—未来20年中国机械工程自主创新之路
                                路甬祥
    全球产业结构调整的机遇和30 年改革开放发展，使中国经济规模和综合实力大幅增长，装备制造业技术水平和生产能力大幅提升，国际竞争力显著增强。目前，中国已经成为世界第二制造大国和出口大国，个人电脑、移动电话、水泥、钢材、化肥、化纤等多种产品产量列居世界第一位。同时，全球制造中心正在向中国等发展中国家转移，中国已经成为名副其实的全球制造大国。
    随着中国制造业快速发展，一大批制造企业日益成长壮大，特色制造产业集聚区逐步形成，生产技术水平不断提升，竞争力与日俱增。但是，中国制造业水平总体上还不高，许多领域仍处于国际产业分工价值链低端，创新能力较弱，自主核心知识产权少，大型跨国经营企业和国际著名品牌少。同美、德、日等发达国家相比中国制造业主要依靠数量和价格优势，附加值低，而且高能耗、高物耗、高排放的问题突出。据计，美国制造业增加值率都在40 以上，但是中国的制造业增加值率还不到30%（2006 年26.20%）；中国的人均GDP 不到日本人均GDP 的10%（2007 年6.5%）， 但是单位GDP 能耗却相当于日本的4 倍，单位GDP 排放量相当于日本的10 倍，能源消费弹性系数是日本的7 倍。
    中国制造工程的战略目标是：致力于节减排，并不断提高产品附加值与国际竞争力；致力于造就一个清、健康、安全、可持续发展的世界；致力于满足中国和世界极大多数人的需求。摆在中国制造工程界面前的历史任务是：开发和应用自主创新技术，提升中国制造的全球竞争力；用系统工程的方法开发应用纳米、超精、极端和超大规模的先进工程成套装备；适应中经济社会科学发展和全球市场多样化、个性化的需求。
    直面节能减排、优化产业结构的挑战
    节能减排形势严峻，应对能源安全挑战是中国可持续发展的战略重点之一。中国人口众多，资源相对不足，许多重要资源人均占有量远低于世界平均水平。中国石油资源最终可采储量仅为世界总量的3% 左右，多数重要矿产资源的人均占有量不到世界平水平的一半。“十一五”期间，中国计划万元GDP能耗下降20%。中国必须通过技术创新，调整产业结构和经济发展方式，节能减排，降低对化石能源的依赖。比较理想的是，到2050 年，单位GDP 能耗相当于届时发达国家的中等水平，化石能源消耗量同2005 年相比不超过50%，先进可再生能源达到20% ～ 30%，水电和核能达到20% ～ 25%。
    全球分工地位与产业结构的现状是，发达国家通过产业转与结构优化减少了对能源的依赖。以美国制造业为例，其大企业主要生产飞机、汽车、计算机等高科技附加值产品，中小企业则以高值机械、电子零部件等产品的生产为主，而将那些高耗能、低附加值、劳动密集型的企业大部分都转移到海外。在中国，工业增加值占到GDP 将近一半，冶金、矿产、化工、石化、电力热力等耗能产业呈现快速增长。中国低附加值全的产品结构，核心关键技术仍依赖进口的局面亟待改善。以机电产品进出口为例，中国出口最多的机电品近5000海关税目中，出口单价高于进口单价的产品税目仅占11%，其中专用设备不到6%。在光纤制造装备、IC 制造装备高速胶印机、高端机床、纺织机械等产品对进口的依赖度都大于70%。前，信息网络技术引起了产品、制造过程和制造业的革命。传统的制造观已经被协同的、分散的、并行的、以信息的产生和处理为主的信息制造观所取代，面向数字化、网络化、智能化的制造已成为现实。
    21 世纪是一个全球合作共赢的时代，只有那些有核心竞争力、善于全球合作的企业才能在各制造程领域中占据主导地位市场已从关注产品质量、使用寿命、产品价格开始转向产品功能、文化喜好、环保要求，可再生、可变更能力和灵活的价格形态，即一次价格和服务收费等。
    致力于造就一个清新、健康、安全、可持续发展的世界
    由经济高速发展带来的能源、水及其他资源危机给世界资源环境造成了巨大压力，必须创造出可持发展的制造工程，节约能源资源，发展绿色制造、再制造，发展循环经济。
