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中国制造亟待突出高端制约重围,中国智能制造

发布时间:2019-07-09 05:39编辑:生命科学浏览(87)

    中国制造亟待突出高端制约重围

    中国智能制造亟需突破关键共性技术

    段宝岩 李耀平

    我国智能制造技术在信息技术、制造技术深度融合的发展进程中,应紧抓住高端电子装备制造的“智能核心”,在关键共性制造技术自主创新上实现突破。

    在日前召开的“2018中国智造业年会”上,“中国制造”怎样才能变成“中国智造”成为热议的话题。不过,会上发布的《中国独角兽新经济城市竞争力报告》却让很多专家高兴不起来。报告列出了一两百家独角兽企业,但制造业企业很少,估值在100亿美元以上的基本没有。

    智能制造是全球制造业发展的新趋势,也是《中国制造2025》的主攻方向,代表着新一代信息技术与传统制造技术深度融合、集成创新的广泛应用,是制造业的数字化、网络化、智能化迭代交叉、转型提升的重要交汇点,孕育着新一轮的技术和产业革命。

    这在一定程度上反映出,面对互联网、大数据、人工智能等浪潮的冲击,中国制造业转型升级面临的形势更加严峻,突出高端制约重围更是任重道远。

    我国制造业现阶段的状况是“大而不强、缺芯少智”。虽然在高铁、水电、路桥、航空航天、超算等方面进展显著,取得了举世瞩目的成就,但工业基础相对薄弱,高端装备、关键元器件及零部件依赖进口,制造质量和实力与德国相比差距大。信息技术与产业发展与美国相比差距大,特别是在集成电路、高端软件、智能传感等方面的具体制造上欠缺自主核心技术,大量高端芯片、设计软件、关键元器件与零部件等均需进口,始终受制于人,在高端电子装备制造上,完全自主研发制造的核心能力较弱,缺乏引领和支撑我国智能制造未来发展的关键共性技术。

    近年来,中国制造虽然取得了规模、体系、布局上的整体推进,在航空航天、轨道交通、工程机械、家电、汽车等方面进展显著,在探月、深潜、雷达、量子通信、大射电望远镜等前沿领域取得重大突破,但从工业制造体系尤其是高端精密制造的总体上看,仍有相当差距,诸多高端制造受制于人的局面仍未改变。

    我国智能制造技术在信息技术、制造技术深度融合的发展进程中,应紧抓住高端电子装备制造的“智能核心”,在关键共性制造技术自主创新上实现突破,不断强化工业制造业2.0的补齐、3.0的普及、4.0的推进。

    新一轮科技与产业革命已经到来,智能制造、工业互联网、人工智能、工业4.0将全球制造业推向一个新的发展阶段。

    第一,加强战略布局、抢占发展先机。智能制造的内涵包括产品、装备、模式、系统等,其主要的推动力来自于智能科学与先进制造技术的发展,如人工智能、机器学习、智能感知、人机交互以及高端电子装备制造、极端制造、离散制造、柔性制造、生物制造等,覆盖了设计、模拟、仿真、分析、生产、控制、检测等诸多环节。我国现阶段芯片制造、操作系统、工业软件等软硬件制造能力仍然薄弱,除了在“核高基”、自主操作系统、工业软件、大数据等自主研制开发上着力加强外,也要在认知科学、神经计算、人工智能、仿生制造等智能科学基础研究上不断深化,推动制造技术、信息技术在智能制造中的深度融合发展。

    而我国工业制造需要在补齐2.0、实现3.0的基础上同步发展4.0,既要抢占国际前沿先机,也要解决国家战略急需,数字制造、网络制造、智能制造的实力和水平亟待提升。

    第二,突破共性技术、夯实发展基础。以高端电子装备为代表的制造技术,是支撑智能制造发展的重要前提,如通信导航、芯片制造、雷达制造、天线制造、柔性电子制造、自动控制等,在制造方面存在一些关键共性技术需要突破,如机电热磁的一体化综合设计、电气互联、微电子流片、微组装、高密度封装、精密和超精密加工、共形天线、表面工程技术等,直接制约着制造质量和水平的提升,影响智能制造的自主发展。为此,应从制造的具体实际出发,出台解决共性技术的国家重大攻关计划,构建共享的技术与产业发展平台,解决发展智能制造的关键共性技术的核心问题。

