習近平總書記在福建考察時強調，我們國家進入科技發(fā)展第一方陣要靠創(chuàng)新，一味跟跑是行不通的，必須加快科技自立自強步伐。要堅持創(chuàng)新在現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，把創(chuàng)新作為一項國策，積極鼓勵支持創(chuàng)新。創(chuàng)新不問“出身”，只要誰能為國家作貢獻就支持誰。北京工業(yè)大學有這樣一位教師，他從基礎研究的源頭進行創(chuàng)新，攻克了工業(yè)機器人的“卡脖子”技術難題，并將論文成果成功實現(xiàn)產業(yè)化，為千萬科研人員在新時代建功立業(yè)提供了可資借鑒的范本。
“從基礎研究到成果產業(yè)化，至少要翻越理論驗證、中試、資金投入、國際市場競爭四座大山。”清華大學河北中試基地負責人曹建國說，“對科研人員來說，每一座大山都困難重重，能成功者鳳毛麟角。”
但張躍明翻越了這四座大山。他從源頭創(chuàng)新的工業(yè)機器人RV減速器技術打破了日本的壟斷，并以此技術合作在北京亦莊開發(fā)區(qū)和河北石家莊建廠，每年可以生產世界上最頂尖的工業(yè)機器人RV減速器8萬套，產品供不應求。
此前很長時間里，張躍明一直是學校里一名默默無聞的工科教師，他32歲從清華大學博士畢業(yè)，成為北工大的第一批博士后，但到了50歲，還因論文沒有別人發(fā)得多而評不上教授。
打破國外技術壟斷，助力國產工業(yè)機器人走向高端
工業(yè)機器人的RV減速器，對制造業(yè)來說，相當于手機、電腦的芯片，其核心技術和全球90%的市場一直被日本壟斷。當前國產機器人使用的RV減速器大量從日本進口，中國制造業(yè)要轉型升級，必須要解決這個“卡脖子”的技術難題。
記者初見張躍明，是在北京亦莊經濟技術開發(fā)區(qū)的一個工業(yè)園里，車間的生產機床還在不停轉動，機器發(fā)出巨大的轟鳴聲，當天他帶記者參觀了這個已投資兩億多元的生產廠區(qū)。
“生產廠區(qū)就是我的實驗室，這些RV減速器樣品都是根據(jù)我們自主研發(fā)的原創(chuàng)技術生產出來的。亦莊廠區(qū)的生產規(guī)模已實現(xiàn)年產3萬臺。”噪音嘈雜，張躍明指著展示臺上一堆閃閃發(fā)光的軸承大聲說。
記者在現(xiàn)場看到的檢測報告顯示，這些國產RV減速器產品在精度保持性和使用壽命等多個指標性能上，比日本最先進的產品還要好。
“減速器是工業(yè)機器人的核心功能部件。打個比方，把工業(yè)機器人當成人的手臂來看，減速器就相當于手臂的關節(jié)，這個關節(jié)主要決定了工業(yè)機器人手臂擺動的精度，使用時間長后其磨損會影響工業(yè)機器人的使用壽命。世界上高精度機器人傳動多采用RV減速器，一臺工業(yè)機器人的腿部、腰部和肘部，需要4到6臺RV減速器，減速器占到工業(yè)機器人總成本的30%以上。”張躍明介紹。
“國產RV減速器的質量跟日本產品存在差距，主要是精度保持性不行；還容易磨損，影響使用壽命，大多只供中、低端工業(yè)機器人使用。更無奈的是，日本企業(yè)出售給ABB、發(fā)那科等四大機器人公司的減速器價格是給我國企業(yè)價格的一半甚至更低；國內廠商拿貨還要被迫接受3至6個月的漫長等待供貨期。”張躍明告訴記者，“我現(xiàn)在的主要工作，就是要打破日本人的壟斷，助力國產工業(yè)機器人走向高端市場，助力中國制造業(yè)轉型升級。”
突破制造業(yè)“卡脖子”技術，需要源頭上的基礎理論創(chuàng)新
1997年，32歲的張躍明從清華大學精密儀器與機械學系博士畢業(yè)，進入北京工業(yè)大學做博士后，長期從事機械設計及理論的基礎研究。
“說起來很慚愧，我雖然是北工大的第一批博士后，但我個人的科研興趣一直在生產一線，幫企業(yè)解決實際問題。所以發(fā)論文相對比較少。”張躍明說。
