中国建设制造强国进程中前沿技术的发展现实与路径

先进制造业发展水平根本的标志是先进制造技术的拥有状况，建设制造强国最重要的路径之一就是要实现前沿技术的突破。与既有成果不同，本文主要研究在建设制造强国进程中，中国前沿技术的发展状况、实现前沿技术突破的行动和成效，并据此提出未来进一步推进前沿技术发展的路径。

前沿技术实力的分析比较

美、日、德等制造强国在第四次工业革命（新工业革命）进程中，一直都注重前沿技术的研发，前沿技术是这些国家保持制造业优势和国家竞争力的核心元素。将中国与世界制造强国所拥有的前沿技术领域进行比较，可以发现，美、日、德等制造强国所掌握的前沿技术远多于中国。当然，不能说掌握的前沿技术多，则制造能力和竞争力就强。理论上，判定一个国家制造能力和竞争力的强弱，核心标准是关键制造行业技术水平、先进材料和高端装备制造业的生产能力。关键行业是关系国计民生，影响大批产业，具有战略意义的行业。新材料是制造业的基石和重要支撑，其直接决定产品质量和产品的竞争力。新材料是高新技术产业的基础和先导，一种新材料的面世，常常意味着一项新技术的诞生或一种产品的革命性变化，有时候一种新材料甚至会在一个领域引发一场技术革命；没有过硬的材料就不可能有极端制造，也就不可能有先进的制造产品。高端装备制造技术通常是高精尖技术的继承和延伸，其技术含量高、知识密集，处于价值链高端，在产业链占据核心部位，体现为多学科和多领域技术的集合，决定产业链的整体竞争力，是一国制造能力的重要表现。极端制造，是极端环境和条件下的制造能力，集中表现在微细制造、超精密制造、巨系统制造等方面，如超精密加工技术、航空母舰制造、极大规模集成电路制造、激光雷达制造、战略激光武器制造、万吨级水压机加工模锻框架制造、航空发动机叶片制造等。有数据显示，美、日、德等世界制造强国，不但拥有先进制造行业的众多前沿技术，而且在关键行业、新材料、高端装备、极端制造等领域也掌握着众多前沿技术或核心技术。这是这些国家之所以成为制造强国的关键因素所在。

更进一步，可从创新指数方面进行比较。2018年1月，国务院发展研究中心国际技术经济研究所和北京知本创业管理咨询有限公司共同编制并首次发布了《2017年全球技术创新指数（GTII2017）》，GTII2017从政策投入、组织投入、人才投入、资金投入、知识产权、产品服务六个创新指标入手，多维度地对世界主要国家的创新能力进行了量化评估，深度剖析了其在细分技术领域的创新能力和竞争力水平。比较发现，2017年，先进制造的年度创新指数表现最佳；其次是信息技术和能源技术；航空、航天技术领域创新表现居中；新材料和生物技术创新水平位列末位，创新产出分值偏低。中国在技术创新指数比较方面有不俗的表现，特别是在信息、能源领域。但在新材料、先进制造领域，技术创新方面表现相对较弱。

2018年5月，世界著名的财经媒体CNBC公布了其评选出的 “2018全球50大颠覆性企业”榜单（2018 Disruptor 50 list）。其中，美国企业上榜42家，占据榜单的84%；而中国仅滴滴和小米（分别位列第4位和第28位）两家上榜，仅占榜单的4%。尤其值得关注的是，美国上榜的企业相当一部分是集中在先进制造领域，如航天、基因检测、软件、云安全、音频无线传输、无人机、机器人、信息网络安全、生物技术、医疗设备、人工智能、机器学习、无人驾驶车辆等。显然，从这个角度上，中国制造前沿技术水平也弱于制造强国。

中国在前沿技术的发展行动

建设制造强国，重要的是实现重要行业关键技术或前沿技术的突破。故而，在实施《中国制造2025》的进程中，中国努力通过各种行动实现前沿技术的突破。2016年2月，国家发布《国家重点支持的高新技术领域》，确定了重点发展的高新技术是电子信息、先进制造与自动化、航空航天、新材料、生物与新医药、高技术服务、新能源与节能、资源与环境等。2016年4月，中国通过《装备制造业标准化和质量提升规划》，强调围绕新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、高性能医疗器械等十大重点领域，提出标准化和质量提升要求，对接《中国制造2025》。