    材料、装备、工艺是制造的重要因素:材料是制造的基础,装备是制造的支撑,工艺是制造的关键。制造过程主要包含设计、加工、控制、测试等,每一个环节都对制造的质量、品质、水平影响巨大。

    第三,发展电子装备、突出智能引领。信息技术是实现传统制造业转型升级、迈向工业3.0、4.0的关键,具有很强的渗透性和辐射性,信息化与工业化的深度融合,集中体现在以高端电子装备制造为载体的信息技术与产业对重点工业行业数字化、网络化、智能化制造的改造提升上。

    当前,我国工业制造亟待解决高性能芯片依赖进口、工业软件自主缺乏、高端数控机床自给率不足、制造工艺水平较低、关键基础件性能质量欠缺等一系列问题,突破自主核心技术、关键共性技术、精密工艺技术、测试控制技术等研制瓶颈,从硬件、软件以及基础件、制造装备、人才等多方面着力,打破发达国家对我国工业制造的限制和制约,实现中国制造在高端领域的重点突破。

    《中国制造2025》提出十大重点发展领域,新一代信息技术产业居于首位,也是机械、电力、轨道交通、航空航天、生物医药等主干制造业智能化发展的强力驱动器,着力发展自主的高端电子装备制造,对于加快我国智能制造的历史进程具有重要的战略意义。

    高端制造必须具有高水平设计理论与技术体系和软件工具支撑,特别是中国制造迭代发展所急需的机电设计、复杂系统设计、大工程设计的理论方法。要运用系统科学、交叉学科的工程基础研究,解决机械化、电气化、信息化有机融合的共性问题,对高端制造领域存在的复杂机构设计、复杂机电系统集成设计、机电热磁综合设计分析等制造的基础问题率先解决,发展好自主知识产权的工业软件,振兴国家软件产业,孕育产生具有世界一流水平的设计系统和设计工具。

    (段宝岩系中国工程院院士、西安电子科技大学教授,李耀平系西安电子科技大学高级工程师)

    高端制造要着力在精密超精密制造方向、先进制造工艺与装备、测试与控制技术及仪器设备、关键基础件上实现重点突破。精密超精密制造代表着工业制造在高端、极端、微细、极致上的实力与水平,集成了数字制造、网络制造、智能制造的特征,涉及高速高效柔性数控机床、高精密加工中心、精密电子元器件制造、微系统制造等,需要大力提升实力与水平;先进制造工艺与装备是实现制造设计、执行加工、测试控制的关键,如工业3D打印、精密超精密制造工艺与装备等制造,需要着力研究开发;测试与控制技术决定着制造的过程和质量,需要极力改变工控系统、高端仪器对外依赖的局面;关键基础件是高端制造的前提和基础,高性能电子元器件、传感器、宇航级可编程门阵列以及高质量的轴承、液—气—密件、驱动器、减速器、控制器等,为高端制造提供了坚实的硬件支撑,在制造基础上必不可缺。

    《中国科学报》 (2017-02-07 第1版 要闻)

    高端制造要通过军民深度融合在重点行业的重大装备上发挥示范和引领作用,产生创新成果、汇聚顶尖技术、延揽工程人才。重大装备是打造国之重器的强有力工具,是国家战略发展急需的行业重要装备,如航空航天、船舶海洋、轨道交通、能源工程、电子信息高端装备等,事关国计民生、国防安全、国家利益,是军民深度融合发展的典型代表。下大力气自主发展重大装备,提高综合制造能力,是抢占国际技术前沿、解决国家战略急需、提升整体制造能力的必由之路。

    发展高端制造迫在眉睫,却又任重道远。对于当前制约高端制造发展的诸多瓶颈问题,亟待集中力量、重点突破,理顺机制、完善体制,着力将中国制造推向更高发展阶段。

    (段宝岩系中国工程院院士、西安电子科技大学教授,李耀平系西安电子科技大学高级工程师)

    《中国科学报》 (2018-11-05 第1版 要闻)

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