張躍明的論文發(fā)得少，但他的實踐應用成果并不少。比如，張躍明跟北一機床合作，聯(lián)合開發(fā)出了數(shù)控機床核心功能部件，完全替代了日本進口，并一直應用于北一大隈機床廠的多個型號的數(shù)控加工中心產品，這也為張躍明做工業(yè)機器人的RV減速器打下了良好的基礎。他從中受到啟發(fā)：“我國機械制造的很多問題不是材料和工藝的問題，而是缺少源頭創(chuàng)新。”
“機械產品與其他高科技產品一樣，蘊含豐富的科學規(guī)律，只有揭示其內在的運動規(guī)律和科學原理，才能制造出高品質的產品。”張躍明告訴記者。
黨的十八大以來，我國科技體制改革持續(xù)深入推進，國家加大了對基礎研究和“卡脖子”技術攻關的支持力度，張躍明成了受益者。2015年，張躍明爭取到北京市科委的科研項目“RV減速器產業(yè)化開發(fā)”，拿到200萬元的科研經費，研發(fā)“機器人關節(jié)RV減速器制造工藝”技術。他花了1000多個日夜，建立了一個齒輪修形技術模型，解決了齒輪磨損問題，最終掌握了“機器人關節(jié)RV減速器設計及制造工藝”核心技術。
“這個技術是真正的源頭創(chuàng)新。國內研發(fā)機器人RV減速器的人很多，大多數(shù)人是仿制，但張躍明團隊的技術是正向設計，從源頭上創(chuàng)新，部分性能指標比日本人做得還好。”哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所所長、國家重點研發(fā)計劃智能機器人重點專項專家組組長趙杰告訴記者：“科技部將在‘十四五’期間支持該技術的產業(yè)化。”
“我國制造業(yè)還有很多‘卡脖子’技術，很多核心部件依賴進口，這些問題的解決，需要像RV減速器一樣，從源頭上進行基礎理論創(chuàng)新。比如，高端機械產品使用的軸承，80%都靠進口。這導致國內機床公司大多不賺錢，甚至連續(xù)虧損，錢都讓國外公司賺了。”張躍明說。
從基礎研究論文到成果產業(yè)化，需要優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)環(huán)境
《Mechanism and Machine Theory》（簡稱“MMT”）是國際機構學與機器科學聯(lián)合會的頂級國際學術期刊，中國科研人員在這本SCI核心期刊上發(fā)論文一般需要半年以上，張躍明的論文一個月就獲得發(fā)表，同行評審專家評價：“這是近幾年來少見的好論文，來源于實踐，建議出版期刊一定給予發(fā)表。”
“搞基礎研究的大學教授一般不會關心產業(yè)轉化問題，理論論文在國際期刊發(fā)表后，就會被束之高閣，很多人甚至是為了爭取項目和發(fā)論文而搞研究，在對國家更有價值的科研成果轉化中他們卻成了缺席者。”曹建國說。
張躍明遇到的第一座“大山”就是要驗證技術理論。
“工業(yè)機器人RV減速器這篇論文發(fā)表后，理論上雖然得到國內外同行的高度認可，但我的心里總是擱不下，這么多年，我寫論文比較少，每一篇也都是為了服務實踐。我當時的困難是科委的項目結題了，沒有科研經費支持了。我需要機床加工出樣品來，以驗證技術正確，然后才能產業(yè)轉化。而買一臺高端加工機床需要上千萬元。”張躍明說，“這是一個悖論式的難題：我要實現(xiàn)成果的產業(yè)化，需要先驗證理論，要先有樣品，但企業(yè)一般要見到樣品，才會投錢，所以這個成果擱置了很長一段時間。”
后來，一個偶然的機會，讓張躍明看到解決這個難題的曙光：有一家意大利的高端機床廠想到中國來開拓市場，他們的負責人正好與張躍明認識。張躍明跟他們談合作，先讓對方幫忙把樣品加工出來，這也正好驗證他們機床的性能，對方同意了。
張躍明和他的團隊最終去意大利把工業(yè)機器人的RV減速器樣品加工出來，驗證了他的理論成果完全正確。樣品送到國家的權威檢測中心，在精度保持性和使用壽命等多個指標性能上，比日本最先進的產品還要好。
有了樣品，張躍明實現(xiàn)了從基礎理論到產品的飛躍，接下來他遇到第二座“大山”：中試環(huán)節(jié)。
