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科技演化论视域下装备制造业发展探析

2017-05-31 01:02 　　

　　摘 要:科学技术演化论认为人类社会发展普遍存在一个基本矛盾[CD2]“常态”与“非 常态”的矛盾,“装”与“备”是解决这个基本矛盾的一种重要方式和途径,“装”与“备 ”本质也是演化的。从宇宙演化态与装备制造业发展的关系方面,论证了装备制造业的发展 具有永续性;从“装”与“备”的演化本质以及五种对应关系角度,论证了装备制造业发展 具有扩散性;从跨越式创新与演化态的关系和渐进式创新与演化态的关系,论证了装备制造 业发展的创新性,以期为我国向制造强国转变提供一些理论借鉴和实践参考。

　　关 键 词:科学;技术;演化论;装备制造业

　　Abstract: The theory of sci-tech evolution supposes that there is a basic contradiction b e tween the normality and the abnormality, which can be found generally in the hum an social development. To resolve the contradiction, an important way is to makeit in equilibrium through equipping people with something possible to evolve ne w theories and practice essentially in science and technologies. It's demonstrat ed that the equipment manufacturing industry will develop sustainably in view ofthe evolutionary relationship between the cosmos and the various equipment, andthe relationship reveals that the development of the industry is diffusive if l ooking at it from five different angles. Discusses the relationship between leap ing-type technological innovation and gradual evolutionary innovation. Both ofthem will push the industry to develop itself.

　　Key words:science; technology; evolution; equipment manufacturing industry
　　
　　马克思曾这样写道:“各个经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资 料生产。”［1］而“怎样生产和用什么生产”的实现在一定程度上要依赖科学技术 以及具体的产业部门[CD2]装备制造业。装备制造业是为国民经济进行简单再生产和扩大再 生产提供生产技术装备的工业的总称,它的发展水平反映出一个国家或地区在科学技术、研 发设计、元器件配套、加工制造、系统集成水平等方面的综合配套能力。

　　当前国际政治多极化和经济全球化的步伐加快,世界产业结构与分工正处在不断变化与调整 的关键时期。在这种形势下,要实现中华民族的伟大复兴,在很大程度上取决于中国装备制造 业 的发展和竞争能力［2］。但中国目前只是某些产品的制造大国,还远不是期盼中的制 造强国。为此,急需以科技创新为动力,将中国制造业具有的比较优势尽快转变为创新优势, 从而推动中国经济的跨越式发展。
　　为了实现上述转变, 需要在理念层面上, 特别是在科技演化论视域下对装备制造业的发展进 行 重新审视,认识“装备”的演化本质以及当前装备制造业发展中存在的一些热点问题,为促进 我国装备制造业的新发展和政策制定提供一定理论借鉴。
　　
　　一、科技演化论视域下“装”与“备”的本质
　　
　　演化是人们认识世界和改造世界的一种思维方式。演化论认为自然界“不是既成事物的集合 体,而是过程的集合体”［3］,演化的观点不仅有助于人们认识特定的自然事物及其 发展机制,也有助于人们认识国民经济各部门发展基础的装备制造业。
　　[1. 科技演化论的内涵
　　科技演化论认为,从宇宙大爆炸至今,宇宙已经有200多亿年的演化史,其间经历了各种状态。 地球从其开始形成、发展到现在,也已经历了40多亿年的漫长岁月,而且从中又进化出了人类 。人类的产生和人类社会的出现是生物演化史上一个新的阶段,其产生需要自然界的演化形 成相应的环境条件,这种环境条件可称之为“常态”环境。而宇宙和地球演化所经历过的各 种状态,对人类来说是一种“非常态”。如果这种“非常态”环境直接进入人类所需要的常 态环境状态中,就会危及人类自身的生存。另一方面,人类为了自身的发展和进化,又非常需 要 “非常态”环境的帮助来解决自身发展和进化面临的问题。

