金東寒，中國工程院院士，第二十屆中央候補委員，天津大學校長、黨委副書記，國家海上風力發(fā)電工程技術(shù)中心學術(shù)委員會主任。他長期從事新型發(fā)動機及其動力系統(tǒng)研究與應(yīng)用開發(fā)，先后主持上海市科技攻關(guān)、國家自然科學基金、國防重點預研、先期技術(shù)演示驗證和重大型號研制等重大科研和工程項目20多項，取得了一系列開創(chuàng)性成果。21世紀初，由他主持研制成功的特種發(fā)動機動力系統(tǒng)達到了當時的世界先進水平，并在重大工程中批量應(yīng)用，是中國該領(lǐng)域的開拓者。金東寒獲得國家科技進步獎特等獎1項、一等獎1項。
汽車、火車、飛機、輪船等交通工具，挖掘機、起重機、盾構(gòu)機等工程機械，還有熱電廠、發(fā)電站，包括我們熟知的神州飛船、蛟龍?zhí)枬撍鞯忍胤N設(shè)備，大興國際機場、青藏鐵路、港珠澳大橋等超級工程，可謂天上飛的、地上跑的、海里游的各種設(shè)備和大大小小的工程建設(shè)，都離不開發(fā)動機作為動力。發(fā)動機廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中具有不可替代的作用。
發(fā)動機類似于人體的心臟，它可以將一次能源轉(zhuǎn)換成源源不斷的動力，為人類充分享受現(xiàn)代生活提供便利。2022年，我國發(fā)電量8.4萬億千瓦時，比上年增長2.2%，而帶動發(fā)電站運行的核心正是發(fā)動機。與此同時，發(fā)動機也是能源消耗的第一大戶和多種污染物的一個主要來源。如今，污染控制成為全社會的共識，污染排放標準不斷提高，高性能、低排放對發(fā)動機的性能提出了越來越高的要求。
目前，我國發(fā)動機制造能力總體接近國際水平，是發(fā)動機制造大國，但還不是制造強國。在高端產(chǎn)品、核心零部件、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性上和世界制造強國相比還有一定差距。我們該怎樣縮短差距？如何以發(fā)動機行業(yè)的創(chuàng)新經(jīng)驗探索我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級之路？
發(fā)動機行業(yè)面臨能源緊缺、污染嚴重的挑戰(zhàn)
如何評價發(fā)動機的先進性？主要有5個指標：高效率、低排放、高可靠性、便于操作、智能化。所謂高效率，就是越省油越好。對于一艘船而言，這艘船的價格在全壽命周期里邊只占10%，90%是油的價格，所以船東對主機的油耗是非?？粗氐?。如果說多加幾百萬元，油耗少了5克每千瓦時，他是馬上就會下單的。低排放主要是減少氮氧化物和硫化物的排放，以此來滿足日益嚴格的排放標準。因為氮氧化物是致癌物質(zhì)，硫化物是酸雨的來源。高可靠性就是要求大修期要長。對于車用發(fā)動機最好不要大修，對于船用發(fā)動機實際上是要求跟船同壽命的，但是也需要定期維修。智能化是指發(fā)動機更高效、更可靠、更便于操作。
目前船用發(fā)動機達到了什么水平？它的油耗已經(jīng)到了159克每千瓦時，效率遠遠超過了50%。跟車用發(fā)動機相比，領(lǐng)先了起碼10到15個百分點，同時滿足國際海事組織第二階段的排放標準。我們所有的船用發(fā)動機現(xiàn)在都采用電子控制，智能化水平比較高，另外它的大修期已經(jīng)達到了24000小時，是非?？煽康?。通過50年的努力，船用柴油機的油耗降低了25克每千瓦時，油耗降低1克每千瓦時意味著什么？對于一艘一萬箱的集裝箱船油耗降低1克每千瓦時意味著每年可以節(jié)省150萬元人民幣費用。
我們花了非常大的力氣來降低油耗，來保護環(huán)境、減少排放，主要是面臨著兩個重大挑戰(zhàn)。
第一個挑戰(zhàn)是能源緊缺。根據(jù)2019年英國石油公司發(fā)布的世界能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，世界煤炭可開采年限188年，中國只能開采53年；世界石油可開采年限為54年，中國只能開采18.5年。國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)顯示，2022年我國全年能源消費總量54.1億噸標準煤，煤炭消費量增長4.3%，煤炭消費量占能源消費總量的56.2%。根據(jù)國家發(fā)布的《中國能源大數(shù)據(jù)報告》顯示，我國2022年全年石油消費量約為7.1億噸，所以我國的消費量光靠自己的開采量是遠遠滿足不了需要的，大概超過60%的石油要依賴于進口。
第二個挑戰(zhàn)是污染嚴重。道路交通和航運是有害氣體排放的第一、第二個源頭。一艘一萬箱的集裝箱船的氮氧化物和硫化物的排放量相當于15萬輛卡車的排放量，排放量非常大。我們再看看氮氧化物排放的空間分布情況，氮氧化物主要是從印度沿海經(jīng)馬來西亞，然后再到中國沿海，中國沿海是污染物排放最嚴重的區(qū)域。國際海事組織對有害物質(zhì)的排放要求越來越嚴格，所以我國也開始實行排放控制區(qū)，主要是在珠三角、渤海灣、長三角一帶。
