齊魯晚報齊魯壹點記者蔡宇丹
芯片被卡脖子,國內大片投資進入強攻這一領域。但中國被卡脖子的,又豈止芯片!中國在原材料、關鍵零部件上依賴進口,化工、醫藥、精密製造……要突破這一道關隘就要“強基”,這是中國製造開始邁向並跑和領跑階段,一個必須要打的硬仗。
這場硬仗該怎麼打?10月31日,在濟南召開的一場有關內燃機技術的國際研討會上,致力於內燃機可靠性技術提升的專家、學者、企業界給我們上了生動一課——突破這些卡脖子問題,就是要往“一米寬,一公里深” 的垂直細分領域鑽得更深,沒有捷徑可走。
國家級重點實驗室為什麼要死磕“可靠性”?
10月31日,在濟南召開的第二屆世界內燃機大會首場新聞發佈會上,大會主辦方介紹,明年在濟南召開的第二屆世界內燃機大會的一大亮點,是邀請內燃機全產業鏈上的企業來參展,包括傳感器廠家、研發設備廠家。
作為內燃機這個龐大產業鏈中的一環,傳感器和用於工控和檢測的設備,都是中國製造的短板。
傳感器是工業自動檢測和控制的首要環節,再龐大的智能系統,都要從傳感器的針尖開始。但在中國戰略性、支撐性產業版圖上,幾乎找不到傳感器位置。
中科院微電子所旗下創業團隊中科銀芯創始人郭桂良在接受人民網採訪時透露,一些高性能中高端傳感器,95%依賴進口。在這個龐大市場上,山東企業歌爾聲學靠着蘋果手機的強大出貨量,在聲學傳感器的體量上達到百億級,而手機、汽車、工業測量、物聯網等領域用到的傳感器,基本上都是國外品牌。
而內燃機研發設備的重要組成就是各種檢測設備。
今年諾貝爾獎,德國馬克斯.普朗克科學促進學會科學(簡稱馬普學會MPG)旗下科學家分別摘取了物理學獎和化學獎。德國馬普學會相當於德國的中科院,此次旗下科學家根澤爾通過精準測量銀河中心黑洞質量榮獲諾獎。
“我更大的願望是製造更強大的測量工具。” 根澤爾接受採訪時這樣説。“測量,精準的測量,更加精確的測量。”這句話則是根澤爾的同事西奧多在2005年獲得諾獎時對他説的。
兩位德國科學家痴迷的精確測量,鍛造了德國製造強悍的基因。而檢測和計量是精度的源頭,也是製造的第二屬性。在內燃機可靠性國家重點實驗室,就有眾多檢測設備。10月31日,在濟南召開的第九屆內燃機可靠性技術國際研討會上,一些學者提交的論文成果,就是在這個實驗室做出來的。
這個2015年依託於濰柴建立的國家重點實驗室,是國內內燃機行業唯一一家設在企業的國家重點實驗室。這個實驗室不光擁有多位訪問學者(包括2名院士),泰山產業領軍人才、高級工程師,關鍵是擁有數百台套價值不菲的科研設備及配套設備。
抗疲勞的、摩擦磨損的、緊固密封的、協調設計的……這些實驗和檢測設備都是用來提高發動機的可靠性的。這個國家級重點實驗室為什麼要死磕“可靠性”?
以國產發動機B10為例,壽命可達150萬公里,基本上接近世界一流水平,這款發動機大毛病沒有,但輪系、空壓機等卻經常出一些小故障,影響客户體驗,用俗話説,就是零件造得不夠準,不夠好。
這就是中國製造高質量發展的一個關鍵“卡點”。這些問題大多數是零部件供應商沒有按照要求的壽命指標去設計和控制。
國產發動機在可靠性上的短板,暴露的是整個供應鏈短板。這不光是設計和工藝問題,根子在質量意識上、在工業思維上與德國等製造強國的差距,這也是一個工業化比發達國家晚了七八十年的國家的真實水平。
圍繞這個實驗室,濰柴形成了一套與供應鏈協同創新的研發體系:這個實驗室相關試驗研發資源面向產業鏈上下游開放。濰柴與54傢俱有自主研發實力的供應商成立了“濰柴動力產品研發共同體”,與41家上游供方企業建立了“濰柴動力應用技術共同體”。
9月16日,濰柴發佈全球首款突破50%熱效率柴油機。濰柴在新聞發佈會上強調,這是一場以0.1%累加艱難推進的創新。
在工業領域,很少看到互聯網行業常用的“顛覆式創新”這個詞,更多是以“0.1%的累加艱難推進”狀態——大量的仿真和台架試驗,上千種方案的探索分析,檢測,不停地檢測,更精準地檢測,最終獲得歷史性突破。
這就是工業領域“1米寬,100米深”的真實寫照。從這次研討會上專家學者發佈和提交的報告及論文主題就能看出來,從材料、到器件、到系統,在每一個深度垂直細分領域,圍繞提高內燃機可靠性技術進行最基礎研究。美國工程院院士、麻省理工學院陳剛教授做的報告,就是對材料的研究談起的。
