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

作者：陳珂君 馬東俊 姚 嚴(yán) 李鑫鋮 邵慧娟   新鄉(xiāng)學(xué)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(luò)化時代。3D打印技術(shù)，是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，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(shù)，因而又稱增材制造技術(shù)，由于打破了傳統(tǒng)成型制造技術(shù)，在定制化、個性化以及形狀復(fù)雜化領(lǐng)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(biāo)志。

2015年，我國制定了《中國制造2025》，對以新一代信息技術(shù)、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(jìn)行全面部署，加快轉(zhuǎn)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(jìn)計劃（2015-2016年）》，對進(jìn)一步推進(jìn)增材制造產(chǎn)業(yè)建設(shè)進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃。“十三五”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(shù)得到了更加廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。3D打印作為先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分，是《中國制造2025》的重點發(fā)展領(lǐng)域。為引導(dǎo)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(jìn)，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(yīng)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(jìn)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(nèi)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(dǎo)下，通過政府、中介組織、金融機構(gòu)、創(chuàng)新平臺等深度合作，充分釋放人才、信息、技術(shù)、資本，共同開展科技研發(fā)，對創(chuàng)新體系中的知識、技術(shù)、體制等創(chuàng)新元素進(jìn)行結(jié)合與互動，形成優(yōu)勢互補、互利共贏的網(wǎng)絡(luò)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(zhì)成果的產(chǎn)出，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的融會貫通。我國新興的3D打印技術(shù)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(jìn)技術(shù)受到全世界的廣泛關(guān)注，全球市場規(guī)模呈井噴趨勢持續(xù)壯大，3D打印技術(shù)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(shè)備等與人們?nèi)粘Ｉ�活相距甚遠(yuǎn)的關(guān)鍵核心領(lǐng)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(dá)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(shù)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(shù)處于領(lǐng)先水平的高校有清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)等，通過與企業(yè)合作，實現(xiàn)3D打印設(shè)備與材料研發(fā)成果的技術(shù)轉(zhuǎn)化。國內(nèi)的3D打印企業(yè)主要集中在新型3D打印設(shè)備制造、服務(wù)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(zé)任公司、武漢濱湖機電技術(shù)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(chǔ)和關(guān)鍵，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，“十九大”報告提出堅持“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念，排在首位的就是“創(chuàng)新”。當(dāng)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(shù)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(zhuǎn)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(shù)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(chǔ)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(guān)鍵核心技術(shù)、研發(fā)資源等的把控，因而更希望與高校、地方政府等機構(gòu)開展產(chǎn)學(xué)研合作，推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)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(guān)的研究課題和學(xué)術(shù)論文，導(dǎo)致沒有更多精力來承擔(dān)來自企業(yè)和市場需求的橫向課題，只能開展如技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合作開發(fā)等短期合作，缺乏技術(shù)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(zhuǎn)變，但是改革成效在一些缺乏知名高校科技創(chuàng)新引領(lǐng)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(jìn)一步加強。

2. 人才培養(yǎng)體系建設(shè)不完善
3D打印技術(shù)屬于高技術(shù)領(lǐng)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(shù)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(jìn)制造業(yè)的高技術(shù)領(lǐng)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(xué)科交叉融合，與產(chǎn)品開發(fā)的短周期需求相關(guān)，目前國家對3D打印相關(guān)專業(yè)人才的缺口巨大，高校作為培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才的重要標(biāo)地，相比科研院所和職業(yè)技術(shù)學(xué)校具有綜合性強，學(xué)科專業(yè)齊全的優(yōu)勢，需要發(fā)揮市場導(dǎo)向作用，積極培育市場需求廣、專業(yè)化程度高的復(fù)合型技術(shù)技能人才。目前我國高等院校開設(shè)3D打印相關(guān)專業(yè)的普及程度不高，職業(yè)技術(shù)院校在人才培養(yǎng)層次上側(cè)重技術(shù)操作、市場銷售等方面，并未涉及到關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。而目前對掌握3D打印技術(shù)，能夠解決技術(shù)難題這些中高端專業(yè)技術(shù)人才，依然是供不應(yīng)求。將3D打印產(chǎn)業(yè)鏈融會貫通的關(guān)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(shù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)有待健全

