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新形势新挑战新需求新目标
新形势、新挑战、新需求、新目标
——由制造大国走向创造强国
在2008年中国机械工程学会年会上的报告
中国机械工程学会理事长路甬祥
2008年7月
引言:
中国制造业的特征
全球产业结构调整的机遇和三十年改革开放发展,使我国经济规模和综合实力大幅增长,装备制造业技术水平和生产能力大幅提升,国际竞争力显著增强。
全球制造中心正在向我国等发展中国家转移,中国已经成为名副其实的全球制造大国,举世瞩目。
然而,制造业发展水平总体上还不高,能源和环境的压力越来越大,许多领域还停留在国际价值链分工的低端,至今还没有成为制造强国。
1.制造业规模位居世界第二
2007年,中国制造业增加值超越日本成为全球第二制造大国,超越美国成为全球第二大出口国。
表1 2007年中美日GDP及制造业增加值对比
单位:
亿美元
国别
GDP
制造业增加值
美国
138413.4
16157.8
中国
33762.2
10972.7
日本
50248.8
8793.5
来源:
中国国家统计局、美国商务部经济分析局、日本总务省统计局。
备注:
中国、日本的制造业增加值按照2006年占GDP的比重计算。
换算汇率:
7.304人民币元=1美元、111.7日元=1美元换算。
表2 2007年主要国家出口贸易额
单位:
亿美元
国别
出口总额
制成品出口额占比(%)
美国
11625.38
80.0
日本
7128.10
92.3
德国
13288.41
84.9
中国
12177.76
94.8
来源:
联合国贸易统计。
2.多种主要产品产量居世界第一位
2007年我国钢产量占世界31%,水泥占世界47%,化肥占世界25%,化纤占世界57%,个人电脑占世界87%,移动电话占世界47%,DVD占世界78%,HDD占世界31%。
3.装备制造业生产技术水平大幅提升,竞争力增强
随着中国制造业快速发展,一大批制造企业日益成长壮大,特色制造产业集聚区逐步形成,生产技术水平不断提升、竞争力与日俱增。
例如:
在国内电力市场强劲拉动下,经过多年的技术引进、消化吸收、再创新,我国发电设备制造企业掌握了世界各种先进技术,并根据国内情况加以融合并创新,形成了具有中国特色、符合中国国情的发电设备制造技术优势。
煤电和水电机组技术与国外先进水平相当,有的技术优于国外。
发电设备的综合竞争力已经进入世界第二军团。
4.处于全球价值链分工的低端
目前,我国制造业水平总体上还不高,许多领域仍处于国际产业分工价值链的低端,创新能力较弱,自主核心知识产权少,跨国经营企业和国际著名品牌少,主要依靠数量和价格优势,产品附加值低。
2006年,美国制造业增加值率在40%以上,而我国的制造业增加值率只有26.2%。
我国是制造大国,但还不是制造强国。
制造业附加值低的原因在于缺乏核心技术和自主品牌。
表32006年中美日制造业增加值率
单位:
%
国别
制造业增加值率
美国
48.36
中国
26.2
日本
33.7
来源:
各国统计。
5.高能耗、高排放的劣势明显
中国的制造业正在飞速地发展,同时制造业企业也付出了高能耗、高污染等代价。
与美、德、日等发达国家相比,我国单位GDP能耗大、排放大的劣势十分明显。
我国GDP相当于日本的67%,人均GDP相当于日本的6.5%,但是单位GDP能耗却相当于日本的近4倍,单位GDP排放量相当于日本的10倍。
表42007年中日GDP、人均GDP、单位GDP能耗对比
国别
GDP(亿美元)
人均GDP(美元)
单位GDP吨标准煤
中国
33762.6
2555
7.9
日本
50248.8
39328
2.0
中国/日本
67%
6.5%
3.95倍
来源:
