上文讲到新材料产业化过程中的5个阶段,包括预先研发阶段(从0-1)、小试研发阶段(从1-2)、中试产业化阶段(从2-3)、精益量产阶段(从3-4)、精益研发阶段(从4-10)。接下来我谈一下新材料产业发展的下一个阶段。
超研发阶段(从10-100):当然我认为还会有更高层次的研发,我暂时称谓超研发,就是利用科学、量子计算或数学模型建立的研发系统,里面是大数据库和原理公式的作为支持、计算和调用,我们输入研发的信息,就可以计算出或推到出是否可以研发成功、推论出研发过程和输出研发成果,那样研发就会变得节约时间和资源,不用大量的试验,也可以快速出结果。这种方式只是我设想的一种方式,主要一种新的研发模式,在大量的无机试验的数据和工艺方法中建立这样的研发系统,例如可以建立固相反应的研发系统,水热反应研发系统等,这样大量的试验过程可以去掉,仅仅做有必要的验证试验就可以,当然建立这个研发系统也是个大量试验、大量数据模拟、大量验证完善模型的过程,也需要十几年和几十年的积累,但一旦建成大体的研发体系统那将是革命性的,现在美国基因工程仅仅是其中一部分应用。
国家层面非常重视新材料产业的发展,最近几个月密集出台的很多政策,例如成立“国家新材料产业发展领导小组”,国务院副总理马凯任组长。工业和信息化部、发展改革委、科技部、财政部联合制定《新材料产业发展指南》。发展指南提出,到2020年,新材料产业规模化、集聚化发展态势基本形成,突破金属材料、复合材料、先进半导体材料等领域技术装备制约,在碳纤维复合材料、高品质特殊钢、先进轻合金材料等领域实现70种以上重点新材料产业化及应用,建成与我国新材料产业发展水平相匹配的工艺装备保障体系。建成较为完善的新材料标准体系,形成多部门共同推进、国家与地方协调发展的新材料产业发展格局,具有一批有国际影响力的新材料企业。
发展指南提出三大发展方向,包括先进基础材料;关键战略材料,前沿新材料。指南还提出重点任务,包括突破重点应用领域急需的新材料;布局一批前沿新材料;化新材料产业协同创新体系建设;加快重点新材料初期市场培育;突破关键工艺与专用装备制约;完善新材料产业标准体系;实施“互联网+”新材料行动;培育优势企业与人才团队;促进新材料产业特色集聚发展。指南对于石墨烯、纳米材料、3D打印材料、超导材料等提出了任务要求。
从我个人从产业界来看总体思路、发展方向、重点任务等都说非常不错,讲的很实际很清楚,和以往很多年前的很多一样,都讲的很到位,但如何具体变成计划来实施呢?好的策略、方针和指标意见最终要转化成有效的计划和内容去实施才能达到效果,而这些才是这么多年新材料产业欠缺的和需要完善的。
发展方向和重点任务在指南中这样分类非常不错,便于大家理解、明确大的思路,但从实际做法,到产业界来看,这样的分类很难执行下去,也会出现非常多的问题,所以具体内容、计划和措施都要进行调整,避免出现吃大锅饭,避免出现撒芝麻盐,避免出现昙花一现;避免出现为研发而研发……等一系列问题,我相信这些问题大家也都看的到,也有一些好的办法,我个人从产业界提出的一些问题和建议供大家参考:
1、对新材料产业分类的再思考。材料行业与其他的行业周期、难度、核心点和应用评价不同。材料行业特别注重积累和多方面因素融合,这种积累一般没有太多的捷径,即使知道方法和思路,也要进行大量的试验和验证,不像有的行业知道一个图纸,知道一个设备就都能在短时间内突破,所以材料的产业化周期也是比较长,材料研发及材料应用都需要十年磨一剑,有的甚至要几十年磨一剑,而产业化难度也要大很多,每一种材料都是多方面因素融合的,少不了人机料法环测全方位的产业化才能做好,所以建议按照材料的研发周期、难度、核心点和应用评价不同而制定具体计划和措施。