工业转型升级如何突破:把握新一代制造技术发
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  前不久,实施制造强国战略的第一个十年行动纲领《中国制造2025》印发,为我国工业转型升级明确了目标任务。制造业是工业的主体。我国工业要在新一轮国际竞争中获得优势地位,不能盲目追求超前的工业生产方式,更不能亦步亦趋地被动追赶,而必须立足我国实际,紧盯新一代制造技术发展方向。

  我国工业转型升级,首先应立足自身实际。德国工业4.0战略是信息化与工业化深度融合的产物。作为新的工业生产模式,工业4.0对我国工业转型升级具有一定启示意义。但目前,我国绝大多数工厂还处于劳动密集的规模化流水线的工业2.0时代,尚未进入大规模自动化生产的工业3.0时代。鉴于与发达国家工业水平存在较大差距,我国应立足自身实际,在总体上追求工业4.0的同时,兼顾工业3.0工业2.0,寻找工业转型升级的突破口。《中国制造2025》就是要打开这个突破口。

  把握新一代制造技术发展方向,是我国工业转型升级的关键。制造业的发展历程和趋势可分为三个阶段:以经验和技艺为基础的手工成型制造1.0时代,基于机器精度的可控制造2.0时代,接近物质基本组成的原子和近原子尺度的制造3.0时代。制造的核心技术之一是加工。

  当加工的尺度从微米、纳米向原子尺度逼近时,出现了原子量级的材料去除、迁移或增加,传统的加工理论已无法解释这一尺度下发生的现象和效应。这也标志着制造技术将从以经典力学、宏观统计分析和工程经验为主要特征的现代制造技术,走向基于多学科综合交叉集成的新一代制造技术。这种原子或近原子尺度的制造,简称为ACSM制造,即制造3.0。制造3.0远远超出常规制造的理论和技术范畴,在电子信息、材料、新能源、生物医药和国防安全领域具有重要研究价值和广阔应用前景,是新一代制造技术发展的重要方向。

  只有牢牢把握制造技术发展方向,才能避免无效投入、摆脱被动局面。例如,电子管出现后,曾一度成为电路系统的核心元件,但随后被晶体管取代。又如,微芯片的诞生开创了一个时代,芯片集成度正在快速发展。但将来,利用量子科学开发出基于量子芯片的新的信息处理机制,即量子计算机,其处理速度理论上将是传统电子计算机的上万亿倍。

  试想,如果在晶体管出现之前,我们下大气力投入电子管的研究、开发与产业化,当晶体管出现后,所有努力就都会付之东流。同样,如果我们付出巨大努力在微电子芯片制造上,若干年后,当量子芯片时代到来时,就不得不进行另一轮追赶。无论量子芯片还是其他我们没有预见到的新的革命性元器件,当它们形成产品时,都必然对新一代制造技术产生巨大需求。

  从历史上看,一个国家只有把握制造技术发展方向,利用好制造领域科学技术变革的机遇,才能实现快速发展、跨越式发展。可以说,制造业发展一定程度上左右着世界经济格局的变化。亚毫米级制造精度使蒸汽机革命在英国获得成功,造就了日不落帝国;微米级制造精度适应了电气和电子产品制造,成就了美国、欧洲和日本的经济快速发展。作为下一代制造技术的代表,制造3.0有望在制造领域带来科学技术变革,为我国实现由制造大国向制造强国转变提供重要机遇。(作者为天津大学教授、973计划项目首席科学家)

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