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　　于是在人类发展中出现了一个永恒的基本矛盾:人类为了自身的发展和进化需要引入宇宙发 展中存在的“非常态”,但又不能直接引入这种“非常态”。在这种情况下,科学技术这种 人类社会特有的现象就应运而生。科学是对“非常态”和“常态”系统要素认识的知识体 系,同时也是产生对“非常态”和“常态”生态系统要素的知识体系的认识活动,如原子核 物理学;而技术是由方法、设备、工艺流程等组成的将“非常态”系统引入到“ 常态”系统的各种手段的总和,其作用是合理调节人类经济活动与自然生态之间的物质、 能量变换,满足人们的需要［4］,如受控热核反应技术。
　　2. “装”和“备”的演化本质
　　“装”和“备”在大辞典中的传统含义主要有:在作为名词“用具、器械、设施”或动词“ 提供或装备”时［5］,二者通用,一般用“装备”一词;而 “装”更强调采用办法改 变原样或是将分散的部分集合、整合,“备”更强调物品、设施的齐备。
　　从科学技术演化论的观点来看,“常态” 与“非常态” 的矛盾是一个永恒的基本矛盾 ,贯穿于人类社会发展的始终。“装”是对“非常态”的引入,“备”是对“非常态”的隔 离和防护,防止“非常态”对“常态”的破坏或者损害,“装”和“备”的结合可以看做是 解决“常态” 与“非常态” 的矛盾的一种根本方式和途径。
　　从目的看,“装”的目的是引入“非常态”,促进人的发展和进化,“备”的目的是 保护和隔离,防止受到“非常态”伤害。从实施过程看,“装”的过程是主动变化的,“备 ”的过程是相对被动、静止的。从实施结果看,“装”的结果是新产品的生成、物质和能量 的转化等,“备”的结果是对人的安全的保护以及对生存环境的保护和改善等。从技术要素 看, “装”的技术要素主要由“近非常态”向“远非常态”转化的要素构成,“备”的技 术要素主要由“远非常态”向“近非常态”转化的要素构成等。
　　
　　二、科技演化论视域下的装备
　　制造业发展的永续性
　　
　　“常态”与“非常态”的矛盾构成人类社会的一对基本矛盾,为了解决这个矛盾,需要“ 装”和“备”相互作用构成一个整体,共同解决人类社会发展中既不能直接引入“非常态” 又不能离开“非常态”的矛盾。人类社会发展不同阶段对应着不同的“非常态”的引入,同 一产业的不同历史阶段也对应着不同的演化态引入过程和装备,因而“装”与“备”的开发 和利用贯穿于人类社会发展的始终。纵观整个工业发展历史,装备制造业上的每一项关键突 破,都是与新技术、新能源、新材料的发明或发现相伴生的。装备制造业的进步带动了工业 进步,其发展历程也影响着工业乃至整个社会的发展历程,科技演化论视域下的装备制造业 的发展具有永续性,通过下述宇宙演化态和装备制造业发展关系的分析可以充分说明这一点 。
　　1. 核能利用
　　在宇宙大爆炸一万年后,电子能够进入到氢核或氦核的量子轨道,从而形成氢原子或氦原子 。这时的状态被称为氢原子或氦原子形成阶段。核能利用的实质是对这种演化状态的引入。 核能利用需要研发相应的“装”与“备”,如研发防止放射性物质的外泄和放射性废物的处 置的“装”与“备”［6］。
　　2. 纳米科技
　　在演化进入一定阶段后,宇宙处在各种重元素的原子形成阶段。氢和氦占整个宇宙物质质量 的99％,其余占整个宇宙物质质量1％的重元素则是在各个恒星内部复杂的核聚变过程中逐 步形成的。纳米科技的实质是对这种宇宙演化状态的引入的一种方式。纳米科技的发展也依 赖于相应的“装”与“备”的开发。
　　首先纳米技术与微电子结合形成了纳米电子学,其关键是新的“备”的开发,使量子元件代 替微电子器件,将集成电路的几何结构进一步减小。其次将纳米技术应用于制造业,可实现 纳米机械技术,开发出新的“装”与“备”,如纳米制造设备及纳米马达等。用这种技术可 以造出米粒大小且能开动的汽车、蜜蜂大小的直升机等［7］。 （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）
　　3. 农业气候工程建设
　　大气圈是包围着地球的气体圈层,厚度达几万千米以上,这时的状态称为地球的大气圈层演 化状态。大气圈对人类活动产生重大影响,农业气候资源开发和风能利用是对这种演化状态 引入的一种方式。
　　农业气候工程建设依赖于相应的“装”与“备”的开发,如温室大棚、白色地膜等,极大地 提高了光能、热能、水分等气候资源的利用率,也提高了土地利用率。风能的利用同样依赖 于相应的“装”与“备”的开发,风能的利用主要是将风的动能转换成机械能、电能和热能 等,这依赖于现代风力发电机的研制等。
　　4. 水资源利用
　　原始大气中含有的大量水蒸气凝结,形成原始的水圈。水圈是环绕地球表层的水体,也是一 个连续的封闭圈层。这时的状态可称为地球的水圈演化状态。水资源的利用是对这种演化状 态引入的一种方式。
　　水资源的利用也依赖于相应的“装”与“备”的开发,在水资源初级利用阶段,水能利用依 赖于原始的水力机械,而蒸汽机、水轮机、发电机的联合运用,使水能利用又上了一个新台 阶。
　　5. 生物技术
　　由有机界及其依存环境统一组成的生物圈,是一个环绕地球的、完整的封闭圈。这时的状态 可称为地球的生物圈演化状态。生物技术是对这种演化状态引入的方式。
　　生物技术的发展也依赖于相应的“装”与“备”的开发。微生物工程是利用微生物的某种特 定功能,通过现代化工程技术手段在生物的反应器中产生有用物质,合适的生物的反应器是 微生物工程的关键。基因工程的实质是通过人工方法模拟生物进化,制造新种类的生命,其 关键是“基因手术刀”的开发［8］。
　　6. 信息技术 （科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布）
　　材料、能源、信息是自然界的三大构成要素,伴随自然界的各种演化状态,信息圈也不断进 行演化。从电报的发明、电话的出现、电子计算机的应用到互联网模式的形成,人类已经进 入信息时代。随着信息技术的发展及其在生产中的应用,机器体系的结构和功能都发生了巨 大变革,即在工具机、传动机和动力机三个部分的基础上,增加了一个新的部分[CD2]控制机 部分。它不仅在更大程度上代替了人的体力劳动,而且在一定程度上代替了人的脑力劳动,成 为人的智力的延伸,使现代化的机器不仅具有“骨骼系统”,而且具有相当发达的“神经系统 ”,使机器生产由手工操纵向自动化方向转变［9］。
　　上述情况充分说明,在科技演化论视域下,由于“常态” 与“非常态”矛盾的永恒和普遍 存在决定了装备制造业发展的永续性。近年来,虽然发达国家在向以服务业为重心的 后工业化社会和知识经济方向发展,但是其载体仍是制造业。在发达国家国民经济中制造业 始终占有重要地位。美国、日本、德国、英国在装备制造业方面都有着各自的优势［10 ］。
　　这种情况也提示我们,中国作为后起国家在赶超崛起的过程中,必须转变传统理念,树立装 备制造业是永续产业的思想,充分运用知识经济时代和经济全球化带来的发展机遇,大力发 展装备制造业,全面提升制造业的国际竞争能力,走可持续发展之路。
　　
　　三、科技演化论视域下的装备
　　制造业发展的扩散性
　　
　　“装”与“备”的演化本质决定了装备制造业发展的扩散性,主要体现在“装”与“备”关 系的变化上。“装”和“备”经历不同历史发展阶段,逐渐演化出以下五种对应关系,并决 定了装备制造业发展的扩散性。
　　1. 基础类装备制造业的扩散:“装”和“备”一一对应关系

