隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,智能制造已經(jīng)成為當(dāng)前各國(guó)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)跨越式發(fā)展的重要支撐。高端電子裝備是指具有高技術(shù)含量、高附加值、處于產(chǎn)業(yè)鏈高端的電子裝備,如通信導(dǎo)航裝備、雷達(dá)、大型天線、高性能計(jì)算機(jī)、高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。我國(guó)高端電子裝備智能制造在硬件、軟件、核心技術(shù)、制造工藝等方面與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距。
本書立足我國(guó)高端電子裝備智能制造的現(xiàn)狀,對(duì)高端電子裝備智能制造的概念、內(nèi)涵以及世界制造強(qiáng)國(guó)的發(fā)展情況進(jìn)行了初步梳理,對(duì)制約發(fā)展的問題予以總結(jié)分析,創(chuàng)新性地提出了智能化的融合發(fā)展路徑,從協(xié)同創(chuàng)新角度提出了發(fā)展建議,并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。
本書適合機(jī)械工程、管理科學(xué)與工程、電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程等專業(yè)的本科生及研究生使用,也適合高等學(xué)校、科研院所、制造企業(yè)中從事高端電子裝備研究及科技管理的工作者閱讀參考。
席卷全球的第四次工業(yè)革命掀起了以智能制造、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G、增材制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為代表的新技術(shù)與新興產(chǎn)業(yè)交匯融合的發(fā)展浪潮,現(xiàn)代信息與電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用到高端裝備制造、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)等國(guó)家工業(yè)制造的諸多領(lǐng)域,發(fā)揮出重要的使能、賦能作用,對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)、跨越發(fā)展意義重大。
當(dāng)前,我國(guó)工業(yè)化正在從2.0、3.0向4.0著力推進(jìn),工業(yè)制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化蓬勃興起,迭代發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級(jí)成為推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重心,而關(guān)乎先進(jìn)制造質(zhì)量與水平的核心元器件、關(guān)鍵基礎(chǔ)部件、電子信息功能材料、高端制造裝備、高水平制造工藝、高端測(cè)試儀器等,在不同程度上存在著對(duì)外依賴的問題,在設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)上亟待突破瓶頸、自主發(fā)展。
目前,我國(guó)在先進(jìn)制造方面面臨著“卡脖子”問題,這些問題的焦點(diǎn)主要集中在高端芯片制造、知識(shí)型工業(yè)軟件、電子裝備核心器件和基礎(chǔ)部件(如高端電容/電阻、傳感器、FPGA、DSP、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、機(jī)器人減速器/控制器/伺服電機(jī)等)的設(shè)計(jì)制造上。其中,高端電子裝備是實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造智能化發(fā)展、傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的樞紐,其設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等面臨著突破關(guān)鍵核心技術(shù)、增強(qiáng)自主發(fā)展能力的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