中国国家统计局、日本总务省统计局。
备注:
日本的单位GDP能耗为2006年。
表5 2006年单位GDPCO2排放量国际比较
国家
美国
日本
德国
中国
CO2排放量(亿吨)
28
4
3.56
27
单位GDPCO2排放量(吨/万美元)
2.12
0.92
1.22
10.21
来源:
CARMA(CarbonMonitoringforAction)。
一、新形势、新挑战
(一)节能减排形势严峻
1.能源价格高企对世界经济增长造成威胁
高油价对世界经济的稳定增长造成威胁,带动一系列原材料价格的上涨,我国制造业持续发展面临新挑战。
表61998~2007年世界原油价格回顾
年度
年平均价格(美元/桶)
1998
11.91
1999
16.56
2000
27.39
2001
23.00
2002
22.81
2003
27.69
2004
37.66
2005
50.04
2006
58.30
2007
64.20
2008年5月
130.74
来源:
美国伊利诺斯石油和汽油协会(IllinoisOil&GasAssociation)。
2.正视石油进口依赖度不断增强的潜在威胁
2007年,我国石油对外依赖度达到50%,已进入能源预警期。
应对能源安全挑战是我国可持续发展的战略重点之一。
如果一个国家的石油进口的依存度达到或者超过50%,说明该国已进入了能源预警期。
这将意味着:
我国石油对外高依赖格局已经显现;
我国的资源短缺矛盾日益暴露,未来资源对国内经济发展的制约作用越来越大;
必须高度重视50%依存度所带来的一系列潜在风险,50%的依存度的背后是我国石油消费和产业结构的严重失衡的结果;
现在乃至今后较长时间,应对能源安全挑战是我国可持续发展战略的核心。
表7 1998~2007年中国石油消费量、产量、进口量及进口依存度对比
年度
年消费量
(万吨)
产量
(万吨)
净进口量
(万吨)
进口依存度(%)
1998
17239.81
15851.81
1388
8.1
1999
19604.85
16219.85
3385
17.0
2000
18937.00
16016.00
2920
15.4
2001
20400.00
16000.00
4400
21.5
2002
23300.00
16300.00
7000
30.0
2003
26722.00
16983.00
9739
36.4
2004
31823.30
17450.30
14373
45.1
2005
31785.22
18142.22
13643
42.9
2006
34655.00
18368.00
16287
47.0
2007
38800.00
18665.70
19680
50.0
来源:
环球能源网。
3.能源是经济发展的重要制约因素
2007年我国平均能源消费的增长速度依然较高,能源消费弹性系数将近0.7。
而制造业规模也相对较大的日本,2006年的能源消费弹性系数仅为0.1。
目前,我国能源消费弹性系数是日本的7倍。
在1973年石油危机期间,日本采取科技兴国战略,减少对高耗能产业的依赖,向高附加值产品发展,使能源消费弹性系数,由1962~1972年的平均1.14,一举下降至1972~1977年的0.41,2006年的0.1。
表8 我国历年GDP能源消费弹性系数变化
年份
能源消费比
电力消费比
国内生产总值比
能源消费
电力消费
上年增长(%)
上年增长(%)
上年增长(%)
弹性系数
弹性系数
1985
8.1
9.0
13.5
0.60
0.67
1990
1.8
6.2
3.8
0.47
1.63
1991
5.1
9.2
9.2
0.55
1.00
1992
5.2
11.5
14.2
0.37
0.81
1993
6.3
11.0
14.0
0.45
0.79
1994