我仔细研读过材料的5年计划和新材料策略,大部分都是5年要有个阶段成果和最终成果,而这些很多都为了出成果而出“成果”了,而下一个5年计划类似这样的项目又走另外的方向、或者暂停、或者没有了,只有有一定扎实基础的才有可能短时间突破,但有那样基础的就太少了,所以先进基础材料;关键战略材料,前沿新材料等也都有研发周期、难度、核心和应用评价不同的,有的材料方向我们可能要研究30年以上,而且只知道大方向,不知道目标是什么;有的可能核心点在很初级的原料和设备与这个定位的材料完全无关;有的可能材料代表的就是一类技术需要跨很多行业和平台才能做好的;有的可能就是产业化的问题,而不是我们研究不出来。那么如果这些发展方向都以上分的三类里面,如何进行有效的支持才能事半功倍呢?所以建议先以我们现有认识对材料方向进行10、20、30及30年以上进行分类,并按照可以确定目标和不能确定目标,只能确定方向的进行再次分类,而研发核心是设备的、基础原料、产业化问题还是跨多平台的再进行分类,而依据以上分类的进行布局相关的研发主体、资源等,每年进行跟踪,每3-5评估进行调整和优化以上几层分类,逐步实现良性循环和持续改善。
2、材料行业必须集中优势,逐个攻破。现在中国的科技经费和项目经费其实也是不少的,但往往为了平衡发展,都分配的比较多广,多组进行竞争发展。对于有些行业是可以,但材料行业是绝不现实的,因为材料行业对于技术的积累和沉淀是要求最高的,而且没有捷径,不能投机取巧,所以想快速突破,只有集中优势投入的更大,更多和更高效的试验,不停的试错,才有可能实现突破,雨露均沾和大锅饭都不现实,所以建议每一类要突破的材料按照材料方向进行10、20、30及30年以上进行分类后,选取和评估有可能突破的几个方向或研究组,集中优势进行支持,每3-5年进行评估,把有可能的新的方向并入,不可能进行闭环停止,对有新进展的要更积极的集中优势,不停的试错是走向成功的关键。据我所知日本对于很多企业或研究所承担新材料方向的支持是几十年的支持,而且会把很多其他的人员、技术等资源也协调进去进行系统的支持,真正做到竞合、共享和集中全部资源。
3、新材料研发以企业为主体的思路。按照国外先进国家研发经验,很多情况下要以企业为主体,但国外的很多企业研发力量都很强,不像中国企业很多没有什么像样的研发,所以也不能完全照搬,但以企业为主体的思想是可以借鉴的。因为以企业为主体能够把工业化思想和市场为驱动的思想带到材料的研发过程中,能够使得一开始研发就种下了可能成长为大树的种子,下一步就是如何进行生根发芽了,那就可能长成大树。但由于中国企业很多为了生存和利润的最大化,对于企业很多都形成了短期效应和不重视研发投入,但那些有远见卓识、长远布局、认识到创新驱动未来的企业也是不少的,所以逐步以这样的企业为材料研发的参与者和主导着也是非常有必要的,不断的积累,会让更多的企业重视材料,也会使材料实现产业化走的更快。
4、高校科研院所新材料研发建议:学校和研究所的其实1-2研发能力非常强,而且资源非常广,但这些资源以文章论英雄,以成果见输赢还是非常突出的,我想这个大家也都清楚,我们也不应该回避这个问题,其实也是没有办法的办法,也可以说是现阶段最好的办法之一。但没有想出好的办法之前还要这样实施,其实这种考核方式的改革既不能硬着陆的,更不能全面推广,但有些工作我个人建议还是要借鉴国外的一些做法或者学习改革开放初期特区的办法,进行一些试点工作,以5-10年为一个评估周期,而且每次换届的领导必须认可和坚持这些做法直到评估完成,这些建议如下:
A.工业化教学:在10-20所重点学校和研究所的材料学科中,每个学校都挑出一个班进行试点(本硕连读的班);教学除现有基本学习以外,从大二下半学期开始增加工业化教学(原有的基本知识的课程可以暂时不变,实际上进行工业化教学以后,他们也会自主的去学习那些有必要的基础知识,会更清楚要学习哪些知识):
(1)按照工业化从0-10过程,按照人机料法环测的工业6要素进行设计课程、进行工业化教学。
(2)课程设计:材料研发思想、小试研发理论、工业化放大原理、材料质量稳定理论、精益生产理论、设备设计原理、测试原理、环境影响理论、工艺设计贯穿原理、情报调研方法等。
(3)以3-5人的团队分组方式进行工业教学,从一开始培养大家对协作和团队的认识,最佳团队获胜。
