产学研合作助推中国制笔行业技术进步

石聿文

随着科技的飞速发展，人类从追求物质文明逐步转成对精神文明的向往，在基本告别生存物资贫瘠的窘境后，如何提升生活质量成为全球经济发展的核心驱动力之一。步入新世纪以来，人类不断地对赖以生存的条件提出更高的要求，在经历多次市场经济的大浪淘沙之后，全球的竞争模式悄然发生改变。

当今世界，知识是创造财富的宝贵源泉，创新成为推动社会发展进步的不竭动力，经济呈现全球化发展与竞争的态势，提升一个国家在创新竞争中的实力，已成为世界各国面对今天和未来全球竞争必须应对的重大决策。我国适时地提出了建设创新型国家的宏伟目标，把建设以企业为主体、市场为导向、产学研结合的技术创新体系列为我国今后发展的重大战略抉择[1]。

这些年来，中国制笔行业在国家政策的引导下，在各级政府部门关心支持下，在行业协会组织推动下，开展产学研合作，取得了丰硕成果，对促进整个行业的技术进步发挥了重要作用。

一、以企业为主体的产学研合作，连续承接国家科技项目

(一）国家科技支撑计划“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”项目

中国制笔产业虽然已形成相对完整的产业体系，并且在国际上占据了较大的市场份额，但制笔核心技术缺乏，不少关键原材料依赖进口，笔类产品的制造主要集中在产业链的低端。制笔行业虽然规模不大，但是产品联系着千家万户，行业的大而不强的状况在我国制造业也很具有代表性。此种情况引起了中央领导同志的关心，并作了重要批示，希望通过“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”项目，探索出“如何在量大面广的传统产业领域，用先进的科学技术提升和改造其关键技术装备、核心部件和基础材料的技术水平的路子”。

2011年，国家科技支撑计划“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”项目正式立项，三个课题分别以上海纳诺微新材料科技有限公司、贝发集团股份有限公司、上海晨光文具股份有限公司为牵头负责单位，集中制笔行业及相关行业的龙头骨干企业，与天津大学、大连理工大学、东华大学、太原理工大学、温州大学、中科院金属研究所等高校和研究机构，通过系统攻关、技术集成创新和产业示范，围绕中国制笔行业的核心技术—笔头制造技术、墨水制造技术、笔头与墨水匹配技术等，实现了圆珠笔笔头制造的关键材料—易切削不锈钢的国产化；圆珠笔笔头制造的关键设备—24 工位笔头自动加工机床的国产化；研发成功高精度新型中性针管型弹簧笔头，建成8000万只／年针管型弹簧笔头产业化示范生产线；研发成功高精度水性针管型笔头，建成4000万只／年水性针管型笔头产业化示范生产线；建成了三条圆珠笔的墨水（包括中性墨水、水性墨水、中油墨水）千吨级产业化示范生产线。

项目突破了圆珠笔核心原材料—墨水和笔头材料的技术瓶颈，实现墨水和笔头加工材料及装备的国产化。项目还突破了笔头与墨水匹配技术及评价体系的技术难点，提出圆珠笔书写润滑度检测方法和圆珠笔墨水长期稳定性快速检测及评价方法，建立圆珠笔头与墨水匹配技术典型数据库和评价模型，制订了轻工行业标准QB/T 5255-2018《圆珠笔笔头与墨水匹配检测技术规范》，填补了国际上制笔行业先进技术的空白。项目更突破了制笔技术理论研究的课题深度，项目课题涉及了墨水机理、配方、工艺，涉及笔头设计加工、匹配测试、装备精度控制等领域，成果具有推广应用的前景，可为行业带来直接效益和间接效益。

项目取得了丰硕的研究成果，申请了国内专利79项，其中申请发明专利51项，完成7项行业标准草案。项目的圆满完成，是中国制笔人谱写的一部历史新篇章，将开启中国制笔行业新的起点，项目研发的制笔关键材料的核心技术的成果将对中国制笔行业今后发展具有重大而深远的影响。

（二）国家重点研发计划“制笔新型环保材料”项目

2015年6月李克强总理发问能否造和外国一样好用的笔，其实这已不是总理第一次谈到笔的问题，之前在一次国务院常务会议上也说了有关圆珠笔质量的问题，总理之所以一再提到笔的问题，并非就事论事，而是以小见大，提出了中国制造如何向国际先进水平看齐并且努力赶超的课题。为此，中国制笔协会理事长王淑琴给总理写信，汇报行业情况与问题，反映总理关注所引发的行业反思，以及行业努力的方向，总理给予亲笔批示。为贯彻总理批示，国家工信部组织调研制笔企业，并在京组织召开了两次国产圆珠笔质量品牌升级工作研讨会。在科技部、工信部和中国轻工业联合会的关心支持下，制笔行业在承担“十二五”国家科技支撑计划项目并取得丰硕成果的基础上，又承担了“十三五”国家重点研发计划项目。

