我國海洋裝備產業鏈發展需求與戰略規劃研究

馬蕊,蔡鵬,柳存根

(上海交通大學 上海 200240)

0 引言

海洋裝備為認識、開發、保護海洋提供裝備支撐,同時為航運、能源、國防等領域發展提供必要的裝備支撐。海洋裝備業復雜程度高、綜合性強,除總裝建造外還有龐大的配套體系,涉及動力系統、通導系統等大量復雜的設備和系統。海洋裝備產業鏈的范圍更寬,除總裝建造、配套等關鍵環節,還涉及原材料、研發設計、船海服務及運維等環節。

本研究通過分析國內外產業鏈的內涵與概念,結合其在海洋裝備業的應用,將“海洋裝備產業鏈”定義為:以海洋裝備為鏈主產品的,包括從原材料到終端產品生產、運輸、銷售、運維的,由海洋裝備相關產業組成的完整鏈條,是由海洋裝備業相關企業構成的生產服務協作體系。

海洋裝備業是我國最早走向國際市場的行業之一,其產業鏈供應鏈的穩定與安全極易受到國際形勢的影響。海洋裝備產業鏈的自主可控能力與國家能源安全、經濟安全、交通安全、海洋國防安全等密切相關。提高我國海洋裝備產業鏈的安全性對提升我國海洋安全保障能力、加快建設海洋強國具有重要的戰略意義。

1 我國海洋裝備產業鏈發展需求

1.1 應對國際形勢變化

1.1.1 應對國際新形勢及戰略競爭調整

受新冠疫情沖擊,地緣政治對世界經濟的影響力逐漸攀升,各國政府開始重視與強調產業鏈供應鏈的韌性,從重視效率轉向更加重視安全。海洋裝備業具有充分參與國際市場競爭、全球供應鏈條長等特點,極易受國際形勢干擾。例如:美國的戰略競爭對策對我國海洋裝備業的發展帶來阻力,其中船海領域是“重災區”;特朗普任美國總統期間公開將中國列為“戰略競爭對手”,全面打擊我國多家高科技及軍工企業,給我國海洋裝備產業鏈供應鏈安全帶來嚴峻挑戰[1],我國須加以防范。

1.1.2 應對全球碳減排

多年來,歐美國家通過組成聯盟或一致行動,不斷營造和強化航運業脫碳的緊張氛圍,實現低碳和零碳轉型已經成為迫切需求。國際海事組織(IMO)溫室氣體減排初步戰略設置2025 年、2030年、2050年3個重要節點,對航運業和造船業加大減排力度提出更高要求。盡管未來替代技術的發展格局并不清晰,但目前已有一些技術應用,以液化天然氣、甲醇為代表的低碳燃料技術快速發展,零碳燃料尤其是氨燃料、氫燃料等也逐漸受到重點關注。這些新的發展趨勢將對我國海洋裝備業的技術創新提出新的要求,同時給我國海洋裝備產業鏈的發展帶來新的調整。

1.1.3 打破國際尤其是歐洲高端配套壟斷優勢

在海洋裝備配套領域,歐洲在動力配套、通信導航等方面處于世界領先地位。歐洲設計生產的船舶配套產品以安全、復雜、環保著稱,并通過實際應用不斷改進配套產品性能,不斷提高產品的自動化程度,加強產品的安全性,優化系統操作的靈活性。除此以外,歐洲在全球建立配套系統和設備服務點,在國際市場占有絕對優勢,全球服務業務提升配套產品的品牌效應并帶來較高的利潤。在船市周期的低谷中,全球服務業務的利潤成為配套企業穩定的收入來源。

經過多年的發展,我國在低端配套領域占有一定份額,但高端配套設備仍依賴進口。海洋裝備質量和性能的提升主要依賴配套系統和設備的技術進步,我國亟待提升關鍵配套設備研發攻關能力,在海洋裝備關鍵配套領域掌握關鍵技術與研發能力,通過市場化應用不斷推動高技術產品的更新迭代,保障我國海洋裝備領域的高端配套供給。

