《中國機(jī)械工程技術(shù)路線圖》(下稱路線圖)是在中科院院長、機(jī)電工程學(xué)會路甬祥理事長全程的倡議和具體指導(dǎo)下完成的。路線圖中講到機(jī)械行業(yè)的四大進(jìn)展，兩大問題，五大發(fā)展趨勢。提列了八大機(jī)械工程技術(shù)，而且指出今后20年就要圍繞這八大機(jī)械工程技術(shù)來進(jìn)行創(chuàng)新。今天主要介紹路線圖中研究的工程技術(shù)和今后20年要進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)新的關(guān)鍵問題。
1 我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 中國已成為全球第一機(jī)械制造大國
中國已經(jīng)是全球第一的機(jī)械制造大國，但僅僅是GDP產(chǎn)值世界第一，而真正的含金量不是很高。工程機(jī)械重量的70%是我國制造的，主要是結(jié)構(gòu)件，剩下的30%是進(jìn)口件。而工程機(jī)械利潤的70%是流到了外國，我們只剩下30%。工程機(jī)械的狀態(tài)反應(yīng)了我們整個國家機(jī)械工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平，可以說中國是第一機(jī)械制造大國，而不是強(qiáng)國。
1.2 重大技術(shù)裝備自主化取得較大突破
“十一五”以來，圍繞能源、材料、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)及國防等領(lǐng)域發(fā)展的需要，開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)械產(chǎn)品，其國內(nèi)市場自給率已經(jīng)超過了85%。
工程機(jī)械相對于機(jī)械的其他種類近十年的發(fā)展特別快，這是值得我們自豪的。但是這個進(jìn)步是不是屬于技術(shù)上的重大突破，還值得我們考慮。我們的技術(shù)究竟有多少是自主的技術(shù)、創(chuàng)新的技術(shù)、超過國外的技術(shù)。我們也要進(jìn)一步思考，外國人是不是制造不出最大的，還是他們考慮多方面因素不愿意做最大的。
1.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得一定進(jìn)展
三資企業(yè)比重大大提高，發(fā)展活力越來越強(qiáng);國有大企在重大技術(shù)裝備研制和生產(chǎn)中繼續(xù)發(fā)揮主力軍作用;民營企業(yè)有很強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，對機(jī)械工業(yè)的貢獻(xiàn)率超過了50%;代表性產(chǎn)品國際地位提升，高端產(chǎn)品比重提高。
1.4 進(jìn)出口貿(mào)易逆差變順差，結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化
2006 年我國機(jī)械工業(yè)對外貿(mào)易首次實(shí)現(xiàn)順差，外貿(mào)結(jié)構(gòu)也不斷優(yōu)化。
2 機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展趨勢
2.1綠色
綠色包括人類友好(所有生物)、資源節(jié)約(能量、物料、信息)、環(huán)境友好(生態(tài)、空氣、水)，這就是綠色的含義。而且在時(shí)間長度上，綠色應(yīng)該是全生命周期的，制造過程、運(yùn)行使用過程、維修保養(yǎng)再制造過程、用后處理過程都要綠色。
綠色制造技術(shù)包括綠色設(shè)計(jì)技術(shù)、綠色材料技術(shù)、綠色制造工藝(包括精確成形、干式準(zhǔn)干式切削、廢物再利用、快速原型制造等)、綠色包裝技術(shù)(包括包裝設(shè)計(jì)，包裝材料、包裝結(jié)構(gòu)和包裝廢棄物處理)、綠色處理技術(shù)(再制造技術(shù)及綠色回收技術(shù))。
2.2智能
(1)智能制造是制造技術(shù)與信息技術(shù)綜合交叉的技術(shù);
(2)制造活動中的各種數(shù)據(jù)與信息的感知和分析，經(jīng)驗(yàn)與知識的學(xué)習(xí)和創(chuàng)建，基于數(shù)據(jù)、信息、知識的智能決策與執(zhí)行;
(3)智能制造技術(shù)包括制造智能、智能制造裝備、智能制造系統(tǒng)、智能制造服務(wù);
(4)智能工程機(jī)械(機(jī)床，機(jī)器人，特種制造裝備);
復(fù)雜、惡劣、不確定的作業(yè)環(huán)境要求智能化的工程機(jī)械，以提高設(shè)備的可靠性和物流作業(yè)的安全性，提高工程質(zhì)量和生產(chǎn)效率。熟練工人的短缺和復(fù)雜艱苦的工作環(huán)境要求提供更便捷、更人性化的智能作業(yè)輔助操作系統(tǒng)。大規(guī)模的現(xiàn)場施工也對作業(yè)機(jī)群的智能化管理和調(diào)度提出了更高的要求。
(5)智能化制造的目標(biāo);
2020年，工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)單機(jī)的智能化，具有針對環(huán)境和作業(yè)特征的智能輔助行進(jìn)與作業(yè)操作物流系統(tǒng)、智能狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)、自適應(yīng)動力與燃油控制系統(tǒng)、GPS 導(dǎo)航/精密定位與實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)。