這樣一個複雜的、環環相扣的產業鏈,靠着每一個環節精準度累加,才成就一款高質量內燃機。這也是業界為什麼把內燃機工業視為重要的基礎產業的原因,因為它深刻地影響着相關行業的技術發展水平,築起的是中國裝備製造的“基石力量”。
比亞迪股價今年暴漲300%,內燃機行業怎麼説
現在,與內燃機這個代表傳統技術路線在中國汽車市場角逐的,就是風頭正勁的新能源汽車。
蔚來股價一年翻30倍,特斯拉股價一年間漲10倍、比亞迪股價今年以來暴漲300%……新能源汽車2020年狂飆突進,社會對於這場內燃機行業大會以及明年4月在濟南召開的世界內燃機大會,關注點無疑聚焦在汽車行業未來的技術路徑和賽道選擇上。
第九屆內燃機可靠性技術國際研討會期間舉行的第二界世界內燃機大會首場新聞發佈會上,就有記者提問:電動汽車、傳統內燃機動力汽車、氫燃料電池汽車三者未來產業地位如何。
資本狂熱喧囂,學界一片冷靜。這次內燃機可靠性技術國際研討會主論壇的開場報告,就是中國工程院院士、內燃機可靠性技術國家重點實驗室學術委員會主任蘇萬華做的《發展新一代內燃機的重要意義》,蘇萬華院士用一系列數據進行了研判——
其一,以內燃機為動力系統的商用車,目前承擔了我國客運78.8%、貨運77%的市場構成。中國幅員遼闊,這一情況將長期存在。
其二、不管是發展新能源還是傳統內燃機動力,都要考慮到成本的有效性。一座加氫站建設成本是傳統加油站的3倍;3.5噸重燃料電池物流車製造成本是同級別燃油車成本的8-10倍。
其三,節能減排這筆賬,要用“全生命週期”算總賬。從能源開採、零部件材料開採,到整車報廢回收處理整個環節看,電動車未必更減排。
未來,多種技術路線將長期共存,傳統能源阻擋不了新技術,新技術也消滅不了傳統動力。
來自內燃機行業理性、清醒的判斷,需要被全社會聽到。另一方面,在技術路線之爭下,新一代內燃機不斷進行電動化、數字化、智能化改進,不斷地追求熱效率提升。客觀上講,新能源技術高度發展,也倒逼內燃機行業加快技術升級和產品換代。
以目前46%行業平均熱效率水平估算,熱效率提升至50%,柴油消耗將降低8%,二氧化碳排放減少8%,按照目前國內重型柴油機市場保有量700萬台估算,如果全部替換為50%熱效率柴油機,每年大概可節約燃油3332萬噸,減少二氧化碳排放10495萬噸。
這是一個了不起的數據,這也代表了傳統內燃機的技術自信。
突破領跑者遊戲:一滴潤滑油裏的“強基之戰”
新能源在崛起,傳統發動機也在砥礪前行,一方面,以濰柴這樣的頭部企業開始與國際一流企業並跑甚至領跑;另一方面,整個行業在邁向高質量發展過程中,“強基”、補短板、解決卡脖子問題成了關鍵詞,目的就是要做到國產替代。
中國科學院院士、內燃機可靠性技術國家重點實驗室學術委員會副主任劉維民做了《潤滑油脂及內燃機潤滑油材料技術》的報告。
拿保有量最大的乘用車而言,至2025年,新法規下燃油經濟型要求將大幅提升至4L/100Km,這一標準直接要求車企提高發動機熱效率。對於重型柴油機而言,一系列提升排放標準的超高壓燃油噴射技術等技術將逐步應用,這一系列技術升級直接關係到潤滑油。潤滑油的流動性、粘度、抗磨性、抗氧化性、油泥沉澱物等性能,都必須要跟得上發動機的技術升級。研討會茶歇期間,中國內燃機學會副理事長、內燃機可靠性技術國家重點實驗室主任譚旭光還抓住時間和劉維民院士交流有關潤滑油的問題。
明年舉行的第二屆世界內燃機大會,還專門把潤滑油劑作為發動機一個部件來看,增加了對潤滑油、潤滑油劑技術展示的板塊,從國內和國外選擇了四家頂級企業進入展會交流。
這些做法,都是為了補行業短板。
齊魯晚報記者瞭解到,目前,中國生產的潤滑油所用的添加劑,80%從美國進口;船舶動力脱硝系統用的催化劑,脱硫系統用的鋼材,現在還在大量進口。
“如果説自主可控,一定是從這些關鍵技術和產品着手。” 中船重工711研究所所長、中國內燃機學會黨委書記兼副理事長董建福説,中國是第一造船大國,但國際地位不匹配。中國企業要積極參與國際組織的立法與標準制定,打破長期以來中國被動執行的不利局面。“這裏面隱含着巨大的產業佈局問題,也有我們極力維護的中國第一航運大國船東權益的問題。”
