热门媒体号

热门企业号

国瓷材料宋锡滨:新材料产业发展之我见

来源:粉体圈|

发表时间:2017-01-09

点击:1300


国瓷材料宋锡滨先生


以下是我这么多年从事材料行业的一点拙见,供大家参考,也请大家批评指正,希望通过我们每个人的一点点努力能够为国家和行业的新材料发展做些贡献。


2016年12月28日国务院决定成立国家新材料产业发展领导小组,这个是利国利民的好事,也是中国材料发展的大事。


材料、能源和信息是现在社会发展的3大支柱,未来的还债经济(医疗、环保)、智能相关、能源科技等发展和应用都和材料密切相关,材料也是科技进步的基础,技术提升的关键,技术变革的里程牌,是关乎着国家发展和可持续创新的源泉,所以说材料驱动(成就)未来。


但做新材料还是非常难的,也非常辛苦,我总结下来有三高三长:高投入、高难度、高门槛,长研究周期,长验证周期,长应用周期。做材料要有20年以上的打算,每个过程都是要十年磨一剑,没有这样的思想准备,资源投入和信心决心就不要从事材料的工作,所以我一直对认真做材料的人很尊敬,因为真正材料人是有梦想、讲奉献、为国家、为民族的人,也只有这样才能够真正的做出一些好材料。



对于新材料产业中国到底欠缺什么?

1.我们的客户大部分都是材料或材料应用的顶级公司,与这些国内外的有先进思想和理念的企业沟通也比较多,每年几乎每月我都要去国外,尤其是去日本进行新材料研发和应用方向的交流、探讨、沟通、学习和推广,也参加了很多学术会议、行业会议和科技展会。发觉很多国外的材料应用企业对材料的理解之深,研究之透彻是让你叹为观止,而在这方面的研发投入也非常大,甚至很多都确定了10年、20年和30年的材料相关的研发项目。


2.我个人认为新材料产业化过程可以分为5个阶段

1).预先研发阶段(从0-1)
2).小试研发阶段(从1-2)
3).中试产业化阶段(从2-3)
4).精益量产阶段(从3-4)
5).精益研发阶段(从4-10)

新材料产业发展之我见(一)

预先研发阶段(从0-1)


这个阶段是对新材料方向的筛选和新材料理论的建立阶段,这方面我个人认为中国还是非常欠缺的,因为国外的预先研发理念是以市场为驱动,都是走在市场的前沿和尖端,对应用的理解非常透彻,所以就会创造出很多新的源头的方向和新的理论,这个需要长期以市场为驱动的理念渗透到预先研究才可以,而中国现在是以客户和以技术尖端为驱动,所以很难能研究和考虑一个行业未来几十年发展趋势和可能性的方向,我现在只能看到我们相关行业10年及以内的发展趋势和可能性,而10年以后我看不清,也看不到。


我去年也专程去日本拜访几位科学家,和他们请教和探讨如何考虑30年的发展趋势和可能性,让我受益良多,他们告诉我:他们当年和我一样也在做这样的努力,但想看或能看多远,就要有多高的格局和科学家精神,因为心存高远才能站得高看的远,而且要有佛心,所做的方向越是能够体现科技进步、社会发展和人民幸福,那这个方向才是正确和远方的项目,而不是把个人荣辱、自身利益和竞争隔阂放在首位,这样才能看到20年,30年或者更久的项目。也使得我明白为什么这些科学家们能够通过几十年的努力带领他的研究团队把一个行业发展到世界第一,并占据近30-50%的市场份额,并不停的引领这个行业的进步,因为他们已经不仅仅把自己作为一个完成任务的团队,而是要代表未来发展的引领者和开拓者。


基础性、理论性、系统性和模型性研发都属于这个部分研发,其实这20年来中国已经进步很大了,但和发达国家相比我们依然有很大的差距,甚至有些差距在加大,2016年初我去日本参加第一届高性能陶瓷展,让我惊叹不已,日本的企业在这个阶段的研发投入之大,投入之深已经远远超出你对一个企业的想象,他们认为,这些从0-1的预先研发工作,是对对现有研发和应用研发有效支撑,所以日本这些年投入这方面的研发很多,特别是2000年以后很多都产生了质变,这也就是获得很多诺贝尔奖的原因之一。