2016年8月，中国又发布《智能制造工程实施指南（2016—2020）》《绿色制造工程实施指南（2016—2020年）》《高端装备创新工程实施指南（2016—2020年）》，进一步强化前沿技术的突破。其中，智能制造工程确定的前沿技术突破领域是：高档数控机床与工业机器人、增材制造装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等五类关键技术，还要开展首台首套装备研制，提高质量和可靠性，实现工程应用和产业化。而绿色制造工程确定要突破的前沿技术是：生产过程清洁化技术，能源利用高效低碳化改造技术，高耗水行业节水改造技术，再制造技术等。高端装备制造工程确定的前沿技术是：大型飞机制造技术，航空发动机及燃气轮机制造技术，民用航天技术，先进轨道交通装备制造技术，节能与新能源汽车技术，海洋工程装备及高技术船舶制造技术，智能电网成套装备制造技术，高档数控机床制造技术，核电装备技术，高性能医疗器械技术，先进农机装备技术等。

作为前沿技术突破的具体行动，中国计划到2020年将成立15家左右国家级制造业创新中心。截止到2018年，中国已经成立了7个国家级制造业创新中心，分别是2016年6月成立的国家动力电池创新中心（北京），2016年9月成立的国家增材制造创新中心（西安），2017年10月成立的国家信息光电子创新中心（武汉）、国家机器人创新中心（沈阳）和国家印刷及柔性显示创新中心（广东）；2018年5月成立的国家集成电路创新中心（上海）、智能传感器创新中心（上海）。同时，中国加快实施《中国制造2025》以及1+X计划，在前沿技术方面取得了系列成就。这些技术都是中国先进制造领域的前沿技术，有些还是国际制造的前沿技术。不能忽视的是，尽管中国在前沿技术取得了成就，有些甚至是突破或重大突破。然而，在高端装备制造、新材料、关键行业方面，却少有前沿技术的突破，这与制造强国有明显的差距。

2018年7月，联合国世界知识产权组织、美国康奈尔大学、欧洲工商管理学院在纽约联合发布《2018年全球创新指数》，这一报告使用从专利申请量到教育支出等数十种指标，对大约130个经济体进行调查，以帮助决策者了解创新活动的情况。全球创新指GII由投入分指数、产出分指数和效益分指数构成。2018年中国的产出分指数进入前10，投入指数上升至27位，效益指数连续两年占据第3位。在研究人员、专利和科技出版物数量等指标上，中国均位居第一。然而，进一步的数据显示，美国仍然是创新投入和产出的最大贡献者，这包括研发方面的投资。美国在研究人员数量、专利数量和科技出版物数量等方面排名第二；日本在若干指标中排名第一，如由企业供资的国内研发支出总额、在两个以上主管局申请的同族专利以及知识产权收入等。

事实上，有进一步的信息显示中国在一些先进制造领域存在严重的技术约束。如火箭发动机的防锈钢材，环氧树脂材料，超精密抛光技术，医学影像探测器，锂电池，水下机器人焊接技术，车用燃料电池，湿插拔连接器，微球，掘进机主轴承，透射式电镜，半导体光刻胶，高端轴承钢，国产工业机器人精算法技术，航空钢材，平板显示大号靶材，高端电容电阻，激光雷达，重型燃气轮机叶片，创新药，射频器件，真空蒸镀机，传感器，航空发动机，自主研发的操作系统，芯片，顶级光刻机，半导体加工设备，半导体材料，超高精度机床，机器人控制器，机器人减速机，机器人专用伺服电机及其控制技术，医疗、科研用顶尖精密仪器，大型衍射光栅刻划机，发电用燃气机轮，脱硝催化装置，大型挤压造粒母机，氧化锌避雷器，工业水泵，光伏逆变器，动力总成精密测试设备，特殊类钢材，高端光缆，轮转印刷等。这些技术一直是影响中国先进制造行业发展的严重桎梏，中国必须要在这些领域取得突破。

