上文講到新材料產(chǎn)業(yè)化過程中的5個階段,包括預(yù)先研發(fā)階段(從0-1)、小試研發(fā)階段(從1-2)、中試產(chǎn)業(yè)化階段(從2-3)、精益量產(chǎn)階段(從3-4)、精益研發(fā)階段(從4-10)。接下來我談一下新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個階段。
超研發(fā)階段(從10-100):當(dāng)然我認(rèn)為還會有更高層次的研發(fā),我暫時稱謂超研發(fā),就是利用科學(xué)、量子計算或數(shù)學(xué)模型建立的研發(fā)系統(tǒng),里面是大數(shù)據(jù)庫和原理公式的作為支持、計算和調(diào)用,我們輸入研發(fā)的信息,就可以計算出或推到出是否可以研發(fā)成功、推論出研發(fā)過程和輸出研發(fā)成果,那樣研發(fā)就會變得節(jié)約時間和資源,不用大量的試驗,也可以快速出結(jié)果。這種方式只是我設(shè)想的一種方式,主要一種新的研發(fā)模式,在大量的無機試驗的數(shù)據(jù)和工藝方法中建立這樣的研發(fā)系統(tǒng),例如可以建立固相反應(yīng)的研發(fā)系統(tǒng),水熱反應(yīng)研發(fā)系統(tǒng)等,這樣大量的試驗過程可以去掉,僅僅做有必要的驗證試驗就可以,當(dāng)然建立這個研發(fā)系統(tǒng)也是個大量試驗、大量數(shù)據(jù)模擬、大量驗證完善模型的過程,也需要十幾年和幾十年的積累,但一旦建成大體的研發(fā)體系統(tǒng)那將是革命性的,現(xiàn)在美國基因工程僅僅是其中一部分應(yīng)用。
國家層面非常重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,最近幾個月密集出臺的很多政策,例如成立“國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組”,國務(wù)院副總理馬凱任組長。工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、科技部、財政部聯(lián)合制定《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》。發(fā)展指南提出,到2020年,新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、集聚化發(fā)展態(tài)勢基本形成,突破金屬材料、復(fù)合材料、先進半導(dǎo)體材料等領(lǐng)域技術(shù)裝備制約,在碳纖維復(fù)合材料、高品質(zhì)特殊鋼、先進輕合金材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)70種以上重點新材料產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用,建成與我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平相匹配的工藝裝備保障體系。建成較為完善的新材料標(biāo)準(zhǔn)體系,形成多部門共同推進、國家與地方協(xié)調(diào)發(fā)展的新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局,具有一批有國際影響力的新材料企業(yè)。
發(fā)展指南提出三大發(fā)展方向,包括先進基礎(chǔ)材料;關(guān)鍵戰(zhàn)略材料,前沿新材料。指南還提出重點任務(wù),包括突破重點應(yīng)用領(lǐng)域急需的新材料;布局一批前沿新材料;化新材料產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新體系建設(shè);加快重點新材料初期市場培育;突破關(guān)鍵工藝與專用裝備制約;完善新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系;實施“互聯(lián)網(wǎng)+”新材料行動;培育優(yōu)勢企業(yè)與人才團隊;促進新材料產(chǎn)業(yè)特色集聚發(fā)展。指南對于石墨烯、納米材料、3D打印材料、超導(dǎo)材料等提出了任務(wù)要求。