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　　一一对应是“装”和“备”最简单的基本对应关系,即某项装备制造技术(工艺)对应一种 设备(机器)。从科学技术演化论的观点来看,“装”和“备” 一一对应是指“非常态”的 引进和“非常态”的防护之间存在一一对应关系。例如,水果刀的刀刃是“装”,这是自然 界没有而被人类制造出来的,刀把是“备”,为了防止直接握住刀刃对手产生的伤害。
　　从科技演化论视域来看,一种“装”对应一种“备”的装备制造业可以构成基础类装备业。 作为人造物的“基础类装备业”,包括工具、量具、仪器仪表、基础零部件、元器件等。“ 装”和“备”一一对应关系的扩大导致基础类装备制造业的扩散。如新材料产业的产品用于 装备制造业的“备”的制造,特别是用于专用类装备中“备”的制造,产生一种“装”对应 于一种“备”的效果。同时,用于新材料产业的“装”对于新材料产业的产品的生产也具有 重要意义。目前急需国家出台支持我国新材料产业基地振兴的政策,加强原始创新,提升材 料制造水平,增加新的品种,全面提高基础类装备制造业竞争能力［11］。
　　2. “装”对“备”关系的扩散:一种“装”对应多种“备”
　　一种“装”对应多种“备”,即一项技术可以应用于多种装备品的生产过程或是产品的更新 等。例如,信息技术、自动控制技术等。技术应是共性技术,它可以应用于某一装备品生产 的某个环节,或是对某一装备品的创新起关键作用。从科学技术演化论的观点来看,一种“ 装”对应多种“备”的关系是指一种“非常态”的引进可以和多种“非常态”的防护相配合 。
　　从产业分类来看,一种“装”对应多种“备”的装备制造业可以构成通用类装备业,包括工 程机械、农业机械、建筑机械、运输机械、医疗设备、文化办公设备等。一种“装”对应多 种“备”导致了“装”对“备”关系的扩散,是通用类装备发展壮大的基础。对于通用类装 备制造业,国家扶植政策重点在于:加强共性技术研究与开发,促 进共性基础技术的国产化与自主化;将共性技术细分,与不同的产品制造相结合,应用到生 产过程;鼓励企业参与技术成果产业化研究,促进共性技术与传统装备产业的结合,改造传 统设备,实现产业化升级［11］。