国家重点研发计划“制笔新型环保材料”项目重点解决制笔基础材料的环保与功能性的平衡协调发展这一重大问题，以上海晨光文具股份有限公司为牵头负责单位，联合中科院金属研究所、温州大学、东华大学、苏州大学、上海交通大学等高校和研究机构，以及行业相关企业，共同研发笔头用无铅易切削不锈钢线材、高吸水率高分子笔头、新型环保乳化墨水及记号墨水等4 大类制笔核心材料制造与产业化技术，促进制笔企业在追求生存发展时也注重绿色生产和生态保护。目前，该项目已接近尾声，项目研究任务已基本完成，研发成功含铅量低于100ppm 的易切削不锈钢线材，建成千吨级产业化示范生产线；研发成功吸水率大于65%的高分子笔头，建成千万级产业化示范生产线；研发成功新型环保乳化墨水，建成千吨级产业化示范生产线；研发成功间歇书写时间大于72 小时的记号墨水，建成千吨级产业化示范生产线；研发成功新型环保型乳化墨水圆珠笔，建成千万支产业化示范生产线；研发成功新型环保记号笔，建成千万支产业化示范生产线。项目已申请发明专利19项，制订各类标准5项，形成具有自主知识产权的制笔新型环保材料标准体系，新型制笔环保材料安全性能达到国际先进水平，产品附加值大幅提升，基于新型环保笔头与墨水匹配技术的笔类产品制造技术达到国际先进水平，实现制笔新型环保材料的产业化推广，国产化率提高20%以上。该项目研究内容的实施，将有助于突破国外发达国家环保安规等技术壁垒对我国制笔行业发展的制约，促进我国笔类产品制造技术向环保性、功能性、多样性方向发展，对我国制笔行业实现由大到强的产业转型升级起到支撑作用。

（三）工信部强基工程“笔头与墨水适配试验公共服务平台”项目

2019年，以深化改革促进中国制笔行业转型升级为核心目标，在中国制笔协会的推动下，在国家工信部强基工程“笔头与墨水适配试验公共服务平台”项目的支持下，由上海晨光文具股份有限公司牵头，联合行业内主要企业，组建了制笔行业技术基础公共服务平台，成立了上海制笔技术服务有限公司，为制笔行业提供检测、标准、信息、技术培训与咨询等技术服务，并聘请了温州大学、太原理工大学、东华大学等单位相关专家组建了专家委员会，共同为制笔企业提供第三方专业服务，提供综合性解决方案与对策，提升行业的整体技术水平。

二、企业加大研发投入，产学研合作成果丰硕

制笔作为传统产业，笔类产品又是价格低廉的消费品，使得不少人误以为没有什么技术含量，却不知要做成一支好笔，尤其是要做成数以百亿计物美价廉的好笔，其技术含量是比较高的，难度也是很大的。为此，制笔行业的龙头企业率先加大研发投入，加强研发团队建设，与高校和研究机构联合建立了各种形式的产学研合作机制与平台。根据国内外成功的经验，企业首先要有自己的研发机构和团队，作为对接高校和研究机构的连接点，以承接外部的先进技术和成果，在企业落地转化为产品和服务。以上海晨光文具股份有限公司为例，作为国家高新技术企业，拥有 “院士专家工作站”“国家级工业设计中心”“上海制笔工程技术研究中心”“上海市认定企业技术中心”“中国轻工业制笔工程技术重点实验室”等五个国家级和省部级研发平台（见图1），承接国家和省部级项目，以及企业的主要研发项目，与相关的高校和研究机构展开有效的合作。

图1 晨光文具产学研合作示意图

上海晨光文具股份有限公司在中国制笔行业建立了第一家“院士专家工作站”。早在2006晨光文具曾与中国工程院士、南京林业大学教授张齐生开展合作（见图2），研发纳米改性竹炭塑料并推广应用，形成“能量笔”产品系列，并获得2011年度中国轻工业联合会科学技术进步二等奖；2014年与同济大学合作，联合开发出优握正姿护套系列产品，并获得2015 中国设计红星奖，2019年与南京理工大学、上海工程技术大学、湖北大学针对“中性圆珠笔制造与检测关键技术研发与应用”进行联合攻关，并荣获2019年度中国产学研合作创新成果二等奖（见图3）。