5.8
9.9
13.1
0.44
0.76
1995
6.9
8.2
10.9
0.63
0.75
1996
5.9
7.4
10.0
0.59
0.74
1997
-0.8
4.8
9.3
0.52
1998
-4.1
2.8
7.8
0.36
1999
1.2
6.1
7.6
0.16
0.80
2000
3.5
9.5
8.4
0.42
1.13
2001
3.4
9.3
8.3
0.41
1.12
2002
6.0
11.8
9.1
0.66
1.30
2003
15.3
15.6
10.0
1.53
1.56
2004
16.1
15.4
10.1
1.59
1.52
2005
10.6
13.5
10.4
1.02
1.30
2006
9.6
14.6
11.1
0.87
1.32
2007
7.8
14.1
11.4
0.684
1.236
来源:
国家统计局。
4.节能减排任务艰巨
我国人口众多、资源相对不足,许多重要资源人均占有量远低于世界平均水平。
我国石油资源最终可采储量,仅为世界总量的3%左右,多数重要矿产资源的人均占有量不到世界平均水平的一半。
“十一五”期间,我国计划万元GDP能耗下降20%,分解到每年的任务是4%,实现节能减排目标难度很大。
2007年单位国内生产总值能耗比上年下降3.27%,化学需氧量、二氧化硫排放总量近年来首次出现双下降,比上年分别下降3.14%和4.66%。
我国必须通过技术创新,调整产业结构和经济发展方式,节能减排,降低对化石能源的依赖度。
比较理想的是,到2050年,单位GDP能耗相当于届时发达国家的中等水平,化石能源消耗量同2005年相比增加不超过50%,先进可再生能源达到25%~30%,水电和核能达到20%~25%。
(二)全球化分工地位与产业结构
1.发达国家产业转移与结构优化,已经减少了对能源的依赖
美国制造业占GDP的比重不足12%,日本不足18%。
显然,石油价格高涨和对进口石油的依赖对我国经济增长的负面影响明显高于发达国家。
美国制造业分三个档次:
大企业主要生产飞机、汽车、计算机等高科技高附加值的产品;中小企业主要生产机械、电子零部件,也含有较高的科技含量;高耗能高排放的产业、传统的低附加值、劳动力密集型产品在美国生产的已为数不多,大部分早已转移到海外加工。
2.我国产业结构的高能耗特点日趋突出
表92007年我国钢铁、水泥产品产量及增长率
产品名称
单位
产量
比上年增长%
粗钢
万吨
48966.0
16.8
钢材
万吨
56894.4
21.3
水泥
亿吨
13.6
9.9
氧化铝
万吨
1945.3
46.7
来源:
国家统计局。
2007年,中国工业增加值占到GDP的43.5%。
6大高耗能行业比上年增长18.9%,其中,非金属矿物制品业增长24.7%,黑色金属冶炼及压延加工业增长21.4%,化学原料及化学制品制造业增长21.0%,有色金属冶炼及压延加工业增长17.8%,电力热力的生产和供应业增长13.8%,石油加工炼焦及核燃料加工业增长13.4%。
3.我国低附加值的产品结构
我国出口额最多的产品大类——机电产品,其近5000个海关税目中,出口单价高于进口单价的产品税目,仅占11%,其中专用设备不到6%。
几种机电产品2006年的进出口单价对比
进口单价(美元/台)
出口单价(美元/台)
数控机床
133300
4500
不间断电源
605.78
38.18
4.核心技术仍依赖进口
当中国成为彩电、微波炉等产品的世界第一生产大国的时候,当我们把目光投向生产“中国制造”的技术和装备时,发现更多的却是“本国躯壳、外国脑袋”与“中国制造、外国设备”。
作为世界纺织大国,我国纺织机械的70%来自于进口:
高端的机床75%依赖进口,高速胶印机75%依赖进口。
