中國建設制造強國進程中前沿技術的發展現實與路徑

先進制造業發展水平根本的標志是先進制造技術的擁有狀況，建設制造強國最重要的路徑之一就是要實現前沿技術的突破。與既有成果不同，本文主要研究在建設制造強國進程中，中國前沿技術的發展狀況、實現前沿技術突破的行動和成效，并據此提出未來進一步推進前沿技術發展的路徑。

前沿技術實力的分析比較

美、日、德等制造強國在第四次工業革命（新工業革命）進程中，一直都注重前沿技術的研發，前沿技術是這些國家保持制造業優勢和國家競爭力的核心元素。將中國與世界制造強國所擁有的前沿技術領域進行比較，可以發現，美、日、德等制造強國所掌握的前沿技術遠多于中國。當然，不能說掌握的前沿技術多，則制造能力和競爭力就強。理論上，判定一個國家制造能力和競爭力的強弱，核心標準是關鍵制造行業技術水平、先進材料和高端裝備制造業的生產能力。關鍵行業是關系國計民生，影響大批產業，具有戰略意義的行業。新材料是制造業的基石和重要支撐，其直接決定產品質量和產品的競爭力。新材料是高新技術產業的基礎和先導，一種新材料的面世，常常意味著一項新技術的誕生或一種產品的革命性變化，有時候一種新材料甚至會在一個領域引發一場技術革命；沒有過硬的材料就不可能有極端制造，也就不可能有先進的制造產品。高端裝備制造技術通常是高精尖技術的繼承和延伸，其技術含量高、知識密集，處于價值鏈高端，在產業鏈占據核心部位，體現為多學科和多領域技術的集合，決定產業鏈的整體競爭力，是一國制造能力的重要表現。極端制造，是極端環境和條件下的制造能力，集中表現在微細制造、超精密制造、巨系統制造等方面，如超精密加工技術、航空母艦制造、極大規模集成電路制造、激光雷達制造、戰略激光武器制造、萬噸級水壓機加工模鍛框架制造、航空發動機葉片制造等。有數據顯示，美、日、德等世界制造強國，不但擁有先進制造行業的眾多前沿技術，而且在關鍵行業、新材料、高端裝備、極端制造等領域也掌握著眾多前沿技術或核心技術。這是這些國家之所以成為制造強國的關鍵因素所在。

更進一步，可從創新指數方面進行比較。2018年1月，國務院發展研究中心國際技術經濟研究所和北京知本創業管理咨詢有限公司共同編制并首次發布了《2017年全球技術創新指數（GTII2017）》，GTII2017從政策投入、組織投入、人才投入、資金投入、知識產權、產品服務六個創新指標入手，多維度地對世界主要國家的創新能力進行了量化評估，深度剖析了其在細分技術領域的創新能力和競爭力水平。比較發現，2017年，先進制造的年度創新指數表現最佳；其次是信息技術和能源技術；航空、航天技術領域創新表現居中；新材料和生物技術創新水平位列末位，創新產出分值偏低。中國在技術創新指數比較方面有不俗的表現，特別是在信息、能源領域。但在新材料、先進制造領域，技術創新方面表現相對較弱。

2018年5月，世界著名的財經媒體CNBC公布了其評選出的 “2018全球50大顛覆性企業”榜單（2018 Disruptor 50 list）。其中，美國企業上榜42家，占據榜單的84%；而中國僅滴滴和小米（分別位列第4位和第28位）兩家上榜，僅占榜單的4%。尤其值得關注的是，美國上榜的企業相當一部分是集中在先進制造領域，如航天、基因檢測、軟件、云安全、音頻無線傳輸、無人機、機器人、信息網絡安全、生物技術、醫療設備、人工智能、機器學習、無人駕駛車輛等。顯然，從這個角度上，中國制造前沿技術水平也弱于制造強國。

中國在前沿技術的發展行動

建設制造強國，重要的是實現重要行業關鍵技術或前沿技術的突破。故而，在實施《中國制造2025》的進程中，中國努力通過各種行動實現前沿技術的突破。2016年2月，國家發布《國家重點支持的高新技術領域》，確定了重點發展的高新技術是電子信息、先進制造與自動化、航空航天、新材料、生物與新醫藥、高技術服務、新能源與節能、資源與環境等。2016年4月，中國通過《裝備制造業標準化和質量提升規劃》，強調圍繞新一代信息技術、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、農業裝備、新材料、高性能醫療器械等十大重點領域，提出標準化和質量提升要求，對接《中國制造2025》。

