鈦及鈦合金行業

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軍民協同創新視角下我國新材料產業發展模式和路徑研究——以鈦合金產業為例

   2023-10-13 IP屬地 陜西8816

  引言

  新材料是國防和軍隊建設的物質基礎與技術先導,在武器裝備發展中的戰略地位重要,對國防科技和國民經濟的發展具有重要的推動作用,在某種程度上是國防力量強弱的一種表征。新材料具有技術相通產品通用的典型軍民兩用特性,是軍民協調發展最重要的領域和核心產業之一。鈦合金是具有戰略意義的高性能有色金屬材料,同時也是重要的軍用新材料。合金具備質輕、高強、耐腐蝕等特性,已廣泛應用于航空航天裝備制造領域,在武器裝備發展中具有不可替代的作用。由于提煉與加工制造成本較高、加工工藝難度大等問題,我國鈦合金產業尚不能完全滿足國防和軍隊建設需求。因此選擇鈦合金產業作為軍民協調發展的研究對象,所得結論對于夯實制造業和國防科技工業基礎,推動新材料產業通過軍民協同創新實現軍工和民用領域融合發展具有重要意義。

  軍民協同創新是當前世界各國科技創新最重要的模式之一。黨的十九大明確提出堅持走特色強軍之路,提出“堅持富國和強軍相統一,強化統一領導、頂層設計、改革創新和重大項目落實,深化國防科技工業改革,形成軍民融合深度發展格局,構建一體化的國家戰略體系和能力”。十八屆三中全會決議提出建立產學研協同創新機制,也明確提出“健全國防工業體系,完善國防科技協同創新體制”。習近平總書記在中央政治局第十七次集體學習時強調,在更廣范圍、更高層次、更深程度上把軍事創新體系納入國家創新體系中,實現兩個體系相互兼容、同步發展。推動重點產業領域軍民協調發展,其關鍵是通過技術協同創新實現國防科技工業和國家工業在重點產業領域的產業鏈各環節深度融合。軍民科技協同創新是產業鏈軍民協調發展的前提和關鍵紐帶,從協同創新的角度對產業鏈融合進行分析,可以更好地從創新和協同的本質出發,發現重點產業領域軍工和民用協調發展中的問題,進而提出更有針對性的對策建議。

  1.相關理論概述和模型設定

  1.1軍民協同創新

  軍民協同創新要求把國防科技創新與民用創新體系進行融合,實現資源整合、成果共用共享、互動協同,使國家科技創新投入產出效益最大化。在國防科技工業和國家工業融合發展的背景下,有關軍民協同創新的概念,不少學者都進行了有益探索。軍民協同創新是指軍地創新主體面向國家軍民兩用重大戰略需求,開展跨部門、跨領域、跨區域、跨行業密切協同互動,實現知識增值和重大科技創新,整合提升創新績效的創新組織形式。應以產業集群為關鍵節點,從戰略、組織、制度和知識四個維度來分析軍民協同創新概念的內涵。目前,國內專家學者主要從企業發展角度、知識產權歸屬角度、企業技術轉移角度、協同創新機制構建角度等方面,圍繞軍民協同創新體系的構建來開展相關研究工作?,F有的對軍民協同創新研究中,將協同創新與產業鏈整合理論結合研究的成果相對較少。

  1.2產業鏈理論

  關于“產業鏈”的內涵,學術界沒有一個統一準確的定義,不同的專家學者以不同的角度對產業鏈的內涵進行了闡述。從分工的角度來說,產業鏈是基于分工經濟的一種產業組織形式,它涵蓋的產業范圍較廣,包括從供應商到制造商再到分銷商和零售商等所有加盟的節點企業,強調相關產業或企業之間的分工合作關系。從價值鏈的角度來說,產業鏈是采購原材料、生產中間產品和成品與銷售產品并實現價值增值的功能網鏈。還有學者從戰略聯盟的角度,認為產業鏈是某一產業聚集區內,有較強競爭力的企業與其他的企業結成戰略聯盟的關系。產業鏈是一個追求效用最大化的主體,效用是產業鏈形成模式的最根本因素,價值和風險對效用的實現起決定性作用,而戰略聯盟恰恰可以實現降低成本與提高收益實現價值最大化。此外,還有學者從產業關聯關系的角度以及生產工藝流程的角度對產業鏈的內涵進行了分析。