2030年，建立作業(yè)機(jī)群協(xié)作施工系統(tǒng)，機(jī)群監(jiān)測與控制系統(tǒng)和單機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫鏈接，具備完善的信息通信功能、作業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與智能分析功能、機(jī)群定位與工況分析功能、資源優(yōu)化與智能調(diào)度功能、作業(yè)信息管理功能。
2.3 超常
超常態(tài)條件下的制造技術(shù)：
(1)巨系統(tǒng)制造：航天運(yùn)載工具、100萬千瓦以上的動力裝備、數(shù)百萬噸級的石化裝備、數(shù)萬噸級的模鍛裝備、超大型零部件和系統(tǒng)的制造;
(2)超微超精密制造：微納電子器件、微納機(jī)電系統(tǒng)等極小尺寸或極高精度的產(chǎn)品需要微細(xì)制造和超精密制造;
(3)超高能制造：極高能量密度的激光、電子束、離子束等強(qiáng)能束制造;
(4)超高性能產(chǎn)品制造：航空發(fā)動機(jī)葉片工作環(huán)境溫度1300度，合金葉片用單晶制造技術(shù)，海洋工程裝備在高壓低溫腐蝕環(huán)境中;
(5)超常成形工藝：增量制造工藝。
2.4 融合
(1)多種工藝融合。車銑刨磨復(fù)合加工、激光電弧復(fù)合熱源焊接、冷熱加工等不同工藝通過融合將出現(xiàn)更高性能的復(fù)合機(jī)床和全自動柔性生產(chǎn)線;激光、數(shù)控、精密伺服驅(qū)動、新材料與制造技術(shù)相融合產(chǎn)生先進(jìn)快速成形工藝，金屬材料直接快速成型逐漸轉(zhuǎn)向工業(yè)應(yīng)用。
(2)與信息技術(shù)融合。更高檔次的數(shù)控裝備、數(shù)碼產(chǎn)品和智能裝備;自下而上的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)的集成企業(yè)信息系統(tǒng)。
(3)與新材料融合。先進(jìn)復(fù)合材料、電子信息材料、新能源材料、先進(jìn)陶瓷材料、新型功能材料(含高溫超導(dǎo)材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等)、高性能結(jié)構(gòu)材料、智能材料等將催生新的生產(chǎn)工藝。 2009年投資超百億美元的波音787機(jī)身80%由碳纖維復(fù)合材料和鈦合金材料制造，節(jié)能減排。
(4)與生物技術(shù)融合。模仿生物的組織、結(jié)構(gòu)、功能和性能的生物制造。
(5)與納米技術(shù)融合。納米材料表征技術(shù)水平進(jìn)一步提高，新的光學(xué)現(xiàn)象可能被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致新光電子器件的發(fā)明，對納米結(jié)構(gòu)的尺寸、材料純度、位序以及成份的精確控制將取得突破性進(jìn)展。
(6)與文化融合。
2.5 服務(wù)
未來20年我國將更關(guān)注服務(wù)型制造技術(shù)的發(fā)展，其特點(diǎn)主要有：
(1)知識性。重點(diǎn)向支持高附加值環(huán)節(jié)服務(wù)的技術(shù)發(fā)展，更具知識性和高技術(shù)性。如：設(shè)備狀態(tài)智能感知、信息傳送及其與控制系統(tǒng)的智能互聯(lián)技術(shù)的研發(fā)。
(2)集成性。即通過技術(shù)集成達(dá)到服務(wù)功能集成。如：機(jī)械產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)將實(shí)物產(chǎn)品和服務(wù)集成起來作為一個整體解決方案銷售給客戶，以滿足客戶特殊需求。又如：產(chǎn)品售后服務(wù)集成技術(shù)包括設(shè)備運(yùn)行、維修、產(chǎn)品再循環(huán)使用等服務(wù)技術(shù)的集成。
(3)戰(zhàn)略性。機(jī)械產(chǎn)品用戶的需求已擴(kuò)大到戰(zhàn)略咨詢領(lǐng)域。如：機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)資產(chǎn)與壽命評估技術(shù)，用戶企業(yè)往往將這項(xiàng)評估作為制定發(fā)展戰(zhàn)略或經(jīng)營策略的依據(jù)，或者在資產(chǎn)重組等方面發(fā)揮重要的作用。服務(wù)由局域擴(kuò)展到全球，由離線展轉(zhuǎn)向在線，由被動轉(zhuǎn)向主動。
3 我國機(jī)械工業(yè)的存在問題
3.1 問題的表象
(1)自主創(chuàng)新能力薄弱，高端裝備制造呈現(xiàn)失守困局。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)品牌的技術(shù)和產(chǎn)品少，大型民用飛機(jī)、深水海洋石油裝備、90%的高檔數(shù)控機(jī)床、95%的高檔數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人和工廠自動控制系統(tǒng)、70%的儀器依賴進(jìn)口。2009 年裝備制造業(yè)進(jìn)口總額高達(dá)1800 億美元，絕大多數(shù)是高端產(chǎn)品與核心關(guān)鍵基礎(chǔ)件。海洋工程裝備，航空發(fā)動機(jī)和飛機(jī)機(jī)載設(shè)備、高檔數(shù)控機(jī)床等高端主機(jī)和成套設(shè)備所需的關(guān)鍵零部件、元器件、配套件乃至原材料大多依賴進(jìn)口。大型工程機(jī)械高壓液壓件全部進(jìn)口。核電機(jī)組設(shè)備投資1/4 的泵閥依賴進(jìn)口。