2016年8月，中國又發布《智能制造工程實施指南（2016—2020）》《綠色制造工程實施指南（2016—2020年）》《高端裝備創新工程實施指南（2016—2020年）》，進一步強化前沿技術的突破。其中，智能制造工程確定的前沿技術突破領域是：高檔數控機床與工業機器人、增材制造裝備、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等五類關鍵技術，還要開展首臺首套裝備研制，提高質量和可靠性，實現工程應用和產業化。而綠色制造工程確定要突破的前沿技術是：生產過程清潔化技術，能源利用高效低碳化改造技術，高耗水行業節水改造技術，再制造技術等。高端裝備制造工程確定的前沿技術是：大型飛機制造技術，航空發動機及燃氣輪機制造技術，民用航天技術，先進軌道交通裝備制造技術，節能與新能源汽車技術，海洋工程裝備及高技術船舶制造技術，智能電網成套裝備制造技術，高檔數控機床制造技術，核電裝備技術，高性能醫療器械技術，先進農機裝備技術等。

作為前沿技術突破的具體行動，中國計劃到2020年將成立15家左右國家級制造業創新中心。截止到2018年，中國已經成立了7個國家級制造業創新中心，分別是2016年6月成立的國家動力電池創新中心（北京），2016年9月成立的國家增材制造創新中心（西安），2017年10月成立的國家信息光電子創新中心（武漢）、國家機器人創新中心（沈陽）和國家印刷及柔性顯示創新中心（廣東）；2018年5月成立的國家集成電路創新中心（上海）、智能傳感器創新中心（上海）。同時，中國加快實施《中國制造2025》以及1+X計劃，在前沿技術方面取得了系列成就。這些技術都是中國先進制造領域的前沿技術，有些還是國際制造的前沿技術。不能忽視的是，盡管中國在前沿技術取得了成就，有些甚至是突破或重大突破。然而，在高端裝備制造、新材料、關鍵行業方面，卻少有前沿技術的突破，這與制造強國有明顯的差距。

2018年7月，聯合國世界知識產權組織、美國康奈爾大學、歐洲工商管理學院在紐約聯合發布《2018年全球創新指數》，這一報告使用從專利申請量到教育支出等數十種指標，對大約130個經濟體進行調查，以幫助決策者了解創新活動的情況。全球創新指GII由投入分指數、產出分指數和效益分指數構成。2018年中國的產出分指數進入前10，投入指數上升至27位，效益指數連續兩年占據第3位。在研究人員、專利和科技出版物數量等指標上，中國均位居第一。然而，進一步的數據顯示，美國仍然是創新投入和產出的最大貢獻者，這包括研發方面的投資。美國在研究人員數量、專利數量和科技出版物數量等方面排名第二；日本在若干指標中排名第一，如由企業供資的國內研發支出總額、在兩個以上主管局申請的同族專利以及知識產權收入等。

事實上，有進一步的信息顯示中國在一些先進制造領域存在嚴重的技術約束。如火箭發動機的防銹鋼材，環氧樹脂材料，超精密拋光技術，醫學影像探測器，鋰電池，水下機器人焊接技術，車用燃料電池，濕插拔連接器，微球，掘進機主軸承，透射式電鏡，半導體光刻膠，高端軸承鋼，國產工業機器人精算法技術，航空鋼材，平板顯示大號靶材，高端電容電阻，激光雷達，重型燃氣輪機葉片，創新藥，射頻器件，真空蒸鍍機，傳感器，航空發動機，自主研發的操作系統，芯片，頂級光刻機，半導體加工設備，半導體材料，超高精度機床，機器人控制器，機器人減速機，機器人專用伺服電機及其控制技術，醫療、科研用頂尖精密儀器，大型衍射光柵刻劃機，發電用燃氣機輪，脫硝催化裝置，大型擠壓造粒母機，氧化鋅避雷器，工業水泵，光伏逆變器，動力總成精密測試設備，特殊類鋼材，高端光纜，輪轉印刷等。這些技術一直是影響中國先進制造行業發展的嚴重桎梏，中國必須要在這些領域取得突破。