我国的计算机生产正跻身世界前列,但我国集成电路芯片制造装备的85%的却被进口产品占领;我国“光谷”的建设正如火如荼,但我国光纤制造装备却100%依赖进口……我国工业品制造与国际先进水平整体上相差甚远。
显然,中国仅仅是“制成品出口大国”,而且是“低附加值的制成品出口大国”。
(三)信息化带来制造过程和制造业的革命
信息与网络技术引起了产品、制造过程和制造业的革命。
1958年世界上第一块硅集成电路(IC)问世,揭开了人类社会进入“硅”时代的序幕。
近半个世纪以来IC技术迅猛发展,推动了信息与网络技术的发展,并对制造业产生了革命性影响,传统的产品结构、生产观念、生产组织、生产方式发生了根本变化。
原来分工明确的、集中的、顺序的、以物质的生产、存储为主的物质制造观转变为目前协同的、分散的、并行的、以信息的产生、处理为主导的信息制造观。
信息这一要素正迅速成为现代制造系统的主导因素,并对制造业产生根本性影响。
从某种意义上说,现代制造业也是信息产业,它加工、处理信息,将制造信息录制、物化在原材料和毛坯上,使之转化为产品。
现代制造业,尤其对于高科技、深加工企业,其主要投入已不再是材料和能源,而是信息和知识;其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息,即产品信息和制造信息。
未来的产品是基于机械电子一体化的信息和智能产品,未来的制造技术将向数字化、智能化、网络化发展,信息技术将贯穿整个制造业。
当前,电子商务、电子企业、电子制造、电子自动化、网上服务、网上技术支持、基于网络的先进制造等,使得制造过程日益全球化。
今天的制造技术是网络化的全球制造技术,通过网络不断更新和扩大产品的知识和技术含量,将成为制造和再制造的一种重要乃至主要方式。
利用网络,企业在产品设计、制造与生产管理等活动及至整个业务流中充分享有全球资源,快速调集、有效整合与高效利用有关制造资源。
同时,必然导致制造过程与组织的分散化、网络化,越来越多的企业抛弃传统的生产方式,集中于自己最有竞争力的核心业务,通过网络化的协作与竞争,构建制造联盟,实现资源互补共享和业务协同合作。
建立在以现代信息技术为核心的制造技术基础上发展起来的敏捷制造、虚拟制造、精良生产及智能制造等现代制造系统,将进一步促进未来制造业的发展。
(四)全球竞争与合作
21世纪是一个全球合作共赢的时代。
只有那些有核心竞争力,善于全球合作的企业才能在各制造工程领域中占据主导地位。
(五)市场已开始转向产品、文化、环保等功能要求
从关注产品质量,使用寿命、产品价格转向产品功能、文化喜好,环保要求,可再生、可变更能力和灵活的价格形态,即一次价格和服务收费等。
二、新需求
(一)降低资源能源消耗和排放
当前,我国制造业的发展面临资源和环境的严重制约。
未来20年制造业的增长,如果单纯依靠数量,这是资源能源和环境所不能承受的,因此我们必须依靠科技进步,采用绿色制造技术,在提高产品质量和附加值的同时努力降低资源的能耗,这是未来制造业的发展方向。
为此需要加紧研制创新先进能源技术装备,包括:
(1)煤的清洁高效开发利用、液化及多联产设备
重点研究开发煤炭高效开采技术及配套装备,重型燃气轮机,整体煤气化联合循环(IGCC),高参数超超临界机组,超临界大型循环流化床等高效发电技术与装备,大力开发煤液化以及煤气化、煤化工等转化技术,以煤气化为基础的多联产系统技术,燃煤污染物综合控制和利用的技术与装备等。
(2)复杂地质油气资源勘探开发利用
西部复杂地质条件下油气、煤层气和深海油气资源的高精度地震勘探和开采技术,大规模低品位油气资源高效开发技术,大幅度提高老油田采收率的技术,深层油气资源勘探开采技术。
提高成套技术与装备的自主设计和制造能力,使石油和天然气资源探明率分别提高10%和20%,石油采收率提高到40%~45%。
