金东寒，中国工程院院士，第二十届中央候补委员，天津大学校长、党委副书记，国家海上风力发电工程技术中心学术委员会主任。他长期从事新型发动机及其动力系统研究与应用开发，先后主持上海市科技攻关、国家自然科学基金、国防重点预研、先期技术演示验证和重大型号研制等重大科研和工程项目20多项，取得了一系列开创性成果。21世纪初，由他主持研制成功的特种发动机动力系统达到了当时的世界先进水平，并在重大工程中批量应用，是中国该领域的开拓者。金东寒获得国家科技进步奖特等奖1项、一等奖1项。
汽车、火车、飞机、轮船等交通工具，挖掘机、起重机、盾构机等工程机械，还有热电厂、发电站，包括我们熟知的神州飞船、蛟龙号潜水器等特种设备，大兴国际机场、青藏铁路、港珠澳大桥等超级工程，可谓天上飞的、地上跑的、海里游的各种设备和大大小小的工程建设，都离不开发动机作为动力。发动机广泛应用于各个领域，在国民经济和国防建设中具有不可替代的作用。
发动机类似于人体的心脏，它可以将一次能源转换成源源不断的动力，为人类充分享受现代生活提供便利。2022年，我国发电量8.4万亿千瓦时，比上年增长2.2%，而带动发电站运行的核心正是发动机。与此同时，发动机也是能源消耗的第一大户和多种污染物的一个主要来源。如今，污染控制成为全社会的共识，污染排放标准不断提高，高性能、低排放对发动机的性能提出了越来越高的要求。
目前，我国发动机制造能力总体接近国际水平，是发动机制造大国，但还不是制造强国。在高端产品、核心零部件、产品质量稳定性上和世界制造强国相比还有一定差距。我们该怎样缩短差距？如何以发动机行业的创新经验探索我国制造业转型升级之路？
发动机行业面临能源紧缺、污染严重的挑战
如何评价发动机的先进性？主要有5个指标：高效率、低排放、高可靠性、便于操作、智能化。所谓高效率，就是越省油越好。对于一艘船而言，这艘船的价格在全寿命周期里边只占10%，90%是油的价格，所以船东对主机的油耗是非常看重的。如果说多加几百万元，油耗少了5克每千瓦时，他是马上就会下单的。低排放主要是减少氮氧化物和硫化物的排放，以此来满足日益严格的排放标准。因为氮氧化物是致癌物质，硫化物是酸雨的来源。高可靠性就是要求大修期要长。对于车用发动机最好不要大修，对于船用发动机实际上是要求跟船同寿命的，但是也需要定期维修。智能化是指发动机更高效、更可靠、更便于操作。
目前船用发动机达到了什么水平？它的油耗已经到了159克每千瓦时，效率远远超过了50%。跟车用发动机相比，领先了起码10到15个百分点，同时满足国际海事组织第二阶段的排放标准。我们所有的船用发动机现在都采用电子控制，智能化水平比较高，另外它的大修期已经达到了24000小时，是非常可靠的。通过50年的努力，船用柴油机的油耗降低了25克每千瓦时，油耗降低1克每千瓦时意味着什么？对于一艘一万箱的集装箱船油耗降低1克每千瓦时意味着每年可以节省150万元人民币费用。
我们花了非常大的力气来降低油耗，来保护环境、减少排放，主要是面临着两个重大挑战。
第一个挑战是能源紧缺。根据2019年英国石油公司发布的世界能源统计数据显示，世界煤炭可开采年限188年，中国只能开采53年；世界石油可开采年限为54年，中国只能开采18.5年。国家统计局公布的数据显示，2022年我国全年能源消费总量54.1亿吨标准煤，煤炭消费量增长4.3%，煤炭消费量占能源消费总量的56.2%。根据国家发布的《中国能源大数据报告》显示，我国2022年全年石油消费量约为7.1亿吨，所以我国的消费量光靠自己的开采量是远远满足不了需要的，大概超过60%的石油要依赖于进口。
第二个挑战是污染严重。道路交通和航运是有害气体排放的第一、第二个源头。一艘一万箱的集装箱船的氮氧化物和硫化物的排放量相当于15万辆卡车的排放量，排放量非常大。我们再看看氮氧化物排放的空间分布情况，氮氧化物主要是从印度沿海经马来西亚，然后再到中国沿海，中国沿海是污染物排放最严重的区域。国际海事组织对有害物质的排放要求越来越严格，所以我国也开始实行排放控制区，主要是在珠三角、渤海湾、长三角一带。
从发动机制造看我国制造业同制造强国之间的差距
谈到发动机，我想大家最直观的印象就是汽车发动机，因为现在汽车已经普及了。其实人类生活和生产都离不开发动机，如果没有发动机，我们就无法享受现代生活带给我们的一切便利。
发动机就是把其他形式的能量转换为我们所需要的形式。从历史上来看，蒸汽机的发明引起了第一次工业革命，效率大幅度地得到了提高；内燃机的发明和使用又是第二次工业革命的重要标志。中国发动机行业的现状是什么样呢？我国发动机行业经历了从仿制到联合开发再到自主开发的历程，创新能力持续提高。在内河航运、航海运输领域，我国陆续开发出的自主品牌系列船用柴油发动机，性能已经达到了国际先进水平。在重型卡车等运输领域，我国生产的多系列柴油发动机，技术水平已经同世界先进国家并驾齐驱，涌现出了像潍柴、玉柴这样的领军企业，自主品牌约占全球重卡柴油机市场份额的三分之二。而在家用轿车等乘用车领域，我国生产的发动机由于油耗较高、可靠性不足等原因，目前占据的主要是低端市场，正处在奋力直追的跟跑阶段。从整体来看，我国在发动机新材料研发、自主创新能力等方面依然存在一定的瓶颈。我国现在是发动机的制造大国，但还不是制造强国，差距主要体现在以下这几个方面。
