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武汉地区激光加工产业发展之路

作者:蒋亚宝  

    激光加工(包括激光切割、焊接及表面处理等)是一种先进的生产技术。 我国激光加工产业规模从1990年的1200万元,发展到2007年末的30亿元,十几年间增长了200多倍。激光加工产业正大踏步地向前迈进,激光这个高科技名词已经由“阳春白雪”变为了真正的社会生产力,“发展高科技,实现产业化”已成为中国激光加工行业的现实。

    目前,我国激光加工产业可以分为四个产业带,珠江三角洲、长江三角洲、华中地区和环渤海地区。这四个产业带侧重点不同,珠三角以中小功率激光加工机为主,长三角以大功率激光切割焊接设备为主,环渤海以大功率激光熔覆和全固态激光为主,以武汉为首的华中地区则覆盖了大、中、小激光加工设备。这四大产业带中,以华中地区尤其是武汉最具代表性,中国“光谷”的称号便是有力的证明。武汉地区可以说见证了中国激光加工产业从无到有、从弱到强的整个历程,是中国激光产业发展的缩影。那么武汉激光加工产业是怎样发展起来的?这背后又有哪些故事呢?在上海慕尼黑激光光电展期间,本刊记者采访了华中科技大学激光加工国家工程研究中心副主任、湖北省激光学会副秘书长刘善琨副研究员。

    武汉地区激光加工产业现状

    激光加工无疑是高新技术中的独特技术,这样一个独特领域,在一个地区就有近50家企业、近10万人从事激光技术及产业化、激光加工应用、激光相关配套等产业,在世界范围内恐怕都是独一无二的。湖北省武汉市激光企业的“高浓度” 同样受到世界的关注。由于湖北省激光科研和产业的良性互动,科研和产业都在不断发展,在20世纪90年代末,湖北省在全国首次提出了在武汉市建设全国光电子产业基地——中国光谷。现在武汉在激光加工技术和产业化领域具有完备的产、学、研国家级基地。产业化基地——三个产值过亿元的企业(华工激光、团结激光和楚天激光)、技术源头创新基地——武汉光电国家实验室(含激光技术国家重点实验室)、工程化创新基地——激光加工国家工程研究中心。

    在产业布局上,据2006年的数据,武汉地区激光加工相关产业产值在25亿元左右(中国电子报统计数据为20亿元,武汉东湖开发区统计数据为30亿元),其中高功率激光加工(激光切割、焊接及表面处理等成套设备)占55%左右,中小功率激光加工(打标、雕刻等)占35%左右,激光医疗、美容等其他产业占10%左右。在激光产业化发展的20余年中,武汉激光企业在激烈的市场竞争中,通过互相学习,取长补短,逐步找到了自己的发展定位。

    现在,武汉的激光企业已逐步形成同存共荣,相互补充的良性循环。各个企业也根据自身的基础,发挥自身的特点,在市场的土壤里茁壮成长。激光制造企业的主要产品产业链正在形成。如华工激光公司目前将主打产品定位在大型重工业的激光加工成套设备上;武汉团结激光公司目前将主打产品定位在薄钢板的激光切割系统中;武汉华工恒信激光公司则将产品定位在高功率轴快流CO2激光器。现在,武汉市的激光企业有光学加工为主的、有精密机械生产为主的、有以激光器生产为主的、有以系统集成为主的,激光产品自身制造的产业链正在形成。像武汉华工激光、武汉楚天激光、武汉团结激光、武汉华工恒信激光公和武汉金石凯激光等的企业,在大功率激光器、激光加工设备、激光焊接设备、激光医疗设备及激光图像防伪等产品各具特色和优势,技术水平和市场占有率都在全国名列前茅,在国际上也具有一定的知名度,有着良好的市场基础,市场网络建设比较完善。

    全国共有16家年销售收入过亿的激光企业,武汉占了三家,武汉华工激光、武汉光谷激光集团公司(现改为武汉华工团结激光)和武汉楚天激光榜上有名。

    武汉地区大密度、高科技激光产业基地的形成原因

    1. 科研带动产业

    回首20世纪80年代,华中科技大学(原华中工学院)激光研究所以李再光教授、丘军林教授为代表的科研团队,研制成功高功率横向流动CO2激光器,并迅速将此激光器应用于发动机缸体、缸套的表面硬化,该项技术迅速转化成了生产力。安装在北京切诺基吉普车生产线上的激光淬火系统,运行十几年,现仍在使用。从这一实例可以看出武汉地区的激光人从一开始就明确了发展的方向,他们科研的目标就是要将技术成果变为产品。这样的目标奠定了武汉地区激光技术及产业化的基本特点——面向市场需求、以科研带动产业。

