產學研合作助推中國制筆行業技術進步

石聿文

隨著科技的飛速發展，人類從追求物質文明逐步轉成對精神文明的向往，在基本告別生存物資貧瘠的窘境后，如何提升生活質量成為全球經濟發展的核心驅動力之一。步入新世紀以來，人類不斷地對賴以生存的條件提出更高的要求，在經歷多次市場經濟的大浪淘沙之后，全球的競爭模式悄然發生改變。

當今世界，知識是創造財富的寶貴源泉，創新成為推動社會發展進步的不竭動力，經濟呈現全球化發展與競爭的態勢，提升一個國家在創新競爭中的實力，已成為世界各國面對今天和未來全球競爭必須應對的重大決策。我國適時地提出了建設創新型國家的宏偉目標，把建設以企業為主體、市場為導向、產學研結合的技術創新體系列為我國今后發展的重大戰略抉擇[1]。

這些年來，中國制筆行業在國家政策的引導下，在各級政府部門關心支持下，在行業協會組織推動下，開展產學研合作，取得了豐碩成果，對促進整個行業的技術進步發揮了重要作用。

一、以企業為主體的產學研合作，連續承接國家科技項目

(一）國家科技支撐計劃“制筆行業關鍵材料及制備技術研發與產業化”項目

中國制筆產業雖然已形成相對完整的產業體系，并且在國際上占據了較大的市場份額，但制筆核心技術缺乏，不少關鍵原材料依賴進口，筆類產品的制造主要集中在產業鏈的低端。制筆行業雖然規模不大，但是產品聯系著千家萬戶，行業的大而不強的狀況在我國制造業也很具有代表性。此種情況引起了中央領導同志的關心，并作了重要批示，希望通過“制筆行業關鍵材料及制備技術研發與產業化”項目，探索出“如何在量大面廣的傳統產業領域，用先進的科學技術提升和改造其關鍵技術裝備、核心部件和基礎材料的技術水平的路子”。

2011年，國家科技支撐計劃“制筆行業關鍵材料及制備技術研發與產業化”項目正式立項，三個課題分別以上海納諾微新材料科技有限公司、貝發集團股份有限公司、上海晨光文具股份有限公司為牽頭負責單位，集中制筆行業及相關行業的龍頭骨干企業，與天津大學、大連理工大學、東華大學、太原理工大學、溫州大學、中科院金屬研究所等高校和研究機構，通過系統攻關、技術集成創新和產業示范，圍繞中國制筆行業的核心技術—筆頭制造技術、墨水制造技術、筆頭與墨水匹配技術等，實現了圓珠筆筆頭制造的關鍵材料—易切削不銹鋼的國產化；圓珠筆筆頭制造的關鍵設備—24 工位筆頭自動加工機床的國產化；研發成功高精度新型中性針管型彈簧筆頭，建成8000萬只／年針管型彈簧筆頭產業化示范生產線；研發成功高精度水性針管型筆頭，建成4000萬只／年水性針管型筆頭產業化示范生產線；建成了三條圓珠筆的墨水（包括中性墨水、水性墨水、中油墨水）千噸級產業化示范生產線。

項目突破了圓珠筆核心原材料—墨水和筆頭材料的技術瓶頸，實現墨水和筆頭加工材料及裝備的國產化。項目還突破了筆頭與墨水匹配技術及評價體系的技術難點，提出圓珠筆書寫潤滑度檢測方法和圓珠筆墨水長期穩定性快速檢測及評價方法，建立圓珠筆頭與墨水匹配技術典型數據庫和評價模型，制訂了輕工行業標準QB/T 5255-2018《圓珠筆筆頭與墨水匹配檢測技術規范》，填補了國際上制筆行業先進技術的空白。項目更突破了制筆技術理論研究的課題深度，項目課題涉及了墨水機理、配方、工藝，涉及筆頭設計加工、匹配測試、裝備精度控制等領域，成果具有推廣應用的前景，可為行業帶來直接效益和間接效益。