  產業鏈的優化與整合是近年來學術界普遍關注的領域。對于發展中國家來說,只有通過產業鏈、供應鏈和價值鏈重組建立自主發展型的價值網絡,推進分工深化,才能擺脫價值鏈被俘獲的處境,掌握產業結構優化的主導權。產業鏈是指圍繞產品/服務的形成過程,由承擔著不同價值創造功能的各個產業組織相互關聯,均衡發展,從而客觀形成的動態的、功能網絡狀的鏈條關系,鏈條中大量存在著上下游關系和相互價值的交換,其包含了企業鏈、價值鏈、技術鏈、產品鏈和空間鏈五個維度。本文基于已有研究基礎,結合鈦合金產業鏈發展現狀,選擇價值鏈、技術鏈、空間鏈三個維度來分析產業鏈的協調機制,調控產業鏈的形成與運行。

  1.3軍民協同創新促進鈦合金產業鏈整合

  鈦合金產業群落包括軍工科研生產單位和企業群落,以及民口科研生產單位和企業群落等,兩者通過在鈦合金領域開展相關技術的軍民協同創新,實現資源整合、成果共用共享、互動協同,使國家科技創新投入產出效益最大化,同時也圍繞鈦合金產業鏈緊密聯系在一起。通過軍民科技協同創新,鈦合金產業鏈上的軍工和民口科研與生產單位分別從價值鏈、技術鏈和空間鏈實現有效銜接,最終形成融合發展的格局。

  價值鏈主要指從上游原料部門延伸至下游終端產品/服務部門,隨著整個產業生產的完成,價值形成、傳導、增值過程,價值鏈的銜接是產業鏈形成的關鍵。鈦合金產業價值鏈上游主要是作為原料供給方的民口科研生產單位和企業,下游主要是作為需求方的軍工科研生產單位和企業,除了相關配套產品生產需求,在軍民協同創新的推動下,軍工和民口企業圍繞尖端技術突破,不斷實現相關產品的升級換代,促進了價值鏈的增值過程,同時軍工和民口供需關系也變得越來越緊密,上下游企業的供需關系平衡,形成了軍工和民用協同發展的產業生態,助力產業發展。

  技術鏈主要指產業鏈中的主導核心技術,決定了產業鏈的核心環節和價值分布,核心技術的擴散可以推動產業鏈的重構。鈦合金產業的技術鏈的核心往往隸屬于國防科技系統的大型軍工企業,這些企業在發展中積累的大量科技和管理經驗,是軍民協同創新的重要“知識源”,往往決定著協同創新的運行過程和績效,通過向民口科研生產單位提供技術支持,促進科技成果雙向轉移轉化。

  空間鏈主要指產業鏈聚焦于地理空間上相連或靠近的產業在網絡中的物質和能量流動,通過充分利用生產過程中產出的各種副產品,實現產業與環境相和諧。在軍民協同創新推動下的國防科技產業集聚分布,往往以一個或幾個國防軍工企業為主導,通過技術創新實現關鍵要素集聚,涵蓋產業網絡層、社會網絡層和創新網絡邊界,是組織之間的動態學習和管理過程,這個過程以軍工企業為行動主體,通過網絡治理,各主體得以聯合行動、發揮協作效率,最終形成價值增值和知識創造。軍民結合產業集群除具備一般產業集群的基本特征外,還具有產業性質多為軍工行業的特點,多為“主導產業——關聯企業”為主要構成的集群。