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立標(biāo)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(jìn)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(jìn)中國制造水平的提升，可以有效推進(jìn)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(shù)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(lǐng)域等方面技術(shù)還在快速發(fā)展階段，技術(shù)主要體現(xiàn)在功能的差異化發(fā)展和應(yīng)用的創(chuàng)新方面，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并沒有完全形成，在技術(shù)指標(biāo)方面缺乏指向性的引導(dǎo)，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(shù)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(dǎo)，市場主導(dǎo)，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(diào)集中力量引進(jìn)一批名校、名企與高校聯(lián)合開展技術(shù)攻關(guān)，將重心轉(zhuǎn)移到具有核心競爭力的關(guān)鍵技術(shù)問題上，成立3D打印技術(shù)聯(lián)盟，設(shè)立校企共建實驗室，依托名校強大的技術(shù)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(guān)系，建立長效監(jiān)督機制，推進(jìn)政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新。

2. 提升高校人才供給側(cè)質(zhì)量
按照國家關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)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(shù)發(fā)展機遇，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為核心實施轉(zhuǎn)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(shè)立復(fù)合型新專業(yè)，進(jìn)一步提高復(fù)合型技術(shù)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(diào)新產(chǎn)業(yè)下的技術(shù)創(chuàng)新和新專業(yè)建設(shè)，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(yīng)，主動承擔(dān)解決“十九”大后新時代的重大需求問題。

（1）開展3D 打印學(xué)科專業(yè)建設(shè)

3D打印技術(shù)的迅速興起導(dǎo)致3D打印專業(yè)人才的巨大缺口，應(yīng)當(dāng)鼓勵地方有條件的一些本科高校積極申報設(shè)立3D打印新專業(yè)或?qū)W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(gòu)建，開展多學(xué)科協(xié)同合作，建設(shè)一批具有廣泛影響力的3D打印精品課程和網(wǎng)絡(luò)在線開放課程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的開放共享，提升3D打印專業(yè)建設(shè)影響力。

（2）強化3D 打印教師隊伍建設(shè)
積極引進(jìn)3D打印專業(yè)技術(shù)帶頭人，引領(lǐng)專業(yè)團隊方向，通過開展教師到3D打印專業(yè)建設(shè)突出的高校訪學(xué)、到3D打印企業(yè)掛職鍛煉等形式，將從相近學(xué)科“半路出家”的非專業(yè)教師轉(zhuǎn)變?yōu)?D打印專業(yè)教師，建設(shè)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(xué)生實踐能力鍛煉
加強3D打印實踐教學(xué)基地建設(shè)，以服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)，對接行業(yè)，勝任職業(yè)為目標(biāo)，突出學(xué)生在3D打印技術(shù)方面的實踐能力的訓(xùn)練，著重培養(yǎng)以3D打印技術(shù)為主的復(fù)合型專業(yè)技術(shù)人才。將企業(yè)的高級技術(shù)人員聘請到高校中開展專業(yè)技能培訓(xùn)，將企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟微縮到實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重學(xué)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(biāo)準(zhǔn)
充分利用高校在3D打印技術(shù)發(fā)展中的研究能力和資源，加強政產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合，推進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新，在結(jié)合企業(yè)行業(yè)關(guān)鍵共性問題，開展專題性研究，根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)成果，制定適合生產(chǎn)實際的3D打印技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范行業(yè)的發(fā)展。

3. 以市場為導(dǎo)向培育地方特色
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游是研發(fā)技術(shù)的科研院所和3D打印企業(yè)，以研發(fā)技術(shù)為代表，對3D打印材料、制控技術(shù)、軟件技術(shù)、信息技術(shù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行頂層設(shè)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(wù)平臺，如電子商務(wù)平臺和服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)，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(gòu)，如第三方質(zhì)量檢測、數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權(quán)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(jié)合地方實際情況和自身優(yōu)勢，科學(xué)分析地方所在區(qū)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢，充分結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”，找準(zhǔn)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(jié)語
地方3D打印技術(shù)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(jìn)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(shù)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(xué)研究計劃項目（RKX2017010）”的支持。