項目取得了豐碩的研究成果，申請了國內專利79項，其中申請發明專利51項，完成7項行業標準草案。項目的圓滿完成，是中國制筆人譜寫的一部歷史新篇章，將開啟中國制筆行業新的起點，項目研發的制筆關鍵材料的核心技術的成果將對中國制筆行業今后發展具有重大而深遠的影響。

（二）國家重點研發計劃“制筆新型環保材料”項目

2015年6月李克強總理發問能否造和外國一樣好用的筆，其實這已不是總理第一次談到筆的問題，之前在一次國務院常務會議上也說了有關圓珠筆質量的問題，總理之所以一再提到筆的問題，并非就事論事，而是以小見大，提出了中國制造如何向國際先進水平看齊并且努力趕超的課題。為此，中國制筆協會理事長王淑琴給總理寫信，匯報行業情況與問題，反映總理關注所引發的行業反思，以及行業努力的方向，總理給予親筆批示。為貫徹總理批示，國家工信部組織調研制筆企業，并在京組織召開了兩次國產圓珠筆質量品牌升級工作研討會。在科技部、工信部和中國輕工業聯合會的關心支持下，制筆行業在承擔“十二五”國家科技支撐計劃項目并取得豐碩成果的基礎上，又承擔了“十三五”國家重點研發計劃項目。

國家重點研發計劃“制筆新型環保材料”項目重點解決制筆基礎材料的環保與功能性的平衡協調發展這一重大問題，以上海晨光文具股份有限公司為牽頭負責單位，聯合中科院金屬研究所、溫州大學、東華大學、蘇州大學、上海交通大學等高校和研究機構，以及行業相關企業，共同研發筆頭用無鉛易切削不銹鋼線材、高吸水率高分子筆頭、新型環保乳化墨水及記號墨水等4 大類制筆核心材料制造與產業化技術，促進制筆企業在追求生存發展時也注重綠色生產和生態保護。目前，該項目已接近尾聲，項目研究任務已基本完成，研發成功含鉛量低于100ppm 的易切削不銹鋼線材，建成千噸級產業化示范生產線；研發成功吸水率大于65%的高分子筆頭，建成千萬級產業化示范生產線；研發成功新型環保乳化墨水，建成千噸級產業化示范生產線；研發成功間歇書寫時間大于72 小時的記號墨水，建成千噸級產業化示范生產線；研發成功新型環保型乳化墨水圓珠筆，建成千萬支產業化示范生產線；研發成功新型環保記號筆，建成千萬支產業化示范生產線。項目已申請發明專利19項，制訂各類標準5項，形成具有自主知識產權的制筆新型環保材料標準體系，新型制筆環保材料安全性能達到國際先進水平，產品附加值大幅提升，基于新型環保筆頭與墨水匹配技術的筆類產品制造技術達到國際先進水平，實現制筆新型環保材料的產業化推廣，國產化率提高20%以上。該項目研究內容的實施，將有助于突破國外發達國家環保安規等技術壁壘對我國制筆行業發展的制約，促進我國筆類產品制造技術向環保性、功能性、多樣性方向發展，對我國制筆行業實現由大到強的產業轉型升級起到支撐作用。

（三）工信部強基工程“筆頭與墨水適配試驗公共服務平臺”項目

2019年，以深化改革促進中國制筆行業轉型升級為核心目標，在中國制筆協會的推動下，在國家工信部強基工程“筆頭與墨水適配試驗公共服務平臺”項目的支持下，由上海晨光文具股份有限公司牽頭，聯合行業內主要企業，組建了制筆行業技術基礎公共服務平臺，成立了上海制筆技術服務有限公司，為制筆行業提供檢測、標準、信息、技術培訓與咨詢等技術服務，并聘請了溫州大學、太原理工大學、東華大學等單位相關專家組建了專家委員會，共同為制筆企業提供第三方專業服務，提供綜合性解決方案與對策，提升行業的整體技術水平。

