中國輪胎產業技術創新現狀、問題及發展對策

董華，孫小淇，李默(青島科技大學經濟與管理學院，山東 青島 266061)

0 引言

近年來，我國輪胎產業在技術創新、綠色發展、智能制造等方面進行了有益探索，但在高技術含量、高附加值產品的研發和生產方面仍有較大發展空間。當今，物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術迅速發展，傳統制造業逐漸向數字化、智能化方向轉型。輪胎產業正面臨產品高端化、生產智能化、服務平臺化發展問題，技術創新在輪胎新材料研發、制造工藝升級、產品更新換代等方面起到舉足輕重的作用。本文通過梳理我國輪胎產業技術發展現狀，總結技術創新存在的問題，最后提出應對策略，以期為我國輪胎產業突破技術壁壘，實現轉型升級提供參考。

1 輪胎產業技術創新現狀

1.1 高性能新材料是輪胎產業技術創新的重點

輪胎原材料正在向多元化方向發展，更加綠色環保、耐用、強韌的高性能材料成為輪胎產業上游技術創新的重點。首先，天然橡膠和合成橡膠是輪胎制造的主要原材料，但國內天然橡膠自主供應嚴重不足。2019我國天然橡膠產量僅為81.32萬噸，表觀消費量高達325.46萬噸。在天然橡膠需求總量中，輪胎制造需求占比超過80%。為應對國內天然橡膠短缺的局面，部分龍頭輪胎企業聯合科研院所研發蒲公英橡膠、杜仲橡膠作為三葉天然橡膠的替代材料。但由于產量較少，目前實現產業化發展的難度較大[1]。其次，橡膠助劑主要從原料純度和外觀形態兩方面進行材料創新。高純度、顆粒狀橡膠助劑已成為傳統橡膠助劑的升級換代品。相較于傳統的粉末狀助劑產品，預分散母粒具有無粉塵、易分散、適合自動稱量和自動連續低溫混煉、批次之間品質穩定、易儲存等優點，已在輪胎生產線中被廣泛應用。最后，為滿足高性能輪胎的生產需求，人造絲和混紡纖維是目前輪胎用骨架材料技術創新重點[2]。

1.2 輪胎生產工藝流程不斷改進創新

工藝流程創新是提升產品性能，實現節能降耗的關鍵。我國輪胎生產在混煉工藝、自動上料、膠條纏繞技術方面不斷創新。目前眾多輪胎企業采用低溫連續高效一次法混煉工藝，既提高了生產效率又保證了產品質量。環保節能的輻射預硫化技術、尼龍冠帶擠出覆膠技術等新型加工技術的應用也越來越廣泛。成型和硫化是生產子午線輪胎的關鍵工序。其中，成型工藝復雜，對設備加工和定位精度要求高。目前，工業自動控制技術被廣泛應用于子午線輪胎成型及老舊成型機自動控制系統改造中，生胎成型工序的自動化、智能化水平不斷提高。硫化工序方面，除了對硫化工藝管路進行配置優化外，為了兼顧輪胎硫化過程生產效率和硫化后產品質量，解決過熱水介質硫化工藝生產效率低，直接蒸汽介質硫化工藝生產要求高、產品性能不穩定的問題，輪胎企業在硫化加熱介質方式上不斷進行改進。

1.3 數字化技術融合應用加速輪胎產業技術升級

隨著物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術的興起，信息技術產業對我國輪胎產業創新發展起到了巨大的推動作用。在產業融合背景下，輪胎企業將制造技術與數字技術、智能技術、網絡技術集成應用于從產品設計、仿真實驗、工藝設計、計劃排產、制造執行、倉儲物流到交付和服務等產品全生命周期，提升輪胎企業信息化和智能化水平，促進輪胎企業實現向智能工廠的升級轉型。例如，輪胎研發階段的3D打印技術(又稱增材制造技術)能夠完成無模成型、個性化小批量生產，縮短新產品研發周期；利用大數據分析技術實現輪胎生產過程中材料/配方優化、生產工藝流程監測；借助物聯網、5G技術，供應鏈上下游企業之間高度協同，運營效率大幅提升；建立云服務智能平臺，打通門店、經銷商、廠商全鏈路數字化營銷渠道，實現輪胎產業鏈數字服務一體化。數字化技術加速輪胎產業技術升級，提升輪胎企業內部研發、制造、經營與管理服務水平，對輪胎企業實現技術創新發展具有重要意義。

1.4 企業更加重視自主研發和知識產權保護

我國輪胎企業專利申請大致經過三個階段，1985—2006年為萌芽期，專利總數不超過100件；2007—2010年為發展期，專利數量有所增長；2011年后，隨著我國汽車工業的快速發展，輪胎技術領域專利申請量大幅增長，為迸發期。截至2018年國內輪胎領域專利申請量已超過3 000余件[3]。如圖1所示，與外資輪胎企業相比，近兩年國內輪胎企業專利申請數量增長較快，尤其是2020年，玲瓏輪胎和賽輪集團專利申請數同比增長率分別為126%、196.4%，創歷史新高。這一趨勢表明，國內輪胎企業越來越重視自主技術研發和知識產權保護，將知識產權保護擺在企業發展的重要位置。目前，東營市已成立“輪胎產業知識產權保護聯盟”，規避潛在知識產權風險，維護輪胎企業合法權益。