预先研发工作虽然如果成功后价值比较大,贡献也比较大,但出成果也比较慢,成功几率比较小,投入也是比较大的,所以企业这方面投入要十分的慎重,也要规划好,在合适的发展阶段才能进行这方面的工作,而要更多的借鉴国外研发的经验和国家研发的投入,当然到了一定的阶段也要适当进行符合自己的预先研发,否则也很难保持自己的技术和方向的领先。


国瓷最初的前5年的发展,这方面投入几乎为零,因为先要解决生存问题,5-10年阶段投入也不多,但对于自己核心的水热技术进行了这方面的一些工作,这也使得来后很多产品能够有效的进行水热法的拓展,而随着公司的发展,有些产品和技术已处于世界前列的水平,所以在10-20年阶段,会选择一些对自己产品和技术有重大支撑作用的方向适当做一些预先研发。


新材料产业发展之我见(二)

小试研发阶段(从1-2)


这个阶段和过程中的材料研发其实中国还是非常强的,现在学校、研究院所等还是做的非常不错的,因为这个阶段容易书写更多影响因子比较高的论文,也符合现有的考核导向,而且很多这方面的技术、产品和方向中国都是处于世界领先的水平,这个也与中国人自身就勤奋,整体比较聪明的有关, 但这一阶段中国的研发更偏重配方、体系和材料自身的研发,而与这个阶段相互配套和促进的设备研发、工艺研发很薄弱,也是不容易书写论文的,而这一方面在德国、日本特别重视。


材料、工艺和设备研发是密不可分的,设备是工艺和材料载体,而又是为材料和工艺实现服务的,所以这几个方面研发我一直讲是一个三角形,只有形成闭环,小试研发才能有意义,而缺少任何一个都是不行的,而要想把这几个方面都研发好:


  • 一是要有能够共同研发(材料、工艺和设备)的思想,

  • 二是要有工业化的思想,你必须了解工业化到底是如何实现一个产品,

  • 三是要了解小试到工业化到底是什么样的联系。


而后两点对于现在的学校和研究院所还是非常困难的,这个是中试研究非常重要的方面,所以经常会出现学校研究院所的研发与工业化的脱节,当然还是有的研究院所做的不错的,但并不是普遍现象,也有学校有些项目只为研发而研发了。而这一点是需要在未来新材料产业化方面多做些工作,一旦建立起这样的思维模式、研发方法,会使中国的整体研发在10年内就是有很大的进步。


设备和工艺研发实际上并不像大家认为的那么简单,这个只靠聪明才智、只靠见多识广,只靠经验积累都是不行的,这个需要对几乎所有类型的设备原理、构造进行系统的学习和研究才能明白,而很多只凭大脑去想象的与实际规律都是差异很大,甚至是相反的,比如设备传热原理、搅拌原理、热效应原理、过滤原理、干燥原理,而只有对每一类设备的四懂三会(懂原理、构造、用途和性能,会操作、维护和排除故障),才有可能真正意义的是设计和对设备的研发。


大学里学习的化工原理,在某一阶段这个书是很好的,但对于进行小试研发和以后的阶段就不适合了,其实原理看似都是那个原理,但是设备都是为工艺和材料服务的理念在这本书里面体现的很少,而且没有说明如何进行体现和关联,而这个作为这个阶段的研发思想太重要的,所以很多研发人员都没有注意和意识到这个问题,我看过德国研发体系里面对这方面的阐述就很明确,他们对装备的认识就比我们深刻的多。


