先進制造業(yè)發(fā)展水平根本的標志是先進制造技術的擁有狀況,建設制造強國最重要的路徑之一就是要實現(xiàn)前沿技術的突破。與既有成果不同,本文主要研究在建設制造強國進程中,中國前沿技術的發(fā)展狀況、實現(xiàn)前沿技術突破的行動和成效,并據(jù)此提出未來進一步推進前沿技術發(fā)展的路徑。
美、日、德等制造強國在第四次工業(yè)革命(新工業(yè)革命)進程中,一直都注重前沿技術的研發(fā),前沿技術是這些國家保持制造業(yè)優(yōu)勢和國家競爭力的核心元素。將中國與世界制造強國所擁有的前沿技術領域進行比較,可以發(fā)現(xiàn),美、日、德等制造強國所掌握的前沿技術遠多于中國。當然,不能說掌握的前沿技術多,則制造能力和競爭力就強。理論上,判定一個國家制造能力和競爭力的強弱,核心標準是關鍵制造行業(yè)技術水平、先進材料和高端裝備制造業(yè)的生產(chǎn)能力。關鍵行業(yè)是關系國計民生,影響大批產(chǎn)業(yè),具有戰(zhàn)略意義的行業(yè)。新材料是制造業(yè)的基石和重要支撐,其直接決定產(chǎn)品質量和產(chǎn)品的競爭力。新材料是高新技術產(chǎn)業(yè)的基礎和先導,一種新材料的面世,常常意味著一項新技術的誕生或一種產(chǎn)品的革命性變化,有時候一種新材料甚至會在一個領域引發(fā)一場技術革命;沒有過硬的材料就不可能有極端制造,也就不可能有先進的制造產(chǎn)品。高端裝備制造技術通常是高精尖技術的繼承和延伸,其技術含量高、知識密集,處于價值鏈高端,在產(chǎn)業(yè)鏈占據(jù)核心部位,體現(xiàn)為多學科和多領域技術的集合,決定產(chǎn)業(yè)鏈的整體競爭力,是一國制造能力的重要表現(xiàn)。極端制造,是極端環(huán)境和條件下的制造能力,集中表現(xiàn)在微細制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造等方面,如超精密加工技術、航空母艦制造、極大規(guī)模集成電路制造、激光雷達制造、戰(zhàn)略激光武器制造、萬噸級水壓機加工模鍛框架制造、航空發(fā)動機葉片制造等。有數(shù)據(jù)顯示,美、日、德等世界制造強國,不但擁有先進制造行業(yè)的眾多前沿技術,而且在關鍵行業(yè)、新材料、高端裝備、極端制造等領域也掌握著眾多前沿技術或核心技術。這是這些國家之所以成為制造強國的關鍵因素所在。
更進一步,可從創(chuàng)新指數(shù)方面進行比較。2018年1月,國務院發(fā)展研究中心國際技術經(jīng)濟研究所和北京知本創(chuàng)業(yè)管理咨詢有限公司共同編制并首次發(fā)布了《2017年全球技術創(chuàng)新指數(shù)(GTII2017)》,GTII2017從政策投入、組織投入、人才投入、資金投入、知識產(chǎn)權、產(chǎn)品服務六個創(chuàng)新指標入手,多維度地對世界主要國家的創(chuàng)新能力進行了量化評估,深度剖析了其在細分技術領域的創(chuàng)新能力和競爭力水平。比較發(fā)現(xiàn),2017年,先進制造的年度創(chuàng)新指數(shù)表現(xiàn)最佳;其次是信息技術和能源技術;航空、航天技術領域創(chuàng)新表現(xiàn)居中;新材料和生物技術創(chuàng)新水平位列末位,創(chuàng)新產(chǎn)出分值偏低。中國在技術創(chuàng)新指數(shù)比較方面有不俗的表現(xiàn),特別是在信息、能源領域。但在新材料、先進制造領域,技術創(chuàng)新方面表現(xiàn)相對較弱。