前沿技術發展路徑

前文的研究顯示，世界制造強國一直占據著先進制造領域的前沿技術，正是依靠這些關鍵性前沿技術，制造強國一直把握著一些發展中國國家制造業的命脈。中國建設制造強國，必須下大力氣進行前沿技術攻關，實現關鍵行業前沿技術的突破。

（一）尊重技術，尊重人才，建設技術創新文化

深刻剖析制造強國在科學技術領域取得的巨大成就的原因，不難發現背后的制度力量和文化原因。日本制造業崇尚踏踏實實、精益求精、精雕細琢、干一行愛一行的工作精神，并且這種精神能代代相傳、持久不衰。日本制造業界認為，學習、模仿只是創造活動前的一個過程，并不是創新，而是一種沒有創造力的表現；學習和模仿的最終目標必須是將自身的天賦與所學進行結合，進而形成創造。德國制造以精益求精、優異的品質享譽全球。德國工業標準化委員會共制定過3.3萬個行業標準，其中80%以上為歐洲各國所認可或采納。基于行業制造標準，德國又建立起質量管理認證體制，對產品的生產流程、產品型號、產品規格、產品質量等逐一審核，確保可靠性和安全性。不論是機械、大型設備、電器等大件產品，還是零件、儀器、廚房用品等小件產品，德國企業都是嚴選材料、嚴格工序、嚴把質量、嚴格檢驗，務求最好、最優，力創世界上最過硬的產品。德國制造講求“匠心”，反對因循守舊、閉門造車，孜孜不倦地追求創新，形成了強大的制造能力和完善的工業體系，加之民族工匠精神的融合，這使得德國制造業持續煥發著新的生命力。

可見，文化對技術的影響，對人的影響。必須深刻認識到，現代企業中，人是主體，文化是魂。沒有人就不存在企業，沒有文化企業就沒有生命，就不能發展；功利主義、名利主義盛行的環境下不可能有企業的持久創新。因此，必須重塑中國企業文化，要將先進企業文化建設上升至國家戰略高度，進行全體國民的價值觀革命。要教育全體國民摒棄拜金、拜權的庸俗的價值觀，建立勞動光榮、勞動者偉大的全新的價值理念；要讓杰出的創新型高技能人才得享與其貢獻相配的光榮與榮耀；要在全社會倡導尊崇科學、尊崇技術的價值觀，重塑勞動者的道德信仰。要將職業操守、生產標準、操作規程轉化成勞動者的道德信仰，促使勞動者在精神上對職業道德、生產準則產生無限崇拜，并樂于接受、長期秉持、不惜一切加以捍衛，進而在潛意默化中養成精品意識、質量意識、零缺陷意識、至臻完美意識。要運用執著、堅韌、一絲不茍、精益求精的文化倫理塑造勞動者的優秀品格，提升勞動者的認識境界，激發勞動者的創新潛能。要支持科研人員沖破傳統思維邏輯，勇于冒險，樂于冒險；要改革完善科研功勛榮譽表彰制度，重獎具有重大國際影響力的科學發現、具有重大原創性的技術發明；要弘揚求真務實、勇于創新的科學精神，建立科學公正的評獎機制，通過各類制度激發科研人員沖天的科研熱情，支持科研人員專心至致地潛心學術和技術研究，不斷追求真理、敢于超越、勇攀科學技術高峰。要加強科研誠信體系建設，強化學術道德監督，推動科研工作向道德約束和監管懲處并重轉變，建立起鼓勵創新、寬容失敗的創新文化體系。

實現前沿技術突破的關鍵在于人才，特別是創新型高技能人才。創新型高技能人才是具備了創新素質，掌握了現代先進技能的復合型人才。這類人才擁有專門的知識技術，具備精湛的操作技巧，能解決生產過程中關鍵技術的應用和復雜工藝的操作難題。一流的創新型技能人才，既專心致志、勤于思考，又觀察敏銳、樂于鉆研；既忠于傳統、踏實傳承，又善于發現，敢于嘗試；既精于本行當、本技能，窮根究底，又興趣廣泛，觸類旁通，敢于發明。創新型高技能人才是擁有先進科學知識的“大國工匠”，是先進物質文明的創造者。因此，在建設經濟大國、制造強國的偉大實踐中，我們要以國家工程的名義，培育和造就一批一流的在國際上具有重要影響力的創新型高技能人才。

