(guó)占了一大半，全世界重要的工業(yè)軟件80%是美國(guó)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(guó)開發(fā)的，同時(shí)新能源、新材料新的發(fā)展也推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)。 先看下美國(guó)的例子，美國(guó)的PCAST是美國(guó)總統(tǒng)科技顧問委員會(huì)，美國(guó)2012年提出來要重振制作業(yè)在全球的領(lǐng)先地位，而且繪制了路線圖。 2012年3月，美國(guó)發(fā)布成立制作創(chuàng)新網(wǎng) 這是國(guó)家的研究中心，其中第一期就是3D打印、數(shù)字化制作和設(shè)計(jì)、輕量化材料的制作等。 第二期正在試點(diǎn)，打算要建15個(gè) 德國(guó)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)利用到制作領(lǐng)域，能自我預(yù)測(cè)、自我掩護(hù)和自我組織學(xué)習(xí)。 美國(guó)、英國(guó)也不甘落后，比如說航空發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)公司已經(jīng)從過去賣發(fā)動(dòng)機(jī)到供給服務(wù)，從制作業(yè)發(fā)展成了現(xiàn)代制作服務(wù)行業(yè)。 鼠標(biāo)懸浮窗口放大，單擊查看放大全圖三、國(guó)際先進(jìn)制作技巧發(fā)展趨勢(shì)第三，制作業(yè)存在三大問題。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家要重振制作業(yè)，當(dāng)然也是給我們供給了機(jī)會(huì)，我重點(diǎn)講一下國(guó)際先進(jìn)制作業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，可以歸納為四個(gè)方面；趨勢(shì)一，制作技巧與高技巧的集成。 我仍然舉航空發(fā)動(dòng)機(jī)的例子，我們發(fā)動(dòng)機(jī)需要研發(fā)耐高溫技巧，需要在葉片上有冷卻，表面要經(jīng)過陶瓷涂層，這個(gè)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(shì)二，現(xiàn)在比較廣泛的數(shù)字化、智能化的制作技巧 大家知道波音777，是第一臺(tái)無圖紙飛機(jī)上線的范例，全部用盤算機(jī)設(shè)計(jì)。 最近發(fā)展到787，我們國(guó)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)、制作、研發(fā)全生命周期都好。 下面可以舉一些例子，比如說，波音公司本來的767，花了大批的金錢和時(shí)間。 現(xiàn)在到了數(shù)字化時(shí)代，用了超級(jí)盤算機(jī)，大大進(jìn)步了效率，這是最近的例子。 關(guān)于數(shù)字化、智能化的問題，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究打算署早就提出來了，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(shí)間太長(zhǎng)了。 美國(guó)的口號(hào)是，發(fā)展先進(jìn)制作技巧要比本來的研發(fā)周期縮短一半，比本來的研發(fā)成本要降低一半。 還有很多例子，美國(guó)通用電氣公司采用超級(jí)盤算機(jī)模仿優(yōu)化，用50到100萬CPU時(shí)間模仿和優(yōu)化了航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的燃燒過程，大大降低了制作成本。 這時(shí)提出來要做到工藝組織性能的模塊化，在制作以前就可以預(yù)測(cè)到工藝是優(yōu)化的。 美國(guó)最近提出了材料基因技巧，前提就是發(fā)展一個(gè)集成盤算材料工程。 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(dòng)機(jī)的葉片，美國(guó)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(guó)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(duì)于真正的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，我們采用了工藝組織性的摸索，能夠大大降低廢品率，進(jìn)步成品率。 下面再談一下關(guān)于生產(chǎn)制作 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。 我們國(guó)家最近幾年也有一個(gè)打算，比如說西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)在鈦合金制作方面做得很好，包含在飛機(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(gè)制作單元，習(xí)總講到了機(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(guó)家還有若干個(gè)要害的元器件沒有控制。 對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體制作，是組成了一個(gè)單元，就是在三個(gè)機(jī)器旁邊配若干個(gè)機(jī)器人。 因此，所謂智能化，按我的懂得，應(yīng)當(dāng)是數(shù)字化的設(shè)備，加上數(shù)字化軟件，再加上機(jī)器人，組成一個(gè)完整的智能化設(shè)備。 趨勢(shì)三，極端工作條件下的制作技巧 我們國(guó)家已經(jīng)做出了世界上最大的鑄件，520噸 國(guó)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(guó)外仍有相當(dāng)?shù)牟罹?/P> 因此，我們和中國(guó)一重開展了研究，就是如何打消廢品率 趨勢(shì)四，輕量化、精密化、綠色化的制作需求 大家知道，綠色可持續(xù)發(fā)展制作技巧就是簡(jiǎn)略化、再回收，因此綠色制作和可持續(xù)發(fā)展制作，不僅僅是制作、回收、再制作，而應(yīng)當(dāng)從源頭抓起，從簡(jiǎn)略化開端抓起。 宏觀來講，進(jìn)步產(chǎn)品德量、降低廢品率、進(jìn)步生產(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)展輕量化制作技巧，新能源汽車是方向 但我們還要關(guān)注到節(jié)能車的重要特點(diǎn)，每降低10%的汽車重量可以進(jìn)步熱效率7%，可以降低污染10%。 目前我國(guó)的汽車產(chǎn)量是2000萬輛，今年預(yù)計(jì)電動(dòng)車到5萬輛。 國(guó)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(guó)通用汽車公司大概2012頒布的數(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(gè)利益，就是可以應(yīng)用綠色材料 四、結(jié)束語最后講結(jié)論 第一，制作業(yè)，特別是設(shè)備制作業(yè)，是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要工業(yè)。 我國(guó)已經(jīng)是制作大國(guó)，但遠(yuǎn)不是制作強(qiáng)國(guó) 制作業(yè)面臨著創(chuàng)新能力單薄，核心和要害共性技巧缺乏，資源糟蹋，污染嚴(yán)重，要發(fā)展高技巧含量制作技巧、數(shù)字化智能化制作技巧、超大型化微納化技巧。 我國(guó)正在制定中國(guó)制作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(guó)能從制作大國(guó)進(jìn)入到制作強(qiáng)國(guó)的行列。 制作強(qiáng)國(guó)的標(biāo)記是什么？第一，要有雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模；第二，要有壯大的創(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> |