2018年5月,世界著名的財經(jīng)媒體CNBC公布了其評選出的 “2018全球50大顛覆性企業(yè)”榜單(2018 Disruptor 50 list)。其中,美國企業(yè)上榜42家,占據(jù)榜單的84%;而中國僅滴滴和小米(分別位列第4位和第28位)兩家上榜,僅占榜單的4%。尤其值得關注的是,美國上榜的企業(yè)相當一部分是集中在先進制造領域,如航天、基因檢測、軟件、云安全、音頻無線傳輸、無人機、機器人、信息網(wǎng)絡安全、生物技術、醫(yī)療設備、人工智能、機器學習、無人駕駛車輛等。顯然,從這個角度上,中國制造前沿技術水平也弱于制造強國。
建設制造強國,重要的是實現(xiàn)重要行業(yè)關鍵技術或前沿技術的突破。故而,在實施《中國制造2025》的進程中,中國努力通過各種行動實現(xiàn)前沿技術的突破。2016年2月,國家發(fā)布《國家重點支持的高新技術領域》,確定了重點發(fā)展的高新技術是電子信息、先進制造與自動化、航空航天、新材料、生物與新醫(yī)藥、高技術服務、新能源與節(jié)能、資源與環(huán)境等。2016年4月,中國通過《裝備制造業(yè)標準化和質量提升規(guī)劃》,強調圍繞新一代信息技術、高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備、新材料、高性能醫(yī)療器械等十大重點領域,提出標準化和質量提升要求,對接《中國制造2025》。
2016年8月,中國又發(fā)布《智能制造工程實施指南(2016—2020)》《綠色制造工程實施指南(2016—2020年)》《高端裝備創(chuàng)新工程實施指南(2016—2020年)》,進一步強化前沿技術的突破。其中,智能制造工程確定的前沿技術突破領域是:高檔數(shù)控機床與工業(yè)機器人、增材制造裝備、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等五類關鍵技術,還要開展首臺首套裝備研制,提高質量和可靠性,實現(xiàn)工程應用和產(chǎn)業(yè)化。而綠色制造工程確定要突破的前沿技術是:生產(chǎn)過程清潔化技術,能源利用高效低碳化改造技術,高耗水行業(yè)節(jié)水改造技術,再制造技術等。高端裝備制造工程確定的前沿技術是:大型飛機制造技術,航空發(fā)動機及燃氣輪機制造技術,民用航天技術,先進軌道交通裝備制造技術,節(jié)能與新能源汽車技術,海洋工程裝備及高技術船舶制造技術,智能電網(wǎng)成套裝備制造技術,高檔數(shù)控機床制造技術,核電裝備技術,高性能醫(yī)療器械技術,先進農(nóng)機裝備技術等。
作為前沿技術突破的具體行動,中國計劃到2020年將成立15家左右國家級制造業(yè)創(chuàng)新中心。截止到2018年,中國已經(jīng)成立了7個國家級制造業(yè)創(chuàng)新中心,分別是2016年6月成立的國家動力電池創(chuàng)新中心(北京),2016年9月成立的國家增材制造創(chuàng)新中心(西安),2017年10月成立的國家信息光電子創(chuàng)新中心(武漢)、國家機器人創(chuàng)新中心(沈陽)和國家印刷及柔性顯示創(chuàng)新中心(廣東);2018年5月成立的國家集成電路創(chuàng)新中心(上海)、智能傳感器創(chuàng)新中心(上海)。同時,中國加快實施《中國制造2025》以及1+X計劃,在前沿技術方面取得了系列成就。這些技術都是中國先進制造領域的前沿技術,有些還是國際制造的前沿技術。不能忽視的是,盡管中國在前沿技術取得了成就,有些甚至是突破或重大突破。然而,在高端裝備制造、新材料、關鍵行業(yè)方面,卻少有前沿技術的突破,這與制造強國有明顯的差距。