  2.鈦合金產業軍民協調發展的現狀和問題

  我國鈦合金產業經過60多年的發展,鈦合金材料的研發應用水平得到了大幅提升,經過“仿制、改造+創新”的研究歷程,形成了完整的研發與生產體系,滿足國家多領域工程的需求。目前,鈦合金產業的發展還存在軍工與民用產品的供給與需求錯配、高端產品有效供給不足以及產業鏈協調性差造成的高成本與低效率等問題。具體表現如下:

  第一,武器裝備市場對鈦合金的需求帶動不足。與先進國家相比,我國在武器裝備上對鈦合金的用量相對較少,裝備研制過程中缺少對鈦合金等新材料性能的論證,導致生產成本高昂,尚不能對鈦材市場提供強大的帶動作用。需求的高不確定性使得民口單位“參軍”的積極性不足。目前,參加武器裝備科研生產的鈦合金民口企業大多從事零部件或原材料的供應,這些層面的產品可替代性高,加大了民口企業生產的不確定性。信息溝通機制不順導致民口企業很難了解軍方需求。我國國防工業長期處于封閉和半封閉狀態,軍品采購范圍小,招標信息傳播渠道少,鈦合金領域高新技術民用企業長期無法融入國防科技工業體系。

  第二,民口企業產能難以滿足軍工市場對高端產品需求。一是民口產能過剩,高端產品供應不足。在產業鏈上游,鈦精礦和高端海綿鈦產品自給率不足,需要通過進口滿足國內市場需求;我國鈦加工材以中低端的板材、棒材和管材為主,產品附加值低,我國鈦合金型材的應用還是個空白,至今仍不能批量生產鈦合金擠壓型材,沒有建立相應的型材生產工程化研究所需條件。二是制造技術發展滯后,上游加工設備受制于人。國內鈦合金領域在制造方法、成型工藝、模具技術、無損檢測以及制造設備等諸多方面存在問題,關鍵核心加工設備依賴進口,嚴重制約我國鈦合金科研與生產。三是企業原始創新能力弱,中小企業由于受到人才、資金等的限制,加上產業鏈尚未完善,其科技研發的需求動力不強。

  第三,鈦合金軍民協同創新能力不足。我國鈦合金產業雖然在部分高新技術上有突破,但整體原始創新能力薄弱,將實驗室技術轉化為可進行大批量穩定生產的生產技術能力有待提升。一是在科研管理體制上,國防科研管理體制自成體系,獨立于民用科研體系之外,軍地大學、科研機構的軍民分割,相互交融不夠。二是在軍民創新資源共享上,軍工科技資源相對封閉,科技資源開放利用缺乏必要的途徑和可操作的制度,軍民科技資源整體利用效率不高。三是缺少鈦合金軍民協同創新平臺,亟需建立協同創新的平臺和機制,加強資源共享共用。

  第四,鈦合金軍民研發資源相對集中,空間布局有待優化。我國鈦合金科研和生產單位主要集中在遼寧、陜西、北京、江蘇和上海,具體如圖2所示。從科研能力分布來看,我國鈦合金主要科研單位集中分布在北京、上海等東部地區發達城市,少量分布在中部和東北地區,科研實力從東部沿海地區到內陸逐步減弱。7家軍工重點科研單位主要分布在北京和上海等地區,軍民研發資源相對集中。

  3.基于軍民協同創新的鈦合金產業發展模式和路徑

  3.1基于供求關系的價值鏈融合

 ?。?)軍工與民口圍繞產業鏈供求關系緊密結合

  在以國防軍工產品為終端的鈦合金價值鏈中,民口單位和企業在從鈦精礦冶煉到鈦加工材生產等產業鏈上游和中游環節具有明顯的資源、生產和技術優勢,是鈦合金原材料的主要供給方。各軍工集團作為武器裝備的主要承制單位,是國防建設中鈦合金材料的主要需求方,各軍工科研院所和生產單位從需求側延伸,重點開展鈦合金材料加工工藝的研究,在鈦合金材料、鈦合金零部件的加工制造和武器系統集成等產業鏈的中上游環節具有明顯的生產優勢和較強的科研實力。軍口與民口的主要單位和企業通過鈦合金在價值鏈上的供求關系緊密結合。

