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中国工程院院士柳百成:加快改变共性技术研发“缺位”现状

《中国制造2025》颁布后,受到国内外高度关注。其中制造业创新中心建设等五大工程正在积极实施之中。2015年,作者曾组团赴美考察美国先进制造伙伴计划及制造创新研究院,并继续跟踪制造创新研究院的进展。美国制造创新研究院的一些做法及经验,对我国制造业创新体系建设会有所启迪和借鉴。

从“制造业-美国”学习先进经验

2011到2014年,美国总统科技顾问委员会连续向美国总统提交了《确保美国在先进制造业的领导地位》等三份报告。

2011年,美国总统宣布成立“先进制造业伙伴计划”,并专门成立了一个由工业界的巨头及学术界著名专家组成的指导委员会。这个指导委员会提出了三条重要建议:第一,成立跨部门的办公室,直接领导“先进制造业伙伴计划”;第二,建立由一批制造创新研究院组成的国家制造创新网络;第三,发挥社区学院的作用,特别是高级技术工人的培训。

根据上述建议,美国正式宣布建立国家制造创新网络。第一批建立15所,最终建立45所制造创新研究院。

2016年9月,美国正式将国家制造创新网络更名为更为响亮、更为言简意赅的名称,“制造业-美国”。“制造业-美国”的目标是,通过由制造创新研究院组成的国家制造创新研究院网络,提高制造业的全球竞争力,建设可持续发展的国家制造研发基础设施,有利于全美国大、中、小制造企业的发展。

“制造业-美国”的愿景是,要促进形成联合的美国制造业,将思想最活跃、最有创新能力的企业联合起来,研发世界上最前沿的制造技术。最终促进“制造业-美国”取得成功,确保“美国造”不仅是世界上最著名的商标之一,而且成为具有创新、可持续发展、有稳定职业和坚固社团的工业的重要标志。

我国共性技术研究十分薄弱

美国建立制造创新研究院的目的非常明确,就是要解决研究成果转化存在的突出问题,要为研究成果和产业化中间架设畅通的桥梁。

美国科学地把制造创新过程分成六个阶段,如图所示,(也可用技术成熟度来描述)。第一阶段,基础研究,第二阶段,概念验证(相当于技术成熟度1-3级)。这两部分主要是高校院所在进行,而且在国际上也享有很高声誉。第五和第六阶段(相当于技术成熟度7-9级)分别是生产环境下能力和生产效率示范,这两阶段主要是企业在完成,美国企业的产业化能力很强。当前,主要的问题是从实验室生产到原型样机能力验证的第三和第四阶段缺位(相当于技术成熟度4-6级)。可以称之为“中间环节缺失”。他们更用一个夸张语言“死亡谷”来描述。

因此,美国建设制造创新研究院的目的就是解决“死亡谷”问题,在政府的引导下,组成产、学、研协同创新联盟,分工协作,各司其职,使得科技成果能够顺利、畅通产业化。

制造创新研究院的任务很明确,凡是企业自己能做的,它绝不支持。美国政府可以支持“竞争前技术”的研发,但不能支持“竞争技术”的研发。制造创新研究院主要从事跨行业的共性技术、竞争前技术研究与开发。

制造创新研究院的另一个特点是,研究成果必须共享。我国建立了很多国家级工程实验室,但研究成果不能共享,不能起到这个作用。应该指出,我国共性技术(竞争前技术)研究十分薄弱,这是由于过去的大院大所改制后,造成了现在共性技术研发的严重“缺位”。

制造创新研究院的再一个特点是,承担高级劳动力培训。因此,研究院不仅有著名的研究型大学如麻省理工学院参加,也积极引导社区学院参加,参与培训任务。

聚焦制造业关键共性技术研究

制造创新研究院的设立和战略布局可以用“顶层设计,分工协调,动态调整”来概括。

首先进行顶层设计,由先进制造国家计划办公室负责,在全国范围向企业及学术界广泛征求意见,最后形成具有战略视野的总体部署。

2012年以来,美国已建立9所制造创新研究院,名称如下:1.增材制造,2.轻量化材料,3.数字化制造与设计,4.下一代动力电子,5.先进复合材料,6.集成光子制造,7.柔性混合电子,8.先进功能性纺织品,9.智能制造。