圖1 2011—2020年國內外輪胎企業專利申請數量

2 輪胎產業技術創新存在的問題

2.1 特種胎技術研發起步晚，高端產品研發能力有待提高

特種胎包括農業、采礦業、林業、工業和航空業用的各種輪胎產品。通過加快輪胎引進技術的消化吸收和創新進度，我國特種胎生產技術不斷走向成熟。但我國特種胎在新材料應用、配方開發、機械裝備等方面與國際品牌相比差距較大。巨型工程輪胎、農業子午線輪胎、航空輪胎發展相對緩慢。例如，農業輪胎子午化率低，只有2.5%左右，但許多歐洲國家拖拉機輪胎子午化率已達到85%以上。其原因主要包括以下三點：一是我國特種輪胎技術研發起步較晚，缺乏技術成果的積累，技術研發水平偏低；二是輪胎行業過多地依賴技術引進，技術吸收能力較弱。很多國內輪胎企業停留在模仿創新階段，自主創新能力較弱；三是外資輪胎企業在國內建廠生產的產品類型主要是乘用胎、輕卡胎。例如法國米其林特種胎生產廠全部在美國、德國和法國，特種胎制造技術外溢效應難現。同時，國外有能力制造航空子午線輪胎的企業都對航空子午線輪胎成型機組的研發進行技術封鎖，導致國內開發特種輪胎配套專用裝備難度大。

2.2 研發戰略不清晰，前沿輪胎技術優勢有待加強

如圖2、圖3、圖4所示，國內輪胎企業研發投入資金不足，專利技術含量不高，輪胎產業整體研發實力較弱。2019年普利司通、米其林、固特異三大外資輪胎企業研發支出穩居世界前三，排名前十的中國大陸輪胎企業共投入23.8億元，卻不足固特異一家公司的研發支出。截至2020年底米其林公司在我國申請專利總量已超過5 000件，其中發明專利占比89.6%。外資輪胎企業更關注核心技術研發，專利技術含量整體偏高。國內輪胎企業在專利申請數量、專利布局方面存在明顯不足。此外，目前世界輪胎產業主要出現五大技術熱點，分別是輪胎發電新技術、可淘汰備胎的跑氣保用輪胎(非充氣輪胎技術)、無人駕駛汽車胎壓遠程檢測技術、輪胎節能新技術、智能傳感新技術。大部分輪胎企業對前沿輪胎技術的研究比較缺乏，僅有個別龍頭企業處于新技術研發起步階段。總體來看，國內輪胎企業研發布局不合理，難以形成技術優勢，導致輪胎產業整體技術進步緩慢。

圖2 全球輪胎企業2019年研發費用、研發費用占銷售額比例示意圖

圖3 截至2020年底國內外輪胎企業專利申請分布情況

圖4 2019年度中國輪胎企業專利排行榜(前十)

2.3 與新一代數字化技術融合不夠，智能化水平有待提升

智能化輪胎工廠是輪胎產業與新一代信息技術融合發展的產物，可以實現智能設計、智能工藝、智能生產、智能管理與服務[4]。整體來看，我國輪胎產業與新一代數字化技術尚未形成深度融合狀態，發展空間較大。產業融合度低的原因主要包括四點：首先，輪胎產業屬于技術密集、資本密集型產業，固定資產投資大。眾多輪胎企業尤其是中小型企業，面對數字化、智能化改造前期較大的資金投入，在未能看到明確的商業回報模式和效益之前，大多處于觀望狀態；其次，多數輪胎制造企業的工業基礎較差，自動化、信息化水平不高，影響智能化輪胎工廠的建設進程；再次，高素質技能人才儲備不足。輪胎企業缺乏熟練操作、維護智能設備的一線人員，急需培養高技能人才。最后，由于數據安全體系尚未健全，企業對核心工業數據共享后的安全性存在擔憂，導致互聯網企業與輪胎制造企業無法實現深度合作，加大了國內輪胎產業智能化轉型的難度。

2.4 產業鏈協同創新力不足，創新生態系統尚未形成

多年來，我國輪胎產業技術創新一直面臨創新分割的問題，產業鏈橫向、縱向各環節協同創新力不足。輪胎產業技術創新仍局限在企業層面，生態系統層面的技術創新仍未能突破。首先，校企合作是輪胎企業進行技術研發、保證人才儲備的有效途徑。目前高校與科研院所的專利申請主要集中在對橡膠硫化機及其零件的設計改進以及橡膠原材料等方面， 這類專利主要涉及輪胎制造的上游領域，導致產出的科技成果難以匹配市場需求。同時，由于評價機制、利益導向不同，大學、科研院所和輪胎企業之間難以建立真正有效的合作，產學研協同創新程度較弱，不利于技術的創新發展[5]。此外，面對新能源汽車產業變革，汽車產業“新四化”(電動化、網聯化、智能化、共享化)對輪胎產品技術性能提出了更高要求。輪胎動力學和整車動力學聯系密切，但以往卻存在脫節的情況[6]。總體看，輪胎產業技術創新的主體和方向已發生變化，技術創新主體不再是簡單的、一對一的線性合作，而呈網絡狀分布，創新主體間存在復雜交織的產業組織關系，共同形成技術創新生態系統。目前，輪胎企業并未緊跟數字時代發展趨勢，尚未形成良好的創新生態。