　　3. “备”对“装”关系的扩散:多种“装”对应一种“备”

（转载自中国科教评价网www.nseac.com ）

　　多种“装”对应一种“备”即多项装备制造业技术(包括知识、技能、工艺等)综合作用,生 产形成一种新的(或是改进的)设备(或设施),会对最后的制成品产生影响,技术是以技术集 群的形式存在和发展的。从科学技术演化论的观点来看,多种“装”对应一种“备”的关系 是指多种“非常态”的引入可以和一种“非常态”的防护相配合。
　　从产业分类来看,多种“装”对应于一种“备” 可以构成专用类装备业,如能源设备等。 多种“装”对应一种“备”导致了“备”对“装”关系的扩散,是专用类装备业发展扩大的 基础。如钢铁产业的产品用于装备制造业的“备”的制造,产生多种“装”对应于一种“备 ”的效果。对于专用类装备制造业,国家扶植政策重点在于:加速建成现代装备研究设计中心 和装备制造工程研究中心两大高水平研发平台,在消化引进技术的基础上,不断提升自主开发 能力,努力提高产品水平和档次。
　　4. “装”对“备”关系的相互扩散:多种“装”对应多种“备”
　　多种“装”对应多种“备”即多项技术共同作用于一种产品、一项技术,也可适用于多种设 备的生产,“装”与“备”之间构成复杂的网络关系。从科学技术演化论的观点来看,多种“ 装”对应多种“备”的关系是指多种“非常态”的引进可以和多种“非常态”的防护相配合 。
　　从产业分类来看,多种“装”对应于多种“备”可以构成成套类装备业,如大型生产线、矿 产资源的开采设备、大型工程所需的成套设备等。多种“装”对应多种“备”导致了“装” 对“备”关系的扩散,是成套类装备制造业发展壮大的基础。由于成套类装备制造业的组装 性、集成性非常强,对于成套类装备制造业,国家扶植政策重点在于:逐步建立起以企业为 主体,政府、研究机构、、风险投资机构等组织组成的战略联盟,为产业化规 模生产提供成套成熟的先进工艺、技术和装备,进行工 程化的辐射和推广,并为其提供技术咨询服务。

