協(xié)同創(chuàng)新視角下的地方3D打印技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑研究

作者：陳珂君 馬東俊 姚 嚴 李鑫鋮 邵慧娟   新鄉(xiāng)學院
本文刊載于《新材料產(chǎn)業(yè)》2018年第10期

2013年，德國提出了以“智能生產(chǎn)”為主題的“工業(yè)4.0”計劃，世界各國的工業(yè)生產(chǎn)開啟了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化時代。3D打印技術，是以數(shù)字模型為基礎，通過斷層掃描，將材料逐層疊加，制造出三維實體的新興制造技術，因而又稱增材制造技術，由于打破了傳統(tǒng)成型制造技術，在定制化、個性化以及形狀復雜化領域具有巨大的發(fā)展空間，因而被稱為第3次工業(yè)革命的重要標志。

2015年，我國制定了《中國制造2025》，對以新一代信息技術、智能制造、增材制造、新材料等新興產(chǎn)業(yè)為代表的制造強國戰(zhàn)略進行全面部署，加快轉變我國制造業(yè)“大而不強”的被動局面。同年，我國推出了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015-2016年）》，對進一步推進增材制造產(chǎn)業(yè)建設進行戰(zhàn)略規(guī)劃�！笆�三五”以來，隨著大數(shù)據(jù)、云計算“互聯(lián)網(wǎng)+”等模式的迅速興起，增材制造技術得到了更加廣泛的關注和應用。3D打印作為先進制造業(yè)的重要組成部分，是《中國制造2025》的重點發(fā)展領域。為引導增材制造產(chǎn)業(yè)向快速可持續(xù)發(fā)展的道路深入邁進，2017年11月，國家制定了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020年）》。作為國家創(chuàng)新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，應根據(jù)新時代發(fā)展需求研究發(fā)展路徑，廣泛開展協(xié)同創(chuàng)新，探索新形勢下產(chǎn)業(yè)發(fā)展新業(yè)態(tài)、新模式，為促進3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供可參考依據(jù)。

一、協(xié)同創(chuàng)新的內涵
協(xié)同創(chuàng)新是以企業(yè)、高校、科研院所等基本創(chuàng)新主體為核心要素，在市場經(jīng)濟主導下，通過政府、中介組織、金融機構、創(chuàng)新平臺等深度合作，充分釋放人才、信息、技術、資本，共同開展科技研發(fā)，對創(chuàng)新體系中的知識、技術、體制等創(chuàng)新元素進行結合與互動，形成優(yōu)勢互補、互利共贏的網(wǎng)絡創(chuàng)新模式。在這種合作模式下，能夠充分集中各方的優(yōu)勢力量，整合核心信息資源，加快優(yōu)質成果的產(chǎn)出，促進產(chǎn)業(yè)鏈的融會貫通。我國新興的3D打印技術采用協(xié)同創(chuàng)新模式，將非常有利于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、3D 打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，隨著全球信息化時代的快速發(fā)展，以云計算、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”和3D打印為主流的先進技術受到全世界的廣泛關注，全球市場規(guī)模呈井噴趨勢持續(xù)壯大，3D打印技術已經(jīng)不僅僅局限于國家軍事戰(zhàn)略研究、航空航天、大型機械設備等與人們日常生活相距甚遠的關鍵核心領域，而開始出現(xiàn)在如牙齒、骨骼、器官等生物醫(yī)藥以及個性化、定制化產(chǎn)品等能夠讓大眾真切感受的、普及性廣的大眾視野中。共享經(jīng)濟時代的來臨已經(jīng)模糊了產(chǎn)業(yè)間的界限，打開了禁錮創(chuàng)新發(fā)展的枷鎖，不論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，不論是占據(jù)全球市場份額近1/4的龍頭企業(yè)Stratasys和3DSystem公司，還是德國等依據(jù)技術優(yōu)勢的歐盟國家，又或是發(fā)展中國家的一些中小企業(yè)，紛紛參與到全球制造產(chǎn)業(yè)的再分工中。

目前，我國的3D打印技術處于領先水平的高校有清華大學、北京航空航天大學、西安交通大學、西北工業(yè)大學、華中科技大學等，通過與企業(yè)合作，實現(xiàn)3D打印設備與材料研發(fā)成果的技術轉化。國內的3D打印企業(yè)主要集中在新型3D打印設備制造、服務運營平臺等方面，規(guī)模效益較好的企業(yè)有湖南華曙高科技有限責任公司、武漢濱湖機電技術產(chǎn)業(yè)有限公司等。然而我國的3D打印產(chǎn)業(yè)較之歐美國家，仍處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的初級階段，產(chǎn)業(yè)化程度不高、缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃、合理有效的產(chǎn)業(yè)鏈布局。