2018年7月,聯(lián)合國世界知識產(chǎn)權組織、美國康奈爾大學、歐洲工商管理學院在紐約聯(lián)合發(fā)布《2018年全球創(chuàng)新指數(shù)》,這一報告使用從專利申請量到教育支出等數(shù)十種指標,對大約130個經(jīng)濟體進行調查,以幫助決策者了解創(chuàng)新活動的情況。全球創(chuàng)新指GII由投入分指數(shù)、產(chǎn)出分指數(shù)和效益分指數(shù)構成。2018年中國的產(chǎn)出分指數(shù)進入前10,投入指數(shù)上升至27位,效益指數(shù)連續(xù)兩年占據(jù)第3位。在研究人員、專利和科技出版物數(shù)量等指標上,中國均位居第一。然而,進一步的數(shù)據(jù)顯示,美國仍然是創(chuàng)新投入和產(chǎn)出的最大貢獻者,這包括研發(fā)方面的投資。美國在研究人員數(shù)量、專利數(shù)量和科技出版物數(shù)量等方面排名第二;日本在若干指標中排名第一,如由企業(yè)供資的國內研發(fā)支出總額、在兩個以上主管局申請的同族專利以及知識產(chǎn)權收入等。
事實上,有進一步的信息顯示中國在一些先進制造領域存在嚴重的技術約束。如火箭發(fā)動機的防銹鋼材,環(huán)氧樹脂材料,超精密拋光技術,醫(yī)學影像探測器,鋰電池,水下機器人焊接技術,車用燃料電池,濕插拔連接器,微球,掘進機主軸承,透射式電鏡,半導體光刻膠,高端軸承鋼,國產(chǎn)工業(yè)機器人精算法技術,航空鋼材,平板顯示大號靶材,高端電容電阻,激光雷達,重型燃氣輪機葉片,創(chuàng)新藥,射頻器件,真空蒸鍍機,傳感器,航空發(fā)動機,自主研發(fā)的操作系統(tǒng),芯片,頂級光刻機,半導體加工設備,半導體材料,超高精度機床,機器人控制器,機器人減速機,機器人專用伺服電機及其控制技術,醫(yī)療、科研用頂尖精密儀器,大型衍射光柵刻劃機,發(fā)電用燃氣機輪,脫硝催化裝置,大型擠壓造粒母機,氧化鋅避雷器,工業(yè)水泵,光伏逆變器,動力總成精密測試設備,特殊類鋼材,高端光纜,輪轉印刷等。這些技術一直是影響中國先進制造行業(yè)發(fā)展的嚴重桎梏,中國必須要在這些領域取得突破。
前文的研究顯示,世界制造強國一直占據(jù)著先進制造領域的前沿技術,正是依靠這些關鍵性前沿技術,制造強國一直把握著一些發(fā)展中國國家制造業(yè)的命脈。中國建設制造強國,必須下大力氣進行前沿技術攻關,實現(xiàn)關鍵行業(yè)前沿技術的突破。
深刻剖析制造強國在科學技術領域取得的巨大成就的原因,不難發(fā)現(xiàn)背后的制度力量和文化原因。日本制造業(yè)崇尚踏踏實實、精益求精、精雕細琢、干一行愛一行的工作精神,并且這種精神能代代相傳、持久不衰。日本制造業(yè)界認為,學習、模仿只是創(chuàng)造活動前的一個過程,并不是創(chuàng)新,而是一種沒有創(chuàng)造力的表現(xiàn);學習和模仿的最終目標必須是將自身的天賦與所學進行結合,進而形成創(chuàng)造。德國制造以精益求精、優(yōu)異的品質享譽全球。德國工業(yè)標準化委員會共制定過3.3萬個行業(yè)標準,其中80%以上為歐洲各國所認可或采納。基于行業(yè)制造標準,德國又建立起質量管理認證體制,對產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、產(chǎn)品型號、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品質量等逐一審核,確保可靠性和安全性。不論是機械、大型設備、電器等大件產(chǎn)品,還是零件、儀器、廚房用品等小件產(chǎn)品,德國企業(yè)都是嚴選材料、嚴格工序、嚴把質量、嚴格檢驗,務求最好、最優(yōu),力創(chuàng)世界上最過硬的產(chǎn)品。德國制造講求“匠心”,反對因循守舊、閉門造車,孜孜不倦地追求創(chuàng)新,形成了強大的制造能力和完善的工業(yè)體系,加之民族工匠精神的融合,這使得德國制造業(yè)持續(xù)煥發(fā)著新的生命力。
