激光技术推动装备制造业鸟换炮为佛山制造注入新魔力

    先进激光技术在佛山传统产业转型升级中的核心作用？3D打印如何升级佛山制造？工业机器人产业的未来猜想？今天，佛山将迎来一场新兴产业发展的研讨会。中国工程院院士、中科院广州能源研究所研究员陈勇，中科院广州电子所所长、中国3D打印联盟副理事长李耀棠，大功率半导体激光器项目产业化的海归团队、高聚激光董事长赵青春等专家，将针对激光、3D打印、工业机器人等佛山新兴产业的发展思路展开探讨。

    如今，代表智能生产的工业机器人已潜入家电、陶瓷等制造业的生产线，全市下一步将启动500家制造企业的“数字化工厂”“无人工厂”的改造示范；国际激光领军人物成立的海归团队，紧密结合佛山制造的需求，为佛山装备制造业武装上革新性的“光加工”兵具，推动了制造业的服务化；随着装备制造智能化、信息化的综合推动，佛山将通过培育机械装备研究院，重点突破关键零部件、机电一体化芯片、系统智能控制软件等重大产业技术瓶颈，佛山版的柔性工厂逐渐有了想象空间。

    统筹：吴晓芳 撰文：吴晓芳 刘嘉麟 高绮桦

    用“光加工”服务制造业

    对赵青春来讲，激光是一把可以变幻的“刀具”，佛山的传统产业及装备制造业，都可以通过用“激光”继续“武装”，让产品实现强中更强。

    日前，高聚研制的第一台陶瓷激光彩色打标机在佛山亮相，比传统打标速度快5到10倍。陶瓷激光彩色打标机在陶瓷表面上打出经久不掉的二维码、LOGO、文字等图案。图案任何一条细微的纹路都能逼真地呈现出来。

    佛山制造业存在什么“共性问题”？“激光”这一工具能否解决问题，如何实现？两年多来，赵青春在佛山走访了多家铝材、陶瓷、汽配工厂的生产线。上述问题，是他每次走访必定探索的“例牌”。

    2012年5月，赵青春的海归团队在佛山高新区狮山核心园区注册成立了广东高聚激光公司。

    对赵青春来讲，激光正是一把可以变幻的“刀具”，佛山的传统产业及装备制造业，都可以通过用“激光”继续“武装”，让产品强中更强，高聚瞄准的正是为高端装备制造业提供专业服务的这一块蛋糕。

    目前，高聚拥有三大核心技术：半导体激光芯片、脉冲光纤激光、高功率半导体激光的成型技术，目前在全球处于领先水平。高聚已申请15项发明专利，今年还将申请20多项发明专利。高聚的创业目标是做产业链，从最核心的半导体激光芯片、最基础的材料器械到高端的激光光源系统。

    激光技术在佛山的产业化，是一个技术基因注入佛山制造的故事，也是一个制造业服务化的故事。

    由于激光器光源由高聚自主研制，这款打标机的价格较国外同类产品有大幅度的优势。“陶瓷是佛山产业的名牌，但存在行业共性问题——品牌遭遇仿、伪、假。借鉴国际汽车零部件行业都采用激光打印技术的经验，我们觉得，可以尝试将‘激光’运用在陶瓷产品上。”赵青春介绍说。

    “打仗兵要精，武器要好。高端装备，精密仪器，精准检测都离不开激光技术和装备。佛山装备制造业要谋划更长远的未来，将原有的机具‘鸟***换炮’，使佛山走上新型工业化之路。”佛山市创新协会秘书长黄志海注意到，省委给佛山“装备制造业”的发展定位中，用了“领衔”一词，“这正说明，佛山的‘兵器’不仅要上规模，更要能在技术研发、创新运用上有更高的提升。”