董建福強調的中國企業要在國際標準與國際立法有所作為,而這一領域也正是發達國家發動產業打擊的利器。
譚旭光:10年內中國一定會出國7標準,不再像之前按照別人的標準來
去年12月28日舉行的第五屆中國製造強國論壇上,中國工業經濟聯合會會長、工信部原部長李毅中透露了這些數據——
2015年中國製定《中國製造2025》時,關鍵零部件、元器件的自給率是20%,預計2020年達到40%,2025年達到70%。中國現在在高端芯片、集成電路上95%依賴進口。2018年集成電路進口花了3200億美元,進口原油才花了2350億美元;
中國研發投入總量不少,達到2萬億人民幣,但用於基礎科研的只有5.5%,發達國家普遍在15%-20%水平。
李毅中在大會上説,中國製造2025提出“四基”,核心基礎零部件及元器件、先進基礎工藝、關鍵基礎材料、產業技術基礎,這是工業基礎能力。許多企業要補欠款、強基礎。
齊魯晚報記者近期在國內一家醫療耗材企業調研時,這家企業有關人員在談到產品創新時,表示過程很艱難。難在哪?國內生物應用材料大部分不是國產化,這家企業原材料大部分從國外進口,產業源頭在國外。現在,美國用高科技遏制中國,這使得企業的供應鏈很脆弱。企業要創新,比如把超高分子量聚乙烯這種新材料用在醫療上,就要聯合國內做材料的廠家一起攻關,投入大是一個問題,關鍵是必須要有一個成熟的產業生態。
當中國企業致力於解決卡脖子問題時,才在美國佈下的產業壁壘前“撞得生疼”。
“放棄中游的重資產、重人力,然後上游卡脖子,下游賺大錢,用賺的錢補貼上游研發環節。”這是遠川研究所《內卷與血酬:中日韓電子產業搏命史》一文中,對於美國式“領跑者圈子文化”的深刻剖析,而領跑者定下的遊戲規則,”目的就是要強者恆強,後來者一步落後,步步落後。“
而要在工業領域贏得“後來者的勝利”,沒有彎道超車這一説法,只有從基礎做起,一個個解決卡脖子問題,攻堅上游科技,成為技術源發地。
贏得“後來者勝利”的濰柴已經證明了這一點。中國內燃機學會副理事長、第二屆世界內燃機大會主席譚旭光在第二屆世界內燃機大會首場新聞發佈會上説,“明年7月1日正式實施國六排放,實際上已經一步走到國六b階段。國六b綜合指標高於歐美國家。未來可預期的10年內,我們一定會出國7標準,即歐美國家出歐7標準,中國出國7標準,中國將自己制定自己的標準,不再像之前按照別人的標準來。”
紮根蘭州60年,固體潤滑劑“國家隊”裏的山東人
在新能源汽車上,高頻詞是資本、是國家補貼、是鋼鐵俠馬斯克。
而中國內燃機產業每一次技術進步,沒有個人英雄,只有無名英雄。劉維民院士報告最後,介紹了他所在的中科院蘭州化學物理研究所。
這個研究所1958年從大連遷至中科院蘭州分院,之後60多年來一直紮根在蘭州。
劉維民,生於1962年,山東萊西人,1984年畢業於山東師範大學化學系,1990年從中科院蘭州化物所博士畢業後,一直留在研究所進行潤滑劑領域的研究。從研究尼龍到研究航天潤滑劑,擔任固體潤滑油國家重點實驗室主任。
圖片説明:劉維民院士和團隊。圖片來源:每日甘肅網
劉維民的老師薛羣基,生於1942年,山東沂南人,1965年從山東大學畢業後,考進蘭州化物所攻讀研究生,之後留在蘭州工作。
薛羣基的老師陳紹澧,廣東東莞人,1948年從燕京大學畢業後赴美留學,在美國獲得碩士學位後於1950年回國,1958年從大連來到蘭州紮根。
而2017年獲得‘何梁何利科學與技術創新獎青年創新獎“的研究員周峯,1976年生人,是山東鄆城人,劍橋大學博士後,他在博士階段的導師正是劉維民。2018年10月,41歲的周峯成為固體潤滑國家重點實驗室新一任主任。
這就是一代代的中國固體潤滑劑的“國家隊”,在研究潤滑劑的路上薪火相傳,從創立潤滑學科開始,從研究尼龍到研究航天潤滑劑,這個團隊的事業從”12個人,7間房、50台設備“一點點幹起,一直幹到國際一流。
工業底藴就是這樣積累的,每一個微小創新都需要長期的工藝、數據積累,需要材料、化學、物理學等基礎領域的技術成長。這個成長曲線非常緩慢,完全沒有捷徑可走,而科研人員,要耐得住“板凳一坐十年冷”的寂寞。
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