可見,文化對技術的影響,對人的影響。必須深刻認識到,現(xiàn)代企業(yè)中,人是主體,文化是魂。沒有人就不存在企業(yè),沒有文化企業(yè)就沒有生命,就不能發(fā)展;功利主義、名利主義盛行的環(huán)境下不可能有企業(yè)的持久創(chuàng)新。因此,必須重塑中國企業(yè)文化,要將先進企業(yè)文化建設上升至國家戰(zhàn)略高度,進行全體國民的價值觀革命。要教育全體國民摒棄拜金、拜權的庸俗的價值觀,建立勞動光榮、勞動者偉大的全新的價值理念;要讓杰出的創(chuàng)新型高技能人才得享與其貢獻相配的光榮與榮耀;要在全社會倡導尊崇科學、尊崇技術的價值觀,重塑勞動者的道德信仰。要將職業(yè)操守、生產(chǎn)標準、操作規(guī)程轉化成勞動者的道德信仰,促使勞動者在精神上對職業(yè)道德、生產(chǎn)準則產(chǎn)生無限崇拜,并樂于接受、長期秉持、不惜一切加以捍衛(wèi),進而在潛意默化中養(yǎng)成精品意識、質量意識、零缺陷意識、至臻完美意識。要運用執(zhí)著、堅韌、一絲不茍、精益求精的文化倫理塑造勞動者的優(yōu)秀品格,提升勞動者的認識境界,激發(fā)勞動者的創(chuàng)新潛能。要支持科研人員沖破傳統(tǒng)思維邏輯,勇于冒險,樂于冒險;要改革完善科研功勛榮譽表彰制度,重獎具有重大國際影響力的科學發(fā)現(xiàn)、具有重大原創(chuàng)性的技術發(fā)明;要弘揚求真務實、勇于創(chuàng)新的科學精神,建立科學公正的評獎機制,通過各類制度激發(fā)科研人員沖天的科研熱情,支持科研人員專心至致地潛心學術和技術研究,不斷追求真理、敢于超越、勇攀科學技術高峰。要加強科研誠信體系建設,強化學術道德監(jiān)督,推動科研工作向道德約束和監(jiān)管懲處并重轉變,建立起鼓勵創(chuàng)新、寬容失敗的創(chuàng)新文化體系。
實現(xiàn)前沿技術突破的關鍵在于人才,特別是創(chuàng)新型高技能人才。創(chuàng)新型高技能人才是具備了創(chuàng)新素質,掌握了現(xiàn)代先進技能的復合型人才。這類人才擁有專門的知識技術,具備精湛的操作技巧,能解決生產(chǎn)過程中關鍵技術的應用和復雜工藝的操作難題。一流的創(chuàng)新型技能人才,既專心致志、勤于思考,又觀察敏銳、樂于鉆研;既忠于傳統(tǒng)、踏實傳承,又善于發(fā)現(xiàn),敢于嘗試;既精于本行當、本技能,窮根究底,又興趣廣泛,觸類旁通,敢于發(fā)明。創(chuàng)新型高技能人才是擁有先進科學知識的“大國工匠”,是先進物質文明的創(chuàng)造者。因此,在建設經(jīng)濟大國、制造強國的偉大實踐中,我們要以國家工程的名義,培育和造就一批一流的在國際上具有重要影響力的創(chuàng)新型高技能人才。
要建立創(chuàng)新型高技能人才晉職、晉級的獎勵制度,關心關懷創(chuàng)新型高技能人才的成長,形成適應創(chuàng)新型高技能人才脫穎而出、健康成長的生態(tài)環(huán)境。應制定專門支持創(chuàng)新型高技能人才落戶、住居、子女就讀、配偶就業(yè)、醫(yī)療、社會保險、出入境等的優(yōu)厚政策,提供與創(chuàng)新型高技能人才貢獻相匹配的社會地位和物質待遇。可設立創(chuàng)新型高技能人才“技能訓練基金”或“種子基金”,通過直接的財政撥付和多渠道的融資,擴大基金容量,增強扶持力度,以此鼓勵創(chuàng)新型高技能人才的創(chuàng)新鉆研活動,支持其實踐研修項目。應建立創(chuàng)新型高技能人才的便捷暢達的交流學習平臺,推廣技術革新成果,交流先進技能;應契合科學領域的“千人計劃”、“萬人計劃”等人才培養(yǎng)工程,鼓勵高技能人才走出國門開展技藝切磋,著力培養(yǎng)出重點領域、關鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的奇、特、尖、精技能人才,夯實制造領域前沿技術突破的人才基礎。
