《高端装备制造产业发展战略研究(2035)》开展高端装备制造产业面向2035年的战略研究。围绕空天海装备(航空、航天、海洋)、智能制造装备(高档数控机床、增材制造装备)、民生装备(农业、食品、纺织、医疗),以及承压设备四个重点专题方向,分析了高端装备制造产业发展面临的新形势、新问题,以及高端装备制造产业核心工业基础现状及重点领域短板,提出了“十四五”高端装备制造产业发展的重点任务和建议,同时提出了面向2035年的技术和产业发展路线图,研究了高端装备制造产业区域布局及国际化发展战略,提出了相关政策建议。
第1章 高端装备制造产业发展的国际形势变化
1.1 高端装备制造产业国际环境变化
1.1.1 美国持续升级对华全面遏制战略影响全球产业链格局
当前,世界正处于百年未有之大变局时代,全球经济衰退、保护主义持续上升,美国强力推行基于“美国优先”为前提的新国际秩序和规则,严重破坏了全球一体化进程。长期以来,美国凭借其科技优势占据全球产业链和价值链的定价权,掌控了全球产业转移的方向(苏楠,2020)。美国调整对华战略走向,美国2019年度《国家情报战略报告》指出,中美竞争的核心在于塑造世界经济结构和对前沿技术的掌控,要保持和加强对前沿技术领域的掌控等。美国将中国看作大国竞争的“首要挑战”,中美之间作为“长期战略竞争对手”的双边角色将会强化。“中国威胁论”加剧了美国政府对我国的遏制打压态势,中美两国由合作为主的态势向科技为主的全领域竞争态势转变,中美摩擦呈现出持续时间长、波及领域广、动态变化快的趋势特点。美国通过精准控制高端装备制造产业链的能力,拉拢部分西方国家在科技、军事、经济、人才等领域对中国新兴产业全面围堵和打压,影响了全球产业链格局的深度调整 。2020年6月美国正式修正《出口管理条例》,限制了关键零部件技术出口,除军品外,多为工业关键零部件、材料、设备、开发工具和软件,瞄准中国装备制造产业发展的战略遏制将常态化,中国产业链安全受到威胁。
同时,美国积极拉拢、威逼利诱部分周边国家与中国对抗,甚至在台海、西南方面挑拨和干扰中国。另外,美国主导推行的双边贸易协定和区域贸易协定日益盛行,在中国的部分制造业工厂有向越南、巴西等地转移的趋势,以世界贸易组织(World Trade Organization,WTO)为核心的多边贸易机制面临严重挑战 。欧洲、印度等地区保护主义抬升,未来国际分工、产业价值链的区域化特征进一步增强,将对全球产业分工格局产生深远影响。中国高端装备制造产业正在面临着前所未有的供应链危机。
1.1.2 新冠肺炎疫情对全球产业链、供应链产生巨大冲击
新型冠状病毒肺炎(简称新冠肺炎)疫情对全球经济影响巨大,逆全球化潮流进一步加剧,全球制造业主要上下游均处于低谷阶段,已导致部分产业供应链断裂,产业链破坏。全球各国开始重新审视、评估本国的产业体系,均采取分阶段解封措施扩大复工复产范围,积极调整产业布局和产业政策,开始回收、扶持本国制造产业和民生产业。欧盟签署总额5400亿欧元的紧急救助计划,并采取措施吸引制造业回归,降低供应链外部依赖。美国实施“大众企业贷款计划”支持受疫情影响的中小企业,自2020年3月到2021年4月,美国的财政刺激规模累计已达5万亿美元。2020年6月法国拨款1360亿欧元实施经济救助,包括援助航空产业和汽车产业。与此同时,美国、日本、欧洲部分国家领导人在新冠肺炎疫情暴发后,多次施压将减少对中国供应链的依赖,通过提供资助和施压两种方式鼓励跨国企业回迁本土。
受疫情和国家形势影响,由跨国企业主导,在区域内布局供应链以及供应链逐渐缩短或将成为新趋势。大型企业开始积极尝试采用增材制造来构建弹性供应链并实现本地按需制造计划。区域化将通过减少进出口多样化和简化供应链来改变全球贸易模式,全球产业链也将加速重构 。预计2022年疫情被逐渐控制之后,全球贸易扩张将因区域化而改变。目前,中国的产业链供应链已与全球产业链供应链紧密相连。如何保住现有供应链,尤其是如何升级供应链水平,是我国高端装备制造产业面临的重大而紧迫的战略问题。
