激光加工(包括激光切割、焊接及表面處理等)是一種先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)。中國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)正大踏步地向前邁進(jìn)，激光這個(gè)高科技名詞已經(jīng)由“陽(yáng)春白雪”變?yōu)榱苏嬲纳鐣?huì)生產(chǎn)力，“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”已成為中國(guó)激光加工行業(yè)的現(xiàn)實(shí)。
激光作為新型光源，具有方向性好、亮度高、單色性好及高能量密度等特點(diǎn)。以激光器為基礎(chǔ)的激光工業(yè)在全球發(fā)展發(fā)展迅猛，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等方面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從高端的光纖到常見(jiàn)的條形碼掃描儀，每年和激光相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的市場(chǎng)價(jià)值高達(dá)上萬(wàn)億美元。
激光產(chǎn)業(yè)已形成完整、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈分布，上游主要包括激光材料及配套元器件，中游主要為各種激光器及其配套設(shè)備，下游則以激光應(yīng)用產(chǎn)品、消費(fèi)產(chǎn)品、儀器設(shè)備為主。國(guó)內(nèi)激光市場(chǎng)主要包括激光加工設(shè)備、光通信器件與設(shè)備、激光測(cè)量設(shè)備、激光器、激光醫(yī)療設(shè)備、激光元部件等，要應(yīng)用則在于工業(yè)加工和光通信市場(chǎng)，兩者占據(jù)了近7成的市場(chǎng)份額。
目前我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用于激光加工、醫(yī)療等行業(yè)，其中科研開(kāi)發(fā)領(lǐng)域占12%，材料加工領(lǐng)域占32%，通訊領(lǐng)域占12%，信息領(lǐng)域占14%，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域占20%，測(cè)量與其他領(lǐng)域各占9%和1%。
截至目前，全國(guó)共有5個(gè)國(guó)家級(jí)激光技術(shù)研究中心，10多個(gè)研究機(jī)構(gòu);有21個(gè)省、市生產(chǎn)和銷售激光產(chǎn)品，常年有定型產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售、并形成一定規(guī)模的單位有200多家。國(guó)內(nèi)激光行業(yè)已形成激光晶體、關(guān)鍵元器件、配套件、激光器、激光系統(tǒng)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、公共服務(wù)平臺(tái)等環(huán)節(jié)構(gòu)成的較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)可以分為四個(gè)產(chǎn)業(yè)帶，珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)。這四個(gè)產(chǎn)業(yè)帶側(cè)重點(diǎn)不同，珠三角以中小功率激光加工機(jī)為主，長(zhǎng)三角以大功率激光切割焊接設(shè)備為主，環(huán)渤海以大功率激光熔覆和全固態(tài)激光為主，以武漢為首的華中地區(qū)則覆蓋了大、中、小激光加工設(shè)備。
隨著中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，一些老工業(yè)基地及小企業(yè)基地，開(kāi)始向高端制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。例如溫州激光產(chǎn)業(yè)集群及鞍山大力發(fā)展激光產(chǎn)業(yè)等。
自主創(chuàng)新
創(chuàng)新基地建設(shè)是激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的保障。從“六五”到“九五”，國(guó)家都將激光技術(shù)列為專項(xiàng)，給予了特別關(guān)注，因而才有今天中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展?，F(xiàn)在，國(guó)際上激光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展速度極快。在氣體激光器及應(yīng)用系統(tǒng)方面，成熟的技術(shù)越來(lái)越多。在固體激光器領(lǐng)域里，新的晶體材料不斷出現(xiàn)，新的激光技術(shù)也在不斷發(fā)展。要想跟上世界發(fā)展步伐，為中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)化提供源源不斷的技術(shù)支持和人才支持，就必須加強(qiáng)激光技術(shù)創(chuàng)新基地的建設(shè)，特別是工程化創(chuàng)新基地的建設(shè)。