建設制造強國的競爭,本質上是生產(chǎn)力的競爭,是科學技術的競爭。先進的技術是依賴科學的,要在前沿技術上有重大突破,必須加強科學研究,特別是基礎科學研究或前沿基礎科學研究。
基礎科學是以自然現(xiàn)象和物質運動形式為研究對象,探索自然界發(fā)展規(guī)律的科學,包括數(shù)學、物理學、化學、生物學、天文學、地球科學、邏輯學等學科及其分支學科、邊緣學科。較之其他科學,基礎科學由概念、定理、定律組成,具有嚴密的理論體系,其成果與社會現(xiàn)實關系比較間接,需要通過若干實踐環(huán)節(jié)轉化為物質生產(chǎn)力?;A科學研究是認識自然現(xiàn)象、揭示自然規(guī)律,獲取新知識、新原理、新方法的研究活動,其成果是整個科學技術的理論基礎,對技術起著指導作用,沒有科學理論支撐,很難有生產(chǎn)技術的重大突破?,F(xiàn)代社會,基礎科學與技術相互依存,相互促進,沒有科學就產(chǎn)生不出新技術;反過來,產(chǎn)生不出新技術,科學研究也就失去了意義。
現(xiàn)階段,中國科研經(jīng)費投入逐年增長,且擁有了較高素質的研究人員和精良的科學研究設備,但中國用于基礎科學研究的經(jīng)費仍偏低,科研投入結構不盡合理;基礎科學領域取得的尖端性成果、原創(chuàng)性成果不多,特別是鮮有研究成果轉化成為創(chuàng)新和競爭產(chǎn)品。同時,中國頂尖基礎研究人才和團隊比較匱乏,這嚴重制約了現(xiàn)代科技術前沿的發(fā)展。因此,要以高等教育為抓手,加強基礎科學的教育訓練,對數(shù)學、物理、化學、生物等重點基礎學科給予更多的資金和物力支持。高等學校要加強基礎學科的教育,增加基礎科學教學課時量和實驗課時量;要擴大基礎科學博士生和博士后的招生招收規(guī)模。國家自然科學基金、國家杰出青年科學基金、科技部重大專項、國家科技支撐計劃項目、教育部重大項目、國家杰出青年科學基金、創(chuàng)新研究群體科學基金、國家基礎科學人才培養(yǎng)基金、中國博士后科研基金等國家級科研基金和項目要向基礎科學研究項目傾斜;要通過博士后、訪問學者、留學生制度等進行基礎科學人才的培養(yǎng);要鼓勵高等學校、科研院所與國外教育研究機構進聯(lián)合培養(yǎng)基礎科學人才,支持科學家、中青年學者開展具有原創(chuàng)性、前沿性、探索性的基礎科學研究。
要依托高校、科研院所建設基礎科學國家實驗室、基礎科學研究基地,建設國家交叉學科研究中心,探索建立符合大科學時代科研規(guī)律的科學研究組織形式;遴選有條件和基礎的企業(yè)與高校、科研院所等聯(lián)合建設基礎科學實驗室,優(yōu)化基地和人才布局,集中優(yōu)勢力量開展面向國家緊迫需要的重要行業(yè)共性問題的應用基礎研究;要聚焦國家戰(zhàn)略,匯聚各類研究主體開展基礎科學前沿、新興、交叉、邊緣等問題的研究,增加科學發(fā)現(xiàn)和原始創(chuàng)新能力。應鼓勵支持國內學者積極開展基礎科學的國際交流和項目合作,參與國際科學界的大科學計劃和大科學工程;支持海外學者、知名科學家主持或參與中國的基礎科學研究項目,制定實施國家基礎科學研究計劃,建立科學研究合作平臺,創(chuàng)造各種條件吸引國際一流學者來華參加基礎科學前沿問題的聯(lián)合研究,以便提升中國基礎科學研究的層次和水平。