(2)現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)發(fā)展緩慢，價(jià)值鏈的高端缺位。提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套和工程承包的整體解決方案、遠(yuǎn)程診斷維護(hù)、回收再制造、租賃等服務(wù)業(yè)未能培育，大多數(shù)企業(yè)服務(wù)收入所占比重低于10%，主要業(yè)務(wù)處于價(jià)值鏈低端的加工裝配環(huán)節(jié)。
3.2 直接原因
(1)政府倡導(dǎo)創(chuàng)新的策略有偏差、引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新、集成創(chuàng)新。追求短平快。
(2)企業(yè)在引進(jìn)、仿造、組裝、合資、收購上面做足了表面文章。對資本、樣機(jī)、裝備、表面技術(shù)實(shí)行的多層次引進(jìn);對各國、各公司實(shí)行的多頭引進(jìn);同行之間多對多、多對一重復(fù)引進(jìn);獨(dú)家多輪引進(jìn)、不斷引進(jìn)。精力都用在整機(jī)表面上，核心、基礎(chǔ)和關(guān)鍵零部件直接進(jìn)口。不少“高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)”是國外企業(yè)在國內(nèi)的加工組裝業(yè)，根本沒有自主核心技術(shù)。
4 我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展展望
十年左右變機(jī)械工業(yè)大國為強(qiáng)國：國際市場占有率處于世界第一位;超過一半的工業(yè)總產(chǎn)值國際競爭力處世界前三位;擁有一批進(jìn)入世界500強(qiáng)的國際化大企業(yè)集團(tuán);擁有一批國際競爭力和市場占有率處世界前列的裝備制造基地。
4.1 推進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級
(1)服務(wù)型制造：全生命周期的現(xiàn)代制造服務(wù)。發(fā)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套和工程承包、設(shè)備租賃、遠(yuǎn)程診斷服務(wù)、回收再制造等;
(2)智能制造：信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)深度融合，提高裝備的功能和性能;
(3)綠色制造：推行節(jié)能減排與綠色制造，提高材料利用率和生產(chǎn)效率。
4.2 夯實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)
加強(qiáng)大型鑄鍛件和關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件等共性技術(shù)攻關(guān)。專項(xiàng)研究產(chǎn)業(yè)化試制，提高高端產(chǎn)品成品率。
針對鑄、鍛、焊、熱處理表面處理，高速超高速切削、磨削等基礎(chǔ)制造工藝，在產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和中心城市建設(shè)區(qū)域性工藝中心，實(shí)現(xiàn)低排放、低能耗、專業(yè)化的集約發(fā)展。
4.3 大力培育新興產(chǎn)業(yè)
新興產(chǎn)業(yè)的特征為：技術(shù)先進(jìn)性，國內(nèi)已有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)基礎(chǔ)和人才;市場空間大，對裝備制造業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)能起到支撐作用;處于產(chǎn)業(yè)成長初期，成長潛力大;能源、資源的供給有保障。重點(diǎn)圍繞新能源發(fā)電設(shè)備、智能電網(wǎng)及其設(shè)備、高速鐵路設(shè)備、海洋工程設(shè)備、儀器儀表及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、節(jié)能環(huán)保與資源綜合利用設(shè)備等方面，加快培育和發(fā)展的進(jìn)程。
4.4 做強(qiáng)做大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)
加大創(chuàng)新投入、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力和品牌影響力，重點(diǎn)圍繞清潔高效發(fā)電設(shè)備、輸變電設(shè)備、煤炭綜采設(shè)備、軌道交通裝備、工程施工機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、起重機(jī)械等已具有產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)。
4.5 提升自主創(chuàng)新能力
加速清潔高效發(fā)電設(shè)備、超特高壓輸變電設(shè)備、大型冶金成套裝備、大型石化和石油鉆采裝備等成套裝備、高技術(shù)裝備和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需裝備的自主研發(fā)。
完善裝備自主創(chuàng)新體系，建立健全裝備制造領(lǐng)域國家實(shí)驗(yàn)室、國家工程中心建設(shè)，支持大型裝備制造企業(yè)建立高水平的企業(yè)技術(shù)中心，并與研究院和高等學(xué)校建立持續(xù)的戰(zhàn)略合作關(guān)系，強(qiáng)化以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系。
（轉(zhuǎn)載）