    过去，大功率激光器多数使用在国家安全和军工领域，今年1月，工业和信息化部发布《工业转型升级投资指南》，将大功率半导体激光器列为装备改善重点产品。

    高聚开始运作把大功率半导体激光器模块和系统的产业化项目带到佛山高新区狮山核心园区。这个项目实施，将填补中国在激光领域的多项产业化技术空白，打破国内完全依靠进口的局面及进口限制和封锁。

    佛山有铝业之都之称，高聚同样对行业的多家企业进行过走访。“现在的加工工艺，效率较低。结合行业需求，我们同样可以推出光加工的装备，但这需要一个被行业认知的过程。”赵青春计划在佛山建设一个激光应用示范基地，这样团队此前的研究成果就可以有展示平台。

    比如，目前备受瞩目的3D打印技术，学术上称为激光堆积型技术或激光快速成型技术，其实际上也是一种激光技术。“我们的技术和3D打印是紧密相关的，只是对激光的运用不同而已。我们专注于光源的研发，拥有光源上的优势，与本土发展3D打印的企业，完成可以形成产业链条上的配套。”赵青春认为，依照产业分工，高聚可以向3D打印成套设备企业提供光源、激光头专业的研发定制服务。

    对装备制造业来讲，激光再修复应用又将形成庞大的产业。将高功率激光技术与粉末冶金技术结合起来，实现报废的卡车后桥轴的激光再制造，在修复部位逐层熔敷，最后还原报废备件的最初样貌，恢复使用性能，而这一制造成本仅为新品的1/8。在这一光加工运用技术上，高聚联合苏州大学的科研团队已在沙钢集团开展产学研项目，未来，可以实现轧辊、钢轨、轮曲轴等重要消耗备件的再修复。

    光源“芯片”的国产梦

    长期以来，国内的大功率半导体激光产品都依赖进口。赵青春和他的团队都很清楚，半导体激光器要做全产业链，特别是芯片的国产化，否则很难盈利。

    “这几年，一直在了解大功率激光器产品的国产化情况。我们现在使用的大功率激光器都是进口产品，3000W功率的机子要耗资180万元。”中南机械相关负责人称，这一两年在参观国内外企业时，觉察到机械行业发展的趁势，“制造业为了提升竞争力，不断地在生产线效率上下功夫。一方面，生产线化解成标准化的模块，机器人、机械手取代人工；另一方面，就是激光器在各行各业的广泛运用。产品比拼中，精密度及高性能成为重要的内容。”中南机械使用高功率激光器为其机械设备产品的表面改变性能，提高其耐磨度等各项性能，实现延长产品寿命，提升产品竞争力。

    用激光“武装”佛山装备制造业，实现佛山机械的“鸟***换炮”。在行业人士看来，这台戏有得做，也必须做。

    长期以来，国内的大功率半导体激光产品都依赖进口。且由于产业化程度高，国外巨头提供的是整条生产链，价格高达千万元，国内企业完全吃不消，再者引进之后难以实现与自身生产线的匹配，无法实现升级。

    本土一家自动化设备公司，此前在为一家箱包厂家设计自动化改造方案时，也考虑过如何结合机械手安装激光头，以提高打孔工艺的精密度，因此还找到高聚讨论工艺的可操作性。

    “激光就是一门工具，新型工业化中，在美国、德国，都将先进的激光技术视为未来装备制造业的核心。”赵青春说。

    高聚激光的产业梦中，激光器以后将在机械加工等生产领域得到广泛运用，可以取代现在传统的车床，在切割、焊接、表面硬化、再制造、打孔等方面有着绝对优势，而这些技术在生产型企业尤其是高端装备设备生产中有着广泛的应用。

    目前，国内大功率半导体激光器芯片大多依赖进口，欧美国家处于垄断地位。赵青春和他的团队都很清楚，半导体激光器要做全产业链，否则很难盈利。“这个产业的最上游就是半导体激光芯片，这一块的高功率产品百分之百依靠进口，国外价格一提，利润都会牺牲掉。国内技术发展受到这方面的牵制，所以我们一直都非常坚定要做全产业链，特别是在芯片上一定要有，芯片是‘1’，其它的激光器到成套的激光设备都是因为有了‘1’才能实现成倍数的价值的增长。如果芯是别人的，相当于母鸡是别人的，我们要买鸡蛋，价格就永远受控于人。”