我花了很多时间和精力在设备和工艺研发方面积累,从抄写设备说明书开始,又抄写、学习和总结各种设计手册、化学工程手册等很多基础和手册型书籍,学的越多发觉不懂的越多,也发觉可研究的东西越多,需要与材料、工艺融汇贯通的东西越多,而他们之间的联系是没有多少书籍进行参考的,因为很少有人研究这个方面的工作,但后来到了日本,我眼界仿佛被打开了,因为日本有很多的书籍在讲这方面内容,那段时间我疯狂的购买和阅读日本书籍,对我的认识和成长起了很大的作用,也让我多年心中的疑惑一个个打开,而后来认识了很多出版这样书籍的老板,才知道出这些书籍一直是赔钱的因为他们都要寻找这个行业真正的专家来书写这方面的内容,但他们依然心存高远的在这么做,这些人我从内心非常尊敬,有机会见面时都进行无国界的格局探讨,而里面这些专家稍微一研究才发现很少有学校的老师,几乎都是工业届的企业或内部研究所的专家,他们也会共享很多他们理念、思想和成果。而这些在我看来都是宝贝的宝贝,每次看到兴奋处都有冲动马上去试验室去。我也想将来有几乎也能够组织书写或参与书写这样的书籍,这才是工业之光。




新材料产业发展之我见(三)

中试产业化阶段(从2-3)


很多人一直认为中试和放大阶段只是企业的事情,实际上这个阶段与小试息息相关,而且也是小试阶段就要开展的研发。


还有一点就是大家对于中试和产业化的概念会有所不同,在中国大部分认为在小试基础上放大数量就是中试,但实际上在国外,放大到同样大小的工业装置才是中试,而所谓的产业化是在同样大小的工业装置上连续稳定进行生产。这也导致了国内大部分实验室技术很难产业化,因为中间这个环节做得比较差,甚至不知道如何进行。实际上这个环节牵扯到的研发非常多,是牵扯到人机料法环测的全方位的研发,还要去研究这个产品的放大效应,因为这个阶段不是倍数相似效应,而是体积相似效应、动力相似效应,甚至有一些是多个动力相似效应的复合。


而这个方面的国内的研究工作是非常薄弱。所以中国好的小试技术看似不少,但是由于这些技术在研发时工业化思想引入的不足,后期放大效应又做的不好,这些好的技术只能束之高阁了。


所以这个方面反而成为新材料产业化的另一个短板和关键。要想改变比较现实的做法就是让有这样能力的企业多参与新材料产业的前期小试阶段,另外也应该在合适的高校建立这样工业放大的学科进行推广和宣导,让更多的人学会这样的思想和方法,而这方面需要企业进行有效的配合和参与。


其实从小到大,例如讲讲合成釜,从1L、10L、100L、500L、2000L、10000L,他们大小不同传热引起的温度梯度、压力梯度、搅拌的引起的均匀和成核速率等都会不同,所以他们依据设计的设备就会导致升温曲线、温度、压力、时间等一系列的参数都是不同的,甚至有些还要在设备设计中进行有效的调整,而且每个原料、工艺对应的参数也会不同,所以一定要建立从小到大对应参数的对照关系表和关系图,从而形成小试可以实现工业化的一系列参数,当你使用这样的额小试参数就能够有对照表和对照图快速的实现工业化。所以小试阶段一定要引入工业化思想。其他的设备例如砂磨机、煅烧炉、干燥机等其实也都是如此。



所以小试要分三个层数:首先要用可以实现工业化的小试参数范围去试验,如果出不了需要性能的产品,就进行第二个层次,使用可改造工业化设备的小试拓展的参数去试验,如果也出不了需要性能的产品,就进行第三个层次,使用可重新设计工业化设备的小试拓展的参数去试验。这样就可以大大缩短小试到中试产业化的进程,并有效控制产业化过程。


新材料产业发展之我见(四)

精益量产阶段(从3-4)


产业化完毕后,能够批量生产出产品,很多企业认为就差不多了,万事大吉了,但实际上离稳定生产还有很长的一段距离,而这个阶段就是精益量产阶段,如何来保证产品的良率,如何一年四季、白天黑夜都是稳定的。实际上这里面又有很多工作要做,这个就是另一个影响新材料产业发展的瓶颈和关键因素,也就会很多国外的企业诟病中国材料的地方,说中国材料不稳定,这批和上一批就不是一批产品。