 ?。?)軍工和民口產能規模與科研實力互補性強

  在鈦合金價值鏈中,軍工科研和生產單位側重于新型鈦合金產品和鈦合金零部件加工制造技術的研發,只有少數軍工科研院所具備鈦合金全產業鏈生產能力,大多數軍工單位均不涉及鈦精礦冶煉和海綿鈦生產,整體上呈現出技術含量高、產能規模小的特點。民口單位和民營企業憑借資源優勢和民品市場優勢,在鈦精礦冶煉、海綿鈦生產、鈦錠加工等產業鏈上游形成較大產能,部分企業依托民口科研單位技術優勢,在鈦合金材料加工制造達到國內領先水平,已經參與軍品市場鈦加工材供應,少數高技術企業具備直接加工制造武器裝備鈦合金部件的能力??傮w來說,民口單位和企業具有產能規模大、技術含量低的特點。從軍民協調的角度來看,具有很強的互補性。

  3.2基于軍工核心技術的技術鏈融合

  核心技術的擴散是推動產業鏈重構的重要因素之一。我國軍工領域對鈦合金材料應用要求高,尤其是航空領域,軍用航空鈦合金材料體系相對完善,已經滿足了在研在制的飛機機體和發動機的基本需求,已經建成具有一定規模的航空材料研制與生產基地,建立并完善了一整套航空鈦合金材料的標準。鈦合金軍工應用技術水平顯著高于民品技術水平,因此,軍工核心技術的不斷突破升級成為鈦合金技術鏈融合的驅動力。

 ?。?)軍工科研院所是鈦合金軍工領域創新和應用主體

  我國武器裝備領域鈦合金材料的研發主要由十一大軍工集團下屬的軍工研究所負責,其中大部分重點研究單位集中在航空航天領域,在兵器裝備領域、艦船裝備領域和核工業領域均有鈦合金研究單位。軍工科研院所作是軍工領域鈦合金新技術和新產品的主要研制單位,也是軍工核心技術向民口企業擴散的核心。軍工研究所通過開展聯合預研,分包配套等方式與民口企業建立聯盟關系,通過技術合作實現技術鏈的融合。

 ?。?)國家積極吸納民口力量參與國防科技創新

  國家強化軍民協同原始創新和系統布局,開展基礎研究和前沿技術研究協同攻關。國家“973”計劃、國家“863”計劃和總裝備部、國家國防科工局、國家自然科學基金委員會等相關部門發布的主要科技研究計劃,均將鈦合金制造技術作為重點項目給予持續資助。軍委裝備發展部等軍方部門以技術專項基金指南的形式,大力吸引民口單位和企業參與武器裝備制造中的鈦合金相關技術研究。

 ?。?)創新中心等科技創新載體統籌建設有序推進

  工業和信息化部、國家科技部等部門在全國布局了一批創新中心,為軍民協同創新提供了良好的發展載體。工業和信息化部已經設立9家國家制造業創新中心,其中,位于西安的國家增材制造創新中心由西安交通大學等5所高校及增材制造裝備、材料、軟件生產及研發的13家重點企業共同組建,圍繞增材制造行業的共性難題、關鍵技術、創新應用領域開展技術研發服務工作。國家科技部發布的《國家技術創新中心建設工作指引》中明確“十三五”期間,我國將布局建設20家左右國家技術創新中心,目前已建成兩家,預計未來幾年將會成立新材料國家技術創新中心。