    降低资源能源消耗和排放是当务之急。当前，中国制造业的发展面临资源和环境的严重制约。未来20 年制造业的增长，如果单纯依靠数量增长，这是资源能源所不能承受的，因此须依靠科技进步，采用绿色制造技术，在提高产品质量和附加值的同时，努力降低资源和能源的消耗，这也是未来制造业的发展方向。在创新先进能源术装备方，要重点加强煤的清洁高效开发利用、液化及多联产设备，复杂地质油气资源勘探开发设备，先进核电设备，先进可再生能源研发和产业化设备，先进节能设备及终端用设备的创新制造。
    绿色制造，使人与自然协调发展。由于制造业在将物质资源转变为产的制造过程以及产品的使用和处理过程中，同时产生废弃物，是众多环境与经济发展冲突的主要源头。因此，在坚持可持续发展战略的要求下，有关资源节约和环保的问题成为当今先进制造的新要求。强调节能、节材的产品和制造工艺，可再生循环制造，绿色造，以人为本的制造。
    保障粮食安全，使人民活得更健康。传统农业装备已不能满足现代先进农业的要求，发展现代先进农业是当务之急。精准农业技术装备是用现代信息技术对传统农业装备的改造与创新。在解决温饱问题的同时，要致力于使人民生活得更健康。现在中国城市里使用的高端医疗材料和医疗器械80% 进口，中国医疗设备行业需要提高研制能力。建立全民公共卫生保障体系，需要大量质优价低的医药和医疗设备。在人口庞大的中国，需要发展符合中国情的健、康复和助残设备。
    适应世界的多层次、多样化、个性化需求。用户需求的化导致未来制造业的基本方式具有以下特点：智能、绿色、敏捷、精益、柔性、艺术、全球化、人性化。这意味着功能性产品向艺术性产品、大批量同造型产品向小批量多品种产品、传统领域产品向新服务领域产品的发展。而中国制造业正面临着个性化需求和标准化需求并存的局面。一方面，国际市场和国内市场需求呈现多样化、个性化的趋势，国内制造业还不能充分满足；另一方面，中国准产品的大批量生产方式的发展还不充分，影响大规模生产质量和效益的技术管理要素还需要进一步改革创新。
    开拓制造业的新领域。空天、海洋、地下工程装备，新能源、先进核能、环保等新领域设备，信息、生物医学、MEMS、智能机械等新领域，都有待大力开拓。
    自主创新是制造强国的核心支撑
    自主创新，掌握核心技术。关键、核心技术是买不来的，只能靠我们自己。在重点领域、特别是国防领域的对外技术依赖会对国家安全构成严峻挑战。
    提升重大工业装备成套化、系统化能力。大力发展成套装备和基础装备，解决引进技术消化吸收不良的顽症，解决系统设计、系统集成技术薄弱的问题，尽快改变产业共性技术研究开发缺位的状况，解决学科发展和技发展结合、交叉不够的问题。选择重点工业成套装备进行自主创新，特别是高档数控机床、高效清洁发电设备、大型煤炭井下综合采掘提升选洗设备、大型板冷热连轧套设备、高速列车和新型地铁车辆、百万吨级大型乙烯设备、大型煤化工设备、大型施工机械、新型纺织机械、物工程装备等。注意完善产业链条，提高关键核心基础部件的制造能。在解决重大关键技术自主创新方面，需要解决的主要有：
● 高档数控机床设计制造技术；
● 绿色设计与制造技术；
● 超精密及微米/纳米制造技术；
● 数字化设计制造与管理技术；
● 小于45nm级大规模集成电路专用设备设计制造技术；
● 新型智能化传感技术；
● 新一代工业机器人及汽生产自动化成套设设计制造技术；
● 百万千瓦级核电机组设计制造技术；
● 高效超临界燃煤发电机组设计制造技术；
● 可再生资源和废弃物的综合利用技术；
● 深海资源开发装备设计制造技术；
● 300km/h等级高速铁路成套技术；
● 环保节能汽车和新能源汽车设计造技术。
    极端制造力。现在和未来中国制造工程将会面对各种超大型、超精密、超高参数、微纳系统及在极端环境下工作装备的制造工程。例如：超深钻探设备、超大采掘设备、新一代核能设备、超超临界发电设备、空天与海洋工程设备、超高速运载工具、超精密机床、生物与医学程装备和SoC 微纳米制造等。