第一个差距是高端产品的自主创新能力不足，在大部分细分市场上，我国开发的发动机还不能满足高端客户的需要，占据的都是低端市场。在高端市场我国自主开发的产品与国际先进水平有一定差距，主要反映在效率可靠性上。我国还不掌握正向设计的能力，没有办法根据用户的需求，通过建立数学模型，正向设计开发出满足客户需要的发动机。
第二个差距是核心零部件制造能力不足。所谓核心零部件，通常是指技术难度大、投入大、回报周期长、风险大的一些零部件，通常是被国际少数几家公司所掌握并处于垄断地位，现在即使我们有些公司能够做一些核心零部件，也不如人家价格便宜、效率高。
第三个差距是产品质量稳定性不足。近30年来我国产品的质量进步很大，但是目前存在的问题就是质量不稳定。我把这称之为“99分现象”，就是说我们的产品，表面看不出来质量不好，但总是差1分，得不了100分。所以只能靠价格去跟别人竞争，我国一些企业一般首先关注成本。比如说今天做一个东西卖100元钱，就在想着明天怎么做能够卖90元钱也能挣钱，千方百计降低成本，至于质量差不多就行。所以我们的排序是首先关注成本，然后关注交付，最后才关注质量。而那些世界上的百年老店最关注的就是质量，其次关注的是交付，要保证按时交付，最后才关注成本。
我还发现一个现象，我看了很多企业，特别是一些中小企业，它们生产的产品品种很多，但是这些产品之间没有什么相互的协同联系，就是拼凑个规模。包括一些国有企业，特别是一些集团化的企业给子公司下指令，今年要增长多少，明年要增长多少，都关注规模而不是关注效益。同时我也看到另外一些企业，这些企业非常专注，就做它自己的产品，别人说现在做房地产赚钱多，它不为所动，几十年做下来，它在自己专注的方面做得非常厉害，占据国际市场20%，甚至30%。这种企业被人们称作“隐形冠军”。据调查统计，全球有2300家“隐形冠军”企业，德国拥有超过1300家“隐形冠军”。我非常欣赏这种“隐形冠军”企业，要做就要做得专注、做到极致，我们太缺少这样的企业了。
政府、企业、高校、行业协会在制造业转型升级中的作用
制造业转型升级必须依靠创新来驱动，制造强国需要具备4个主要特征：雄厚的产业规模、优化的产业结构、良好的质量效益和持续的发展能力。我国的制造业企业基本都处在价值链的低端，而欧美企业多处在中高端。党的二十大报告指出，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。这为我国制造业的转型升级指明了方向。我们该如何迈向全球价值链中高端？在制造业转型升级的过程中，政府、企业、高校、行业协会等应该如何各扬所长，发挥应有的作用呢？
第一，切实发挥政府的创新引导作用。政府要加强供给侧结构性改革，打造一个良好的营商环境，重视培养优秀的技能人才，造就一批能工巧匠。
第二，切实发挥企业的创新主体作用，激发企业家的积极性和创造性。这两年我国企业也开始越来越重视创新，华为为什么能够成为今天的华为？任正非非常重视创新投入，他在开始创业的几年把所有的钱都投入到研发当中去。正是这种强大的投入，可以吸引到最好的人帮助设计创新管理体系，做很好的实验室，打造一个很好的创新平台。加大投入是最重要的，要重视管理体系的建设，实现有组织的科研。
第三，释放产学研协同创新潜力。高校拥有非常好的人力资源。高校拥有59%的“两院”院士，75%的国家杰出青年基金获得者，在“国家三大奖”中的获奖数量也是非常高的，占比70%多，技术发明奖、自然科学奖占比都非常高。现在最主要的问题是高校的老师、科研人员不太关注企业的需求，高校老师选择研究题目一般不管研究到底对工业部门有什么用，只基于发表文章来考量，因为考核的标准就是这样的。应该改革目前的考核方式，鼓励教授把论文写在祖国的大地上。高校一般有很好的重点实验室，包括省部级重点实验室、国家重点实验室，也有很多好的设备、仪器，很好的人力资源。怎样发挥高校的创新潜力？最重要的就是要改革考核方式。
第四，发挥学会和行业协会服务的作用。中国内燃机学会和中国汽车学会以及中石油的润滑油公司等15家企业联合发起成立了一个发动机润滑油中国标准开发创新联盟，包括汽车公司、主要的发动机公司、添加剂公司，整个行业的翘楚都在这个联盟里面。这个联盟经过两次扩容，扩容后的成员包括国际最著名的润滑油公司和添加剂公司，还包括国际上两个评价公司。这个联盟制定中国标准，以后希望争取做到用中国润滑油、中国发动机的标准来进行评价，然后在中国使用。这个联盟是企业出钱来支持的，每个企业都要出钱，后面加入的公司，还要补交钱。这些外国公司没有表决权，但还是积极参与，他们希望能够影响我们的标准制定，并且按照我们制定的标准搞研发，这样可以更好地把他们的产品打入中国市场。
自主开发确实是个漫长的过程，是需要积累的。看到中国发动机近20年的进步，我一点都不担心。假以时日的话，我国发动机在不久的将来一定是可以全面地和国际的先进水平来进行竞争。