前沿技术发展路径

前文的研究显示，世界制造强国一直占据着先进制造领域的前沿技术，正是依靠这些关键性前沿技术，制造强国一直把握着一些发展中国国家制造业的命脉。中国建设制造强国，必须下大力气进行前沿技术攻关，实现关键行业前沿技术的突破。

（一）尊重技术，尊重人才，建设技术创新文化

深刻剖析制造强国在科学技术领域取得的巨大成就的原因，不难发现背后的制度力量和文化原因。日本制造业崇尚踏踏实实、精益求精、精雕细琢、干一行爱一行的工作精神，并且这种精神能代代相传、持久不衰。日本制造业界认为，学习、模仿只是创造活动前的一个过程，并不是创新，而是一种没有创造力的表现；学习和模仿的最终目标必须是将自身的天赋与所学进行结合，进而形成创造。德国制造以精益求精、优异的品质享誉全球。德国工业标准化委员会共制定过3.3万个行业标准，其中80%以上为欧洲各国所认可或采纳。基于行业制造标准，德国又建立起质量管理认证体制，对产品的生产流程、产品型号、产品规格、产品质量等逐一审核，确保可靠性和安全性。不论是机械、大型设备、电器等大件产品，还是零件、仪器、厨房用品等小件产品，德国企业都是严选材料、严格工序、严把质量、严格检验，务求最好、最优，力创世界上最过硬的产品。德国制造讲求“匠心”，反对因循守旧、闭门造车，孜孜不倦地追求创新，形成了强大的制造能力和完善的工业体系，加之民族工匠精神的融合，这使得德国制造业持续焕发着新的生命力。

可见，文化对技术的影响，对人的影响。必须深刻认识到，现代企业中，人是主体，文化是魂。没有人就不存在企业，没有文化企业就没有生命，就不能发展；功利主义、名利主义盛行的环境下不可能有企业的持久创新。因此，必须重塑中国企业文化，要将先进企业文化建设上升至国家战略高度，进行全体国民的价值观革命。要教育全体国民摒弃拜金、拜权的庸俗的价值观，建立劳动光荣、劳动者伟大的全新的价值理念；要让杰出的创新型高技能人才得享与其贡献相配的光荣与荣耀；要在全社会倡导尊崇科学、尊崇技术的价值观，重塑劳动者的道德信仰。要将职业操守、生产标准、操作规程转化成劳动者的道德信仰，促使劳动者在精神上对职业道德、生产准则产生无限崇拜，并乐于接受、长期秉持、不惜一切加以捍卫，进而在潜意默化中养成精品意识、质量意识、零缺陷意识、至臻完美意识。要运用执着、坚韧、一丝不苟、精益求精的文化伦理塑造劳动者的优秀品格，提升劳动者的认识境界，激发劳动者的创新潜能。要支持科研人员冲破传统思维逻辑，勇于冒险，乐于冒险；要改革完善科研功勋荣誉表彰制度，重奖具有重大国际影响力的科学发现、具有重大原创性的技术发明；要弘扬求真务实、勇于创新的科学精神，建立科学公正的评奖机制，通过各类制度激发科研人员冲天的科研热情，支持科研人员专心至致地潜心学术和技术研究，不断追求真理、敢于超越、勇攀科学技术高峰。要加强科研诚信体系建设，强化学术道德监督，推动科研工作向道德约束和监管惩处并重转变，建立起鼓励创新、宽容失败的创新文化体系。

实现前沿技术突破的关键在于人才，特别是创新型高技能人才。创新型高技能人才是具备了创新素质，掌握了现代先进技能的复合型人才。这类人才拥有专门的知识技术，具备精湛的操作技巧，能解决生产过程中关键技术的应用和复杂工艺的操作难题。一流的创新型技能人才，既专心致志、勤于思考，又观察敏锐、乐于钻研；既忠于传统、踏实传承，又善于发现，敢于尝试；既精于本行当、本技能，穷根究底，又兴趣广泛，触类旁通，敢于发明。创新型高技能人才是拥有先进科学知识的“大国工匠”，是先进物质文明的创造者。因此，在建设经济大国、制造强国的伟大实践中，我们要以国家工程的名义，培育和造就一批一流的在国际上具有重要影响力的创新型高技能人才。