要加強基礎研究與應用研究的融通,加強高等學校、科研院所、企業(yè)研究機構的融通,促進基礎研究資源的優(yōu)化。要針對新一代信息技術、新材料科學、高端裝備制造、智能制造、航空航天制造、環(huán)境資源等領域關鍵性技術的所需開展前沿基礎科學研究,促進應用研究與基礎研究原始創(chuàng)新的銜接。要針對前沿基礎科學的重大問題和國家重大戰(zhàn)略需求,建設世界一流水準的基礎研究數(shù)據(jù)庫和公益性的自然本底數(shù)據(jù)庫等,探索卓有成效的基礎研究組織模式,保護基礎科學研究成果的知識產(chǎn)權,推動基礎科學研究成果的共享。要建立科學有效的基礎研究成果評價體系,針對不同領域、不同方向、不同形式的研究成果進行評價,強調成果的應用價值和理論效用,注重成果的原創(chuàng)性,注重國際同行評價。要建立基礎科學研究的激勵機制,加大對基礎科學成果的獎勵力度,增加基礎科學研究的人員的榮譽感,支持基礎科學研究人員大膽探索、潛心思考,挑戰(zhàn)未知領域。同時,也還要引導科研人員恪守學術道德,講究科研誠信,提升學術尊嚴。
制造強國建設體現(xiàn)國家的競爭力,事關國家的興盛、富強和安全,要從國家安全的角度出發(fā),選準關鍵行業(yè)的前沿技術,集中優(yōu)勢資源進行攻關,力爭實現(xiàn)前沿技術的重大突破。
事實上,制造強國都是依據(jù)國家安全和國家重大利益部署國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2016年6月,美國國家科技委員會發(fā)布了《21世紀國家安全科學、技術與創(chuàng)新戰(zhàn)略》,強調國家安全科學、技術和創(chuàng)新力量有著十分廣泛的學術和工業(yè)生態(tài)系統(tǒng),必須不斷推動科學、技術與創(chuàng)新方面的進步,以確保美國軍事和國土防御沒有同級別競爭對手。所以,要從國家安全和國家競爭力提升的角度,選擇重點突破的領域進行前沿技術的攻關。要針對確定的前沿技術,加快組建國家技術攻關中心,如數(shù)字和智能制造技術攻關中心、輕型現(xiàn)代金屬制造技術攻關中心、新能源汽車技術攻關中心、過程控制技術、先進復合材料技術攻關中心、可視化技術攻關中心、工業(yè)機器人技術攻關中心、合成制造項目技術攻關中心、下一代柔性技術攻關中心、集成光子制造技術攻關中心等。要改革完善科研資源配置體制,鼓勵科技人員跨行業(yè)、跨領域、跨地區(qū)流動,集聚國際一流或國內一流的技術人才進入技術攻關中心工作。對技術攻關中心要實行特殊人才政策和人才激勵機制,要通過股權、期權、分紅權、獎勵等多種形式,充分調動科技人員進行技術攻關的積極性。要突出成果意識,重視牽頭人、領軍人才的發(fā)掘與培養(yǎng),通過公開選拔、招聘等形式,遴選有深厚專業(yè)背景、較強組織協(xié)調能力、顯著創(chuàng)新精神的領導者主持技術攻關,提高技術攻關的工作效率。
要開發(fā)全球一流的技術攻關運行和支持服務系統(tǒng),為技術攻關中心配置一流的科研設備和設施,形成科研資源集聚優(yōu)勢。要促進科研儀器、設備的共享與開發(fā),建立起科研設備信息管理系統(tǒng),實現(xiàn)科研設備設施資源共享??梢栽O立“國家重大核心前沿技術攻關投資基金”,為技術攻關提供資金保障。要建立多元化的技術攻關經(jīng)費投入體制,注重吸納社會資金參與技術攻關,完善技術攻關中心的自我創(chuàng)新和自我發(fā)展機制,通過技術轉讓入股、有價證券等方式,拓寬技術攻關經(jīng)費來源,完善利益分配與協(xié)調機制,分散技術攻關投入風險。要支持技術攻關中心的國際合作交流,注重吸收和消化國外先進前沿技術的力度,通過中外技術合作,實現(xiàn)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和再創(chuàng)新的緊密結合。