    武汉地区近58家激光加工企业的董事长或总经理以及技术负责人几乎都具有激光专业的背景,不是武汉高校、科研单位的员工,就是具有在大学、科研单位学习的经历。华中科技大学,从1979年开始,为武汉激光加工行业累计输送激光专业毕业生近1000人,这些人如今都已成为武汉地区激光企业的顶梁柱。华工科技产业股份公司(上市公司)董事长马新强——华中科技大学激光专业毕业;武汉楚天激光(集团)股份有限公司董事长孙文——华中科技大学激光专业毕业;武汉团结激光公司董事长陈海斌——曾为华中科技大学激光技术与工程研究院教师;武汉金石凯激光公司董事长陈清明——曾为华中科技大学激光技术与工程研究院教授;大华激光公司总经理陈义红——华中科技大学激光技术与工程研究院教师;武汉天骏激光公司总经理柯细军——华中科技大学激光专业毕业。

    这些历史的渊源关系,确立了武汉激光企业与研究单位的血肉关系,进一步明确了科研的终极目标是以科研带动产业。

    2. 政府的支持与引导

    武汉激光加工技术与产业化的发展,离不开政府的支持与引导。许多激光公司在起步阶段都得到国家或省市的创新基金支持,这些基金钱虽然不多,但极大地鼓舞了企业员工的士气,使他们在市场拼搏中有了底气。同时,也吸引了更多的社会闲置资金,投资到激光产业。

    湖北省政府政策的引导具有前瞻性,如湖北省举办了两次“第三世界激光技术及产业化国际培训班”。由政府出钱,学术机构和企业人员授课,意在把激光产品推向第三世界。政府的这种前瞻性引导,现在正获得回报。越南科技部正在制定计划,准备与武汉激光企业加强合作和技术引进。

    3. 学术团体的桥梁作用

    湖北省暨武汉激光学会成立于1980年,学会的宗旨之一就是要成为激光技术研究机构和激光企业间的桥梁,全心全意为企业排忧解难。激光学会的会员主要由湖北省激光研究单位和激光企业组成,成立20多年来,每年坚持将世界激光技术与产业化的发展动态通过学术报告的形式灌输给企业,帮助企业由“游击队”发展为“正规军”。2000年,在北京召开的“纪念世界激光诞辰和我国激光发展40周年”的大会上,激光学会组织了以周济同志为团长的60多人的代表团参加了会议,显示了激光学会的凝聚力和湖北激光的实力。现在,激光学会成为了研究人员和企业老总们交流平台,也成为了企业之间相互学习、相互协调的平台。

    武汉激光加工产业现有的问题

    1. 核心技术的缺失

    虽然和国内其他激光企业相比,武汉激光加工企业依托完善的产、学、研国家级基地,在技术研发上具有一定优势,但和国际顶尖激光加工企业相比,仍有不小的差距。许多关键的技术和元器件还大都从国外引进,虽然可以实现完全国产化,但终究没有自己的核心技术。在技术水平要求较高的厚板激光切割等领域,包括武汉地区在内的国内企业无法和国外竞争。

    2008年3月18~19号,与上海慕尼黑激光光电展同期举行的第三届国际应用激光技术中国研讨会是一届水平非常高的技术交流会,国外企业如德国通快、罗芬、美国相干等纷纷展示自己的最新技术,以显示自己在各自领域的技术领先优势,但包括武汉地区在内的中国企业却无一家上台宣讲,少数的几个中国面孔也都来自于国内各所高校。这从另一个侧面反映的不仅仅是武汉企业,而是所有中国企业与国际顶尖企业之间在核心技术方面的差距。

    2. 未形成拳头产品,产业布局有待完善

    “同质化竞争、没有技术性龙头产品、资源没有合理重组。”这是业内人士对武汉激光企业单项产品多、盘子大,但却缺乏拳头产品现状的总结。武汉企业应该加快整合力度,明确分工错位竞争,进行产品创新,在行业内打出更多龙头产品。可喜的是武汉企业对此已有明确认识,并开始付诸行动。回首2007,华工科技、楚天激光、团结激光酝酿三强联合,融为一体,最终在当年末,国内激光切割设备的两巨头——华工科技和团结激光终结“城下之盟”,共同组建华工团结。

    在武汉地区现有激光加工产业中,大功率激光加工设备所占比例仍然过低,在国际市场这一比例应在70%以上,而武汉地区这一数字为50%左右,在船舶制造、汽车等关乎国计民生的关键行业所需的大功率激光切割、焊接设备的生产规模太小,没有竞争力。