從發(fā)動機制造看我國制造業(yè)同制造強國之間的差距
談到發(fā)動機，我想大家最直觀的印象就是汽車發(fā)動機，因為現(xiàn)在汽車已經(jīng)普及了。其實人類生活和生產(chǎn)都離不開發(fā)動機，如果沒有發(fā)動機，我們就無法享受現(xiàn)代生活帶給我們的一切便利。
發(fā)動機就是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為我們所需要的形式。從歷史上來看，蒸汽機的發(fā)明引起了第一次工業(yè)革命，效率大幅度地得到了提高；內(nèi)燃機的發(fā)明和使用又是第二次工業(yè)革命的重要標志。中國發(fā)動機行業(yè)的現(xiàn)狀是什么樣呢？我國發(fā)動機行業(yè)經(jīng)歷了從仿制到聯(lián)合開發(fā)再到自主開發(fā)的歷程，創(chuàng)新能力持續(xù)提高。在內(nèi)河航運、航海運輸領(lǐng)域，我國陸續(xù)開發(fā)出的自主品牌系列船用柴油發(fā)動機，性能已經(jīng)達到了國際先進水平。在重型卡車等運輸領(lǐng)域，我國生產(chǎn)的多系列柴油發(fā)動機，技術(shù)水平已經(jīng)同世界先進國家并駕齊驅(qū)，涌現(xiàn)出了像濰柴、玉柴這樣的領(lǐng)軍企業(yè)，自主品牌約占全球重卡柴油機市場份額的三分之二。而在家用轎車等乘用車領(lǐng)域，我國生產(chǎn)的發(fā)動機由于油耗較高、可靠性不足等原因，目前占據(jù)的主要是低端市場，正處在奮力直追的跟跑階段。從整體來看，我國在發(fā)動機新材料研發(fā)、自主創(chuàng)新能力等方面依然存在一定的瓶頸。我國現(xiàn)在是發(fā)動機的制造大國，但還不是制造強國，差距主要體現(xiàn)在以下這幾個方面。
第一個差距是高端產(chǎn)品的自主創(chuàng)新能力不足，在大部分細分市場上，我國開發(fā)的發(fā)動機還不能滿足高端客戶的需要，占據(jù)的都是低端市場。在高端市場我國自主開發(fā)的產(chǎn)品與國際先進水平有一定差距，主要反映在效率可靠性上。我國還不掌握正向設(shè)計的能力，沒有辦法根據(jù)用戶的需求，通過建立數(shù)學模型，正向設(shè)計開發(fā)出滿足客戶需要的發(fā)動機。
第二個差距是核心零部件制造能力不足。所謂核心零部件，通常是指技術(shù)難度大、投入大、回報周期長、風險大的一些零部件，通常是被國際少數(shù)幾家公司所掌握并處于壟斷地位，現(xiàn)在即使我們有些公司能夠做一些核心零部件，也不如人家價格便宜、效率高。
第三個差距是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不足。近30年來我國產(chǎn)品的質(zhì)量進步很大，但是目前存在的問題就是質(zhì)量不穩(wěn)定。我把這稱之為“99分現(xiàn)象”，就是說我們的產(chǎn)品，表面看不出來質(zhì)量不好，但總是差1分，得不了100分。所以只能靠價格去跟別人競爭，我國一些企業(yè)一般首先關(guān)注成本。比如說今天做一個東西賣100元錢，就在想著明天怎么做能夠賣90元錢也能掙錢，千方百計降低成本，至于質(zhì)量差不多就行。所以我們的排序是首先關(guān)注成本，然后關(guān)注交付，最后才關(guān)注質(zhì)量。而那些世界上的百年老店最關(guān)注的就是質(zhì)量，其次關(guān)注的是交付，要保證按時交付，最后才關(guān)注成本。
我還發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，我看了很多企業(yè)，特別是一些中小企業(yè)，它們生產(chǎn)的產(chǎn)品品種很多，但是這些產(chǎn)品之間沒有什么相互的協(xié)同聯(lián)系，就是拼湊個規(guī)模。包括一些國有企業(yè)，特別是一些集團化的企業(yè)給子公司下指令，今年要增長多少，明年要增長多少，都關(guān)注規(guī)模而不是關(guān)注效益。同時我也看到另外一些企業(yè)，這些企業(yè)非常專注，就做它自己的產(chǎn)品，別人說現(xiàn)在做房地產(chǎn)賺錢多，它不為所動，幾十年做下來，它在自己專注的方面做得非常厲害，占據(jù)國際市場20%，甚至30%。這種企業(yè)被人們稱作“隱形冠軍”。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，全球有2300家“隱形冠軍”企業(yè)，德國擁有超過1300家“隱形冠軍”。我非常欣賞這種“隱形冠軍”企業(yè)，要做就要做得專注、做到極致，我們太缺少這樣的企業(yè)了。
政府、企業(yè)、高校、行業(yè)協(xié)會在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的作用