1.1.3 高端装备制造产业积极应对“双循环”的新格局和新机遇
在党中央的集中领导和统一部署下,中国国内疫情得到有效控制,并将中国经验提供给国际社会,受到国际社会一致好评。疫情对实体经济的冲击得到缓解,国内抗击疫情和复产复工取得阶段性成果。由于中国控制住了疫情,率先实现经济正常运行,坚持和深化改革开放国策、经济长期向好的预期以及超大规模的内需市场,也将吸引全球产业供应链积极布局中国 。未来几年,中国自身的内循环不仅有望拉动中国经济增长,还可以通过增加进口拉动周边国家、“一带一路”沿线国家,进而带动世界经济的复苏,拉动国际经济大循环,进而形成国内国际双循环相互促进的新格局。中国“十四五”规划提出加快发展现代产业体系,深入实施制造强国战略。坚持自主可控、安全高效,推进产业基础高级化、产业链现代化,保持制造业比重基本稳定,增强制造业竞争优势,推动制造业高质量发展。
智能制造正在引领和推动新一轮工业革命,全球装备制造业正在向数字化、网络化、智能化、服务化和绿色化转型(中国工程科技发展战略研究院,2020)。过去我国装备制造业,特别是高端装备制造业的发展,过度依赖单机、实物量的增长,而为用户提供系统成套设计、工程承包、智能运维监测、回收再制造等服务业务则没有引起重视,缺乏培育,绝大多数企业的服务收入所占比重低于10%,仍是传统的生产型企业。面对制造业新的历史发展机遇,我国制造企业正加快先进制造业与先进服务业深度融合发展,加速推进智能工厂建设,从传统制造发展模式转向智能制造发展模式。
1.2 国际高端装备制造产业发展新趋势
1.2.1 空天海装备产业发展新趋势
1. 航空装备产业发展特点与新趋势
航空装备发展的竞争日趋激烈。航空装备是工业制造的“皇冠”,对先进制造设备、先进制造工艺、先进材料有极高的要求,是一国占领全球制造业价值链顶端的重要标志。航空装备对于国防的作用巨大,军事航空装备的竞争一直十分激烈,而民用航空更多表现为合作态势。全球航空制造业的基本世界格局为:按洲际划分,美、欧分别占45%和31%;按企业划分,波音、空客分占大型客机的全球市场。国际上航空制造的核心技术牢牢把握在空客、波音等巨头手中,尽管美国波音公司B737Max因技术风险停飞,且受疫情影响严重,但双寡头垄断的格局短时期很难打破。因此,为了尽可能提高航空装备的站位与抢占战略制高点,各国在机载设备、元器件、飞控系统、结构平台等领域争相发展,呈现出竞争白热化的态势。航空装备用途的多样性导致的航空装备多样性是航空产业与其他产业的显著区别;大型民机、大型运输机、歼击机、预警机、无人机、直升机等各类飞机装备层出不穷,型号升级与性能跨代特征明显,复杂多样是航空装备的显著特征。
航空装备将呈现如下发展新趋势。
1)学科融合推动的技术集成将是主要发展方向
过去的航空装备多以平台性能实现为主要目的,结构完整性在很长一段时期是飞机研制的主流方向。随着信息化时代的到来及飞机物理平台的日趋成熟,信息对抗逐渐成为航空装备研制的主流。特别是在作战体系框架下,强调信息融合的整体功能实现。在未来很长一段时间里,信息化将是航空装备先进程度的标志,并将逐步向智能化发展。
2)信息化与智能化发展是航空装备的重要发展方向
随着战争形态的转变与战争模式的革新,世界范围内的各类战争正在从物理对抗向信息对抗转变。航空装备的信息化程度正在不断提高,航电综合、传感器系统及电子战等正在新型战争中表现得越来越重要,并正在成为决定航空装备性能优势的核心模块。
3)无人机将成为未来航空装备发展的重点和热点
无人机的发展受到各国强烈关注和支持,也正在成为各国竞相发展的重要方向,从旋翼无人机到固定翼无人机,从民用小型无人机到军用大型无人机,无人机将成为未来全球范围内航空装备发展的重点和热点方向。
2. 航天装备产业发展特点与新趋势