1.2 構建雙循環新發展格局

1.2.1 促進雙循環發展

海洋裝備業有“綜合工業之冠”之稱,其發展將帶動超過80%門類的產業進步,具備雙循環的基礎與實力。“以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進”的新發展格局以創新驅動、高質量供給引領和創造新需求,將促進產業鏈協同,提升供應鏈穩定性,為海洋裝備產業鏈帶來新的發展機遇,帶動海洋裝備業高質量發展。

1.2.2 維護海洋裝備產業鏈供應鏈安全穩定

海洋裝備業是我國最早的對外產業之一,已形成產業鏈供應鏈全球化的格局。面對國際發展新形勢的挑戰,我國應增強海洋裝備產業鏈供應鏈自主可控的能力,強化頂層設計能力,通過“找短板補短板”,提升海洋裝備業的基礎再造能力和產業鏈提升能力,確保我國海洋裝備領域基礎產品、關鍵核心技術及關鍵零部件等的供應安全,在受到限制時依舊能夠維持國內海洋裝備產業鏈的穩定運行。

1.2.3 繼續深化供給側結構性改革

國家和地方“十四五”規劃為高端裝備業的發展指明方向。船舶工業是我國重要的國防與經濟支柱產業,國家及相關地方政府對“十四五”時期船舶工業的高質量發展作出部署。當前我國船舶工業面臨生產、組織、技術的變革升級,同時受價格和成本約束、供應鏈水平制約和客戶需求牽引[2],海洋裝備業的轉型升級已經進入攻堅階段。

2 海洋裝備業高質量發展

2.1 提高總裝建造環節的精細化管理水平,提升國際競爭力

世界海洋裝備業進入新一輪的深刻調整期,圍繞技術、產品、市場的全方位競爭日趨激烈。作為海洋裝備產業鏈的鏈主環節,總裝建造企業需要適應新產品、新技術、多訂單和環保等要求,優化升級生產設施,提高生產能力和產能利用效率。通過改善生產模式、精益管理以及加強工時和耗材管理,提升工效、降低浪費,通過減少成本創造利潤空間,提升我國海洋裝備產業鏈優勢環節的國際競爭力。

2.2 強化產業鏈各環節聯動,提升產業鏈協同效能

海洋裝備總裝建造企業、配套企業、研發設計單位、原材料廠商、金融服務公司等全產業鏈條的協同效應,是決定產業國際競爭力的關鍵。我國海洋裝備企業要加強與能源企業、鋼鐵企業、有色金屬企業、研發設計單位等的溝通聯系,建立良好的聯動協作機制,使國內船企為貨主、船東提供一站式服務,逐漸擺脫國際競爭和國內競爭“雙競爭”模式下被過度擠壓的形勢,促進造船市場理性回歸。鼓勵國內航運公司購買國外船東棄單的船舶,并在信貸支持上給予優惠。對接國內大型能源資源公司,推進深海采礦船、海上養殖設施、海上風電建設運維船等一批新型海洋裝備的研制和應用。

2.3 創新市場規則,助力我國優勢和潛力產品滲透國際供應鏈

未來針對海洋裝備配套系統和設備的技術研發仍是發展的重中之重,包括新能源動力技術、綜合電力技術、輕量化技術、智能化技術等。因此,亟須打造一批高端制造企業并發揮其引領作用,大力培育一批自主創新能力達到或接近世界一流水平的領軍型企業,充分發揮其在產業價值及利潤分配、資源配置、工業關系等方面的決定和支配作用,成為高端海洋裝備業引領的主力軍。

在充分考慮國際貿易規則和引入國際先進技術設備的前提下,創設“國輪國造”“國貨國運”“國輪國配”以及國內油氣等資源開發的優先規則,爭奪定價貨幣的選擇權和制定知識產權共享原則等,激活國內國際海運與海上油氣開發的市場。

3 構建我國海洋裝備產業鏈圖譜及評價指標

經過多輪專家研討及調研,本研究初步構建海洋裝備產業鏈主要環節圖譜,包含原材料、研發設計、總裝建造、配套、船海服務及運維6個主要環節,其中配套又分為通用配套及專用配套2 個部分(圖1,由“我國海洋裝備產業鏈發展戰略研究”課題組繪制)。