制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級必須依靠創(chuàng)新來驅(qū)動，制造強國需要具備4個主要特征：雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、良好的質(zhì)量效益和持續(xù)的發(fā)展能力。我國的制造業(yè)企業(yè)基本都處在價值鏈的低端，而歐美企業(yè)多處在中高端。黨的二十大報告指出，堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，推進新型工業(yè)化，加快建設(shè)制造強國、質(zhì)量強國、航天強國、交通強國、網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國。實施產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造工程和重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程，支持專精特新企業(yè)發(fā)展，推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。這為我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級指明了方向。我們該如何邁向全球價值鏈中高端？在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中，政府、企業(yè)、高校、行業(yè)協(xié)會等應(yīng)該如何各揚所長，發(fā)揮應(yīng)有的作用呢？
第一，切實發(fā)揮政府的創(chuàng)新引導作用。政府要加強供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，打造一個良好的營商環(huán)境，重視培養(yǎng)優(yōu)秀的技能人才，造就一批能工巧匠。
第二，切實發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新主體作用，激發(fā)企業(yè)家的積極性和創(chuàng)造性。這兩年我國企業(yè)也開始越來越重視創(chuàng)新，華為為什么能夠成為今天的華為？任正非非常重視創(chuàng)新投入，他在開始創(chuàng)業(yè)的幾年把所有的錢都投入到研發(fā)當中去。正是這種強大的投入，可以吸引到最好的人幫助設(shè)計創(chuàng)新管理體系，做很好的實驗室，打造一個很好的創(chuàng)新平臺。加大投入是最重要的，要重視管理體系的建設(shè)，實現(xiàn)有組織的科研。
第三，釋放產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新潛力。高校擁有非常好的人力資源。高校擁有59%的“兩院”院士，75%的國家杰出青年基金獲得者，在“國家三大獎”中的獲獎數(shù)量也是非常高的，占比70%多，技術(shù)發(fā)明獎、自然科學獎?wù)急榷挤浅８摺，F(xiàn)在最主要的問題是高校的老師、科研人員不太關(guān)注企業(yè)的需求，高校老師選擇研究題目一般不管研究到底對工業(yè)部門有什么用，只基于發(fā)表文章來考量，因為考核的標準就是這樣的。應(yīng)該改革目前的考核方式，鼓勵教授把論文寫在祖國的大地上。高校一般有很好的重點實驗室，包括省部級重點實驗室、國家重點實驗室，也有很多好的設(shè)備、儀器，很好的人力資源。怎樣發(fā)揮高校的創(chuàng)新潛力？最重要的就是要改革考核方式。
第四，發(fā)揮學會和行業(yè)協(xié)會服務(wù)的作用。中國內(nèi)燃機學會和中國汽車學會以及中石油的潤滑油公司等15家企業(yè)聯(lián)合發(fā)起成立了一個發(fā)動機潤滑油中國標準開發(fā)創(chuàng)新聯(lián)盟，包括汽車公司、主要的發(fā)動機公司、添加劑公司，整個行業(yè)的翹楚都在這個聯(lián)盟里面。這個聯(lián)盟經(jīng)過兩次擴容，擴容后的成員包括國際最著名的潤滑油公司和添加劑公司，還包括國際上兩個評價公司。這個聯(lián)盟制定中國標準，以后希望爭取做到用中國潤滑油、中國發(fā)動機的標準來進行評價，然后在中國使用。這個聯(lián)盟是企業(yè)出錢來支持的，每個企業(yè)都要出錢，后面加入的公司，還要補交錢。這些外國公司沒有表決權(quán)，但還是積極參與，他們希望能夠影響我們的標準制定，并且按照我們制定的標準搞研發(fā)，這樣可以更好地把他們的產(chǎn)品打入中國市場。
自主開發(fā)確實是個漫長的過程，是需要積累的?？吹街袊l(fā)動機近20年的進步，我一點都不擔心。假以時日的話，我國發(fā)動機在不久的將來一定是可以全面地和國際的先進水平來進行競爭。
