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张清杰:大力推进协同创新 引领建材工业实现战略转变

发布时间:2016-06-27 14:16:59 点击:

 

第四届建材行业十大科技创新人物

武汉理工大学校长 张清杰

 

建材工业是国民经济重要基础性产业,对国家“一带一路”“海洋开发”“城镇化建设”等重大战略实施发挥着关键支撑作用。全面贯彻落实创新驱动发展战略,按照创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,加快解决制约我国建材工业健康发展的资源问题、能源问题和环境问题,是建材行业面临的重大任务。积聚行业优质创新资源与创新要素,突破行业体制机制壁垒与机制障碍,大力推动建材行业协同创新,是引领建材工业实现战略转变与可持续发展的必然选择。

 

 

 
 
 
服务国家需求,聚焦行业重大任务,组建行业协同创新中心
 
 

 

建材工业可持续发展面临的重大挑战与瓶颈

面向未来国家重大战略需求,建筑材料工业可持续发展面临三个方面的重大挑战与瓶颈:

一是建筑材料制造产生的高资源消耗、高能源消耗和高污染物排放,对国家实施节能减排战略带来严峻挑战。现有水泥和玻璃等建筑材料的制造以高温、长流程为特征,需要将优质原料在1200℃~1600℃的高温下长时间烧成或熔化,资源与能源消耗巨大,污染物排放高。

二是建筑材料工程理论与主体工艺技术100多年没有新的重大突破,难以支撑建材工业向资源节约、环境友好型产业的战略转型。一直以来建筑材料工程理论与主体工艺技术是建立在优质原燃料基础上,形成了“只能吃精粮,不能吃粗粮”和高能源消耗的发展模式。

三是建筑材料功能单一、耐久性差,难以支撑“一带一路”“海洋开发”和“城镇化”等国家重大战略的实施。以重大工程混凝土材料为例,采用现有混凝土材料体系设计与制备的混凝土耐久性差,不能满足高温、高湿、高寒、高腐蚀等多因素严酷环境条件下的长寿命使用要求,平均使用寿命不足30年,不仅难以支撑“一带一路”“海洋开发”等国家重大战略的实施,而且大量建筑物未到设计使用年限就遭受破坏,造成巨大的资源、能源浪费与环境压力。

四是建材行业领军人物和拔尖创新人才严重匮乏,难以支撑我国建筑材料工业可持续发展的重大需求。我国建筑材料工业自上世纪50年代以来,经历了从无到有、由小变大、长达60多年的发展历程,期间先后产生了多位在国际建筑材料领域具有重要影响的领军人物,为我国建材行业的发展做出了重大贡献。但就目前而言,我国建筑材料领域领军人物和拔尖创新人才严重匮乏,具有突出创新能力的卓越工程技术人才严重不足,难以支撑建筑材料工业“创新提升、超越引领”发展战略的实施。

 

协同创新是突破建筑材料工业可持续发展重大瓶颈的最有效途径

自上世纪50年代以来,我国建筑材料工业经历了起步(19511970)、技术引进和复制(19711990)、消化吸收与集成创新(19912010)三个重要阶段,建材行业特色高校、科研院所和骨干企业各创新主体之间经历了从独立分工、单一科技合作到产学研合作等方式渐趋紧密的转变。但是,从目前总体上看,建材行业科技创新缺乏顶层设计,任务聚焦发散,创新资源分散,各创新主体没有形成重大工程理论支撑关键技术、重大关键技术支撑产业化、产业战略转型牵引重大理论和关键技术的完整创新链条。

 

创新建材行业特色高校、科研院所和骨干企业之间的合作方式,积聚全行业优质创新资源与创新要素,解决创新链各环节衔接不紧、创新资源统筹协调不足、创新人才流动困难、拔尖创新人才培养机制尚未建立等突出问题,走协同创新的道路是破解体制壁垒机制障碍,实现建材工业可持续发展的最有效途径。为此,2012年,武汉理工大学牵头并汇聚5所高等院校(浙江大学、华南理工大学、北京工业大学、济南大学)、3家科研院所(中国建筑材料科学研究总院、天津水泥工业设计研究院、蚌埠玻璃工业设计研究院)和4家大型骨干企业(中国建筑材料集团有限公司、中国中材集团有限公司、华新水泥股份有限公司、中国建筑第三工程局有限公司),组建了我国建材行业最具实力和影响力的“建筑材料绿色制造与建筑节能新材料协同创新中心”(以下简称协同创新中心)。

 