根據研究需求,將產業鏈的每個環節再進行細分。以材料為例,二級分類如圖2所示。

圖2 材料產業鏈Fig.2 Material industry chain

根據文獻梳理及專家調研等,本研究參照信息技術安全領域、國防科技工業領域及航天領域的自主可控評判標準,結合我國海洋裝備業的實際情況,設置海洋裝備業自主可控的評價指標(表1)。

表1 海洋裝備業自主可控的評價指標Table 1 Independent and controllable evaluation indicators for marine equipment industry

基于國產能力、技術能力和產品能力,將海洋裝備產業鏈各環節分為4種類型(圖3)。①缺失環節:不具備國產能力,即國內沒有生產該產品的企業。②弱項環節:具備國產能力但技術能力較弱,表現為未掌握關鍵技術的自主知識產權以及關鍵零部件依賴進口等。③潛力環節:具備國產能力且技術能力較強,但產品能力較弱,表現為與國外同類產品相比性能不佳,國產產品裝船率低。④強項環節:具備國產能力,且技術能力和產品能力均較強。

圖3 海洋裝備業自主可控分類Fig.3 Independent and controllable classification for marine equipment industry

4 我國海洋裝備產業鏈發展現狀及存在的問題

4.1 六大環節自主可控程度

我國海洋裝備業發展至今已形成較為完整的產業鏈,但囿于發展階段、發展政策與各種因素的影響,我國海洋裝備產業鏈各環節的自主可控程度有強有弱。

4.1.1 原材料環節

海洋裝備業發展的原材料包括各種鋼材、有色金屬材料、復合材料、非金屬材料(塑料、涂料、黏合劑等)和焊材等數百種,約占整船成本的15%～20%(表2)。

目前我國通用材料領域發展較好,但某些特種材料仍須進一步研究,如復合材料、高性能防腐材料和高端防污涂料,以及針對特定船型的特殊材料,如超高強度鋼材、特殊鋼材、殷瓦鋼、不銹鋼波紋板、聚氨酯泡沫板、環氧樹脂、低溫膠水、柔性次屏蔽。

4.1.2 研發設計環節

我國先后引進國外船級社造船規范共42種、近100冊、超過2 000萬字,同時引進5 000余項國際標準和10余項船舶設計技術。在配套領域,我國先后從丹麥、德國、法國、日本等國引進100余項船用主機、輔機和其他關鍵設備制造技術[3]。通過消化吸收,我國海洋裝備業逐步從借鑒及移植國外技術階段,過渡到自主開發創新階段(表3)。

表3 研發設計環節的自主可控程度Table 3 The degree of independent and controllability in the research and development and design

在船舶設計方面,我國和日本偏重于三大主力船型的設計,韓國較多參與液化氣船的設計,歐洲主要關注豪華郵輪等高端船型的設計。目前我國大部分高端海工裝備以及豪華郵輪等高技術船舶的概念設計和基本設計仍依賴國外,其中基本設計往往基于國外圖紙進行二次開發,具備詳細設計和工藝設計的能力,但獨立的原創性設計尚待擴展,且尚未涉足新型高端船舶的設計。需要注意的是,我國船舶設計所使用的軟件有90%為國外軟件。

4.1.3 總裝建造環節

近年來,我國海洋裝備產品體系逐步完善,船舶及海工產品的覆蓋面進一步擴展。我國于2010年進入全球海洋裝備總裝建造第一梯隊,市場份額居世界首位(表4)。

表4 總裝建造環節的自主可控程度Table 4 The degree of independent and controllability in the final assembly and construction

我國海洋裝備企業的總裝建造技術先進,在高價值產品建造方面也有突破。以船舶工業為例,2022年我國造船完工量3 786萬載重噸,新接訂單量4 552萬載重噸,手持訂單量10 557萬載重噸,均占國際造船市場份額的50%左右;我國分別有6家造船企業進入全球造船完工量、新接訂單量和手持訂單量前10強[4],一批高端船舶和海工裝備建成交付。

4.1.4 配套環節

配套環節是海洋裝備業的重要組成部分,其發展水平直接影響海洋裝備業的綜合競爭力。海洋裝備業的配套設備規格種類多、技術含量高,目前我國船舶配套設備的節能環保安全技術、本土品牌產品競爭力、系統集成供貨能力、二輪配套本土化能力、專利本土化率等仍低于國際先進造船國家。