    面向未来的核心关键技术，有还不很成熟，但在制造业中有一定影响，如：精益生产、敏捷制造、虚拟制造、并行工程、智能制造、网络合作制造、企业资源计划等；也有一些面向未来的核心关键技术正处于探索阶段，但却有未来应用前景，如：生物制造、绿色制造、协同制造、远程制造、球制造、下一代制造生产模式等。
    走中国特色的自主创新之路。自主创新需要着力加强基础研究和战略技术研究，从而在全球经济分工中取优势主动地位，并且可以引领产业与技术发生跨越式发展和重大变革。发挥市场拉动和技术推动双重驱动力的作用，提高制造技术的整体实力。通过集成创新、原始创新、消化吸收再创三种途径实现主创新。加速建设以企业为主体的技术创新体系，培育良好的创新环境。
    实施知识产权战略，依靠知识、技术和服务创新。现代制造业将从依靠人力、资源消耗的低成本优势转变为依靠知识、技术和服务创新的高附加值竞争优势。数百年来以产品为中心的制造业正在向知识服务增值扩展延。以产品为心迈向以提供产品和增值服务为中心，是制造业的历史发展和进步，是制造业后工业化时代的重要标志。大力opic发展现代制造服务业，是今后我国制造业发展的必然战略选择，也是调整优化我国产业结构，实现低消耗、低排放、高增值发展的必由之路。今天的制造应包括从市场调研开始到售后务、直到产品报废回收在内的全过程服务，体现了全方位为顾客服务、为社会服务的精神。着力推进原始设备制造（OEM）——原始设计制造（ODM）——主世界著品牌制造（OBM）之路，创造国际著名品牌。这条新型工业化道路主要体现为：利用信息等技术，提高工艺技术平、产品设计能力及系统集成能力；创造具有自主知识产权的世界著品牌产品；具中国特色的、以自有技术为核心的中国设计技术和系统集成技术，自主进入全球产业链；不仅实现产品出口，而且实现自主知识产权、自主品牌出口，实现中国制造业的跨越式发展。
    加快信息化进程。制造业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，引发了产品计方法和工具的创新，企业管理模式的创新，企业间协作关系的创新，导致产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数化、服务网络化、全球化、全面提升企业的竞争力。培养有创新能力的工程人才，以人为本，改革创新制造工程教育也是中之重。相应的政策支持也可以起到增加基础前沿研究投入，培养知识、技术的源头与后劲，扶持企业创新能力建设的作用。
    中国制造工程应面向全球，服务人民
    未来的机械工程将是面向全球多数人的制造与服务工程。进入21 世纪，全球场需求的多样化趋势更加明显，制造业面临全球多样化、个性化需求的战。随着客消费多样化、个性化需求的增长，大批量、同一造型的产品将被多品种、小批量甚至单件定制的产品所替代，功能性产品被功能艺术性、文化生态型产品所替代。未来的制造工程应是面向多数人的制造，不仅面向发达国家，更需面向新兴和发展中国家的制造，应是低成本、多层次、多样化的制造。
    高新技术创新与汇聚，基于更多学科知识和技术。信息、纳米、生物技术及智能技术创新与汇聚将为制造工程带来新的机会和挑战。未来20 年，信息、纳米、生物和智能技术将主导技术发展，将被应用到包括制造工程、化学工程、生物工程、能源工程、水处理工程、空天海洋工程、农业工程、环保工程等各个领域并影响人们的日常生。来制造工将更基于多学科知识和技术，包括物质科学、生命科学和生物技术、信息科学技术、智能科学技术、能源/ 生态和环境科学、材料科学和技术、法律和社会科学、艺术和文化等等。
    未来20 年，中国将致力于逐步实现从制造大国到制造强国到创造强国的历史跨越， 实现中华民族的伟大复兴！
                            (转自《机械工程导报》2009年第1期)[b][/b]