    赵青春海归团队，酝酿在激光产业最核心的部位——“芯片”上破题。

    半导体激光器决定光纤激光和固体激光50%—85%的成本，其核心是芯片。目前，全球五大激光芯片公司，已减少对外芯片的供给，供给芯片比本国使用的要次几个层级。“芯片虽小，却是光技术源头之活水。如果不能在芯片上突围，就意味着，最核心的器件就要靠国外引进。为何国外企业减少供给，它处于产业链的最高端，这样可以占据更高的利润。”赵青春称。

    核心零部件的“突围”战

    在一些核心零部件的研发加工上，用上激光可以有所突围。整个工业制造体系是相通的，因而这种利好必将对佛山机械行业的加工能力、水平带来全面的提升。

    一汽大众佛山工厂焊接车间，在某些钢板连接处应用拉链式的激光焊接工艺，融合后俨然是一整块钢板。一名业界人士形象地分析说，普通点焊就好比受伤后医生用针把伤口缝合，而激光焊接相当于伤口自己长好形成完整的平面。

    激光技术对全球产业的革命性力量正正加大释放。在美国，过半GDP中，都有激光在里面发挥作用。谷歌无人驾驶汽车的秘密，正是由150个激光传感器打造无缝感知来实现对障碍物的各种数据的回收及分析。

    而2013年德国未来奖，由一项产学研联合开发并已投入实际应用的超短脉冲激光工业精加工技术获得。这种高能激光脉冲能在几飞秒或几皮秒内（1飞秒等于千万亿分之一秒，1皮秒等于1000飞秒）将原材料迅速气化，不留残渣，周围材料也不会变形受损。用这种技术加工的高精度发动机燃油喷嘴可节约燃油近20％。博世公司已用这一技术大批量加工各种精密元件并计划开发更多新产品。

    “德国未来奖，是德国应用研究的最高奖项，如果没有重大变革性技术，可能该年度会是空缺。”赵青春不得感慨，这项激光技术的创新运用，将继续强化德国制造的优势，进而保证其在全球不可撼动的地位。

    德国的汽车工业，全球闻名。在赵青春看来，光加工这一工具在德国汽车工业中的作用巨大。“汽车的车身的加工，70%需要用到激光焊接，精密的零部件加工，更离不开激光工艺的创新运用。德国汽车能做到既节省原料、能源，又安全可靠，就是通过深入研究，哪里必须用厚板，哪里可以用薄板代替又不影响安全等各项性能，由此建设精密的数学模具。然而，要实现不同厚度薄板的接焊，必须用上激光这一工具。如果没有它，传统的加工手段之下，一切只能是猜想。”赵青春介绍说，国外这样的装备需要600万至800万元，汽车企业难以承担，目前，由高聚研制的光源，与中国科学院沈阳自动化研究所的数控与软件系统组装成的激光接焊装备，实现了专长的互补，已在扬州一家汽车企业实现示范生产。

    有数据显示，中国作为汽车大国，70%的利润被外资拿走。因为关键零部件的核心技术为外资控制，也正是这些核心技术在赚钱。

    一汽大众将最现代化的工厂在佛山落户，在全省的汽车产业版图上，佛山由“配角”变身“主角”。同时，“德国智造”引领“佛山制造”提质升级，更是令人期许。

    “然而，本土汽车配件厂要从产业链中高端受惠分羹是很难的，主要原因就是工业技术不行。”黄志海称。“有了大功率激光器作为新工具，以往不可能实现的加工工艺，将有无限的想象空间。比如说在有曲面的铝板打孔、不同厚板的接焊、高精密度的提升，这也就意味着，在一些核心零部件的研发加工上，我们可以有所突围。而且整个工业制造体系也是相通的，因而这种利好不仅仅是汽车制造，也必将对佛山机械行业的加工能力、水平带来全面的提升。”