在通用配套環節,我國船舶配套產品體系完善,覆蓋動力系統、甲板機械、艙室設備、電氣及自動化設備、通信導航設備、舾裝設備等領域,在加工制造和產能方面已達到世界先進水平,基本具備三大主流船型的動力與機電設備配套能力[5](表5)。

表5 通用配套環節的自主可控程度Table 5 The degree of independent and controllability in the general supporting

從船舶配套設備的裝船率來看,我國能滿足散貨船80%以上、油船和中小型集裝箱船70%以上的配套設備裝船需求[6]。除船舶動力系統、甲板機械、舾裝設備等配套設備的本土化率超過60%以外,其他配套設備的本土化率普遍較低。尾軸密封裝置、裝卸機械泵空壓機、海水淡化裝置、通信導航控制系統及電氣設備等配套設備主要依賴進口,船用柴油機的二輪配套(配套產品組裝所需的零部件配套)能力仍顯不足,增壓器、電子調速器、油霧探測器、Alpha注油器、電控模塊、薄壁軸瓦控制系統閥件等部件仍依賴進口。

與通用配套環節相比,專用配套環節能力較弱,嚴重依賴進口,關鍵核心技術尚未攻克或與國外技術差距較大。據統計,大型LNG運輸船的整船國產配套率只有60%,通導設備、高端艙室設備、液倉維護系統、發動機重件等關鍵配套設備有95%依賴進口(表6)。

表6 專用配套環節的自主可控程度Table 6 The degree of independent and controllability in the specialized supporting

4.1.5 船海服務環節

船海服務環節主要包括標準與認證以及金融與保險2個部分(表7)。

表7 船海服務環節的自主可控程度Table 7 The degree of independent and controllability in the ship and sea service

近年來,我國逐漸改變被動接受和應用國際海事新規范、新規則、新標準的狀況,開始主動參與IMO 有關船舶的新規定、新標準(尤其是綠色環保船標、船規)的制定或修訂,同時加強國內船舶新規范、新標準的研究、制定或修訂,為我國海洋裝備業適應國際規則提供支持[7]。“十三五”期間我國向IMO 提出提案共107項,主導制定并成功發布船舶行業的國際標準共39項,占同期ISO/TC8國際標準總數的13%[8]。然而與其他國家尤其是歐洲國家相比,我國在船海服務領域的主動性與引導性仍不足。

海洋裝備業是資金密集型行業,融資是其發展的重要環節,同時是提高海洋裝備業競爭力的關鍵因素。我國海洋裝備領域的專業金融機構有30余家[9],海洋保險領域巨頭壟斷的格局被逐漸打破,越來越多的中小保險公司參與市場角逐。同時,保險費率的全面放開給保險公司帶來巨大壓力,一些保險公司的技術和服務體系還不夠完善,在風險防控和管控方面與國際保險業仍有巨大差距,信息交流、合作平臺仍在逐步搭建,相關法律法規不夠完善。這些問題在一定程度上制約海洋保險業的發展,亟須在發展過程中逐步解決[10]。

4.1.6 運維環節

我國海洋裝備業的運維環節呈現兩極分化,其中修船環節較強,但配套設備的售后服務環節較弱(表8)。

表8 運維環節的自主可控程度Table 8 The degree of independent and controllability in the operation and maintenance

目前我國已經成長為全球最大的修船市場,2021年修船產值超過276 億元,修船完工量近8 000艘,分別占全球份額的13.3%和43.2%[11]。國內修船產能整體處于供大于求的狀態,受國際國內多種因素的影響,市場產能過剩風險進一步增大。

我國海洋裝備企業尤其是配套企業的服務意識較弱,加上成本管理等因素,全球服務網絡不健全。國內船舶配套設備在故障診斷、監測與服務保障方面的技術研究和應用成果比較單薄,整體應用的基礎環境非常欠缺,導致配套設備故障修復時間長且售后效率低等問題[12]。