要建立创新型高技能人才晋职、晋级的奖励制度，关心关怀创新型高技能人才的成长，形成适应创新型高技能人才脱颖而出、健康成长的生态环境。应制定专门支持创新型高技能人才落户、住居、子女就读、配偶就业、医疗、社会保险、出入境等的优厚政策，提供与创新型高技能人才贡献相匹配的社会地位和物质待遇。可设立创新型高技能人才“技能训练基金”或“种子基金”，通过直接的财政拨付和多渠道的融资，扩大基金容量，增强扶持力度，以此鼓励创新型高技能人才的创新钻研活动，支持其实践研修项目。应建立创新型高技能人才的便捷畅达的交流学习平台，推广技术革新成果，交流先进技能；应契合科学领域的“千人计划”、“万人计划”等人才培养工程，鼓励高技能人才走出国门开展技艺切磋，着力培养出重点领域、关键生产环节的奇、特、尖、精技能人才，夯实制造领域前沿技术突破的人才基础。

（二）强化基础科学研究，打牢技术研发基础

建设制造强国的竞争，本质上是生产力的竞争，是科学技术的竞争。先进的技术是依赖科学的，要在前沿技术上有重大突破，必须加强科学研究，特别是基础科学研究或前沿基础科学研究。

基础科学是以自然现象和物质运动形式为研究对象，探索自然界发展规律的科学，包括数学、物理学、化学、生物学、天文学、地球科学、逻辑学等学科及其分支学科、边缘学科。较之其他科学，基础科学由概念、定理、定律组成，具有严密的理论体系，其成果与社会现实关系比较间接，需要通过若干实践环节转化为物质生产力。基础科学研究是认识自然现象、揭示自然规律，获取新知识、新原理、新方法的研究活动，其成果是整个科学技术的理论基础，对技术起着指导作用，没有科学理论支撑，很难有生产技术的重大突破。现代社会，基础科学与技术相互依存，相互促进，没有科学就产生不出新技术；反过来，产生不出新技术，科学研究也就失去了意义。

现阶段，中国科研经费投入逐年增长，且拥有了较高素质的研究人员和精良的科学研究设备，但中国用于基础科学研究的经费仍偏低，科研投入结构不尽合理；基础科学领域取得的尖端性成果、原创性成果不多，特别是鲜有研究成果转化成为创新和竞争产品。同时，中国顶尖基础研究人才和团队比较匮乏，这严重制约了现代科技术前沿的发展。因此，要以高等教育为抓手，加强基础科学的教育训练，对数学、物理、化学、生物等重点基础学科给予更多的资金和物力支持。高等学校要加强基础学科的教育，增加基础科学教学课时量和实验课时量；要扩大基础科学博士生和博士后的招生招收规模。国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、科技部重大专项、国家科技支撑计划项目、教育部重大项目、国家杰出青年科学基金、创新研究群体科学基金、国家基础科学人才培养基金、中国博士后科研基金等国家级科研基金和项目要向基础科学研究项目倾斜；要通过博士后、访问学者、留学生制度等进行基础科学人才的培养；要鼓励高等学校、科研院所与国外教育研究机构进联合培养基础科学人才，支持科学家、中青年学者开展具有原创性、前沿性、探索性的基础科学研究。

要依托高校、科研院所建设基础科学国家实验室、基础科学研究基地，建设国家交叉学科研究中心，探索建立符合大科学时代科研规律的科学研究组织形式；遴选有条件和基础的企业与高校、科研院所等联合建设基础科学实验室，优化基地和人才布局，集中优势力量开展面向国家紧迫需要的重要行业共性问题的应用基础研究；要聚焦国家战略，汇聚各类研究主体开展基础科学前沿、新兴、交叉、边缘等问题的研究，增加科学发现和原始创新能力。应鼓励支持国内学者积极开展基础科学的国际交流和项目合作，参与国际科学界的大科学计划和大科学工程；支持海外学者、知名科学家主持或参与中国的基础科学研究项目，制定实施国家基础科学研究计划，建立科学研究合作平台，创造各种条件吸引国际一流学者来华参加基础科学前沿问题的联合研究，以便提升中国基础科学研究的层次和水平。