三、3D 打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題
1. 協(xié)同創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展實力不強
發(fā)展是解決一切問題的基礎和關鍵，創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力，“十九大”報告提出堅持“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念，排在首位的就是“創(chuàng)新”。當前的科技創(chuàng)新主要來自于高校、科研院所的科研創(chuàng)新、企業(yè)的技術研發(fā)。我國每年產(chǎn)出的眾多高水平科研成果中，僅有30%轉化為經(jīng)濟效益，并且主要來自于實力較強的高等院校與企業(yè)的合作研發(fā)以及大中型企業(yè)特別是國有企業(yè)依靠自身技術積累和研發(fā)團隊。實力雄厚的企業(yè)基于合作研發(fā)周期、利益最大化等因素的考慮，并不十分依賴高校的基礎研發(fā)實力。一些高新企業(yè)、中小型科技創(chuàng)新企業(yè)由于自身實力薄弱，缺乏對關鍵核心技術、研發(fā)資源等的把控，因而更希望與高校、地方政府等機構開展產(chǎn)學研合作，推進成果轉化、技術創(chuàng)新，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益的增長。而大多數(shù)科研院所和高校過于看重與職稱評審息息相關的研究課題和學術論文，導致沒有更多精力來承擔來自企業(yè)和市場需求的橫向課題，只能開展如技術轉讓、合作開發(fā)等短期合作，缺乏技術聯(lián)盟等高層次、長期穩(wěn)定的深度合作。這種現(xiàn)象雖然隨著國家科技體制的改革有所轉變，但是改革成效在一些缺乏知名高校科技創(chuàng)新引領支撐的省份來說并不十分顯著，政府、企業(yè)、高校之間的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展實力還需要進一步加強。

2. 人才培養(yǎng)體系建設不完善
3D打印技術屬于高技術領域，代表了未來智能制造的發(fā)展方向，每年的研發(fā)投入很大，其中最大成本來源于人工智力，依靠技術創(chuàng)新，是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要途徑。3D打印屬于先進制造業(yè)的高技術領域，集新型材料、打印工藝、材料成型及控制工藝、軟件開發(fā)等眾多學科交叉融合，與產(chǎn)品開發(fā)的短周期需求相關，目前國家對3D打印相關專業(yè)人才的缺口巨大，高校作為培養(yǎng)專業(yè)技術人才的重要標地，相比科研院所和職業(yè)技術學校具有綜合性強，學科專業(yè)齊全的優(yōu)勢，需要發(fā)揮市場導向作用，積極培育市場需求廣、專業(yè)化程度高的復合型技術技能人才。目前我國高等院校開設3D打印相關專業(yè)的普及程度不高，職業(yè)技術院校在人才培養(yǎng)層次上側重技術操作、市場銷售等方面，并未涉及到關鍵技術的研發(fā)與應用。而目前對掌握3D打印技術，能夠解決技術難題這些中高端專業(yè)技術人才，依然是供不應求。將3D打印產(chǎn)業(yè)鏈融會貫通的關鍵環(huán)節(jié)在于高校3D打印專業(yè)人才的培養(yǎng)。

3. 市場技術發(fā)展標準有待健全

技術標準的建立標志著產(chǎn)業(yè)的成熟，有助于行業(yè)的發(fā)展。國家發(fā)布了3D打印行業(yè)的《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)推進計劃（2015-2016）》和《中國制造2025》，展現(xiàn)了國家對3D打印產(chǎn)業(yè)的決心，促進中國制造水平的提升，可以有效推進個性化定制和特種裝備的生產(chǎn)和發(fā)展，在3D打印、工業(yè)機器人等方面的新技術和新裝備的運用和發(fā)展。目前來看，在軍事工業(yè)、航空工業(yè)、醫(yī)療領域等方面技術還在快速發(fā)展階段，技術主要體現(xiàn)在功能的差異化發(fā)展和應用的創(chuàng)新方面，行業(yè)標準并沒有完全形成，在技術指標方面缺乏指向性的引導，所以產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景還并不明確，企業(yè)外部環(huán)境面臨著較大的不穩(wěn)定性。

四、地方3D 打印技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑探討
1. 實行聯(lián)合共建機制
政府、企業(yè)、高校之間實行聯(lián)合共建研發(fā)機制，通過政府引導，市場主導，搭建科研創(chuàng)新平臺。積極爭取政府部門的政策支持，通過政府溝通協(xié)調集中力量引進一批名校、名企與高校聯(lián)合開展技術攻關，將重心轉移到具有核心競爭力的關鍵技術問題上，成立3D打印技術聯(lián)盟，設立校企共建實驗室，依托名校強大的技術支撐帶動地方高�？蒲兴�平的提升，依托名企雄厚的資金保障帶動地方高校研發(fā)條件的提高，以科技金融制度的創(chuàng)新來規(guī)范合作各方行為，建立資源共享機制，搭建多層次全方位長期穩(wěn)定的合作關系，建立長效監(jiān)督機制，推進政產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新。