(4)搭建实践平台,理论与实践结合的教学方式,每次教学1天理论、1天计算、1-2天实践,2-4周进行一次团队成果和总结汇报,由学校老师或产业界老师进行评分,最好增加学生互评和自评的的尝试。所谓的实践平台,工业化按照从0-10过程,按照人机料法环测的要素建立的工业化实践平台,便于教学使用,例如环境对仪器仪表影响的实践平台,设备设计实践平台。理论学习是为了更好的实践,而实践后与理论结合会提升更加迅速。这个也是借鉴了德国职业学院的双元等教育理念。
(5)在大四要确定每组的项目课题(这个时候企业可以直接资助或参与确定课题),让学生自己设计试验过程、学校和企业提供资源、学校老师和工业化老师共同指导、最终每组按照成果发布由、学校老师或产业界老师进行评估,评估结果按照ABC方式进行评价,所有评估发布成果和评估过程全体学生都进行参与和学习。
(6)这个过程要有3-5年的积累,最好是5年,因为刚上大学的学生一开始很难适应这样的过程,前两年是对这个模式的适应,学会如何去获得信息、知识、如何定位自己、如何分配资源、如何团队协作。
(7)学生毕业依然可以发表论文,按照项目组发表就认为可以毕业。
(8)团队中肯定会有能力差的,水平低的,但并不是这个社会不需要他,每个人都有自己的特长,都有适合自己的岗位,所以增加学生互评和自评的的尝试就是为了能够把这个问题避免掉,学校不能建立淘汰机制,与企业不同,但需要让学生自己能够发掘自己能够做什么,适合做什么、有什么潜力可以发掘就达到目的了。
(9)发掘比较好的课程也可以直接借鉴到现有正常教学的选修课里面,供学生学习和体会。
(10)培养一个合格的材料人,要有3-5年的打算,因为这个材料一样,材料靠长期的积累才能突破,而材料人或者材料团队也是要靠扎实的基础才能够成才。
B.研究分类:因为材料产业的特殊性,关于材料方面建议把预先研发、共性研发、模型研发、系统研发、基础研发、技术应用研发、工艺研发等以学校和研究所主导,企业参与或合作进行,而设备、产业和市场应用等方面的研发尽可能以企业为主体来进行,最好是全部由企业进行,并长期建立成系统。
C.实践平台的建立:学校研究所和很多企业建立了企业实践基地,看似是理论和实践很好的结合方式,但对于材料行业其实并不现实,因为企业很多材料方面的积累需要很多长期的积累获得,但获得以后就像一张纸一样,而没有这张纸又很难理解长期积累的过程,而这一张纸实际上又贯穿着工艺和设备的每个环节,所以从企业自身利益和对长期的考虑,一般不会很认真的建立好这个实践基地,甚至会直接拒绝,就是因为很难保住秘密,很难做到诚信,而这个在国外很多企业做的是比较好的,所以我个人建议这样的共性的实践平台可以和企业进行合作,建立在学校研究所或独立的地方,而由产业化的老师进行教授会更实际一些,长期下来起到的作用会比现在的企业实践基地更大。
5、大量的培养材料匠人。其实各行各业都需要匠人,材料产业也是如此,材料匠人很多也是设备操作匠人、工艺匠人,我记得早年我认识一位京瓷事业部长,烧了30年的炉子,到国瓷来看烧结体发热的颜色就能判断出实际温度,而且十分的准确,我问他如何能练成这样水平,他说你烧结30年炉子也会这样,实际上所谓为匠人就是在一个岗位熟能生巧的过程,但中国现在没有这样的土壤,没有人愿意在一个岗位上搞操作,更没有重视这些人,都是口头上表面上重视而内心依然认为这是低等和无关紧要的工作,中国以前的八级工制度是非常好的,日本把这个制度学会了,在日本发扬光大了,所以要想材料产业要想做好,还要大量培养材料匠人,国家要选拔匠人,与现在的科技人员一样重视,而且要给相应的待遇,进行一定的注册肯定,企业要选拔匠人、与先进个人一样重视。其实现在的匠人也是不少的,一直都兢兢业业在自己的岗位上,他们的技能没有有效的传递,也没有动力让这些匠人们继续提升自己的技能。这个需要从体制上、认识上要有大的转变,让更多的匠人展现出来,让匠人去带更多的匠人,让匠人继续精益求精的提升自己的技能。(待续)
国瓷材料:宋锡滨
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