(3)先进核电设备(先进压水堆及高温气冷堆核电站)
大型先进压水堆及高温气冷堆核电站。
依托国家重点工程建设,加强引进技术消化吸收再创新与自主研究开发的有机结合。
突破第三代先进压水堆核电关键技术,完成标准设计,并开始建造首台商用示范机组;完成高温气冷堆核电厂关键技术攻关,建设具有自主知识产权的20万千瓦级高温气冷堆核电厂示范工程。
(4)先进可再生能源研发和产业化设备
继续推进大型常规水电机组和抽水蓄能机组的国产化,在消化吸收国外先进技术的同时,强化自主创新,加强技术改造,开展6万千瓦以上贯流式、百万千瓦级混流式水轮发电机组和30万千瓦以上抽水蓄能机组的设计、制造技术研究,形成具有自主知识产权的水电设备制造技术。
通过引进消化吸收和再创新,组织农作物秸秆、林业三剩物等农林生物质发电及垃圾发电的装备研发和制造工作,掌握生物质发电技术;抓好大型沼气发电装备研发和生产工作,形成500千瓦、1000千瓦等多个型谱的系列产品;抓好50~200千瓦小型生物质气化发电装备的配套研发和制造工作,形成专业化的设备生产和配套能力,完善技术标准和检测认证体系。
研究和开发应用于垃圾填埋气回收和利用的专用技术和装备,改进大中型沼气工程的生产工艺和装备技术,形成比较完善的沼气装备和施工能力。
此外,研究和开发秸秆打捆和装载装备、灌木林采伐和运输专用装备、各类生物质固体成型加工专用装备,以及重点抓好产业化和标准化工作。
继续促进已批量生产的国产化风电机组的规模化应用,并实现向兆瓦级风电机组的升级换代。
在初步形成国内制造装备能力的基础上,采用技术引进、联合设计、自主创新等方式,掌握1.5兆瓦及以上风电机组集成制造技术,并开发3兆瓦级的海上风电机组。
发挥中国在机电设备制造方面的优势,充分利用国内、国际市场,培育技术水平较高、市场竞争力较强的风电设备配套零部件制造产业。
通过科技攻关、产业化支持,尽快掌握高纯度多晶硅材料的生产技术和工艺,实现规模化生产。
通过试点项目建设,进行技术引进和消化吸收再创新,掌握太阳能热发电关键技术。
(5)先进节能工业设备及终端用设备
在高耗能和高污染的传统钢铁工业领域,需要加速研究开发可循环钢铁流程工艺与装备,其中将重点研究开发以熔融还原和资源优化利用为基础,集产品制造、能源转换和社会废弃物再资源化三大功能于一体的新一代可循环钢铁流程,作为循环经济的典型示范,同时开发二次资源循环利用技术、冶金过程煤气发电和低热值蒸汽梯级利用技术,高效率、低成本洁净钢生产技术,非粘连煤炼焦技术,大型板材连铸机、连轧机组的集成设计、制造和系统耦合技术等。
(二)绿色制造——人与自然的协调发展
由于制造业在将物质资源转变为产品的制造过程以及产品的使用和处理过程中,同时产生废弃物,是众多环境与发展冲突的主要源头。
因此,在坚持可持续发展战略的要求下,有关资源节约和环保的问题成为当今先进制造的新要求。
科学的发展观要求制造业综合考虑环境影响和资源利用效率,借助各种先进技术使产品在设计、制造、使用直到报废及回收处理的整个生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化、资源利用率最高、能源消耗最低,从而实现企业经济效益与社会效益的协调优化。
从产品设计到制造技术,从企业组织管理到营销策略的制定,可持续发展战略在制造业中的体现为:
产品设计和制造工艺考虑节约材料和能源;采用回收再生与复用技术,实现资源、能源和物料的可再生循环;产品加工制造过程避免环境污染,实现绿色制造;同时做到以人为本,充分发挥人力资源优势和人的创造力,促进人与自然的协调发展。
人类更加重视保护生态环境。
监测预报生态环境的变化,致力于减少污染物和温室气体的排放,致力于修复工业革命以来被破坏的生态环境,共同应对全球气候变化。