保持與國(guó)際先進(jìn)水平同步的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，重點(diǎn)突破若干關(guān)鍵技術(shù)，解決制約我國(guó)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。緊密結(jié)合國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場(chǎng)，以科技成果的轉(zhuǎn)化、商品化為核心，重點(diǎn)解決激光單元器件、系統(tǒng)集成及加工工藝的核心關(guān)鍵技術(shù)。加大新產(chǎn)品研制力度，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)儲(chǔ)備。
針對(duì)激光切割及焊接用的激光器、光學(xué)器件、導(dǎo)光系統(tǒng)及激光加工裝備配套部件，不斷提供新技術(shù)、新設(shè)計(jì)和新樣機(jī)，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)高功率軸快流CO2激光器、全固化YAG激光器、新型可移動(dòng)式激光加工機(jī)及復(fù)合激光焊接技術(shù)。具體舉措如下：
(1)建立行業(yè)共性技術(shù)研究平臺(tái)針對(duì)汽車板材切割、焊接;冶金鋼鐵軋輥寬帶熱處理、表面熔覆，冶金行業(yè)中的鋼帶激光焊接成套設(shè)備、激光毛化設(shè)備;石油行業(yè)的地下油管激光加工。解決關(guān)鍵共性技術(shù)及配套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化。
(2)建立新型激光器研究開(kāi)發(fā)平臺(tái)①通過(guò)引進(jìn)國(guó)外軸快流CO2激光器技術(shù)，提高國(guó)產(chǎn)高功率CO2激光器的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，在消化吸收的基礎(chǔ)上不斷推出高質(zhì)量、高穩(wěn)定、高功率的CO2激光器。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)射頻激勵(lì)、軸快流以及萬(wàn)瓦以上的CO2激光器。②開(kāi)發(fā)高功率、多波長(zhǎng)固體激光器(>1kW)，100～1000W二極管泵浦的固體激光器以及紫外波段固體激光器。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)泵浦模塊，力爭(zhēng)在國(guó)內(nèi)建立較全面的DPSSL生產(chǎn)基地。
系統(tǒng)集成
在“九五”攻關(guān)、“十五”863成果的基礎(chǔ)上，“十一五”規(guī)劃集中在系統(tǒng)集成及應(yīng)用、高穩(wěn)定性激光器和新型激光器等三個(gè)層次上進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)并部分實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
(1)系統(tǒng)集成的整合發(fā)展武漢激光加工產(chǎn)業(yè)的核心。系統(tǒng)集成商是一個(gè)地區(qū)、一個(gè)行業(yè)發(fā)展的龍頭，只有系統(tǒng)集成商的實(shí)力壯大了，整個(gè)產(chǎn)業(yè)才能被帶動(dòng)起來(lái)。系統(tǒng)集成商整合的目的是各個(gè)企業(yè)各具特色和優(yōu)勢(shì)，彼此存在一定的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
根據(jù)目前系統(tǒng)集成商的特點(diǎn)，不妨組建固體激光設(shè)備、激光切割成套設(shè)備、激光醫(yī)療設(shè)備、大型激光加工成套設(shè)備及激光加工站等多種形式的系統(tǒng)集成商，現(xiàn)有的企業(yè)所有者成為這些公司的投資者，在對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)集成商的整合過(guò)程中，政府應(yīng)扮演好中介和服務(wù)的角色，創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓條件成熟的企業(yè)能夠上市、融資，進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步發(fā)展打好基礎(chǔ)。
(2)完善供應(yīng)鏈誕生和成長(zhǎng)一批擁有核心技術(shù)的零部件供應(yīng)商。一個(gè)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)是靠許多零部件供應(yīng)商支撐的。對(duì)于武漢地區(qū)而言，這樣的零部件供應(yīng)商群體應(yīng)該包括光學(xué)器件(如光學(xué)鏡片、聚焦鏡、反射鏡和傳輸光纖等)、精密機(jī)械加工、激光電源和精密電子電氣等。同時(shí)這些零部件供應(yīng)商群體應(yīng)該擁有本領(lǐng)域的核心技術(shù)，這對(duì)推動(dòng)整個(gè)激光加工產(chǎn)業(yè)具有重要意義。配套企業(yè)是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，尤其是掌握核心技術(shù)和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的配套企業(yè)，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用意義巨大。