 ?。?)軍民產學研合作效果顯著

  在產學研合作方面,國家支持軍工企業、院所、高校、民企組建軍民協同產業聯盟和國防技術創新聯盟,并通過舉辦中國軍民兩用技術創新應用大賽、軍民融合發展高技術成果展等推動軍民兩用技術發展。在鈦合金領域,中船重工第七二五研究所、北京航空材料研究院等幾大主要軍工科研單位分別以聯盟的形式加強鈦合金的產學研合作,效果突出,極大促進鈦合金加工制備技術的軍民協同創新。

  3.3基于產業集聚發展的空間鏈融合

  目前我國鈦合金產業區域創新力度加大,基本形成了若干具有區域特色的鈦合金產業集群。我國鈦產業集群的分布類型大致可以分為技術驅動型、資源依托型和市場指向型三種。

  (1)技術驅動型

  該地區以北京、上海、陜西、河南和遼寧為代表,聚集我國鈦合金尖端科技力量,產生了一批具有自主知識產權的成果,通過軍工和民口科研力量帶動產業發展的效果顯著,產學研成效突出。北京、遼寧、上海和河南等地鈦合金軍工科研單位實力雄厚,屬于典型的國防科技和軍事需求牽引帶動鈦合金產業發展模式。河南洛陽中船重工第725所是我國艦船領域重要的科研和生產單位,下屬企業洛陽雙瑞萬基鈦業和洛陽雙瑞精鑄鈦業分別主營海綿鈦和鈦加工材的生產,形成了完整的產業鏈,帶動了整個地區的鈦合金產業發展。陜西寶雞地區已形成“中國鈦谷”產業集群,注重向細分市場轉型發展,以鈦行業領軍企業寶鈦集團以及西北有色金屬研究院為依托,注重鈦產品的技術創新和航空航天、海洋工程及船舶、醫療等高端領域的應用發展,積極開發新產品,極大地提升了鈦產品知名度,使鈦的應用領域得到很大突破。

  (2)資源依托型

  該種依托資源的類型,主要集中在四川、云南和青海等鈦資源豐富的西部地區。該區域發展以自然資源為基礎,首先發展鈦合金產業上游的基礎加工環節,其次穩定初加工,完成產業升級,提高產品附加值,向產業鏈下游延伸。以四川為例,四川攀西地區是我國最大的鈦磁鐵礦儲備地,攀鋼釩鈦依托礦產資源優勢,在鈦精礦冶煉、海綿鈦生產等產業鏈上游環節技術優勢突出,已成為國內領軍企業,海綿鈦年產量位居全國首位,同時積極拓展產業鏈下游,目前已經形成從“鈦精礦-海綿鈦-鈦及鈦合金材(板、卷、棒、線、管、鍛件等)”的鈦產業鏈條。類似企業包括青海省的青海聚能,云南省的云南鈦業和貴州省的遵義鈦業。

  (3)市場指向型

  該類型分布主要包括江蘇和浙江等長三角地區,憑借優越的地理優勢獲得了大量的外資注入和國際企業轉移,致使這些地區都以外向型經濟為主,從而推動鈦合金產業的發展。鈦合金民品市場在長三角和珠三角等主要區域呈現突飛猛進的發展態勢,眾多鈦民品企業噴涌而出,推動了國內鈦產業應用和發展。軍工市場需求仍是鈦合金產業的主要驅動力之一,遼寧和上海等地既是典型的技術驅動型地區,又是軍工集團下屬各生產企業駐地,航空航天、艦船等武器裝備建設對于新材料的強大需求加速推動了這些地區的鈦合金產業發展。

 ?。?推進我國鈦合金產業鏈融合發展的建議措施

  4.1加強頂層統籌,強化政策引導

  強化國家主導作用,加強新材料軍民協調發展的頂層設計,探索成立新材料軍民協調發展專項小組,協調軍地相關部門,實施和管理新材料軍民協調發展科技計劃,編制持續滾動的戰略規劃和計劃體系,自上而下的推動新材料產業發展。制訂出臺鈦合金專項發展規劃和支持性政策,推動鈦材產業高質量發展。開展鈦合金領域軍民協調發展發展評估工作,制定出臺新材料軍民協調發展專項政策,加強鈦材產業在科研和生產方面的軍民協同,更好的支撐國防和軍隊建設。