近年来,随着科技的不断突破,运载发射装备、卫星装备、空间站以及空间探测等天基装备等航天装备随之快速稳步发展,低成本、高精度、系统性、智能化成为本阶段发展的特点。商业航天成为构建空间基础设施的新兴力量(郝雅楠等,2020)。各国制定、完善政策鼓励商业航天发展,发展航天领域的创业和新商业机会。从其他主要航天大国或地区发展特点看,美国继续保持全面领先地位,俄罗斯大力推动本国航天设备现代化,欧盟、日本、印度重点发展符合自身需求的某些领域航天装备。
1)低成本运载火箭成为国际运载市场新趋势
近30年来,美俄欧日等主要航天国家和地区,按照模块化、通用化、系列化的发展思路,研制的宇宙神5、德尔塔Ⅳ、安加拉、阿里安5、H-2A、猎鹰9等主力运载火箭,成功率均达到95%以上,部分超过97%,表明当前各航天大国或地区主力运载火箭的可靠性已达到较高水平。
近十年来,全球火箭发射次数整体保持上升趋势,然而随着航天发射市场竞争程度日渐激烈,以上主力火箭的发射价格大部分超过1亿美元,对下游航天发射市场的拓展产生了较大不利影响。目前,国外航天研发机构和商业公司纷纷提出了新一代大型主力运载火箭的研制计划,都把降低发射成本作为一个主要的目标,如SpaceX通过可重复使用火箭降低成本、轨道ATK计划进一步优化“飞马座”XL空射运载火箭的发射价格等,在保证成功率的前提下,降低成本都将成为发展重点之一。
2)卫星装备结合市场新需求向系统化方向发展
卫星通信朝宽带大容量、功能综合、天地融合等方向发展。全球互联网通信星座加速构建,下一代全球通信卫星系统如第二代铱星(Iridium NEXT)系统、O3b网络卫星系统、OneWeb低轨卫星系统以及SpaceX系统等正在加速研制推进;通信应用服务多样化,美国、欧盟等先进国家和地区以市场为牵引,近年来大力发展高通量卫星系统。通信频率资源不断向高频段甚至激光拓展。目前已经开始开发Q频段和V频段,太赫兹频段也将开发利用,通信容量可达数百吉比特每秒甚至太比特每秒量级。
卫星导航从单一GPS(global positioning system,全球定位系统)时代迈向美、俄、中、欧盟四大全球系统和日、印两大区域系统竞相发展的新时代。美、俄正在重点推进卫星导航系统现代化,其目的是不断提高系统精度、可用性、可靠性以及长寿命能力。卫星自主运行能力不断增强,GPS系列卫星自BlockIIR开始建立起星间链路,通过自主导航提高战时生存能力。在GLONASS -K卫星增加星间链路功能以实现自主导航,新一代导航卫星GLONASS-M也通过建立星间导航链路来提高自主导航能力。
对地观测进入“精致为用”时期。随着系统规模和能力的稳步发展,卫星遥感的应用越来越“精致”(郝雅楠等,2020;原民辉和刘韬,2017),其广度和深度不断延伸,服务能力和产业化水平显著提高。应用从定性向定量发展,构建产品生产流水线,形成面向多源海量遥感数据的规范化处理和产品生产模式,遥感应用直接面向大众,空间信息服务开始步入千家万户,促进了空间信息产业链的形成与发展。
3)天基装备性能大幅提升
近年来,全球空间基础设施正迎来新一轮创新发展和升级换代高潮。美国军事骨干卫星系统基本完成更新换代,卫星侦察监视、导弹预警、通信中继、导航定位、空间监视等性能大幅提升,初步具备空间机器人在轨服务能力;俄罗斯军事卫星系统开始全面更新换代,军事卫星体系进一步完善,设计寿命等性能出现较大提升,卫星在轨机动技术更加成熟;欧洲成像侦察卫星系统与军用通信卫星系统进入新一轮更新换代期,已实现导航卫星全球覆盖,已完成电子侦察卫星技术和空间监视卫星技术验证,初步验证多种空间碎片清除技术;日本成像侦察卫星系统相对先进,已完成四星导航增强系统部署,有望完成首*军用通信卫星三星组网;印度军民两用成像卫星性能相对先进,已完成区域导航系统部署,已发射两颗军事通信卫星,下一代军用光学成像侦察卫星有望入轨。
美国一直将太空战略视为国家战略的重要组成部分,谋求自由进出太空、利用太空进而完全控制太空的战略目标,强调确保太空控制权和太空力量的绝对优势,积极推动太空作战装备的研制和部署。