(3)高起點(diǎn)引進(jìn)消化，鼓勵(lì)一批配套企業(yè)的發(fā)展首先還是要鼓勵(lì)配套企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的合作，這是比較快捷的辦法;其次，企業(yè)應(yīng)緊盯技術(shù)發(fā)展的潮流，不斷推陳出新;第三，政府可以通過(guò)科技項(xiàng)目計(jì)劃的安排、稅收政策等手段鼓勵(lì)配套企業(yè)的發(fā)展。
(4)加大市場(chǎng)力度這要求系統(tǒng)集成商在激光加工技術(shù)的推廣和市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的建立上有更大的投入，包括在一定時(shí)機(jī)開(kāi)拓海外市場(chǎng)。通過(guò)推廣應(yīng)用、技術(shù)輻射和人才培養(yǎng)，在國(guó)內(nèi)建立激光加工示范應(yīng)用的分中心、加工站、合資公司，促進(jìn)我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
(5)資本平臺(tái)內(nèi)資：實(shí)現(xiàn)股權(quán)投資的多元化，引入上市公司、國(guó)有投資公司、民間資本;外資：在武漢中國(guó)光谷能量光電子領(lǐng)域的外資比例很小。外資引進(jìn)可以先從配套行業(yè)著手，畢竟外資在多數(shù)與能量光電子相關(guān)的配套的領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且投資配套領(lǐng)域不像投資系統(tǒng)集成那樣大;外企：建議國(guó)家和地方政府對(duì)建立區(qū)域性、行業(yè)性的激光加工加大資金扶持的強(qiáng)度，充分利用國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以高效益為目標(biāo)，應(yīng)用激光先進(jìn)制造技術(shù)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和制造具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高效益激光加工生產(chǎn)線。引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與資金，建立若干個(gè)生產(chǎn)激光器和成套設(shè)備的合資企業(yè)，以提高我國(guó)激光產(chǎn)品的水平。
激光作為新型光源，具有方向性好、亮度高、單色性好及高能量密度等特點(diǎn)。以激光器為基礎(chǔ)的激光工業(yè)在全球發(fā)展發(fā)展迅猛，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等方面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從高端的光纖到常見(jiàn)的條形碼掃描儀，每年和激光相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的市場(chǎng)價(jià)值高達(dá)上萬(wàn)億美元。
激光產(chǎn)業(yè)已形成完整、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈分布，上游主要包括激光材料及配套元器件，中游主要為各種激光器及其配套設(shè)備，下游則以激光應(yīng)用產(chǎn)品、消費(fèi)產(chǎn)品、儀器設(shè)備為主。國(guó)內(nèi)激光市場(chǎng)主要包括激光加工設(shè)備、光通信器件與設(shè)備、激光測(cè)量設(shè)備、激光器、激光醫(yī)療設(shè)備、激光元部件等，要應(yīng)用則在于工業(yè)加工和光通信市場(chǎng)，兩者占據(jù)了近7成的市場(chǎng)份額。
目前我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用于激光加工、醫(yī)療等行業(yè)，其中科研開(kāi)發(fā)領(lǐng)域占12%，材料加工領(lǐng)域占32%，通訊領(lǐng)域占12%，信息領(lǐng)域占14%，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域占20%，測(cè)量與其他領(lǐng)域各占9%和1%。