要加强基础研究与应用研究的融通，加强高等学校、科研院所、企业研究机构的融通，促进基础研究资源的优化。要针对新一代信息技术、新材料科学、高端装备制造、智能制造、航空航天制造、环境资源等领域关键性技术的所需开展前沿基础科学研究，促进应用研究与基础研究原始创新的衔接。要针对前沿基础科学的重大问题和国家重大战略需求，建设世界一流水准的基础研究数据库和公益性的自然本底数据库等，探索卓有成效的基础研究组织模式，保护基础科学研究成果的知识产权，推动基础科学研究成果的共享。要建立科学有效的基础研究成果评价体系，针对不同领域、不同方向、不同形式的研究成果进行评价，强调成果的应用价值和理论效用，注重成果的原创性，注重国际同行评价。要建立基础科学研究的激励机制，加大对基础科学成果的奖励力度，增加基础科学研究的人员的荣誉感，支持基础科学研究人员大胆探索、潜心思考，挑战未知领域。同时，也还要引导科研人员恪守学术道德，讲究科研诚信，提升学术尊严。

（三）围绕保障国家竞争力和国家安全，集中优势资源进行前沿核心技术突破

制造强国建设体现国家的竞争力，事关国家的兴盛、富强和安全，要从国家安全的角度出发，选准关键行业的前沿技术，集中优势资源进行攻关，力争实现前沿技术的重大突破。

事实上，制造强国都是依据国家安全和国家重大利益部署国家产业发展。2016年6月，美国国家科技委员会发布了《21世纪国家安全科学、技术与创新战略》，强调国家安全科学、技术和创新力量有着十分广泛的学术和工业生态系统，必须不断推动科学、技术与创新方面的进步，以确保美国军事和国土防御没有同级别竞争对手。所以，要从国家安全和国家竞争力提升的角度，选择重点突破的领域进行前沿技术的攻关。要针对确定的前沿技术，加快组建国家技术攻关中心，如数字和智能制造技术攻关中心、轻型现代金属制造技术攻关中心、新能源汽车技术攻关中心、过程控制技术、先进复合材料技术攻关中心、可视化技术攻关中心、工业机器人技术攻关中心、合成制造项目技术攻关中心、下一代柔性技术攻关中心、集成光子制造技术攻关中心等。要改革完善科研资源配置体制，鼓励科技人员跨行业、跨领域、跨地区流动，集聚国际一流或国内一流的技术人才进入技术攻关中心工作。对技术攻关中心要实行特殊人才政策和人才激励机制，要通过股权、期权、分红权、奖励等多种形式，充分调动科技人员进行技术攻关的积极性。要突出成果意识，重视牵头人、领军人才的发掘与培养，通过公开选拔、招聘等形式，遴选有深厚专业背景、较强组织协调能力、显著创新精神的领导者主持技术攻关，提高技术攻关的工作效率。

要开发全球一流的技术攻关运行和支持服务系统，为技术攻关中心配置一流的科研设备和设施，形成科研资源集聚优势。要促进科研仪器、设备的共享与开发，建立起科研设备信息管理系统，实现科研设备设施资源共享。可以设立“国家重大核心前沿技术攻关投资基金”，为技术攻关提供资金保障。要建立多元化的技术攻关经费投入体制，注重吸纳社会资金参与技术攻关，完善技术攻关中心的自我创新和自我发展机制，通过技术转让入股、有价证券等方式，拓宽技术攻关经费来源，完善利益分配与协调机制，分散技术攻关投入风险。要支持技术攻关中心的国际合作交流，注重吸收和消化国外先进前沿技术的力度，通过中外技术合作，实现原始创新、集成创新和再创新的紧密结合。