要建立創新型高技能人才晉職、晉級的獎勵制度，關心關懷創新型高技能人才的成長，形成適應創新型高技能人才脫穎而出、健康成長的生態環境。應制定專門支持創新型高技能人才落戶、住居、子女就讀、配偶就業、醫療、社會保險、出入境等的優厚政策，提供與創新型高技能人才貢獻相匹配的社會地位和物質待遇。可設立創新型高技能人才“技能訓練基金”或“種子基金”，通過直接的財政撥付和多渠道的融資，擴大基金容量，增強扶持力度，以此鼓勵創新型高技能人才的創新鉆研活動，支持其實踐研修項目。應建立創新型高技能人才的便捷暢達的交流學習平臺，推廣技術革新成果，交流先進技能；應契合科學領域的“千人計劃”、“萬人計劃”等人才培養工程，鼓勵高技能人才走出國門開展技藝切磋，著力培養出重點領域、關鍵生產環節的奇、特、尖、精技能人才，夯實制造領域前沿技術突破的人才基礎。

（二）強化基礎科學研究，打牢技術研發基礎

建設制造強國的競爭，本質上是生產力的競爭，是科學技術的競爭。先進的技術是依賴科學的，要在前沿技術上有重大突破，必須加強科學研究，特別是基礎科學研究或前沿基礎科學研究。

基礎科學是以自然現象和物質運動形式為研究對象，探索自然界發展規律的科學，包括數學、物理學、化學、生物學、天文學、地球科學、邏輯學等學科及其分支學科、邊緣學科。較之其他科學，基礎科學由概念、定理、定律組成，具有嚴密的理論體系，其成果與社會現實關系比較間接，需要通過若干實踐環節轉化為物質生產力。基礎科學研究是認識自然現象、揭示自然規律，獲取新知識、新原理、新方法的研究活動，其成果是整個科學技術的理論基礎，對技術起著指導作用，沒有科學理論支撐，很難有生產技術的重大突破。現代社會，基礎科學與技術相互依存，相互促進，沒有科學就產生不出新技術；反過來，產生不出新技術，科學研究也就失去了意義。

現階段，中國科研經費投入逐年增長，且擁有了較高素質的研究人員和精良的科學研究設備，但中國用于基礎科學研究的經費仍偏低，科研投入結構不盡合理；基礎科學領域取得的尖端性成果、原創性成果不多，特別是鮮有研究成果轉化成為創新和競爭產品。同時，中國頂尖基礎研究人才和團隊比較匱乏，這嚴重制約了現代科技術前沿的發展。因此，要以高等教育為抓手，加強基礎科學的教育訓練，對數學、物理、化學、生物等重點基礎學科給予更多的資金和物力支持。高等學校要加強基礎學科的教育，增加基礎科學教學課時量和實驗課時量；要擴大基礎科學博士生和博士后的招生招收規模。國家自然科學基金、國家杰出青年科學基金、科技部重大專項、國家科技支撐計劃項目、教育部重大項目、國家杰出青年科學基金、創新研究群體科學基金、國家基礎科學人才培養基金、中國博士后科研基金等國家級科研基金和項目要向基礎科學研究項目傾斜；要通過博士后、訪問學者、留學生制度等進行基礎科學人才的培養；要鼓勵高等學校、科研院所與國外教育研究機構進聯合培養基礎科學人才，支持科學家、中青年學者開展具有原創性、前沿性、探索性的基礎科學研究。

要依托高校、科研院所建設基礎科學國家實驗室、基礎科學研究基地，建設國家交叉學科研究中心，探索建立符合大科學時代科研規律的科學研究組織形式；遴選有條件和基礎的企業與高校、科研院所等聯合建設基礎科學實驗室，優化基地和人才布局，集中優勢力量開展面向國家緊迫需要的重要行業共性問題的應用基礎研究；要聚焦國家戰略，匯聚各類研究主體開展基礎科學前沿、新興、交叉、邊緣等問題的研究，增加科學發現和原始創新能力。應鼓勵支持國內學者積極開展基礎科學的國際交流和項目合作，參與國際科學界的大科學計劃和大科學工程；支持海外學者、知名科學家主持或參與中國的基礎科學研究項目，制定實施國家基礎科學研究計劃，建立科學研究合作平臺，創造各種條件吸引國際一流學者來華參加基礎科學前沿問題的聯合研究，以便提升中國基礎科學研究的層次和水平。