图2 晨光文具与中国工程院士、南京林业大学教授张齐生开展合作

图3 2019年度中国产学研合作创新成果二等奖

除此之外，分布在浙江、江苏、广东等地的制笔龙头企业及产业集群也是立足于区域发展现状及产业发展特色，整合国内制笔行业高端产业链条等资源开展产学研合作，例如温州大学早在2003年就成立了温州市制笔技术工程研究中心，近年来开办了制笔专业本科班，为制笔行业培养输送技术人才；贝发集团股份有限公司拥有“国家级企业技术中心”“国家级工业设计中心”，他们联合江南大学、宁波大学、中国美术学院等高校举办了“北仑杯中国好笔工业设计大赛”（见图4）；真彩文具股份有限公司的“中国轻工业笔墨和精密装备工程技术研发中心”、苏州雄鹰笔墨新材料有限公司的“中国轻工业环保型书写墨水工程技术研究中心”被认定为“中国轻工业工程技术研究中心”；苏州雄鹰笔墨新材料有限公司还与苏州大学共建“书写墨水研发中心”（见图5）；江苏学泰印务有限公司与苏州大学联合组建江苏学泰热转印材料协同创新中心等。在国家大力推崇科技创新的宏伟蓝图中，中国的制笔企业以龙头企业引发群体效应，带动制笔企业越来越注重协同创新，引导高层次高水准的技术团队介入实际产品开发及应用中，收获令人可喜的成效，将中国制笔的产品水平提升至一个新高度。

图4 北仑杯中国好笔工业设计大赛

图5 苏州大学与雄鹰公司共建书写墨水研发中心

三、两化融合向智能制造发展，形成整体解决方案

在工业化与信息化深度融合的当下，中国制笔无法回避智能制造这一前沿技术，在以大数据平台、云计算模式为主流运算的“互联网+”时代，人工成本、效率、质量遭遇各种智能化手段的挑战，愈来愈多的行业倒在这场无声的战争中。中国制笔企业多起源于微小作坊，因勤劳与努力才逐步建立起规模化作业，需要外界的专业思想理念与实操技术为其诊断和优化。中国制笔的信息化智能化制造技术，并不因起步晚而收益浅，当下的制笔企业在反思新时代生存法则时，通过与高校和专业机构的合作，对制笔各个环节开展了不同程度的优化，在产品分析、原料检验、生产制造、核算统计、监测预警、仓储物流等方面创建了不同的智能化工艺与系统集成，描绘出中国“智”笔的雏形。上海晨光文具股份有限公司在工业自动化智能化方面先声夺人，多次发挥产学研功效，形成实际产物，为行业进步作出示范性表率。围绕实际需要，上海晨光文具股份有限公司近年来与南京理工大学、湖北大学、上海工程技术大学和上海理工大学等多个高校合作，建立起DRP 分销系统、AS-RS 自动化立体仓库等，并借助高校在机器视觉技术方面研究的优势，攻克笔头、笔芯和零配件自动检测和筛选的关键技术，应用于制笔生产与装配工艺中，完成笔头自动检测量20亿只/年的生产线建设，完成笔芯内墨水、液体浮塞和划线自动检测千万只/年的生产线建设。制笔行业作为传统轻工业，在升级改造过程中必须将智能化制造渗透进各个环节中，才能摆脱传统的劳动密集型且技术含量低的产业形象。通过对各个生产环节与节拍的细分与仿真，剔除主观判断的影响因素，降低劳动作业风险，提高流水作业效率，才有机会完成产业转型，实现行业振兴。

当前的社会，由计划经济时代过渡至市场经济后，人们在满足物质需求后愈来愈注重标新立异，个性化定制与服务成为消费者选择或评价的优先量尺。中国制笔在锁定不同层次、年龄、区域的消费群体时，受到了越来越“严苛”的需求挑战。深入了解和洞悉不同群体的消费观并满足不同口味和背景场合的期望，是中国制笔甚至更多的行业未来发展的走势。为此中国制笔的企业也积极地策划各种活动，利用高校学院派的理论优势结合生产制造厂甚至销售商的经验需求，通过线上线下等多种方式对不同的消费对象进行互动，加强用户体验，提升客户的归属感和认同感。上海晨光文具股份有限公司联合中国少年儿童造型艺术学会、中国美术学院等成功举办了七届全国少儿美术创意绘画征集活动，与华东师范大学共同出版《幼儿园创意美术课程》，与中国美术学院在全国各地组织美术老师研修班活动。中国制笔在顺应全国文化创意产业发展形势的同时，积极通过产学研的方式推进用户体验数据反馈在经济转型中的积极作用，从创新角度提高中国制造在世界的地位。

不积小流无以成江海，回首中国制笔行业在产学研道路上的每一个脚印，都是饱含心血与艰辛，也因此有了足以引以为傲的丰硕成果。无论是在实体产品、工艺方法、装备仪器，还是在团队管理、知识产权、人才队伍，中国制笔都取得了很大进步。未来，制笔行业需要审视时代的风向标，捕捉市场的每一个细节，充分发挥企业与高校各自的优势，通过创新产品、创新技术、创新材料、创新方法与模式，形成新的整体解决方案，以创新的技术+服务+投资的产学研模式，开展示范性产业模式建设、技术成果转化、产教融合、人才培养、招商引智等产业服务，打造实体业务与网络平台的融合运行机制，加速政府、企业和院校间的资源整合，协同运作，共同推动区域产业发展和行业升级。