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制造强国与创新人才 中国直升机设计研究所刘夏石 1 Z 6Z 7Z 8 陆军型 海军型Z 9 武装型Z 9 舰载型Z 11 前言 中国直升机设计研究所是中国直升机总设计单位 先后供研制出 2 一 机械行业的发展前景与应用领域 1 中国现代化的支柱 建设制造强国1 1 制造业 国家的命脉制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机 制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的重要基石 制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业 2001年我国制造业全部从业人员为8083万人 约占全国工业从业人员总的90 13 3 2001年我国制造业出口创汇2398亿美元 占全国外贸出口总额90 制造业是国家安全的重要保障现代战争已进入 高技术战争 的时代 武器装备的较量在相当意义上就是制造技术和高技术水平的较量 没有精良的装备 没有强大的装备制造业 一个国家就没有军事和政治上的安全 经济和文化上的安全也将受到巨大威胁 4 1 2 制造强国的主要标志具备强大的产品自主开发能力和技术创新能力拥有一支具有国际竞争力的工程技术 经营管理和技术工人队伍形成具有国际先进水平的技术标准和法规体系形成若干在国际上知名 各具特色的制造业聚集或制造中心依托强大的装备制造业为基础 能够及时提供各行业所必需的 保证技术要求具有国际竞争力的先进装 5 1 3 实现制造强国的核心 装备制造能力1 4 制造技术与产业创新的根本动力市场需求拉动制造技术创新科学发现与技术发明推动制造技术创新 6 2 航空航天器的制造技术航空航天器作为当代世界高技术的突出代表 它的生产必将是新工艺和传统工艺 先进的制造技术和科学的管理方法的高度统一 主要涉及如下 2 1 新材料构件工艺碳 碳复合材料构件成形工艺陶基复合材料构件成形工艺金属间化合物制件加工和成形工艺金属基复合材料构件加工和成形工艺热塑性复合材料构件成形工艺 7 2 2 新结构工艺热防护系统的制造技术 包括绝热结构 发散冷却结构等 机敏结构的制造技术 如 机敏结构指在叠层结构中嵌有传感器和致动器 内埋信号处理和自适应控制系统的结构 智能蒙皮埋有光导纤维传感器的蒙皮结构 它是发展真正机敏结构集成系统的关键 8 2 3 新技术工艺先进的焊接技术 如等离子弧焊 电子束焊 真空高温钎焊 摩擦焊 固态扩散焊和热塑性复合的熔融连接技术以及智能化和自动化技术特种加工技术 如激光加工技术 包括激光打孔 切割 表面强化 涂层后处理等 电子束加工技术 包括电子束打孔 蚀刻等 等离子束加工技术 包括等离子切割 等离子喷涂等 电化学和电热加工技术 包括电解成型 电火花线切割 放电型面加工等 特种力学加工技术 包括超声波加工 高压水切割 磨粒流加工等 9 2 4 超塑成形 扩散连接组合工艺2 5 涂覆技术 包括化学气相沉积 低压等离子喷涂和物理气相沉积2 6 精密和超精密加工技术 包括高能速加工和超精复合加工 2 7 系统和智能制造技术 10 3 航空制造技术发展总趋势3 1 新材料结构制造技术不断发展和完善功能材料在飞行器上将得到更广泛的应用 将促进新材料结构制造技术不断发展和完善 11 3 2 不断探索与开发低成本高效率新结构制造技术下一代高性能航空航天装备将大量采用新型隐身结构 智能灵敏结构 多孔层板结构 精密微细结构以及微型电子元器件等 这些新型结构的采用定将加速低成本 高效率制造技术的开发与应用 并不断探索新的加工方法 12 3 3 不断提高制造系统敏捷性和柔性 增强竞争和应变能力航空航天工业将加强敏捷和柔性制造技术及装配软件的开发和应用 提高应变能力以满足国防部对快速转向和降低产品全寿命期费用的要求 柔性化生产可使民用产品生产能力迅速转向国防生产 可以满足国家防御对反应速度 灵敏性与武器装备快速发展的需求 13 3 4 制造过程实现高度计算机化 信息化和集成化随着先进的信息采集 信息转化 信息传输和计算机信息处理技术的发展 航空产品的生产过程将实现高度计算机化和集成化 制造过程实现 五化 即无纸化 自动化 网络化 柔性化和集成化 14 3 5 新工艺新技术将得到发展和广泛应用航空航天器的金属结构制造技术向减少加工余量 连接件数量 提高材料利用率和能源效率 以及多种方法组合的制造技术方向发展 航空航天装备制造过程中广泛采用电子计算机技术 声 光 电 化等多能源复合加工技术 以激光束 电子束 离子束等高能束为代表的特种加工技术 