從我個人從產(chǎn)業(yè)界來看總體思路、發(fā)展方向、重點任務(wù)等都說非常不錯,講的很實際很清楚,和以往很多年前的很多一樣,都講的很到位,但如何具體變成計劃來實施呢?好的策略、方針和指標(biāo)意見最終要轉(zhuǎn)化成有效的計劃和內(nèi)容去實施才能達(dá)到效果,而這些才是這么多年新材料產(chǎn)業(yè)欠缺的和需要完善的。
發(fā)展方向和重點任務(wù)在指南中這樣分類非常不錯,便于大家理解、明確大的思路,但從實際做法,到產(chǎn)業(yè)界來看,這樣的分類很難執(zhí)行下去,也會出現(xiàn)非常多的問題,所以具體內(nèi)容、計劃和措施都要進行調(diào)整,避免出現(xiàn)吃大鍋飯,避免出現(xiàn)撒芝麻鹽,避免出現(xiàn)曇花一現(xiàn);避免出現(xiàn)為研發(fā)而研發(fā)……等一系列問題,我相信這些問題大家也都看的到,也有一些好的辦法,我個人從產(chǎn)業(yè)界提出的一些問題和建議供大家參考:
1、對新材料產(chǎn)業(yè)分類的再思考。材料行業(yè)與其他的行業(yè)周期、難度、核心點和應(yīng)用評價不同。材料行業(yè)特別注重積累和多方面因素融合,這種積累一般沒有太多的捷徑,即使知道方法和思路,也要進行大量的試驗和驗證,不像有的行業(yè)知道一個圖紙,知道一個設(shè)備就都能在短時間內(nèi)突破,所以材料的產(chǎn)業(yè)化周期也是比較長,材料研發(fā)及材料應(yīng)用都需要十年磨一劍,有的甚至要幾十年磨一劍,而產(chǎn)業(yè)化難度也要大很多,每一種材料都是多方面因素融合的,少不了人機料法環(huán)測全方位的產(chǎn)業(yè)化才能做好,所以建議按照材料的研發(fā)周期、難度、核心點和應(yīng)用評價不同而制定具體計劃和措施。我仔細(xì)研讀過材料的5年計劃和新材料策略,大部分都是5年要有個階段成果和最終成果,而這些很多都為了出成果而出“成果”了,而下一個5年計劃類似這樣的項目又走另外的方向、或者暫停、或者沒有了,只有有一定扎實基礎(chǔ)的才有可能短時間突破,但有那樣基礎(chǔ)的就太少了,所以先進基礎(chǔ)材料;關(guān)鍵戰(zhàn)略材料,前沿新材料等也都有研發(fā)周期、難度、核心和應(yīng)用評價不同的,有的材料方向我們可能要研究30年以上,而且只知道大方向,不知道目標(biāo)是什么;有的可能核心點在很初級的原料和設(shè)備與這個定位的材料完全無關(guān);有的可能材料代表的就是一類技術(shù)需要跨很多行業(yè)和平臺才能做好的;有的可能就是產(chǎn)業(yè)化的問題,而不是我們研究不出來。那么如果這些發(fā)展方向都以上分的三類里面,如何進行有效的支持才能事半功倍呢?所以建議先以我們現(xiàn)有認(rèn)識對材料方向進行10、20、30及30年以上進行分類,并按照可以確定目標(biāo)和不能確定目標(biāo),只能確定方向的進行再次分類,而研發(fā)核心是設(shè)備的、基礎(chǔ)原料、產(chǎn)業(yè)化問題還是跨多平臺的再進行分類,而依據(jù)以上分類的進行布局相關(guān)的研發(fā)主體、資源等,每年進行跟蹤,每3-5評估進行調(diào)整和優(yōu)化以上幾層分類,逐步實現(xiàn)良性循環(huán)和持續(xù)改善。
2、材料行業(yè)必須集中優(yōu)勢,逐個攻破。現(xiàn)在中國的科技經(jīng)費和項目經(jīng)費其實也是不少的,但往往為了平衡發(fā)展,都分配的比較多廣,多組進行競爭發(fā)展。對于有些行業(yè)是可以,但材料行業(yè)是絕不現(xiàn)實的,因為材料行業(yè)對于技術(shù)的積累和沉淀是要求最高的,而且沒有捷徑,不能投機取巧,所以想快速突破,只有集中優(yōu)勢投入的更大,更多和更高效的試驗,不停的試錯,才有可能實現(xiàn)突破,雨露均沾和大鍋飯都不現(xiàn)實,所以建議每一類要突破的材料按照材料方向進行10、20、30及30年以上進行分類后,選取和評估有可能突破的幾個方向或研究組,集中優(yōu)勢進行支持,每3-5年進行評估,把有可能的新的方向并入,不可能進行閉環(huán)停止,對有新進展的要更積極的集中優(yōu)勢,不停的試錯是走向成功的關(guān)鍵。據(jù)我所知日本對于很多企業(yè)或研究所承擔(dān)新材料方向的支持是幾十年的支持,而且會把很多其他的人員、技術(shù)等資源也協(xié)調(diào)進去進行系統(tǒng)的支持,真正做到競合、共享和集中全部資源。