3 輪胎產業技術創新發展對策

3.1 加強前沿輪胎技術研發，推動輪胎產業高端化創新發展

技術領先型企業進一步發力特種輪胎研發，利用其技術沉淀推動整體技術進步。一方面可聯合科研院所主攻民用航空子午線輪胎、農業子午線輪胎等特種輪胎的技術研發；另一方面與新能源汽車企業合作，主攻新能源電動汽車輪胎、免充氣輪胎、智能輪胎等新型輪胎產品開發，逐步提高產品附加值，實現輪胎高端化創新發展。此外，人才是企業創新發展的源動力。輪胎企業要加強技術人才隊伍建設，既注重人才培養，也重視人才引進；既要培養輪胎技術專業型人才，也要引進跨界融合的高端復合型技術人才。企業可對接高校為企業定向培養人才，并為企業員工提供進修培訓和技術輔導，共建校企實訓基地。

3.2 明確研發戰略方向，加強研發資金管理和知識產權保護

自主創新能力的培養需要長期積累，持續的資金保障必不可少。國外領先企業通過連續多年較高的研發資金投入，積累了大量關鍵核心技術。為攻克產業技術難題，輪胎企業要加強研發資金管理。一方面要做到專款專用，切實把研發資金用于輪胎發明專利類技術創新方面，逐步提高自主創新力；另一方面，資金分配上應加大產品研發資金投入，保障企業可持續健康發展。同時，為提高企業技術創新積極性，應繼續加強輪胎產業知識產權保護。政府層面上，加大對知識產權犯罪懲治力度，不斷完善專利侵權法律制度，尤其關注數字網絡環境下侵權的新特點，保護企業創新發展的積極性。企業層面上，專門成立企業內部知識產權保護職能部門，全面布局知識產權保護策略。通過創新成果的不斷積累與沉淀，助力輪胎產業技術的創新發展。

3.3 依托工業互聯網，助推輪胎產業數字化轉型

數字技術驅動下，產業發展已經由“互聯網+”向“數字+”方向轉變。產業數字化轉型成為產業創新發展的主要路徑之一。基于數字技術構建的工業互聯網是信息通信技術與工業系統深度融合形成的一種新興業態與應用模式。依托工業互聯網，借助大數據、人工智能等現代信息技術，輪胎產業能夠實現從設計、研發、生產、銷售到服務等各個環節的交互貫通，實現工業全系統、全產業鏈的泛在深度互聯，構建起數據驅動的智能化工業生產制造服務體系，有助于輪胎產業實現高質量發展目標。此外，工業互聯網打破傳統產業組織方式，加速了創新資源及技術信息的流動和互通，創新主體更為多元，創新協作更為廣泛。當前，國家出臺多項政策保障工業互聯網建設與發展。輪胎企業要借助國家政策導向和資金力量，促進產業創新發展，實現產業數字化轉型。

3.4 打通科技成果轉化通道，實現全產業鏈協同創新

基礎研究方面，圍繞橡膠新材料、輪胎智能制造等關鍵技術領域，支持企業、科研院所、高校協同開展以應用為導向的基礎研究，增強原始創新能力。同時，積極探索輪胎產業科技成果轉移轉化的有效機制與模式，提升科技成果轉移轉化的規模與質量。工藝流程創新方面，地方政府需重點推進輪胎企業進行生產裝備智能化升級改造，提高密煉、成型、硫化等生產工序的自動化、信息化水平，實現輪胎生產工藝流程創新發展。產業組織創新方面，依托數字化技術，鼓勵頭部企業逐步打通輪胎生產制造全流程數據鏈，形成開放合作、資源共享、能力協同的產業鏈發展體系。通過研發創新協同、生產制造協同、市場行為協同推動輪胎全產業鏈協同創新發展。

4 結語

輪胎企業正面臨國內市場逐漸飽和、國際貿易壁壘高企的雙重壓力，技術創新是推動輪胎產業轉型升級和持續發展的源泉和動力。未來，橡膠原材料、輪胎產業、汽車產業等全產業鏈將實現協同創新發展，更多的數字化技術將應用于輪胎產業智能研發、智能生產和智能服務等領域，國內輪胎產業發展迎來重大機遇與挑戰。我國輪胎企業應把握輪胎技術的革新方向，加大企業科研投入和產品創新力度，研發出更多具有自主知識產權的特種胎生產技術和高性能輪胎，不斷提高產品附加值和品牌知名度，在創新轉型中重塑輪胎產業發展新優勢。