二、企業加大研發投入，產學研合作成果豐碩

制筆作為傳統產業，筆類產品又是價格低廉的消費品，使得不少人誤以為沒有什么技術含量，卻不知要做成一支好筆，尤其是要做成數以百億計物美價廉的好筆，其技術含量是比較高的，難度也是很大的。為此，制筆行業的龍頭企業率先加大研發投入，加強研發團隊建設，與高校和研究機構聯合建立了各種形式的產學研合作機制與平臺。根據國內外成功的經驗，企業首先要有自己的研發機構和團隊，作為對接高校和研究機構的連接點，以承接外部的先進技術和成果，在企業落地轉化為產品和服務。以上海晨光文具股份有限公司為例，作為國家高新技術企業，擁有 “院士專家工作站”“國家級工業設計中心”“上海制筆工程技術研究中心”“上海市認定企業技術中心”“中國輕工業制筆工程技術重點實驗室”等五個國家級和省部級研發平臺（見圖1），承接國家和省部級項目，以及企業的主要研發項目，與相關的高校和研究機構展開有效的合作。

圖1 晨光文具產學研合作示意圖

上海晨光文具股份有限公司在中國制筆行業建立了第一家“院士專家工作站”。早在2006晨光文具曾與中國工程院士、南京林業大學教授張齊生開展合作（見圖2），研發納米改性竹炭塑料并推廣應用，形成“能量筆”產品系列，并獲得2011年度中國輕工業聯合會科學技術進步二等獎；2014年與同濟大學合作，聯合開發出優握正姿護套系列產品，并獲得2015 中國設計紅星獎，2019年與南京理工大學、上海工程技術大學、湖北大學針對“中性圓珠筆制造與檢測關鍵技術研發與應用”進行聯合攻關，并榮獲2019年度中國產學研合作創新成果二等獎（見圖3）。

圖2 晨光文具與中國工程院士、南京林業大學教授張齊生開展合作

圖3 2019年度中國產學研合作創新成果二等獎

除此之外，分布在浙江、江蘇、廣東等地的制筆龍頭企業及產業集群也是立足于區域發展現狀及產業發展特色，整合國內制筆行業高端產業鏈條等資源開展產學研合作，例如溫州大學早在2003年就成立了溫州市制筆技術工程研究中心，近年來開辦了制筆專業本科班，為制筆行業培養輸送技術人才；貝發集團股份有限公司擁有“國家級企業技術中心”“國家級工業設計中心”，他們聯合江南大學、寧波大學、中國美術學院等高校舉辦了“北侖杯中國好筆工業設計大賽”（見圖4）；真彩文具股份有限公司的“中國輕工業筆墨和精密裝備工程技術研發中心”、蘇州雄鷹筆墨新材料有限公司的“中國輕工業環保型書寫墨水工程技術研究中心”被認定為“中國輕工業工程技術研究中心”；蘇州雄鷹筆墨新材料有限公司還與蘇州大學共建“書寫墨水研發中心”（見圖5）；江蘇學泰印務有限公司與蘇州大學聯合組建江蘇學泰熱轉印材料協同創新中心等。在國家大力推崇科技創新的宏偉藍圖中，中國的制筆企業以龍頭企業引發群體效應，帶動制筆企業越來越注重協同創新，引導高層次高水準的技術團隊介入實際產品開發及應用中，收獲令人可喜的成效，將中國制筆的產品水平提升至一個新高度。

