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以完善的自主基础技术体系推动创新发展
来源:学习时报    作者:宋廷伦    2015-12-17 09:43:37

  党的十八届五中全会提出坚持创新发展,旨在全面提升自主工业产业的竞争力,实现从高速增长到高效增长的战略转变。目前,我国工业发展多简单吸收、消化、应用国外先进技术,追求快速和直接经济效益,自主基础技术体系薄弱问题凸显。特邀请千人计划专家宋廷伦撰文,探讨如何在建立国家研发基地和商业运作团队、打造稳定的研发队伍等方面发力,以完善我国自主基础技术体系。

  为简化描述,本文所提到的基础技术体系是指为支持产品开发和制造活动所必需的设计、虚拟验证、产品全生命周期数据管理所用到的设计仿真软件、方法、流程和信息化系统及其集成。这些软件、方法、流程和系统组成的集成环境构成了一个研发和制造企业的技术平台,是企业实现快速创新产品、缩短研发制造周期、降低成本、提升产品和企业竞争力的基础保障。“工业4.0”和“中国制造2025”的核心是在传统制造业中融入先进的设计仿真技术、产品全生命周期数据管理技术,以实现企业业务链各环节的“同步工程”。一个企业的基础技术体系是高效研发、智能制造的基础,然而恰恰是在基础技术体系方面我国企业还主要依赖于国外技术和资源,与世界先进企业仍存在几十年的差距,基础技术体系已经成为实施“坚持创新发展”战略的薄弱环节。

  我国基础技术体系现状和存在的问题

  以我国的汽车工业为例,虽在过去的30年中创造了连续20年两位数增长的奇迹,但自主汽车企业仍处于价值链的低端,自主产品徘徊在低端市场,盈利能力弱。目前中国汽车企业基础技术体系主要依赖于欧美的几大供应商,设计软件和产品全生命周期数据管理技术主要被西门子、达索、和PTC三家国外公司垄断;仿真软件供应商相对较为分散,主要原因是仿真软件取决于细分专业,比如结构强度仿真和空气动力学仿真使用的就是完全不同的软件,但主流设计仿真软件供应商也都是美欧企业。下面是近年来基础技术体系市场的一些特点和趋势。

  2014年全球市场总额约370亿美元,中国市场份额为15亿美元,占全球市场份额4%。全球市场增长率一直高于平均经济增长率,2014年全球平均经济增长率2.6%,该市场增长率6.8%,中国市场增长率达12%。2014年中国汽车、国防、航空、工业设备、高技术产业基础技术体系投入总额约9亿美元,占中国市场总额15亿美元的60%。西门子、达索、PTC三家供应商在中国市场产值达5亿美元,占整个中国基础技术体系市场三分之一,中国尚无任何一家自主基础技术体系厂商进入该市场供应商前10名。由于中国企业急需提升创新能力,对基础技术体系需求强劲,该市场的未来增长率会远高于国民经济增长率。虽然中国该市场经济总额占GDP不足0.02%,却可以严重制约国防、航空、汽车、工业设备、高技术等支柱产业的发展。

  我国基础技术体系薄弱的主要原因

  缺乏长远规划和政策倾斜。虽然基础技术体系产业占国民经济总量微乎其微,但却影响着国家GDP总量60%的支柱产业。几十年来我们没有明确的发展规划,在宏观政策、投资等方面一直没有扶持和培育措施,导致该产业的自主研发至今未能与国际主要竞争对手形成任何实质性的竞争能力,国民经济支柱产业所使用的基础技术体系几乎完全依赖国外技术。

  掌握核心技术需要周期长。基础技术体系的核心包含了大量数学、物理、材料、机械、行业最佳方法和实践等关键技术,从60年代初的SAP有限元软件问世和初步应用以来,国外的先进企业和研究机构从未间断对相关核心技术的研究,其中包括先进的建模技术、高效和精确的算法、与相关领域计算机应用技术的集成,以及近年发展起来的大数据和云技术等。这些新技术的研究需要大量的投入,其投入产出模式与其他基础技术研究一样,短期内甚至在相当长一段时间得不到经济回报,研究机构和开发人员需要有“耐得住寂寞”的素质。在汽车、国防、航空业广泛应用的多体动力学仿真软件ADAMS的开发应用始于80年代初,历经30多年的发展至今仍是行业首选软件,80年代中期中国也有部分高校开展了相关研究并开发了用于国防研究相关项目,其中在多体动力学模型中融入柔性体的概念比ADAMS早约10年,但由于后续资源投入问题该项目在90年代末停止了。美国Altair公司在1982年推出了首款有限元前后处理软件HyperMesh,经过30多年的不断更新和持续功能升级,今天已经成为世界所有有限元用户的首选前后处理软件,Altair在30多年中一直有一个几十人、多时上百人的开发团队根据用户和行业需求在不断地进行功能创新。产品全生命周期数据管理技术经历了类似的发展历程,目前中国市场上应用的技术主要是西门子公司的TeamCenter、达索公司的Enovia和PTC公司的Windchill,这些系统也经历了从无到有、功能不断完善、性能不断提升的几十年的发展过程。由此可见,在国家的合理规划和布局前提下,持续投入和“耐得住寂寞”研发团队的持之以恒是成功最关键的因素。

  缺乏用户重视和支持。如上所述,中国部分高校和研究机构也曾做过自主研发的努力,部分阶段性成果也成功用于国防等行业,但未能取得广泛应用的主要原因之一是行业对自主技术缺乏支持和信任,同时研究团队没有商业运作经验和理念,在国外竞争对手的成熟市场运作和商业竞争模式下,未能找到有效的发展路径。汽车、国防、航空等企业经营的重点是打造具有竞争力的产品、快速取得经济效益,但对保障业务链正常工作的基础技术体系建设未能纳入企业发展战略,形成了多年来企业决策层认为这是公司IT部门的职责的理解误区,最终全部通过招投标形式采用了国外供应商的基础技术体系解决方案。

  建立自主基础技术体系能力

  “坚持创新发展”为基础技术的自主研发提供了契机,国民经济支柱产业创新发展应该同时带动这些支柱产业所用基础技术体系的创新发展,为可持续发展提供强有力的基础技术体系支持,把基础技术体系的自主研发作为国家发展战略之一,从宏观政策方面予以扶持。

  建立国家研发基地和商业运作团队。基础技术体系的发展需要持续的投入,不同于一般工业企业,基础技术体系研发周期长、见效慢,需要国家在政策和资源上予以扶持。高校、国家级研究院所以及部分有能力的小企业是研发的主体,可以通过国家投入、融资等方式成立联合研发基地和机构,集中国家的相关人才资源和资本、同时考虑并购国外该领域部分小企业,形成具有一定竞争力的研发基地。同时建立商业化运作团队,保证研发成果及时转化为生产力和取得持续研发需要的资源。

  打造稳定的“耐得住寂寞”的研发队伍。如前所述,基础技术体系产业的成果转化为生产力和取得直接经济效益周期长,通常需要几个“五年计划”甚至是几代人的努力才能打造出与国外供应商具有竞争力的产品,浮躁和只注重短期效益的团队没有能力承担这一使命。

  涉及国防航空等企业优先选用自主产品。与操作系统和搜索引擎相似,承担国防建设和影响国家安全的产业长期依赖国外供应商提供的基础技术体系存在着巨大的风险。从一个企业所使用的基础技术体系可以初步判断一个企业的研发水平和管理模式,对于影响国家安全和国民经济支柱产业的企业,国家需要有计划地开发和应用自主研发的基础技术体系。

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