2. 提升高校人才供給側質量
按照國家關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見，地方本科院校要抓住新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新技術發(fā)展機遇，以培養(yǎng)應用型人才為核心實施轉型發(fā)展，建立緊密對接產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈的專業(yè)體系，設立復合型新專業(yè)，進一步提高復合型技術技能人才培養(yǎng)比例。2016年以來，基于“新工科”視角的工程教育被提升至新的高度，強調新產(chǎn)業(yè)下的技術創(chuàng)新和新專業(yè)建設，要求新工科教育對“互聯(lián)網(wǎng)+”《中國制造2025》等國家重大戰(zhàn)略做出積極響應，主動承擔解決“十九”大后新時代的重大需求問題。

（1）開展3D 打印學科專業(yè)建設

3D打印技術的迅速興起導致3D打印專業(yè)人才的巨大缺口，應當鼓勵地方有條件的一些本科高校積極申報設立3D打印新專業(yè)或學科方向，明確提出培養(yǎng)3D打印專業(yè)人才，加大3D打印專業(yè)人才培養(yǎng)體系的構建，開展多學科協(xié)同合作，建設一批具有廣泛影響力的3D打印精品課程和網(wǎng)絡在線開放課程，實現(xiàn)優(yōu)質資源的開放共享，提升3D打印專業(yè)建設影響力。

（2）強化3D 打印教師隊伍建設
積極引進3D打印專業(yè)技術帶頭人，引領專業(yè)團隊方向，通過開展教師到3D打印專業(yè)建設突出的高校訪學、到3D打印企業(yè)掛職鍛煉等形式，將從相近學科“半路出家”的非專業(yè)教師轉變?yōu)?D打印專業(yè)教師，建設一支綜合水平高、專業(yè)能力強的3D打印“雙師雙能型”教師隊伍。


（3）重視3D 打印學生實踐能力鍛煉
加強3D打印實踐教學基地建設，以服務地方產(chǎn)業(yè)，對接行業(yè)，勝任職業(yè)為目標，突出學生在3D打印技術方面的實踐能力的訓練，著重培養(yǎng)以3D打印技術為主的復合型專業(yè)技術人才。將企業(yè)的高級技術人員聘請到高校中開展專業(yè)技能培訓，將企業(yè)生產(chǎn)的關鍵步驟微縮到實踐教學環(huán)節(jié)，注重學生解決實際研發(fā)、生產(chǎn)中問題能力的培養(yǎng)，為3D打印企業(yè)“量身定做”所需的專門人才。

（4）嘗試建立行業(yè)標準
充分利用高校在3D打印技術發(fā)展中的研究能力和資源，加強政產(chǎn)學研用的結合，推進協(xié)同創(chuàng)新，在結合企業(yè)行業(yè)關鍵共性問題，開展專題性研究，根據(jù)相關領域的研發(fā)成果，制定適合生產(chǎn)實際的3D打印技術標準，規(guī)范行業(yè)的發(fā)展。

3. 以市場為導向培育地方特色
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游是研發(fā)技術的科研院所和3D打印企業(yè)，以研發(fā)技術為代表，對3D打印材料、制控技術、軟件技術、信息技術等關鍵環(huán)節(jié)進行頂層設計。3D打印中游是連接上游企業(yè)和下游市場的第三方服務平臺，如電子商務平臺和服務商網(wǎng)絡，還包括一些為上游企業(yè)和下游市場提供輔助的平臺機構，如第三方質量檢測、數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權保護機制等。3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的下游是包括各類消費產(chǎn)品的3D打印市場。地方3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展要結合地方實際情況和自身優(yōu)勢，科學分析地方所在區(qū)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢，充分結合“互聯(lián)網(wǎng)+”，找準產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位，搶抓機遇，形成3D打印區(qū)域特色。

五、結語
地方3D打印技術協(xié)同創(chuàng)新能力的提升，需要高校、企業(yè)資源的不斷注入，建立一種有效機制對地方政府、高校、3D打印企業(yè)的合作進行監(jiān)督，需要高校培養(yǎng)出符合3D打印企業(yè)需求的專業(yè)技術人才來提供源源不斷的智力支持。地方3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要3D打印產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的融會貫通，以及圍繞地方實際實施重點發(fā)展，形成區(qū)域特色，實現(xiàn)合作共贏。（DOI：10.19599/j.issn.1008-892x.2018.10.012）

致謝：感謝基金項目“新鄉(xiāng)市軟科學研究計劃項目（RKX2017010）”的支持。