3、新材料研發(fā)以企業(yè)為主體的思路。按照國外先進國家研發(fā)經(jīng)驗,很多情況下要以企業(yè)為主體,但國外的很多企業(yè)研發(fā)力量都很強,不像中國企業(yè)很多沒有什么像樣的研發(fā),所以也不能完全照搬,但以企業(yè)為主體的思想是可以借鑒的。因為以企業(yè)為主體能夠把工業(yè)化思想和市場為驅(qū)動的思想帶到材料的研發(fā)過程中,能夠使得一開始研發(fā)就種下了可能成長為大樹的種子,下一步就是如何進行生根發(fā)芽了,那就可能長成大樹。但由于中國企業(yè)很多為了生存和利潤的最大化,對于企業(yè)很多都形成了短期效應(yīng)和不重視研發(fā)投入,但那些有遠(yuǎn)見卓識、長遠(yuǎn)布局、認(rèn)識到創(chuàng)新驅(qū)動未來的企業(yè)也是不少的,所以逐步以這樣的企業(yè)為材料研發(fā)的參與者和主導(dǎo)著也是非常有必要的,不斷的積累,會讓更多的企業(yè)重視材料,也會使材料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化走的更快。
4、高校科研院所新材料研發(fā)建議:學(xué)校和研究所的其實1-2研發(fā)能力非常強,而且資源非常廣,但這些資源以文章論英雄,以成果見輸贏還是非常突出的,我想這個大家也都清楚,我們也不應(yīng)該回避這個問題,其實也是沒有辦法的辦法,也可以說是現(xiàn)階段最好的辦法之一。但沒有想出好的辦法之前還要這樣實施,其實這種考核方式的改革既不能硬著陸的,更不能全面推廣,但有些工作我個人建議還是要借鑒國外的一些做法或者學(xué)習(xí)改革開放初期特區(qū)的辦法,進行一些試點工作,以5-10年為一個評估周期,而且每次換屆的領(lǐng)導(dǎo)必須認(rèn)可和堅持這些做法直到評估完成,這些建議如下:
A.工業(yè)化教學(xué):在10-20所重點學(xué)校和研究所的材料學(xué)科中,每個學(xué)校都挑出一個班進行試點(本碩連讀的班);教學(xué)除現(xiàn)有基本學(xué)習(xí)以外,從大二下半學(xué)期開始增加工業(yè)化教學(xué)(原有的基本知識的課程可以暫時不變,實際上進行工業(yè)化教學(xué)以后,他們也會自主的去學(xué)習(xí)那些有必要的基礎(chǔ)知識,會更清楚要學(xué)習(xí)哪些知識):
(1)按照工業(yè)化從0-10過程,按照人機料法環(huán)測的工業(yè)6要素進行設(shè)計課程、進行工業(yè)化教學(xué)。
(2)課程設(shè)計:材料研發(fā)思想、小試研發(fā)理論、工業(yè)化放大原理、材料質(zhì)量穩(wěn)定理論、精益生產(chǎn)理論、設(shè)備設(shè)計原理、測試原理、環(huán)境影響理論、工藝設(shè)計貫穿原理、情報調(diào)研方法等。
(3)以3-5人的團隊分組方式進行工業(yè)教學(xué),從一開始培養(yǎng)大家對協(xié)作和團隊的認(rèn)識,最佳團隊獲勝。
(4)搭建實踐平臺,理論與實踐結(jié)合的教學(xué)方式,每次教學(xué)1天理論、1天計算、1-2天實踐,2-4周進行一次團隊成果和總結(jié)匯報,由學(xué)校老師或產(chǎn)業(yè)界老師進行評分,最好增加學(xué)生互評和自評的的嘗試。所謂的實踐平臺,工業(yè)化按照從0-10過程,按照人機料法環(huán)測的要素建立的工業(yè)化實踐平臺,便于教學(xué)使用,例如環(huán)境對儀器儀表影響的實踐平臺,設(shè)備設(shè)計實踐平臺。理論學(xué)習(xí)是為了更好的實踐,而實踐后與理論結(jié)合會提升更加迅速。這個也是借鑒了德國職業(yè)學(xué)院的雙元等教育理念。
(5)在大四要確定每組的項目課題(這個時候企業(yè)可以直接資助或參與確定課題),讓學(xué)生自己設(shè)計試驗過程、學(xué)校和企業(yè)提供資源、學(xué)校老師和工業(yè)化老師共同指導(dǎo)、最終每組按照成果發(fā)布由、學(xué)校老師或產(chǎn)業(yè)界老師進行評估,評估結(jié)果按照ABC方式進行評價,所有評估發(fā)布成果和評估過程全體學(xué)生都進行參與和學(xué)習(xí)。