圖4 北侖杯中國好筆工業設計大賽

圖5 蘇州大學與雄鷹公司共建書寫墨水研發中心

三、兩化融合向智能制造發展，形成整體解決方案

在工業化與信息化深度融合的當下，中國制筆無法回避智能制造這一前沿技術，在以大數據平臺、云計算模式為主流運算的“互聯網+”時代，人工成本、效率、質量遭遇各種智能化手段的挑戰，愈來愈多的行業倒在這場無聲的戰爭中。中國制筆企業多起源于微小作坊，因勤勞與努力才逐步建立起規模化作業，需要外界的專業思想理念與實操技術為其診斷和優化。中國制筆的信息化智能化制造技術，并不因起步晚而收益淺，當下的制筆企業在反思新時代生存法則時，通過與高校和專業機構的合作，對制筆各個環節開展了不同程度的優化，在產品分析、原料檢驗、生產制造、核算統計、監測預警、倉儲物流等方面創建了不同的智能化工藝與系統集成，描繪出中國“智”筆的雛形。上海晨光文具股份有限公司在工業自動化智能化方面先聲奪人，多次發揮產學研功效，形成實際產物，為行業進步作出示范性表率。圍繞實際需要，上海晨光文具股份有限公司近年來與南京理工大學、湖北大學、上海工程技術大學和上海理工大學等多個高校合作，建立起DRP 分銷系統、AS-RS 自動化立體倉庫等，并借助高校在機器視覺技術方面研究的優勢，攻克筆頭、筆芯和零配件自動檢測和篩選的關鍵技術，應用于制筆生產與裝配工藝中，完成筆頭自動檢測量20億只/年的生產線建設，完成筆芯內墨水、液體浮塞和劃線自動檢測千萬只/年的生產線建設。制筆行業作為傳統輕工業，在升級改造過程中必須將智能化制造滲透進各個環節中，才能擺脫傳統的勞動密集型且技術含量低的產業形象。通過對各個生產環節與節拍的細分與仿真，剔除主觀判斷的影響因素，降低勞動作業風險，提高流水作業效率，才有機會完成產業轉型，實現行業振興。

當前的社會，由計劃經濟時代過渡至市場經濟后，人們在滿足物質需求后愈來愈注重標新立異，個性化定制與服務成為消費者選擇或評價的優先量尺。中國制筆在鎖定不同層次、年齡、區域的消費群體時，受到了越來越“嚴苛”的需求挑戰。深入了解和洞悉不同群體的消費觀并滿足不同口味和背景場合的期望，是中國制筆甚至更多的行業未來發展的走勢。為此中國制筆的企業也積極地策劃各種活動，利用高校學院派的理論優勢結合生產制造廠甚至銷售商的經驗需求，通過線上線下等多種方式對不同的消費對象進行互動，加強用戶體驗，提升客戶的歸屬感和認同感。上海晨光文具股份有限公司聯合中國少年兒童造型藝術學會、中國美術學院等成功舉辦了七屆全國少兒美術創意繪畫征集活動，與華東師范大學共同出版《幼兒園創意美術課程》，與中國美術學院在全國各地組織美術老師研修班活動。中國制筆在順應全國文化創意產業發展形勢的同時，積極通過產學研的方式推進用戶體驗數據反饋在經濟轉型中的積極作用，從創新角度提高中國制造在世界的地位。

不積小流無以成江海，回首中國制筆行業在產學研道路上的每一個腳印，都是飽含心血與艱辛，也因此有了足以引以為傲的豐碩成果。無論是在實體產品、工藝方法、裝備儀器，還是在團隊管理、知識產權、人才隊伍，中國制筆都取得了很大進步。未來，制筆行業需要審視時代的風向標，捕捉市場的每一個細節，充分發揮企業與高校各自的優勢，通過創新產品、創新技術、創新材料、創新方法與模式，形成新的整體解決方案，以創新的技術+服務+投資的產學研模式，開展示范性產業模式建設、技術成果轉化、產教融合、人才培養、招商引智等產業服務，打造實體業務與網絡平臺的融合運行機制，加速政府、企業和院校間的資源整合，協同運作，共同推動區域產業發展和行業升級。