超塑成形 扩散连接技术以及根据构件各部位性能要求 由多种工艺 多种合金组合的剪裁技术等先进技术群 15 4 航空航天制造技术重大发展随着高性能新材料的发展 不断探索新结构制造技术 开发出以高性能复合材料结构 新型隐身结构和灵巧智能结构为代表的飞行器结构制造技术 4 1 碳 碳复合材料结构制造技术碳 碳复合材料将成为飞行器机体高温部位的结构材料 其制造技术的研究取得重大进展 16 4 2 隐身吸波结构制造技术军用飞行器都要有隐身特性 美国 俄罗斯 日本 西欧都在研制隐身飞行器和隐身导弹 在技术上将采用外形隐身 材料隐身 红外隐身技术相结构的综合隐身技术 与其相应的融合体结构 吸波材料与涂层制造技术将成为军用飞行器的关键制造技术而得到更广泛的应用和发展 17 4 3 智能结构制造技术智能结构是飞行器继隐身结构之后又一新型结构 它将使飞行器成为具有智能特性 灵巧飞行器 智能蒙皮技术已引起航空航天界的广泛重视 被列为急需开发的项目 将航空电子装置综合在飞行器蒙皮和结构中制造灵巧蒙皮和灵巧结构 通过埋入其中的大量微型传感器和作动器 使驾驶员在战斗中及时掌握飞行器各部位受损情况和飞行状态 以便正确判断和随机处理 将雷达 电子对抗系统和雷达告警接收机从飞行器的心脏部位移到智能蒙皮和结构中 21世纪智能结构制造技术将是继隐身结构制造技术之后成为未来 灵巧飞行器 的关键制造技术 18 5 中国航空航天企业实施先进制造模式 AMM 20世纪80年代以来 面临经济全球化 消费需求日益多样化和个性化 产品生命周期日益缩短 信息技术飞速发展并得到广泛运用的经营环境 19 5 1 先进制造模式具有以下特点 并行性集成性柔性 能够针对多变的市场需求 快速转产并实现转产后的多品种变批量 高效优质 低成本的快速制造 智能性快速反应性动态适应性人机一体性先进制造模式的成功应用 强化了企业市场竞争中的T 时间 Q 质量 C 成本 S 服务 等优势 20 5 2 先进制造模式包括 计算机集成制造系统 CIMS 敏捷制造 AM 精益生产 LP 快速响应制造系统 RMS 等并在航空航天工业中得到了成功运用 21 5 3 企业实施先进制造模式要有技术支撑和环境需求技术支撑就是所需要的技术基础 并行工程工业工程计算机网络技术CAX 计算机辅助制造 装配 监测 管理等 技术计算机集成技术环境需求包括技术环境需求和运行环境需求 运行环境需求就是企业是否建立了激励机制 是否注重发挥人的作用 22 6 实施先进制造模式的途径6 1 技术途径设计制造的并行工程 CE 并行工程是实现先进制造模式的必要手段 要求产品研发人员一开始就考虑产品在整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素 产品数据管理 PDM 通过实施全面的PDM管理 实现以下目标 产品从设计到制造 销售 一直到服务整个生命周期的数据都用计算机管理 实现无纸设计和无纸制造 计算机集成制造技术计算机技术必须贯穿整个飞行器的设计 制造过程 23 6 2 管理途径变基于单个企业的管理模式为基于扩展企业的管理模式企业必须变依靠自身资源参与竞争为依靠整个供应链的整合竞争力参与国际竞争 具体的运作是从建立企业内部网络型组织入手寻求与外部企业建立网络型结构 建立学习型组织培养以人为本的多功能学习团队 变员工与管理者之间的从属关系为伙伴关系 推动组织的发展 实施业务流程再造 BPR 使各子系统既分工又合作 互相协调 信息共享 以降低成本 消除非增值的业务环节 提高企业的应变能力和用户的满意程度 建立激励机制 充分发挥人的作用 24 7 21世纪实施工业工程进入90年代后 通过对传统制造技术与生产管理模式的质疑 反思 扬弃和更新 形成了一种潮流 即先进制造技术与现代化生产管理相结合的制造模式 美国著名生产管理学家R 施恩伯提出了 世界级制造 模式 其基本思想包括 零缺陷的全面质量管理准时制 JIT 生产方式充分授权自主管理满足用户要求的高度制造系统柔性 25 新理念主要有 小批量多品种生产以用户满意度为基调不生产不合格产品不制造过剩的生产推进 七零 生产 即生产转换时间 库存 浪费 不合格品 故障损失 延误和伤害7项指标为零可持续发展战略现代制造模式的特点是 以市场需求为导向 以系统观念和IE为指导 以计算机技术为依托 精心组织 科学管理 以达到提高产品质量 降低生产成本 缩短交货周期 减少环境污染的目的 26 二 创新在现代社会中的重要地位 创新是从有到优 新 是与 旧 相对应的 创新强调在已有很多东西的基础上求新求优 创新在现代社会的重要地位还在于 1 科技创新重要性与紧迫性科技创新来自于中华民族掘起的需要科技创新来自于国家安全形势的需要科技创新来自于参与国际竞争的需要 