    武汉地区激光加工产业今后的发展方向

    针对武汉地区激光加工产业目前的基础,在未来几年总的发展思路为:以市场需求为牵引,深化开拓应用行业,强化自主创新,提升激光技术水平和系统集成能力。

    1.自主创新

    创新基地建设是激光技术产业化可持续发展的保障。从“六五”到“九五”,国家都将激光技术列为专项,给予了特别关注,因而才有今天中国激光产业的蓬勃发展。现在,国际上激光技术与产业化的发展速度极快。在气体激光器及应用系统方面,成熟的技术越来越多。在固体激光器领域里,新的晶体材料不断出现,新的激光技术也在不断发展。要想跟上世界发展步伐,为中国激光产业化提供源源不断的技术支持和人才支持,就必须加强激光技术创新基地的建设,特别是工程化创新基地的建设。

    保持与国际先进水平同步的技术发展态势,重点突破若干关键技术,解决制约我国激光技术产业发展的瓶颈。紧密结合国民经济建设主战场,以科技成果的转化、商品化为核心,重点解决激光单元器件、系统集成及加工工艺的核心关键技术。加大新产品研制力度,为产业发展提供技术储备。

    针对激光切割及焊接用的激光器、光学器件、导光系统及激光加工装备配套部件,不断提供新技术、新设计和新样机,重点开发生产高功率轴快流CO2激光器、全固化YAG激光器、新型可移动式激光加工机及复合激光焊接技术。具体举措如下:

    (1)建立行业共性技术研究平台   针对汽车板材切割、焊接;冶金钢铁轧辊宽带热处理、表面熔覆,冶金行业中的钢带激光焊接成套设备、激光毛化设备;石油行业的地下油管激光加工。解决关键共性技术及配套设备的国产化、系列化、通用化及标准化。

    (2)建立新型激光器研究开发平台   ①通过引进国外轴快流CO2激光器技术,提高国产高功率CO2激光器的生产能力和产品质量,在消化吸收的基础上不断推出高质量、高稳定、高功率的CO2激光器。重点开发射频激励、轴快流以及万瓦以上的CO2激光器。②开发高功率、多波长固体激光器(>1kW),100~1000W二极管泵浦的固体激光器以及紫外波段固体激光器。重点开发泵浦模块,力争在国内建立较全面的DPSSL生产基地。

    2.系统集成

    在“九五”攻关、“十五”863成果的基础上,“十一五”规划集中在系统集成及应用、高稳定性激光器和新型激光器等三个层次上进行研究开发并部分实现产业化。

    (1)系统集成的整合 发展武汉激光加工产业的核心。系统集成商是一个地区、一个行业发展的龙头,只有系统集成商的实力壮大了,整个产业才能被带动起来。系统集成商整合的目的是各个企业各具特色和优势,彼此存在一定的竞争关系。

    根据目前系统集成商的特点,不妨组建固体激光设备、激光切割成套设备、激光医疗设备、大型激光加工成套设备及激光加工站等多种形式的系统集成商,现有的企业所有者成为这些公司的投资者,在对现有的系统集成商的整合过程中,政府应扮演好中介和服务的角色,创造机会让条件成熟的企业能够上市、融资,进一步优化产权结构,为进一步发展打好基础。

    (2)完善供应链  诞生和成长一批拥有核心技术的零部件供应商。一个产业的基础是靠许多零部件供应商支撑的。对于武汉地区而言,这样的零部件供应商群体应该包括光学器件(如光学镜片、聚焦镜、反射镜和传输光纤等)、精密机械加工、激光电源和精密电子电气等。同时这些零部件供应商群体应该拥有本领域的核心技术,这对推动整个激光加工产业具有重要意义。配套企业是一个产业的基础,尤其是掌握核心技术和拥有自主知识产权的配套企业,对产业发展的推动作用意义巨大。

    (3)高起点引进消化,鼓励一批配套企业的发展  首先还是要鼓励配套企业与科研机构的合作,这是比较快捷的办法;其次,企业应紧盯技术发展的潮流,不断推陈出新;第三,政府可以通过科技项目计划的安排、税收政策等手段鼓励配套企业的发展。

    (4)加大市场力度  这要求系统集成商在激光加工技术的推广和市场网络的建立上有更大的投入,包括在一定时机开拓海外市场。通过推广应用、技术辐射和人才培养,在国内建立激光加工示范应用的分中心、加工站、合资公司,促进我国激光加工产业的发展。

    (5)资本平台  内资:实现股权投资的多元化,引入上市公司、国有投资公司、民间资本;外资:在武汉·中国光谷能量光电子领域的外资比例很小。外资引进可以先从配套行业着手,毕竟外资在多数与能量光电子相关的配套的领域具有技术优势,并且投资配套领域不像投资系统集成那样大;外企:建议国家和地方政府对建立区域性、行业性的激光加工加大资金扶持的强度,充分利用国内经济、社会结构特点,以高效益为目标,应用激光先进制造技术,开发设计和制造具有国际领先水平的高效益激光加工生产线。引进国外先进技术与资金,建立若干个生产激光器和成套设备的合资企业,以提高我国激光产品的水平。

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