人类必须创造新的发展模式,在改善和提高当代人生活质量、保护生态环境的同时,不危及我们子孙后代生存发展的权利和地球生态环境,创造人与自然和谐进化的生态文明。
1.创新节能、节材的产品与制造工艺
21世纪的制造业要求在产品设计、制造和使用过程中减少所需要的材料投入量和能源消耗量,尽可能通过短缺资源的代用、可再生或易于再生资源(如太阳能和可再生生物资源)以及二次能源的利用,提高资源利用率。
通过资源、原材料的节约和合理利用,使原材料中的所有组分通过生产过程尽可能转化为产品和副产品,从而消除废料的产生,减少环境污染。
开发应用先进节能减排的工艺技术;采用资源利用率高、原材料转化率高、污染物排放量少的制造新工艺;减少制造产品使役过程中资源消耗和污染物的产生;使过程废弃物能够回收再利用、最终废弃物的资源化,实现少废或无废生产。
2.发展可再生循环的制造
可持续发展的制造业应是可再生循环的,要求在产品的设计、制造和使用过程中采用可回收再生与复用技术,尽可能减少制造产品的用材种类,选用可回收、可分解材料,形成“资源—产品—再生资源”的闭环流程。
可再生循环的制造过程主要应用拆卸技术和循环再利用技术。
拆卸技术指依据最小附加成本及产品被拆卸后所能获取最大综合利用价值的原则,开发最佳的拆卸程序和方法,如面向二次制造的设计、加工与装配。
通过二次制造将已用过产品的性能特征恢复到接近于新产品的状态,不仅延长产品寿命而且促进部件和材料的循环再利用。
循环再利用技术是对拆卸下来的零部件或者分解、还原的材料进行二次利用的技术,在产品的设计制造中考虑两个因素:
回收和分解。
回收设计致力于开发材料回收技术,如废弃金属粉碎重融。
可以提高可回收性的设计手段包括:
使用易于循环利用的材料,避免可相互污染的材料组合,避免使用难处理降解的有毒物质。
分解设计是指通过将产品分解为最基本的组分,而尽可能地使产品中几乎所有的材料能够循环利用,金属和非金属材料可通过分解而回收,避免废物产生污染环境。
3.走向绿色制造
绿色制造倡导资源、环境和人口的持续、协调、和谐发展,包括生产过程技术、运行技术、废弃物回收利用技术和末端治理技术,涵盖设计、生产过程、产品运行和服务、企业与社会组织管理等整个过程,以环境可容受的方式最大限度地减少废物排放和污染,建立极少产生废料和污染物的工艺和技术系统,实现清洁生产。
绿色制造要求在设计新产品时,从材料的选择、产品的结构功能和生产加工过程设计,包装和运输方式,以及遗骸的分解利用都综合考虑资源优化和环境影响;在产品的生产制造过程中,采用的生产工艺与设备最大限度地减少资源消耗和环境污染,提高材料和能源的循环利用;产品在使用过程和处理时都必须考虑对环境的影响,同时提供一个绿色的工作环境,实现制造业的绿色化。
●正从依靠生产要素投入转向依靠人的创造力
●正从单纯市场赢利转向为了人的全面需求与良好环境
●在坚持以人为本的原则下,制造业的生产方式将实现根本转变
4.以人为本的制造——人与自然协调发展
谋求人与大自然的协调发展,重视环境保护已经成为许多先导企业的共识,在坚持以人为本的原则下制造业的生产方式将实现以技术为中心向以人为中心的转变。
在制造环境的安全性方面,应使工作现场的声、热、振动、粉尘、有毒气体等指标严格限制在人体能承受的安全范围之内。
在制造环境的人性化方面,应使作业空间、工作环境使员工感到舒适,保证员工的身心健康。
可持续发展的制造业不仅通过最大限度地提高资源利用率,减少资源消耗,从而直接降低成本,而且坚持以人为本的原则可使生产环境因考虑工人健康和安全条件得以改善,有利员工身心健康。
员工工作时心情舒畅则有助于提高主观能动性、工作质量和效率。
提高制造业的生产与消费过程与环境的融合程度,最终实现经济和环境效
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