（科教论文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）

　　5. “装”与“备”关系的相互转化
　　从科学技术演化论的观点来看,“装”与“备” 还有相互转化关系。所谓相互转化关系 指的是,在一种演化态下,一种技术要素是“装”,而在另一种演化态下,这种技术要素则 是 “备”, “装”与“备”形成链式关系,承担多种演化态的转移。例如,数控机床对于 机床生产产业来说是“装”,对于其他使用机床进行制造的产业来说,它则是通用设备,是 母机,属于“备”。
　　从产业分类来看,“装”与“备”的相互转化关系的实体存在可以构成机床类装备制造业。 “装”与“备”关系的相互转化导致了“装”对“备”关系的扩散,是机床类装备业发展壮 大的基础。对于机床类装备制造业,国家扶植政策重点在于:要通过构筑以骨干企业为主体 的技术创新体系,加强集成创新,形成从基础研究、应用研究、技术开发到科技成果产业化 的技术创新体系［11］。
　　由此可见,装备业的产业关联度大,不仅涉及到机械加工工业,还涉及到材料、电子和 相关零配件加工等配套行业,装备业的发展将带动一大批相关产业的发展;同时,装备工业 为其他行业提供技术手段,其技术水平直接影响其他行业的竞争力。中国作为后起国家在赶 超崛起的过程中,必须转变传统的认为装备制造业是部门产业的理念,树立装备制造业是“ 大制造业”的思想,使我国的装备制造业朝着广义的“大制造业”的方向发展。
　　
　　四、科技演化论视域下的装备
　　制造业发展的创新性
　　
　　从科技演化论角度来看,装备制造业创新的特点是通过“装”和“备”的开发实现对演化态 的引入,装备制造业创新可分为跨越式创新和渐进式创新。所谓装备制造业跨越式创新是指 通过研究出新的“装”和“备”实现对一种演化态向另一种演化态转移趋向的把握,所谓装 备制造业渐进式创新实质上是通过研究出新的“装”和“备”实现对一种演化态引入的完善 。只有做好装备制造业跨越式创新和渐进式创新,才能解决好与装备制造业发展相关的科学 技术的监控和快速利用问题,掌握市场竞争的主动权。
　　1. 装备制造业跨越式创新
　　(1) 跨越式创新与演化态
　　从装备制造业的跨越式创新来看,以往的跨越式创新首先包括对地壳表层演化状态的引入, 这些得力于与探矿技术有关的相应的“装”与“备”的开发。其次包括对大气圈层演化状态 的引入,这依赖于相应的“装”与“备”,如风力发电机研制的开发。再次包括对水圈演化 状态的引入,这同样依赖于如水力机械、蒸汽机、水轮机、发电机等相应的“装”与“备” 的开发运用等。这些都属于对所谓“近非常态”的引入。
　　而当代装备制造业的跨越式创新则主要表现在对所谓“远非常态”的引入。这首先包括对 生物圈层的引入,这些取决于与合适的生物的反应器有关的相应的“装”与“备”的开发。 其次包括核能的有效利用,这些得力于如防止放射性物质的外泄和放射性废物的处置的“装 ”与“备” 的开发。再次包括对纳米状态的引入,这些取决于如量子元件、纳米机械等的开 发。最后还包括对信息圈的引入,这些得力于如电子计算机、集成电路、互联网等。
　　(2) 跨越式创新的过程态
　　从装备制造业的跨越式创新作为一个动态活动过程来看,由于以往的“装备”加工与制造多 是 在“近非常态”环境中实现的,而如今“装备”加工与制造更多地是间接引入各种“非常态 ”环境来完成,因而表现出以下两个特点。
　　①高端制造。 进入21世纪以来,装备制造技术由传统意义上的单纯机械加工技术,转变为 集机械、电子、材料、信息和管理等诸多技术于一体的高端制造,以制造航天飞行器、超常 规动力装备、超大型冶金和石油化工装备等极大尺寸和极强功能的重大装备,以及以制造微 纳电子器件、微纳光机电系统等极小尺度和极高精度的产品为代表的极端制造已成为重要发 展趋势。