從全球電子裝備制造的歷史看,走融合發(fā)展之路,是世界制造強(qiáng)國(guó)創(chuàng)新發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)。此處所提出的融合發(fā)展,是指融合社會(huì)各方面資源,通過集成創(chuàng)新推動(dòng)電子裝備制造的跨越式發(fā)展。在具體實(shí)踐中,軍民融合是融合發(fā)展的典型。例如,美國(guó)在二戰(zhàn)后,搶占了信息技術(shù)發(fā)展的先機(jī),在計(jì)算機(jī)、集成電路等方面領(lǐng)先全球,其通信裝備、互聯(lián)網(wǎng)、GPS導(dǎo)航等高端電子裝備實(shí)現(xiàn)了軍民兩用深度融合的發(fā)展目標(biāo),不僅提升了軍事電子裝備的制造水平,也拓展了民用電子裝備的應(yīng)用市場(chǎng);歐洲實(shí)施軍民結(jié)合發(fā)展策略,在航空、電子、雷達(dá)、機(jī)器人等方面占據(jù)優(yōu)勢(shì),其智能制造走在了全球前列;日本采取“以民掩軍”的策略,在精密電子制造、機(jī)器人等領(lǐng)域獨(dú)具特色;以色列推行“以軍帶民”的發(fā)展思路,在通信、計(jì)算機(jī)、高端裝備、半導(dǎo)體等高附加值的產(chǎn)業(yè)制造領(lǐng)域居于全球領(lǐng)先水平。
我國(guó)實(shí)施融合發(fā)展戰(zhàn)略,為解決高端電子裝備制造的自主創(chuàng)新、跨越發(fā)展提供了難得的歷史機(jī)遇。面對(duì)智能制造的新挑戰(zhàn),高端電子裝備智能制造不僅要在武器裝備從機(jī)械化、信息化向智能化方向發(fā)展的進(jìn)程中發(fā)揮作用,也要在軍轉(zhuǎn)民、民參軍的國(guó)家戰(zhàn)略中貢獻(xiàn)力量,通過融合發(fā)展,推進(jìn)高端電子裝備高性能、低成本、高效率、一體化、高質(zhì)量、環(huán)保型發(fā)展目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。
我國(guó)高端電子裝備制造在硬件、軟件、核心技術(shù)、工藝質(zhì)量、服務(wù)保障等方面與制造強(qiáng)國(guó)相比仍存在較大差距。破解這一問題的重要途徑之一就是要通過融合發(fā)展的推動(dòng),實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享、取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互支撐;同時(shí),打通軍用和民用裝備制造之間的壁壘,破解技術(shù)共享與平臺(tái)建設(shè)難題,探索融合發(fā)展的高效市場(chǎng)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)高端電子裝備制造深度融合發(fā)展的創(chuàng)新與跨越。
為此,調(diào)研分析我國(guó)高端電子裝備制造智能化融合發(fā)展中存在的問題與不足,探索建立跨越發(fā)展的體系構(gòu)架,分析并提出下一步發(fā)展的主要方向和關(guān)鍵技術(shù),探明實(shí)施深度融合的路徑和機(jī)制,提出相應(yīng)的政策建議,對(duì)于進(jìn)一步加快我國(guó)信息化戰(zhàn)略進(jìn)程、實(shí)現(xiàn)裝備強(qiáng)軍和制造強(qiáng)國(guó)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。
本書首先從高端電子裝備制造智能化的概念入手,結(jié)合世界制造強(qiáng)國(guó)的發(fā)展模式,對(duì)全球電子裝備制造的智能化融合發(fā)展進(jìn)行了分析;然后針對(duì)芯片制造、高端工業(yè)軟件、先進(jìn)雷達(dá)、高性能計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等典型裝備設(shè)計(jì)制造的現(xiàn)狀,分析了我國(guó)高端電子裝備智能化融合發(fā)展存在的問題;最后提出了適合我國(guó)高端電子裝備智能化融合發(fā)展的實(shí)施路徑。
本書由中國(guó)工程院重點(diǎn)咨詢研究項(xiàng)目組完成。其中,段寶巖院士負(fù)責(zé)本書總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)和主要學(xué)術(shù)思想的提出,并對(duì)本書的內(nèi)容進(jìn)行全面審閱;李耀平負(fù)責(zé)本書第一章、第四章和第五章的撰寫,楊挺負(fù)責(zé)本書第二章和第三章的撰寫。此外,感謝項(xiàng)目組溫浩宇、孫秉珍、楊會(huì)科所做的貢獻(xiàn),特別感謝西安電子科技大學(xué)出版社高維岳副社長(zhǎng)的支持。