27 2 科技创新是国民经济与社会发展的主要动力2 1 科技创新带来劳动工具的革命现代科技创新重大成果 微型计算机的发明 标志着一种划时代的劳动工具的产生 微机的广泛应用 带来了又一次劳动工具的革命 2 2 科技创新导致产业结构的巨大变革信息产业的发展使整个产业结构呈现高级化 第一产业农业所占比重越来越小 第二产业工业比重也在下降 而第三产业服务业 尤其是信息服务业比重最大 发达国家信息产业 包括信息服务业 的总产值占国民生产总值的比例和其就业人口占劳动力总量的比例 都已超过50 居各产业之道 28 2 3 科技创新成为经济增长的主要源泉技术创新是经济发展的动力重大技术发明激活新一轮经济增长技术进步成为经济增长的主要源泉知识在现代经济增长中具有革命性作用 29 2 4 科技创新催生了知识经济的来临从经济增长的主要因素来看 近百年来 发达国家技术进步对经济增长的贡献率从20世纪初的20 20世纪中期的50 到世纪末达到80 知识经济是以知识 智力等无形资产的投入起决定性作用 美国目前许多高技术企业的无形资产已超过了总资产的60 无形资产的升值 也会带来具有高知识水平的人的报酬增加 从而使社会价值观念发生变化 30 3 当前不为人注目的重大研究瞬间转移将来有没有一种方法不用乘坐任何交通工具就能使你从家里直接达到月球 瞬间转移 是科学大师爱因斯坦提出的理论 大家回答肯定是不可能的 1993年3月 美国物理学家查尔斯 贝尼特和IBM研究小组证实 瞬间转移是可能的 瞬间转移也就是把物体化解为能量 传送到远地 然后再把能量还原为物体 实现瞬间转移 隐身衣电子纸 可折叠的显示屏 31 三 大学生如何在大学里进行创新活动 1 要清醒认识束缚创新的因素1 1 先天不足成长错位矮了中国学子 宝贝 综合症 缺乏自制力和独立生活能力急功近利累了中国学子 千军万马齐奔高考独木桥重洋情结害了中国学子 全方位 小 中 大 出国热从众心理苦了中国学子 崇拜与迷信文明缺失毁了中国学子 诚信不足 32 1 2 环境受限实权派乐于政绩工程 难于接纳风险大的原创性项目创新不易被人接受 迈步难创新者思考是未来的事 而市场只关注眼前的事 难于合拍创新产品一开始并非完美 往往被短视者拒之门外许多创新者不善于公关 对科学之外的问题显得力不从心许多 学富五车 的学者 却对 创新 十分陌生 往往不自觉陷为绊脚石人们常以一时一事成败论英雄 令创新者望而生畏 33 2 要培养 九商 人生之根 心商 健康心理德商 人格 道德 魅力志商 人生志向和目标的能力 34 人生之干 树干 智商 智力发展水平 观察力 记忆力 思维力 想像力 创造力 情商 心情开阔 社交能力强逆商 适应性强 抗逆能力高悟商 悟性 顿悟能力 35 人生之果 果实 财商 理财能力健商 健全体魂 健康心理 36 3 要树立学习决定生存观 L C D其中 L表示学习 Learing C表示变化 Change D表示消亡 Die 落后就要灭亡 37 4 要在既定环境中成才三个面向 面向信息化 面向全球化 面向未来在现实中成才在协同中成才在集体中成才 38 5 形成创新意识要理性思考 敢于质疑 敢于向权威挑战要坚韧不拔 全力以赴 树十年磨一剑精神 不被挫折所击垮 在势盛之时 头脑越要清醒与人为善 切忌骄横 戒骄是不败人生之法诚信待人 一诺千金要博采众家之长 善交难交之人 把对手变成朋友着眼大局 多让少争 有过先由己当 有功先由人享 借人之才为己才 用人之力为己力 39 6 要养成团队精神全球化是当代科学研究的显著特征之一 跨地区 全球性科学问题 如环境 资源以及我国西部大开发中南水北调 青藏铁路 三峡水坝 西气东输等 均成为科学研究热点 出现了许多规模巨大的大科学研究和大科学工程 以往那种单靠科学家个人探索和 小作坊 式的工作方式 已不能适应当代大科学研究的需要 必须由不同学科 不同专业和不同文化背景的科学家广泛合作与交流 才能保持持久的创新活力和取得科学前沿的突破 40 7 要有自信心纵观科技发展史 很多重大的发现和创新都是出自 无名小辈 20世纪中后期 美国基础研究中的重大科学成就 75 来自于不为人们所普遍关注的小项目 在我国普遍存在对权威的迷信 以及对 小人物 的忽视 41 8 成功者经历 42 9 大学生如何进行创新活动 示例 振动时效系统识别振动灭虫共振利用 43 四 大学生如何避免 创新 误区 我们总是习惯于从科学技术出发去创新 结果总是言之无 物 总是讲了许多创新 却不知创新产品和市场在哪里 也无法提供实际的服务 由此可见 创新是以市场化和社会化为前提的 创新的结果只能是新产品 新方法 新市场 新原料来源和新的组合 因此 创新并非要独自苦思冥想 要多参与交流 沟通信息