要加強基礎研究與應用研究的融通，加強高等學校、科研院所、企業研究機構的融通，促進基礎研究資源的優化。要針對新一代信息技術、新材料科學、高端裝備制造、智能制造、航空航天制造、環境資源等領域關鍵性技術的所需開展前沿基礎科學研究，促進應用研究與基礎研究原始創新的銜接。要針對前沿基礎科學的重大問題和國家重大戰略需求，建設世界一流水準的基礎研究數據庫和公益性的自然本底數據庫等，探索卓有成效的基礎研究組織模式，保護基礎科學研究成果的知識產權，推動基礎科學研究成果的共享。要建立科學有效的基礎研究成果評價體系，針對不同領域、不同方向、不同形式的研究成果進行評價，強調成果的應用價值和理論效用，注重成果的原創性，注重國際同行評價。要建立基礎科學研究的激勵機制，加大對基礎科學成果的獎勵力度，增加基礎科學研究的人員的榮譽感，支持基礎科學研究人員大膽探索、潛心思考，挑戰未知領域。同時，也還要引導科研人員恪守學術道德，講究科研誠信，提升學術尊嚴。

（三）圍繞保障國家競爭力和國家安全，集中優勢資源進行前沿核心技術突破

制造強國建設體現國家的競爭力，事關國家的興盛、富強和安全，要從國家安全的角度出發，選準關鍵行業的前沿技術，集中優勢資源進行攻關，力爭實現前沿技術的重大突破。

事實上，制造強國都是依據國家安全和國家重大利益部署國家產業發展。2016年6月，美國國家科技委員會發布了《21世紀國家安全科學、技術與創新戰略》，強調國家安全科學、技術和創新力量有著十分廣泛的學術和工業生態系統，必須不斷推動科學、技術與創新方面的進步，以確保美國軍事和國土防御沒有同級別競爭對手。所以，要從國家安全和國家競爭力提升的角度，選擇重點突破的領域進行前沿技術的攻關。要針對確定的前沿技術，加快組建國家技術攻關中心，如數字和智能制造技術攻關中心、輕型現代金屬制造技術攻關中心、新能源汽車技術攻關中心、過程控制技術、先進復合材料技術攻關中心、可視化技術攻關中心、工業機器人技術攻關中心、合成制造項目技術攻關中心、下一代柔性技術攻關中心、集成光子制造技術攻關中心等。要改革完善科研資源配置體制，鼓勵科技人員跨行業、跨領域、跨地區流動，集聚國際一流或國內一流的技術人才進入技術攻關中心工作。對技術攻關中心要實行特殊人才政策和人才激勵機制，要通過股權、期權、分紅權、獎勵等多種形式，充分調動科技人員進行技術攻關的積極性。要突出成果意識，重視牽頭人、領軍人才的發掘與培養，通過公開選拔、招聘等形式，遴選有深厚專業背景、較強組織協調能力、顯著創新精神的領導者主持技術攻關，提高技術攻關的工作效率。

要開發全球一流的技術攻關運行和支持服務系統，為技術攻關中心配置一流的科研設備和設施，形成科研資源集聚優勢。要促進科研儀器、設備的共享與開發，建立起科研設備信息管理系統，實現科研設備設施資源共享。可以設立“國家重大核心前沿技術攻關投資基金”，為技術攻關提供資金保障。要建立多元化的技術攻關經費投入體制，注重吸納社會資金參與技術攻關，完善技術攻關中心的自我創新和自我發展機制，通過技術轉讓入股、有價證券等方式，拓寬技術攻關經費來源，完善利益分配與協調機制，分散技術攻關投入風險。要支持技術攻關中心的國際合作交流，注重吸收和消化國外先進前沿技術的力度，通過中外技術合作，實現原始創新、集成創新和再創新的緊密結合。