4.2 我國海洋裝備產業鏈發展現狀

目前我國基本形成海洋裝備產業鏈,但仍處于全球產業鏈中低端,海洋裝備業未能在國民經濟中發揮應有的作用,還有較大的發展空間。

4.2.1 產業鏈較為完善

我國已具備三大主流船型的研發設計與建造能力,實現系列化與批量化生產;在2022年全球訂單的18種主要船型中,我國有12種船型的新接訂單量位列世界第一。在高技術和特種船舶方面,我國基本具備大型LNG 運輸船、超大型全冷式LNG運輸船、汽車滾裝船等船舶的設計與建造能力。在市場驅動下,我國的動力與機電配套產業規模迅速擴大,基本建成動力機電設備制造和試驗驗證設施體系,形成相對完整的產業鏈[5]。同時,我國在船舶綠色化、智能化技術研究方面也取得一定的進展。

4.2.2 總裝建造環節的產業集中度不斷提升

為應對國際造船企業競爭與推進國內產業整合,國內大型造船集團持續推進行業兼并重組。繼中國船舶工業集團和中國船舶重工集團陸續通過資產重組整合內部業務后,2019年通過戰略性重組成立中國船舶集團。我國海洋裝備業的分布區域相對集中,總裝建造需要的設備在長三角地區都能買到,實現物流成本、倉儲成本“雙低”,這是其他國家的造船廠無可比擬的優勢。

4.3 我國海洋裝備產業鏈存在的問題

4.3.1 產業鏈存在弱項環節

我國海洋裝備產業鏈的原材料、總裝建造及通用配套環節較強,但研發設計、專用配套、船海服務及運維環節均存在弱項,成為制約我國海洋裝備業發展的主要“瓶頸”。

從配套環節來看,歐洲競爭優勢明顯,其行業地位在短期內難以撼動。通過早期實施的政策及措施,韓國海洋裝備配套設備的本土化率超過90%,絕大多數船用配套設備實現國產化,LNG 運輸船實現實船運用,低速機實現“零進口”。相比而言,我國海洋裝備配套設備的品牌競爭力薄弱,系統集成能力及打包供貨能力均存在不足。

4.3.2 高價值產品發展不足

目前船舶設備制造業的高端產品和品牌主要集中在歐洲造船強國以及日本和韓國。從船型結構來看,目前歐洲占據高端市場,日本和韓國占據中高端市場,我國占據中低端市場。①歐洲在豪華郵輪、客滾船、滾裝船、化學品船等領域一直具有優勢,其在高技術、高附加值船舶建造領域具有先進的技術和豐富的經驗,亞洲船廠在短期內難以超越。②液化氣船(包括LNG、LPG)和高端海工船由韓國和新加坡船廠主導,2022年我國在LNG 運輸船訂單量上有所突破,有5家船廠具有LNG 運輸船建造能力,但仍不能滿足市場需求;我國在超大集裝箱船與油輪等船型領域正逐漸趕上韓國和日本。③散貨船、標準油輪、集裝箱船三大主力船型的主要市場由我國占據。

4.3.3 參與全球海洋治理深度不夠,船海服務環節較弱

受制于發展階段與技術水平,我國海洋裝備業的發展一度更重視“硬實力”建設,在制造業實業方面投入資源較多,但對與實業密切相關的“軟實力”重視不足,在國際公約、規則和標準制定以及相關活動方面投入資源較少。

根據調研結果,除客觀原因外,由于對接國際標準的思維方式不同,我國多次錯失先機。在參與相關國際規則制定時,其他國家寫出框架就立即遞交申請,待后期討論時再不斷補充和修改;而我國會花大量時間進行內容撰寫、討論及修改完善,確保細則準確明晰后再遞交申請,但此時許多優先權已被其他國家占據。因此,我國在參與全球海洋治理的過程中,除更加重視和積極主動外,還須充分了解國際規則運行機制,從而掌握主動權。