关于这个方面我们也花了10多年才学会

“稳定”这个词。


首先,我们要认识什么是稳定:


稳定实际上就是人机料法环测全质量的稳定,而不仅仅是狭隘的认为工艺和设备参数不变的稳定。一开始大家认识不到位,总认为工艺和设备参数不动,这个一旦变化就不稳定了,但这样的认识很不全面,我经常和大家讲,如何才能够用好设备,那你要把设备当做一个生命体来看待,它也会有生老病死,它也有脾气,所以你就要像关心亲人一样每天关心它,每天擦拭它,把它擦的干干净净,这样做你就会发现它每天的变化。例如是否漏油,是否声音大,是否振动大,当然所有的变化都会是有原因的,你就会第一时间发现问题和原因,这就是它的脾气,你对它好了它就会温顺,另外为什么说它会有生老病死呢?


因为它和人一样也会老化,热电偶铑的含量不同,随时间的温度稳定性就会不同,有的两年波动就非常大了,因为铑也会变化,所以当设备发生老化,那按照原来的一次参数所反应出来的并不是设备真实的参数,那我们所谓的工艺和设备参数稳定就变成了错误。


所以从设备的例子就不难得出应该是人机料法环测全质量的稳定,可以再举环境的例子,10摄氏度和40摄氏度,一次仪表的显示高温温度会不会有差异,当然会有,因为热电偶是电位差计的原理,很多是以室温作为零点补偿,想想看是不是就产生了影响,所以我们追求稳定的仪表和探测点都是在空调房间里面,长年保持一样的温度,比人的环境还要舒服,只有这样才能做到稳定,其他的人料法测也是如此,所以稳定一定是人机料法环测全质量的稳定才是真正的稳定。


其次,材料物化指标稳定或者偏差很小就是稳定吗?


这个认识也是不全面的,一种材料的指标分为:物化指标、功能性指标和应用指标,必须是以应用指标稳定才是最终的目标和目的,材料指标几乎没有变化,而到了应用指标发生很大的变化那也是不稳定的,所以产品检测就要分为性能检测(物化指标和功能性指标)和应用检测两部分,有能力的企业一定要多做物化指标和功能性指标与应用指标关联的研究,只有这样才知道什么样的材料物化指标和功能性指标才是应用最好的材料,材料物化指标和功能性指标变化多少对应用指标有多大的影响,也就能够确定人机料法环应该参数和工艺窗口有多大,以上这些都是精益量产阶段进行的研发和优化。


国外有的企业更加厉害,除工业化思想外还把这个的关联和影响的研发理念应用到小试和中试阶段,例如APQA(先期产品质量策划), DFMEA(设计失效模式分析),这样在小试和中试研发阶段就进行了这方面的研发,使得精益量产阶段的时间也大幅度缩短。


再次,


我们经常去国外客户那里去推销产品,而这个推销对于我们一开始是非常困难的,因为中国材料在国外早已经被印上了“不稳定”的烙印,所以我们说是推销我们的产品,还不如说说是改变国外对中国材料的不良印象,本身让一个客户从认识、了解、熟悉到信任就比较困难,而我们还要从不信任取得对方信任,可想而知难度有多大,经常被客户拒之门外,经常一等客户就是几个小时甚至10几个小时,就为了让不想见我们的人见上一面先认识一下,每次想想这样的经历都很痛苦。


所以我特别希望每一个出口国外的企业,每出口一份产品都应该要记住不仅仅是代表你自己的企业,更是代表中国,这个需要我们每一个中国企业从一点一滴进行改变,我们一直在努力,虽然很艰难,但我从没有放弃过,很多人劝我这样多辛苦,一遍一遍苦口婆的去说明,我说只要希望存在我们就能成功,星星之火可以燎原。