    在推动佛山市装备制造业的转型升级上，佛山提出，要紧紧抓住重大成套装备、通用专用装备等共性技术难题，重点突破发展重大成套装备所需的关键零部件，元器件和配套设备的本地化生产，数控机床的核心功能部件以及大型锻造锻压成型技术、高速精密加工技术、金属热处理、金融加工技术等配套技术的自主研发，推动制造环节向高端制造整体提升。

    “这里面，很多加工技术，需要用到激光这一工具。今年，首届中国激光产业高峰论坛上，世界最大的激光行业的两家企业通快（德国）与罗芬（瑞典），对未来发展趋势给出的论断都是，激光未来将在五大领域产生深远的影响，其中，居于首位的就是先进制造业”赵青春称。

    ■评论

    从4000亿跨向万亿

    佛山装备制造

    怎样“点机成金”

    一个正在酝酿的“中国制造2025”发展纲要近日成为焦点。泉州市为中国工程院选中作为“中国制造2025”唯一的地方样板和实践范例，机缘正是泉州的“数控一代”示范工程。所谓“数控一代”，如同在机器里装了一个大脑，用数字信息技术对工作过程和机械运动进行控制。

    纵观全球，第四次工业革命的到来已为时不远。经济大国美国、德国制造业的回流，德国工业4.0战略，美国借工业互联网重塑制造业升级，显示出新一轮工业革命的序幕已经开启，全球产业链正演绎洗牌争夺战。

    在这一场争夺战中，中国制造，奏响了自动化、智能化、信息化、数字化的时代强音。

    本月初，《佛山市打造万亿规模先进装备制造业产业基地工作方案》正式公布，“机器代人”“数字化工厂”“智能产业”“工业网络化”等制造业热词，透射出这个装备制造业规模超4000亿元城市的发展战略，也指明了佛山打造广东省先进装备制造业核心基地的路径选择。

    从30多年前起，引进消化再创新的创新模式，为佛山机械装备制造业的发展打开了历史的天窗。1983年，佛山耐酸陶瓷厂，由佛山市政府与国家轻工部联合，拿出207万美元，从意大利引进中国第一条全自动陶瓷墙地砖生产线。

    工欲善其事，必先利其器。中国第一台大吨位自动压砖机、第一台自动磨边机、第一台抛光机相继由佛山率先拥有，正是拥有了这样一批机械工具，佛山用“瓷土”创造出价值近千亿的产业，反过来，这也成就了佛山装备制造业的壮大。

    今年，广东省给佛山提出新课题：领衔珠江西岸打造万亿规模的装备制造产业带，辐射带动粤西地区。这是基于寻找经济发展的新动力所做出的抉择。

    此前，佛山人在轻工业消费品领域成功“点土成金”；现在，借着全球工业革命的大浪潮，佛山被寄予期望，能够在“工业母机”装备业的事业上实现凤凰涅槃，领衔珠江西岸城市产业转型升级。

    在全国来讲，装备制造业“缺芯少魂”是一个通病。特别是制造业的无“芯”之忧，去年进口芯片2000多亿美元，超过石油资源进口的金额，这显示出中国缺乏关键技术。在高速增长中，较多佛山的装备制造行业同样忽视企业自身在核心技术的突围与投入研发的原创，企业向前冲缺少了御战的盔甲——技术。没有占领核心技术，意味着企业需要依赖德国、日本、美国的关键零部件。即企业更多靠卖“躯壳”赚钱，利润的大头其实还是为经济大国垄断。

    佛山的装备制造业已成长为一个产值超4000亿元的庞大产业，要向万亿规模迈进，不仅仅是数量上的倍增，更要有“点机成金”的决心。如何从靠可见的产品盈利的经济模式，走向靠核心技术“智慧”盈利的新经济模式，或是佛山新经济在装备制造业这一篇章中解题的关键。（来源：南方日报）