协同创新中心的发展目标与战略思路

1.协同创新中心的发展目标

协同创新中心致力于加快我国建筑材料工业由高资源消耗、高能源消耗、高排放传统产业向资源节约、环境友好型新兴产业的战略转型。突破长期以来建立在优质原燃料基础上的建筑材料传统制造工程理论,构建建筑材料绿色制造工程理论体系;基于建筑材料绿色制造工程理论,突破现有的主体制造工艺及装备,构建建筑材料绿色制造关键技术体系;构建科教协同、行业协同、国际协同的拔尖创新人才培养新模式,为我国建材工业战略转型提供人才支撑;助推我国建材行业23家大型骨干企业成为引领世界建材工业发展的领军企业。

2.协同创新中心的战略思路

根据“国家急需、世界一流”的总体要求,协同创新中心确立了“使命牵引聚焦重大任务、创新链条贯通汇集资源、平台构建支撑协同攻关、机制创新加速成果转化、多元协同培养拔尖人才、助推行业实现超越引领”的战略思路。

使命牵引聚焦重大任务。以突破建筑材料工业可持续发展面临的重大瓶颈,实现建筑材料的绿色制造为使命,聚焦“构建建筑材料绿色制造工程理论体系、突破主体制造工艺关键技术与装备、培养拔尖创新人才”三大核心任务。

创新链条贯通汇集资源。围绕核心任务,以形成重大理论支撑关键技术、重大关键技术支撑产业化、产业战略转型牵引重大理论和关键技术的完整创新链条为目标,汇聚建材行业最具特色和优势的高校、科研院所和骨干企业等三类创新力量和资源。

平台构建支撑协同攻关。根据聚焦的重大任务组建若干重大技术创新平台,贯通“基础研究、应用基础研究、共性关键技术研究、产业化示范”科研创新链,汇聚产学研用创新链条各环节最优质的创新资源,支撑重大任务的协同攻关。

机制创新加速成果转化。对依托中心取得的原创性重大成果,建立有效的互认和共享保障制度,对于成果推广和转让,建立科学合理的风险分担和收益分配保障制度,建立产权激励、政策激励和文化激励制度,突破体制壁垒机制障碍,加速成果转化。

多元协同培养拔尖人才。立足全面提升学生的创新能力、实践能力和国际视野,组建人才培养试验区,建立科教协同、行业协同、国际协同的创新人才培养模式,构建支撑21世纪建筑材料科学技术发展需要的多学科综合交叉人才培养知识新体系。

助推行业实现超越引领。通过构建建筑材料绿色制造工程理论体系、突破主体制造工艺关键技术及装备、培养拔尖创新人才、加速重大成果转化,有力助推建筑材料工业实现“创新提升、超越引领”的战略目标。

 

协同创新中心的重大任务

协同创新中心紧紧围绕解决我国建材工业存在的重大问题,组建六大创新平台:

一是组建水泥绿色制造技术创新平台。重点研究水泥组成由传统四元体系(Ca-Si-Al-Fe)向多元复杂体系(Ca-Si-Al-Fe-Mg-S-RO)重大演变的矿物形成理论与水化相稳定理论,重点研发低品位钙硅原料制造水泥熟料、水泥窑协同处置废弃物、低碳低钙新型熟料烧制、水泥生产低碳低氮排放、工业废渣制备低碳胶凝材料等关键技术及其装备,建设低品位原燃料生产水泥、水泥窑协同处置生活固废等重大示范工程。

二是组建玻璃绿色制造技术创新平台。重点研究等离子熔化—浸没燃烧玻璃熔制理论,重点研发飞行熔化与高效传热、熔窑功能分段结构设计、多场耦合强化澄清等关键技术及其装备,建设玻璃低能耗熔制系统等重大示范工程。

三是组建建筑节能新材料技术创新平台。重点研究建筑材料光电热多功能协同理论,重点研发建筑材料多功能复合、结构/功能一体化等关键技术及系统,开发系列建筑节能新材料,建设多功能建筑材料与建筑结构一体化等重大示范工程。

 

四是组建重大工程混凝土技术创新平台。重点研究重大工程混凝土材料结构安全性与耐久性协同设计理论,重点研发深、远海和高寒高碱等严酷复杂环境条件下重大工程长寿命混凝土制备与应用关键技术,开发系列重大工程混凝土材料,建设“一带一路”重大基础设施和南海岛礁等重大示范工程。

五是组建建材工业大数据与智能制造技术创新平台。重点研发建筑材料工业大数据与两化融合、建筑材料绿色制造专家系统与智能制造等关键技术,建设水泥与玻璃智能制造等重大示范工程。该平台将为上述四大技术创新平台提供信息化与智能化深度融合的支撑。

六是建设拔尖创新人才培养试验区。改革招生选拔与培养制度,构建多学科交叉的人才培养知识新体系,探索以科教协同、行业协同与国际协同为核心的多元人才培养新模式。

 

 
 
 
推进改革创新,突破体制机制障碍,建立行业协同创新有效模式
 
 