新材料产业发展之我见(五)

精益研发阶段(从4-10)


建立全世界或全行业为之研发的平台就是精益研发,这样的研发方式是比共建研发(与代表技术和行业方向的客户共建研发)和杂化研发(协同发生化合作用的研发)更高层次的研发,当然我认为还会有更高层次的研发,还搞不清应该是什么样子的,我暂时称谓超研发。而精益研发是建立在精益生产基础上,与之相互紧密相连的一种研发方式,它做好了带来的放大效应是非常大的,很多都能够产生质变和飞跃。


精益量产思想在现有经济下滑的阶段是非常重要的思想,精益生产对日本那些年影响也是非常巨大的,2008年我在清华学了2年的精益思想,当时给我的触动和震撼很大,发觉这真是很好的思想:


我当时特别想把这里面的很多思想应用到国瓷的生产当中去,进行了半年,才发觉国瓷的基本条件不具备,人员的基本素养不足,国瓷还在生存发展的边缘,而不是在发展完善阶段,那时正好学习结业,而倒数第二堂课是号称大野耐一的一个徒弟的上了一堂课让我深深的陷入了思考,因为这个老师整个一堂课都在讲精益生产的局限性和缺点,才让我从疯狂的学习精益思想的热情中冷静下来,原来任何思想都不是完美的,他当年预测精益生产用的比较好的丰田还会很好的存在,而索尼会走向下坡路,就像他说的日本精益生产可以挖掘的潜力已经很小了,如果而不把创新独立于精益体系之外,创新会受到很大的限制,而丰田早早的看到了这一点而建立了强矩阵结构而把全部的研发独立出去了(如果不建立强矩阵结构而独立就会变成两张皮),而马自达只独立没有建立强矩阵结构,大家也看到了结果。


而索尼直接大部分没有独立,而一小不部分独立了一个研究所而又没有强矩阵,所以变成不能发挥其核心竞争力的创新,但让我很意外的是这几年索尼的变化,说明索尼这一点也看明白了,做了很多减法和加法,把他自身核心的竞争技术挖掘了出来进行放大和发展,而近几年类似的这样的日本企业非常多,例如最近大家转发的半导体行业,日本放弃了后道更专注于核心的前道和设备。


他们都从原来的大精益小研发转向大研发小精益,而对技术沉淀的积累和战略布局更加重视(其实就是管理的预案),而在我结业过程中正好让我接触到苹果公司的转型,乔布斯重新回归苹果,乔布斯的团队在精益思想的基础上提出了平台型的精益研发,而这个思想是我对乔布斯最大的佩服,那时他已经知道自己得了癌症,那时他拿1美金的年薪,而那时我才真正认识到创新和管理是密不可分而且是要平衡相互促进发展的,而绝不能缺胳膊少腿。


也就因为这样我开始全身心的往技术方面倾斜,并开始进行一些基础研发和战略布局,这几年很多都慢慢在释放出它的价值,而这些随着研发持续投入,公司的发展会有更大的释放效应。


现在中国的企业面临很大的转型期,因为原来靠市场机会和性价比优势带动的发展机遇已经慢慢就会消失掉,现在已经非常明显了,大家都看得到,现在国家提倡的大众创业万众创新并没有根本的改变,而我个人认为精益思想才是现在中国制造业近期有效的解决方案,我们还是要学习日本发展过程中的解决之道所以我认为我们不仅要大力推广精益思想,而同时我们也要同时学习日本的后面的变化,进行研发创新的独立和扎实积累,并进行强矩阵的建立,在精益做到一定阶段,让平台的精益研发再一次发挥它的驱动力,不同阶段相互发挥它们各自的驱动力,在量变中形成质变。【待续....】


作者:国瓷材料宋锡滨先生


“本文由新材料在线平台入驻媒体号粉体圈提供,观点仅代表作者本人,不代表新材料在线立场。本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。本站拥有对此声明的最终解释权。”

网友评论文明上网理性发言

全部评论

二维码
联系我们