5 我國海洋裝備產業鏈發展戰略規劃

5.1 SWOT分析

基于我國海洋裝備產業鏈發展現狀及存在的問題,結合專家訪談等內容,對我國海洋裝備產業鏈進行SWOT 交叉系統分析。

我國海洋裝備產業鏈發展的內部優勢(S)包括:國家的政策支持,新發展格局下海洋裝備需求廣闊,已形成較為健全的工業體系,以及原材料、總裝建造和通用配套環節的自主可控能力強;內部劣勢(W)包括:研發設計、專用配套等環節的自主可控能力弱,技術能力不足,產業技術門檻高但效益低,與其他產業融合發展程度不夠,以及國際標準制定參與度不夠;外部機遇(O)包括:海洋經濟迅速發展,國內外形勢有利于產業發展,以及新趨勢創造“換道超車”機遇;外部挑戰(T)包括:全球經濟增速進一步放緩,國際形勢威脅產業鏈安全,以及國際競爭日趨激烈。

SWOT 交叉系統分析:①機遇-優勢分析。提高總裝建造環節的精細化管理水平,力求從規模到效益的全面提升;瞄準綠色化、智能化等領域加快研究,為“換道超車”創造條件;順應國家科技發展戰略需求,以新型舉國體制促進科技攻關,強化國家戰略科技力量,加強原創性基礎技術研發。②機遇-劣勢分析。加大對配套、研發設計企業的扶持力度,培育創新引領力量;加強對國際規則標準的超前研究,從參與方轉變為制定方;發揮國際影響力,爭取國外市場訂單。③挑戰-優勢分析。創新市場規則,助力強項和潛力產品滲透國際供應鏈;強化上下游產業鏈聯動,引導行業可持續健康發展。④挑戰-劣勢分析。彌補和加強缺失和弱項環節,保證海洋裝備全產業鏈能力。

基于SWOT 交叉系統分析,針對我國海洋裝備產業鏈弱項環節、關鍵環節和“瓶頸”問題,提出我國海洋裝備產業鏈發展戰略規劃。

5.2 針對產業鏈弱項環節,開展關鍵核心技術攻關和迭代升級

我國海洋裝備產業鏈應立足雙循環新發展格局,促進供需兩端的協調發展,加強總裝建造等強項環節與其他環節的聯動,針對研發設計、專用配套等弱項環節開展關鍵核心技術攻關和迭代升級,如原材料環節的高強度鋼、復合材料及合金,研發設計環節的概念設計及設計軟件,以及配套環節的動力設備關鍵元器件(如曲軸)、通信導航設備元器件、高端船型專用配套設備和深海油氣開采設備,提升產業鏈整體競爭力,從根本上解決海洋裝備產業鏈發展存在的問題。

5.3 針對產業鏈關鍵環節,開展基礎性和前瞻性技術研究

對海洋裝備產業鏈開展系統性的自主可控能力評估,梳理產業鏈弱項和缺失環節的技術和產品清單,集中力量攻關,重視“產學研用”協同。同時,注重與相關產業的合作,在先進工藝裝備技術、基礎零部件等領域加強聯合攻關研發,開辟創新途徑,提升海洋裝備業競爭力。面向綠色環保主流船舶、高技術船舶、海洋裝備及核心配套設備等重點領域,加強水動力技術、結構輕量化設計技術等基礎共性技術的研發[13]。

在全國范圍內打通海洋裝備業相關產業鏈環節,整合國內相關優勢產業及優勢資源,開展重大基礎性和前瞻性技術和產品攻關,統籌部署需求導向類和自由探索類的基礎研究,加強基礎學科研究中心建設,注重源頭性重大基礎性技術研發。

5.4 針對船海服務能力“瓶頸”,提高產業鏈“軟實力”

支持海洋裝備制造企業延伸船海服務鏈條,聯合國內配套企業,對海洋裝備產品實施定制服務、全生命周期管理、精準營銷及售后支持等服務性業務,建立完善的全球服務網絡。推動產業鏈弱項環節中有能力的企業提高系統集成能力、服務能力與售后能力,從而提高船海服務能力。

加強與國際組織、主要造船國家的合作與交流,積極參與國際規則與造船規范標準的制定和修訂。鼓勵船舶企業、科研院所與國家相關機構開展聯合設計和技術交流。對于符合產業和技術發展方向的項目,“產學研用”聯合研發的項目,以及與國外開展技術合作并擁有自主知識產權的項目,國家應優先予以支持。對于有能力競爭參與制定國際新規范、新標準的綠色環保船型、高技術船型、海工裝備及配套設備,以及大型浮式平臺技術、海島綜合能源系統技術等,加大政策和資金支持。