截至目前，全國(guó)共有5個(gè)國(guó)家級(jí)激光技術(shù)研究中心，10多個(gè)研究機(jī)構(gòu);有21個(gè)省、市生產(chǎn)和銷售激光產(chǎn)品，常年有定型產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售、并形成一定規(guī)模的單位有200多家。國(guó)內(nèi)激光行業(yè)已形成激光晶體、關(guān)鍵元器件、配套件、激光器、激光系統(tǒng)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、公共服務(wù)平臺(tái)等環(huán)節(jié)構(gòu)成的較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)可以分為四個(gè)產(chǎn)業(yè)帶，珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)。這四個(gè)產(chǎn)業(yè)帶側(cè)重點(diǎn)不同，珠三角以中小功率激光加工機(jī)為主，長(zhǎng)三角以大功率激光切割焊接設(shè)備為主，環(huán)渤海以大功率激光熔覆和全固態(tài)激光為主，以武漢為首的華中地區(qū)則覆蓋了大、中、小激光加工設(shè)備。
隨著中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，一些老工業(yè)基地及小企業(yè)基地，開(kāi)始向高端制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。例如溫州激光產(chǎn)業(yè)集群及鞍山大力發(fā)展激光產(chǎn)業(yè)等。
自主創(chuàng)新
創(chuàng)新基地建設(shè)是激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的保障。從“六五”到“九五”，國(guó)家都將激光技術(shù)列為專項(xiàng)，給予了特別關(guān)注，因而才有今天中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展?，F(xiàn)在，國(guó)際上激光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展速度極快。在氣體激光器及應(yīng)用系統(tǒng)方面，成熟的技術(shù)越來(lái)越多。在固體激光器領(lǐng)域里，新的晶體材料不斷出現(xiàn)，新的激光技術(shù)也在不斷發(fā)展。要想跟上世界發(fā)展步伐，為中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)化提供源源不斷的技術(shù)支持和人才支持，就必須加強(qiáng)激光技術(shù)創(chuàng)新基地的建設(shè)，特別是工程化創(chuàng)新基地的建設(shè)。
保持與國(guó)際先進(jìn)水平同步的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，重點(diǎn)突破若干關(guān)鍵技術(shù)，解決制約我國(guó)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。緊密結(jié)合國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場(chǎng)，以科技成果的轉(zhuǎn)化、商品化為核心，重點(diǎn)解決激光單元器件、系統(tǒng)集成及加工工藝的核心關(guān)鍵技術(shù)。加大新產(chǎn)品研制力度，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)儲(chǔ)備。
針對(duì)激光切割及焊接用的激光器、光學(xué)器件、導(dǎo)光系統(tǒng)及激光加工裝備配套部件，不斷提供新技術(shù)、新設(shè)計(jì)和新樣機(jī)，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)高功率軸快流CO2激光器、全固化YAG激光器、新型可移動(dòng)式激光加工機(jī)及復(fù)合激光焊接技術(shù)。具體舉措如下：
(1)建立行業(yè)共性技術(shù)研究平臺(tái)針對(duì)汽車板材切割、焊接;冶金鋼鐵軋輥寬帶熱處理、表面熔覆，冶金行業(yè)中的鋼帶激光焊接成套設(shè)備、激光毛化設(shè)備;石油行業(yè)的地下油管激光加工。解決關(guān)鍵共性技術(shù)及配套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化。
(2)建立新型激光器研究開(kāi)發(fā)平臺(tái)①通過(guò)引進(jìn)國(guó)外軸快流CO2激光器技術(shù)，提高國(guó)產(chǎn)高功率CO2激光器的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，在消化吸收的基礎(chǔ)上不斷推出高質(zhì)量、高穩(wěn)定、高功率的CO2激光器。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)射頻激勵(lì)、軸快流以及萬(wàn)瓦以上的CO2激光器。②開(kāi)發(fā)高功率、多波長(zhǎng)固體激光器(>1kW)，100～1000W二極管泵浦的固體激光器以及紫外波段固體激光器。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)泵浦模塊，力爭(zhēng)在國(guó)內(nèi)建立較全面的DPSSL生產(chǎn)基地。
系統(tǒng)集成
在“九五”攻關(guān)、“十五”863成果的基礎(chǔ)上，“十一五”規(guī)劃集中在系統(tǒng)集成及應(yīng)用、高穩(wěn)定性激光器和新型激光器等三個(gè)層次上進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)并部分實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