“很多科研人員走到這一步，就走不下去了。中試是一個漫長的過程，有的甚至要數(shù)年，所以投資者對中試缺乏熱情和動力，這是造成我國原始創(chuàng)新成果轉化難的癥結所在。”曹建國告訴記者，“從清華大學多年來的科技成果轉化數(shù)據(jù)來看，100個科技成果大概只有5個能形成最終產品。”曹建國說。
人努力，天幫忙。這幾年全球市場環(huán)境的變化幫了張躍明的大忙，石家莊一家做減速器的生產廠家主動找上門求合作。
“我們企業(yè)原來生產的減速器技術含量低，市場競爭激烈，迫切需要新技術轉型升級。我們做過市場調研，國產減速器做得不好，最根本原因就是國產減速器基礎理論沒有創(chuàng)新，張躍明在理論與實踐相結合方面做了大量工作，而且已做出了樣品。”這家企業(yè)的董事長胡文石接受記者采訪時說，“看到他的技術和樣品，我的眼睛都亮了，這正是我們要找的核心技術，所以我們毫不猶豫花了3700萬元買技術和合作，還花了八九千萬元買國外的高端機床設備投入中試，因為一旦成功，我們企業(yè)就可以實現(xiàn)從初級產品到世界頂尖產品的跨越升級，市場前景廣闊。”
2017年10月20日，張躍明代表學校和石家莊的企業(yè)簽訂了合同，并合作在北京亦莊開發(fā)區(qū)投資2億多元建廠，買了機床，用于國產機器人RV減速器產業(yè)化生產。
張躍明團隊的中試環(huán)節(jié)比較順利，但很快他們就遇到了新的問題——科技成果轉化政策障礙。
“就科技成果轉化而言，需要源頭創(chuàng)新研究者深度參與，才有可能實現(xiàn)轉化。但不少高校、科研院所的管理還有待完善，一邊喊支持國家的產業(yè)升級，一邊把科技人員管死。”曹建國說。
幸運的是，學校后來非常支持張躍明的技術成果轉化。北京工業(yè)大學黨委書記謝輝告訴記者：“近年來，黨中央、國務院出臺了一系列關于科技管理的改革舉措，學校也建立了一系列的配套政策，加強學校的科技成果轉化。北京工業(yè)大學將科技成果轉化業(yè)績納入教師績效、崗位、職稱考核指標并提高賦值權重，張躍明等科研人員正是通過機器人RV減速器等科技成果轉化業(yè)績，成功晉升教授職稱。”
缺乏資金持續(xù)支持擴大生產規(guī)模，是很多創(chuàng)新產品市場化難以翻越的第三座“大山”。
幸運的是，亦莊國投和京城控股給張躍明的團隊拋來投資橄欖枝。現(xiàn)在，應用張躍明創(chuàng)新技術的石家莊新廠已經建立，年產規(guī)模5萬套，RV減速器國產化之路正在迅速鋪開，中國企業(yè)正在大步向前追趕日本的壟斷企業(yè)。
國際市場競爭是他們需要翻越的另一座“大山”。
“可以預見，其產品會遭遇日本企業(yè)降價打壓等一系列問題。這就需要擴大生產規(guī)模，降低成本，提高市場競爭力。”曹建國說。
“張躍明團隊對RV減速器的自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了從基礎研究突破到產業(yè)化，十分難得。這對迫使日本減速器價格降低，使國產機器人核心技術不再依賴進口，提高國產機器人市場競爭力，參與國際市場競爭都具有重要意義。”趙杰說。
國家知識產權局知識產權發(fā)展研究中心主任韓秀成認為：“構建良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，既要借鑒國際經驗，也要有中國特色，需要科研人員、企業(yè)、高校、專利部門、金融機構、風險投資方等共同參與。科研人員關注源頭創(chuàng)新，學校給予政策支持釋放科研人員的創(chuàng)新活力，風險投資方搞好中試，專利部門給予技術保護，金融投資機構給予資金支持，企業(yè)來實現(xiàn)產品市場化，各方合力探索一條市場化路徑，加速科技成果向現(xiàn)實生產力轉化，帶動整個國家的產業(yè)轉型升級。”韓秀成說，就目前的國際和國內大環(huán)境來說，全國上下團結一心，打好關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)，這一仗我們必須要打，也一定能打贏。
來源：《光明日報》