由于作者能力有限,本書不足之處在所難免,誠(chéng)摯邀請(qǐng)社會(huì)各界的專家和其他讀者給予批評(píng)與指正,我們將不勝感激。
作 者
2023年7月
第一章 高端電子裝備制造智能化的概念 1
一、高端電子裝備概述 1
(一) 電子裝備 1
(二) 高端電子裝備 3
(三) 高端電子裝備制造 4
二、智能制造的概念與內(nèi)涵 7
(一) 智能制造的概念 7
(二) 智能制造的內(nèi)涵 9
(三) 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造 10
三、高端電子裝備制造智能化的融合發(fā)展 12
(一) 高端電子裝備與智能制造 13
(二) 高端電子裝備制造智能化 14
四、高端電子裝備制造的地位、作用與意義 15
(一) 工業(yè)制造的前沿引領(lǐng) 16
(二) 國(guó)家戰(zhàn)略的中堅(jiān)支撐 17
(三) 創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)勁引擎 17
第二章 全球電子裝備制造的智能化融合發(fā)展借鑒分析 19
一、融合發(fā)展的歷史概況及特色 19
(一) 歷史概況 19
(二) 各國(guó)裝備制造發(fā)展的特色 20
二、世界制造融合發(fā)展先進(jìn)制造的模式借鑒 21
(一) 美國(guó) 21
(二) 歐盟 28
(三) 日本 31
三、高端電子裝備制造智能化融合發(fā)展的方向及趨勢(shì) 32
(一) 工程科技未來發(fā)展的顛覆性技術(shù)趨勢(shì) 32
(二) 顛覆性技術(shù)發(fā)展中融合發(fā)展的必然選擇 35
第三章 我國(guó)高端電子裝備制造智能化融合發(fā)展存在的問題 37
一、歷史發(fā)展與當(dāng)前的主要矛盾 37
(一) 歷史發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 37
(二) 當(dāng)前的“卡脖子”難題 42
(三) 現(xiàn)階段發(fā)展的主要矛盾 44
二、典型裝備設(shè)計(jì)制造中的主要問題 46
(一) 芯片制造 46
(二) 高端工業(yè)軟件 60
(三) 先進(jìn)雷達(dá) 73
(四) 高性能計(jì)算機(jī) 81
(五) 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 92
(六) 其他系統(tǒng)及裝備 99
三、深度融合的瓶頸 103
第四章 高端電子裝備智能化融合發(fā)展路徑分析 107
一、借鑒國(guó)家重大專項(xiàng)經(jīng)驗(yàn),破解融合發(fā)展難題 107
(一) 重大專項(xiàng)引領(lǐng)的經(jīng)驗(yàn) 107
(二) 重大專項(xiàng)的實(shí)施分析 109
二、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系,打破融合標(biāo)準(zhǔn)壁壘 111
(一) 標(biāo)準(zhǔn)融合的相關(guān)經(jīng)驗(yàn) 111
(二) 標(biāo)準(zhǔn)融合的資源依賴和互操作性理論 113
(三) 標(biāo)準(zhǔn)融合實(shí)施方案 114
三、突破關(guān)鍵共性技術(shù),推動(dòng)裝備制造自主可控 117
(一) 關(guān)鍵共性技術(shù)的主要特征 118
(二) 基于關(guān)鍵共性技術(shù)特征的需求提取 119
(三) 關(guān)鍵共性技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 120
四、加快高端人才培養(yǎng),促進(jìn)人才流動(dòng)與知識(shí)流轉(zhuǎn) 124
(一) 融合發(fā)展產(chǎn)業(yè)人才流動(dòng)的必要性 124
(二) 融合發(fā)展產(chǎn)業(yè)的知識(shí)流轉(zhuǎn)理論 125
(三) 融合發(fā)展產(chǎn)業(yè)的知識(shí)流轉(zhuǎn)方式 128
五、理順投資分配方式,借助多種市場(chǎng)資源要素 129
(一) 融合發(fā)展中的投資分配經(jīng)驗(yàn) 129
(二) 融合發(fā)展中的要素配置理論 134
(三) 融合發(fā)展中的要素市場(chǎng)化配置 135
六、創(chuàng)新管理機(jī)制體制,發(fā)展融合產(chǎn)業(yè)集群 138
(一) 深度融合產(chǎn)業(yè)集群的經(jīng)驗(yàn) 138
(二) 基于虛擬企業(yè)理論的組織管理 141
(三) 融合發(fā)展產(chǎn)業(yè)集群的保障 144
第五章 思考與展望 146
一、思考 146
二、展望 151
參考文獻(xiàn) 154