制造技術的限制是先進技術無法實用化的重要原因
我也做過科技部的973項目,有些技術為什么走不到市場上去,對此我有一些思考。這里面可能有這個問題(制造業瓶頸)。
德國弗郎霍夫研究所(FIPT,FraunhoferInstituteforProductionTechnology)是歐洲大的應用研究機構,經營著大約80家下屬研究機構,每年研究預算超過10億歐元。FIPT的研究是市場導向的,專注于為現代制造業的客戶開發新的解決方案和現有的解決方案,集中了德國科研的骨干人才力量、資金和大型設備。
而科技部973計劃則是一項中國政府制定的專注解決國家中長期發展中面臨的重大關鍵問題的基礎性研究的計劃。基礎和應用正是學術實驗室和企業所關注的,對于科技的兩種代表性的態度。
對于高校的老師、研究者來說他們關注的重點是論文,是創意本身。而企業關注的是成套的、徹底的解決方案。所以當研究者的創意落實的過程中,可能會有一些差距,比如工廠能實現的制造精度比要求的要差零點零幾,而正是這點差距就決定了這個技術走不出實驗室。在這樣的思考下,我們近我們在江蘇也成立了一個無錫研究院(華中科技大學無錫研究院),這個研究院的目的就是以德國這個研究所的地位為目標。幫助我們的企業改進制造技術。
華中科技大學無錫研究院成立于2012年6月,由無錫市人民政府與華中科技大學聯合共建,對科技研發和成果轉化等項目予以立項支持,鼓勵科技成果轉化,并在全力推進在長三角地區內相關行業應用領域中的應用示范。
我們很多是跟企業聯系非常多的。落戶不到三年,感覺很多企業對智能制造的需求量其實是很大的。這個研究院很好的一點是,我們可以把一些大學里畢業的研究生留在研究院,然后繼續花時間把他們項目的相關技術做可靠,我們研究院從三年前剛剛建立至今已經發展了有一百多號專職人員,這個人員將來對技術的推動,可能更加重要一點。
目前我們這里主要還是做三種技術:一是數字化技術,研究怎樣提高工藝精度,二是智能化技術,就是生產設備的智能。還有就是智能化車間技術,應該說在這個研究所里,我們在智能制造方面確實做出了一些比較好的案例。真正幫企業解決了一些問題。比如我們的研究院就在無錫透平葉片廠旁邊,我們的人員就跟他們企業的工程人員長時間在一起交流。因為一個問題的解決,是需要長時間去交流的,需要科研機構的人和企業的人一起工作,一起交流,通過問題來驅動研究進度,終把這些問題一個一個的解決,然后真正把企業競爭力提升。
華中科大無錫研究院的成果之一
很多人的目光可能聚焦在基礎研究和應用研究,卻忽視了將這兩者聯系起來的橋梁——加工制造本身的技術也是需要研究的。舉個例子,新一代Intel桌面平臺的酷睿系列處理器的制程工藝都已經普遍達到了14/16nm。而中國大陸自有技術生產的芯片制程仍停留在40nm的級別(麒麟用的是中國臺灣的工藝)。導致這種結果的更多不是芯片基礎理論或者設計能力的差異,而正是國產的芯片生產設備的精度達不到那個程度。那如何能有效的提高制造水平?丁院士也給出了他的看法。
我覺得提高制造業水平,很重要一個方向就是機器人加工。因為大家知道這個機床,非常大,也非常笨重,因為機床追求精度要好。所以導軌很長。要加工一個大型零件的話,零件有多長,機床就有多大。帶來的這些問題還是非常多的。而如果能靈活應用機器人。
近我們做得比較好的就是大型風電葉片,我在現場看到有很多工人要參與工作,環境非常惡劣,我覺得機器人要盡快進入這個行業,如果我們能實現搞個六七臺機器人并行加工,這樣來實現葉片的加工,就會好很多。將來一定能出現能稱作“能工巧匠”的機器人,但是目前來講,這種“能工巧匠”機器人在機構,控制、測量等方面都有一些新的挑戰,但以后這些都能克服。所以我覺得將來機器人加工應該是一個很好的智能制造一個新的方向,可以發揮機器人的優點,也可以彌補數控機床加工一些大型零件時體現的不足。
關于制造業的將來,丁院士也給出了一個預測:
我們國家在整個科技發展史上有很高的地位。但是中國古代的文明,科技文明,我覺得是來源于我們祖先的能工巧匠,他們關于制造技術方面的經驗傳承支撐了我們古代燦爛的文明。
但是將來的制造技術的發展可能不止是簡單的經驗傳承,我覺得將來的制造技術的發展靠的就是學科的交叉。尤其是跟信息、材料、力學、物理交叉,通過學科交叉慢慢走向智能化。所以總而言之,不管叫什么智能制造也好,追求的一定是適應性,以及自律性,同時面向我們國家的裝備的重大需求,離開了國家的需求,可能你很難有發展。還要加強基礎研究,拓展學科新增長點,培養高水平人才進來,同時在舞臺上加強合作,才真正能夠實現我們的制造從數字化走向智能化,為國家制造強國貢獻力量.