  4.2加強鈦合金產業基礎管理

  強化鈦合金產業鏈軍民協調發展,以提升鈦合金核心技術研發為宗旨,抓好鈦合金產業基礎管理。軍民結合重點突破鈦合金低成本制備技術,以民為主重點研發鈦合金原料低成本制備技術,以軍為主重點研發鈦合金材料加工工藝,降低制造成本,通過低成本促進鈦合金在武器裝備市場應用,形成良性循環。抓好鈦合金產業標準化工作,推動軍用標準化體系改革,協調三個標準,對民用技術已經領先的領域盡可能多采用國家標準和行業標準,逐步實現標準體系的軍民協同。建立鈦合金技術成熟度標準體系,指導企業技術改革方向。

  4.3加快建設鈦合金軍民協同創新體系

  以重大專項推動相關國防科技工業和民用產業及各相關機構的合作,組建鈦合金產業技術創新聯盟和公共服務平臺;加強鈦合金學科建設,以高等院校、研究機構為中心培育鈦合金技術方面的人才;充分發揮企業作為創新主體的作用,整合資源,依托優勢單位,建立軍民協同的國家鈦合金材料技術創新中心,通過設立產業創新基金,鼓勵鈦合金企業建立工程技術研究中心、技術開發中心,加大民營鈦合金企業的研發力度。

  4.4加速鈦合金軍民兩用科技成果推廣轉化

  充分發揮國防科技創新對于培育發展鈦合金產業的技術支撐作用,針對國家中長期科技發展規劃中重大工程需求,著力發展大規格、高性能鈦材,發展大規格鈦合金棒材和鍛件、寬幅板材、大口徑管材,發展短缺的鈦帶材及鈦合金型材等制品。鼓勵鈦合金民用高新技術企業從事軍民兩用技術開發,建立民用鈦合金高新技術成果的通報和展示制度,使軍方裝備部門及時了解民用高科技企業具有軍事應用潛力的成果。向民口單位發布國防科研和武器裝備協作配套科研項目指南,實現信息雙向交流。

  4.5穩步推進鈦合金科研生產能力布局優化調整

  按照我國鈦合金產業集群的不同分布類型,在遼寧、陜西、四川等地分別打造鈦合金軍民結合產業示范園區,發揮鈦合金園區的孵化功能和產業集群效應。在有軍工單位布局的技術驅動型地區,要充分發揮軍工單位的牽引作用,在園區內建設高質量的“孵化器”,加快軍工科技成果和項目的產業化。在資源依托型地區,要進一步發揮鈦合金企業資源優勢,重點突破鈦精礦綜合利用技術和海綿鈦生產提煉技術,提高我國鈦合金原料供應水平和自給能力。在市場指向型地區,要實現軍品市場和民品市場的有機結合,充分利用市場機制探索促進鈦合金產業軍民協調發展。

 ?。?結語

  鈦合金在軍用市場具有廣闊的應用前景,建設軍民結合的鈦合金產業,既是國家產業轉型升級的需要,也是促進武器裝備升級,支撐國防和軍隊建設的需要。推動鈦合金產業軍民協調發展,實際上是在軍民協同創新的背景下,進一步平衡供求關系,暢通軍工核心技術擴散渠道,推進鈦合金產業以創新資源為核心集群化發展。本研究從軍民協同創新的視角出發,分析鈦合金價值鏈、技術鏈和空間鏈軍民協調發展的模式和路徑,并提出推進鈦合金軍民協調發展的建議措施,研究結論可以為鈦合金等新材料產業推動軍工和民用領域深度融合發展提供理論指導,豐富了相關研究內容。


 
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