(6)這個過程要有3-5年的積累,最好是5年,因為剛上大學(xué)的學(xué)生一開始很難適應(yīng)這樣的過程,前兩年是對這個模式的適應(yīng),學(xué)會如何去獲得信息、知識、如何定位自己、如何分配資源、如何團隊協(xié)作。
(7)學(xué)生畢業(yè)依然可以發(fā)表論文,按照項目組發(fā)表就認(rèn)為可以畢業(yè)。
(8)團隊中肯定會有能力差的,水平低的,但并不是這個社會不需要他,每個人都有自己的特長,都有適合自己的崗位,所以增加學(xué)生互評和自評的的嘗試就是為了能夠把這個問題避免掉,學(xué)校不能建立淘汰機制,與企業(yè)不同,但需要讓學(xué)生自己能夠發(fā)掘自己能夠做什么,適合做什么、有什么潛力可以發(fā)掘就達(dá)到目的了。
(9)發(fā)掘比較好的課程也可以直接借鑒到現(xiàn)有正常教學(xué)的選修課里面,供學(xué)生學(xué)習(xí)和體會。
(10)培養(yǎng)一個合格的材料人,要有3-5年的打算,因為這個材料一樣,材料靠長期的積累才能突破,而材料人或者材料團隊也是要靠扎實的基礎(chǔ)才能夠成才。
B.研究分類:因為材料產(chǎn)業(yè)的特殊性,關(guān)于材料方面建議把預(yù)先研發(fā)、共性研發(fā)、模型研發(fā)、系統(tǒng)研發(fā)、基礎(chǔ)研發(fā)、技術(shù)應(yīng)用研發(fā)、工藝研發(fā)等以學(xué)校和研究所主導(dǎo),企業(yè)參與或合作進行,而設(shè)備、產(chǎn)業(yè)和市場應(yīng)用等方面的研發(fā)盡可能以企業(yè)為主體來進行,最好是全部由企業(yè)進行,并長期建立成系統(tǒng)。
C.實踐平臺的建立:學(xué)校研究所和很多企業(yè)建立了企業(yè)實踐基地,看似是理論和實踐很好的結(jié)合方式,但對于材料行業(yè)其實并不現(xiàn)實,因為企業(yè)很多材料方面的積累需要很多長期的積累獲得,但獲得以后就像一張紙一樣,而沒有這張紙又很難理解長期積累的過程,而這一張紙實際上又貫穿著工藝和設(shè)備的每個環(huán)節(jié),所以從企業(yè)自身利益和對長期的考慮,一般不會很認(rèn)真的建立好這個實踐基地,甚至?xí)苯泳芙^,就是因為很難保住秘密,很難做到誠信,而這個在國外很多企業(yè)做的是比較好的,所以我個人建議這樣的共性的實踐平臺可以和企業(yè)進行合作,建立在學(xué)校研究所或獨立的地方,而由產(chǎn)業(yè)化的老師進行教授會更實際一些,長期下來起到的作用會比現(xiàn)在的企業(yè)實踐基地更大。
5、大量的培養(yǎng)材料匠人。其實各行各業(yè)都需要匠人,材料產(chǎn)業(yè)也是如此,材料匠人很多也是設(shè)備操作匠人、工藝匠人,我記得早年我認(rèn)識一位京瓷事業(yè)部長,燒了30年的爐子,到國瓷來看燒結(jié)體發(fā)熱的顏色就能判斷出實際溫度,而且十分的準(zhǔn)確,我問他如何能練成這樣水平,他說你燒結(jié)30年爐子也會這樣,實際上所謂為匠人就是在一個崗位熟能生巧的過程,但中國現(xiàn)在沒有這樣的土壤,沒有人愿意在一個崗位上搞操作,更沒有重視這些人,都是口頭上表面上重視而內(nèi)心依然認(rèn)為這是低等和無關(guān)緊要的工作,中國以前的八級工制度是非常好的,日本把這個制度學(xué)會了,在日本發(fā)揚光大了,所以要想材料產(chǎn)業(yè)要想做好,還要大量培養(yǎng)材料匠人,國家要選拔匠人,與現(xiàn)在的科技人員一樣重視,而且要給相應(yīng)的待遇,進行一定的注冊肯定,企業(yè)要選拔匠人、與先進個人一樣重視。其實現(xiàn)在的匠人也是不少的,一直都兢兢業(yè)業(yè)在自己的崗位上,他們的技能沒有有效的傳遞,也沒有動力讓這些匠人們繼續(xù)提升自己的技能。這個需要從體制上、認(rèn)識上要有大的轉(zhuǎn)變,讓更多的匠人展現(xiàn)出來,讓匠人去帶更多的匠人,讓匠人繼續(xù)精益求精的提升自己的技能。(待續(xù))
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作者:粉體圈
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