(1)系統(tǒng)集成的整合發(fā)展武漢激光加工產(chǎn)業(yè)的核心。系統(tǒng)集成商是一個(gè)地區(qū)、一個(gè)行業(yè)發(fā)展的龍頭，只有系統(tǒng)集成商的實(shí)力壯大了，整個(gè)產(chǎn)業(yè)才能被帶動(dòng)起來(lái)。系統(tǒng)集成商整合的目的是各個(gè)企業(yè)各具特色和優(yōu)勢(shì)，彼此存在一定的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
根據(jù)目前系統(tǒng)集成商的特點(diǎn)，不妨組建固體激光設(shè)備、激光切割成套設(shè)備、激光醫(yī)療設(shè)備、大型激光加工成套設(shè)備及激光加工站等多種形式的系統(tǒng)集成商，現(xiàn)有的企業(yè)所有者成為這些公司的投資者，在對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)集成商的整合過(guò)程中，政府應(yīng)扮演好中介和服務(wù)的角色，創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓條件成熟的企業(yè)能夠上市、融資，進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步發(fā)展打好基礎(chǔ)。
(2)完善供應(yīng)鏈誕生和成長(zhǎng)一批擁有核心技術(shù)的零部件供應(yīng)商。一個(gè)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)是靠許多零部件供應(yīng)商支撐的。對(duì)于武漢地區(qū)而言，這樣的零部件供應(yīng)商群體應(yīng)該包括光學(xué)器件(如光學(xué)鏡片、聚焦鏡、反射鏡和傳輸光纖等)、精密機(jī)械加工、激光電源和精密電子電氣等。同時(shí)這些零部件供應(yīng)商群體應(yīng)該擁有本領(lǐng)域的核心技術(shù)，這對(duì)推動(dòng)整個(gè)激光加工產(chǎn)業(yè)具有重要意義。配套企業(yè)是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，尤其是掌握核心技術(shù)和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的配套企業(yè)，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用意義巨大。
(3)高起點(diǎn)引進(jìn)消化，鼓勵(lì)一批配套企業(yè)的發(fā)展首先還是要鼓勵(lì)配套企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的合作，這是比較快捷的辦法;其次，企業(yè)應(yīng)緊盯技術(shù)發(fā)展的潮流，不斷推陳出新;第三，政府可以通過(guò)科技項(xiàng)目計(jì)劃的安排、稅收政策等手段鼓勵(lì)配套企業(yè)的發(fā)展。
(4)加大市場(chǎng)力度這要求系統(tǒng)集成商在激光加工技術(shù)的推廣和市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的建立上有更大的投入，包括在一定時(shí)機(jī)開(kāi)拓海外市場(chǎng)。通過(guò)推廣應(yīng)用、技術(shù)輻射和人才培養(yǎng)，在國(guó)內(nèi)建立激光加工示范應(yīng)用的分中心、加工站、合資公司，促進(jìn)我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
(5)資本平臺(tái)內(nèi)資：實(shí)現(xiàn)股權(quán)投資的多元化，引入上市公司、國(guó)有投資公司、民間資本;外資：在武漢中國(guó)光谷能量光電子領(lǐng)域的外資比例很小。外資引進(jìn)可以先從配套行業(yè)著手，畢竟外資在多數(shù)與能量光電子相關(guān)的配套的領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且投資配套領(lǐng)域不像投資系統(tǒng)集成那樣大;外企：建議國(guó)家和地方政府對(duì)建立區(qū)域性、行業(yè)性的激光加工加大資金扶持的強(qiáng)度，充分利用國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以高效益為目標(biāo)，應(yīng)用激光先進(jìn)制造技術(shù)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和制造具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高效益激光加工生產(chǎn)線。引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與資金，建立若干個(gè)生產(chǎn)激光器和成套設(shè)備的合資企業(yè)，以提高我國(guó)激光產(chǎn)品的水平。
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