2016年6月,又启动筹建“强化组合式化工过程”,“制造环境下的机器人(RIMI-MII)”及“先进组织生物加工(ATB-MII)”等3所创新研究院。

由上可见,创新研究院的设立主要聚焦在制造业关键共性技术领域。例如增材制造、数字化制造与设计、智能制造及制造环境下的机器人这4所研究院聚焦在智能制造领域,而轻量化材料、先进复合材料、先进功能性纺织品这3所研究院则聚焦在先进材料及工艺领域。

制造创新研究院的筹建,委托政府有关部门,分工协调,如能源部、商务部及国防部等。其中“数字化制造与设计”等6所制造创新研究院是由国防部负责招标组建。

同时,研究院的设立也接受个别企业或学术界的建议,进行动态调整。例如,正在计划筹建新的2所没有命名的创新研究院,提出可以由招标主持单位提出设立新的创新研究院的名称、设想及聚焦领域。

创新研究院的设立,还考虑和兼顾尽可能覆盖制造业聚集的州和地区。例如,正在建设的智能制造创新研究院,由智能制造领导者联合会负责,共有200多个企业、高校、院所等单位组成创新联盟,遍布30多个州。总部设在洛杉矶,并设立五个地区智能制造创新分中心。

制造创新研究院的运行机制

制造创新研究院的运行机制有四大特点,一是组成非营利的协同联盟,二是从事竞争前关键共性及前沿技术,三是研究成果能够共享,四是专门承担高级劳动力的培训。

首先,美国制造创新研究院由产(包含大中小企业)、学(包含大学、社区学院)、研(包含国家研究院所)、政,组成非营利的创新联盟。政府要求研究院在政府资助后3-5年后,能够进入可持续发展、生态平衡环境。研究院设立具体办事机构,有的研究院如数字化制造与设计创新研究院还在芝加哥建立示范实验室。

创新研究院的科研经费,美国政府采取1:1的补助方式。每个研究院国家平均投入7000万美元,创新联盟相应投入7000万美元。费用主要用于研究与开发。很多研究院用了一句响亮的口号“投入一角钱,获得超过一元钱!”,来吸引企业加入联盟。

创新研究院一般设有两个管理机构。以先进复合材料制造创新研究院为例,设立了理事会及技术顾问委员会。前者主要由企业代表及政府管理部门代表组成,研究课题的立项由理事会决策,也就是说,能不能真正做到为企业提供关键共性技术,确实做到“企业投入一角钱,获得超过一元钱的效益”。研究课题的审批和运行则由技术顾问委员会负责,委员会主要由参加联盟的高校院所的教授和专家组成。高校院所在创新研究院中发挥了极为重要的作用,已建成的9所制造创新研究院,其中就有5所由高校为主持负责单位。

创新研究院特别强调加强高级技工的培训,社区学院将主要担负起培训任务。

加强顶层设计着眼全国布局

制造业创新中心要能为全行业服务。我国技术成果转化率只有10%%左右,主要原因是技术创新体系不完善,存在着研究成果到企业产业化中间的缺位,相当于美国制造创新过程中的“鸿沟”,或称之为“死亡谷”。《中国制造2025》建设纲领中,明确提出要建立一批制造业创新中心。新建的制造业创新中心,应该是非营利的、成果能够共享、主要从事竞争前关键共性及前沿技术研发,有培训高级技工的功能,能够为大、中、小企业全行业服务。要特别强调“成果共享”和为“全行业服务”。

创新中心要加强顶层设计。我国“制造业创新体系工程”计划建设40个制造业创新中心,现已建成“动力电池”及“增材制造”2个创新中心。要进一步加强顶层设计,要着眼全国布局,有整体的战略部署。

创新中心要充分利用创新联盟的已有资源。创新中心的建设,不是从零开始、从基建开始。要充分发挥网络作用,尽可能利用参加创新联盟,特别是高校院所的软硬件资源。政府及联盟的投入主要用来资助研究与开发费用。

创新中心要加强国际合作与交流。 当今,世界各国都认识到实体经济,特别是制造业的重要意义,正在采取多种措施加强发展制造业,提高制造业全球竞争能力。因此,加强国际合作与交流,对实施《中国制造2025》及五大工程定会有所启迪和借鉴。

(作者柳百成,系中国工程院院士)

责任编辑:赵强


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