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　　②极端条件。进入21世纪以来,装备制造业为了生产特需产品,就需要极端(“非常态”) 条件环境下的制造技术,包括高温、高压、高湿、高精密、强冲击、强磁场、强腐蚀等条件 环境［12］。在精密制造中,许多模具的制造要依靠精密电火花加工;金刚石轴承 的制造要依靠精密激光加工等。
　　(3) 我国支持跨越式创新的政策
　　从跨越式创新来看,我国装备制造业不能实现对一种演化态向另一种演化态转移趋向的把握 ,我国的发明专利只有日本和美国的1/30,重大装备和大型成套设备主要依赖进口,我国的 先进制造技术的开发与应用方面与世界先进水平还存在很大差距,处于产业链的低端 。针对这种情况,需要采取以下措施支持我国装备制造业发展。
　　① 建立立足产业、面向社会的产业技术开发基地,加强原始创新,促进企业的技术中心开发 适用于全产业的共性、关键性、平台性技术及成套技术,以便实现对一种演化态向另一种演 化态转移趋向的把握。
　　② 制定政策促使政府采购我国装备制造业自主创新产品,对重大装备的科研、攻关设计要给 予必要扶持,鼓励企业使用先进适用的国产装备进行技术改造。
　　2. 装备制造业渐进式创新
　　(1) 渐进式创新与演化态
　　从装备制造业的渐进式创新来看,首先包括对“近非常态”的引入的完善,如对地球圈层引 入的完善,对大气圈层的引入的完善,对水圈的引入的完善等。其次还包括“远非常态”的 引入向“近非常态”的引入的渗透,特别是演化状态,如信息圈层的引入对“近非常态”的 引入的渗透等。
　　(2) 渐进式创新与过程态
　　装备制造业的渐进式创新作为一个动态活动过程来看,表现出以下特点。
　　① 服务化。随着知识经济的不断发展,制造业正在并将被改造成某种意义上的“服务业”。 今天的制造业所考虑的,包括从市场调查、产品开发或改进、生产制造、销售、售后服务直 到产品的报废、解体或回收的全过程,涉及产品的整个生命周期。 （科教范文网http://fw.NSEAC.com编辑发布）
　　② “绿色”制造。当前制造业的产品从构思开始,到设计、制造、销售、使用与维修,直到 回收、再制造等各阶段,都必须充分顾及环境保护与改善。不仅要保护与改善自然环境,还 要保护与改善社会环境、生产环境以及生产者的身心健康［12］,防止“非常态”的 引入伤害自然界和人类自身。
　　③ 集群制造。进入20世纪90年代以来,装备制造业的集群化趋势日益明显,同种产业或相关 产业的制造企业有机集聚在一起,通过不断创新而赢得竞争优势。
　　(3) 我国支持渐进式创新的政策
　　从渐进式创新来看,我国装备制造业不能通过研究出新的“装”和“备”实现对一种演化态 引入的完善。表现在大型成套设备和高精尖产品的集成创新与成套生产能力严重不足,并且 存在硬件与软件、主机与辅机不配套、系统不协调现象,为此要采取以下措施。
　　① 要提升装备制造业的加工、制造水平,培育发达的产业分工体系,特别是介于原材料制造 业与最终产品制造业之间的零部件、元器件和中间材料制造业的装备制造业中场产业高度发 展,实现产业集群化。
　　② 加强工程成套能力建设,基本完成产业化开发的全部过程,为产业化规模生产提供成套 成熟的先进工艺、技术和装备。组建能够承担重大工程成套设计、制造和施工的成套设计工 程中心。
　　
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