 

制机制改革整体思路

围绕我国建筑材料工业创新驱动发展的战略需要,培育协同创新文化,贯通优质资源链、科研创新链和人才培养链3个链条,破解创新资源碎片化、任务聚焦发散化和人才培养模式单一化三大难题。

构建组织实施的新模式与新机制

一是构建基于顶层设计和重大任务牵引的科研组织新模式。聚焦建筑材料绿色制造需突破的重大工程理论和主体制造工艺技术及装备,由技术委员会提出重大任务建议,第三方国际评估机构对重大任务建议进行评估后,理事会对重大任务进行审定;按照重大任务指南,面向全球公开招聘遴选首席专家,由首席专家负责组建攻关创新团队;项目实施过程由主任委员会负责管理,任务实施成效由第三方国际评估机构评估;建立面向协同体内公开的重大任务管理系统,对重大任务进行实时检查和监督。

二是构建基于科研组织新模式的优质资源共享机制。以五大技术创新平台和任务分工为纽带,按照完整创新链条一体化设计,建立大型仪器设备共享网络平台,实现中心汇聚资源的高度公开,设立大型仪器设备共享维修基金,形成“一卡通”式的平台运行与管理模式,实现平台优质资源高效共享。统筹三类创新主体的高端人才资源,按照“公开招聘、竞争择优、分级聘任”的原则,采用“固定与流动相结合、全职与兼职相结合、内部与外部相结合”的聘用方式,建立与国际接轨的薪酬体系,推行“流动不调动”的人才汇聚模式,建立以“贡献主导、双向考核、业绩同认”的“动态当量”考核制度,破除人才流动难、聚集难的体制壁垒机制障碍,实现高端人才资源高效共享。

三是构建基于人才培养试验区的多元协同人才培养新模式。围绕协同创新中心人才培养的战略目标,建立拔尖创新人才培养试验区,以引领21世纪世界建材工业发展需求制定人才培养标准,构建涵盖材料科学、建筑科学、能源科学、环境科学、信息科学、先进制造科学等多学科综合交叉的人才培养知识新体系;建立研究型课程教学、弹性学制、团队导师制的全新培养制度;以行业优秀人才优化师资队伍,依托行业共建研究基地培养学生创新实践能力,形成行业协同培养人才的新模式;依托协同创新中心汇聚的国家国际联合实验室和国家国际联合研究中心等高水平国际合作基地,与国际著名大学和国际领军企业合作,协同培养具有国际视野的拔尖创新人才,形成国际协同培养人才的新模式。

 

 
 
 
落实重大任务,推动协同创新中心快速发展,实现超越引领
 
 

 

重大任务落实与进展

协同创新中心围绕发展目标和凝练的重大任务,依托组织承担的一批建筑材料领域国家级重大科研任务,稳步推进重大任务落实,取得了一系列重要进展。

一是初步形成了水泥窑协同处置生活垃圾,低碳胶凝材料制造工程理论、工艺技术及装备体系,建成了达到国际领先水平的大型示范工程。

二是提出了多场作用下玻璃配合料飞行熔化、强化澄清原理与工艺,初步形成了窑炉功能分段结构设计方法,为构建玻璃绿色制造工程理论、工艺技术及装备体系奠定了坚实基础。

三是研发了多功能复合节能镀膜玻璃、新型阻燃节能材料、功能化复合墙体材料、光电/热电转换薄膜材料等建筑节能新材料,初步形成了覆盖我国5个气候区的不同新型节能材料制备与应用示范工程。

四是初步确定了严酷环境条件下混凝土结构耐久性与安全性协同设计原则,开发出高抗蚀海洋混凝土、大跨度桥梁工程特种混凝土等关键结构新材料,为深、远海工程与西部特大型交通工程建设提供了关键材料与技术支撑。

五是初步完成了中国水泥工业环境状况调查和水泥制造产业链的信息知识库建设,基本建立了集团级水泥智能云制造信息平台,为实现建筑材料绿色制造过程的两化融合奠定了坚实基础。

 

未来发展与重大突破

协同创新中心将通过建立硅酸盐建筑材料绿色制造工程理论,突破绿色制造关键技术与装备等若干重大关键技术,研发出系列建筑节能新材料,建成一批重大示范工程,为建材工业实现节能减排阶段性战略目标提供重大支撑。

一是构建绿色制造重大理论,探明低品位原燃料复杂组分新体系熟料矿物形成机理,提出低碳胶凝材料水化相稳定、玻璃飞行熔化、严酷环境重大工程混凝土材料设计等理论。

二是突破绿色制造关键技术与装备,包括水泥低品位原燃料应用与废弃物协同处置、玻璃高效熔化、建筑材料制造过程脱硫脱硝、建筑节能新材料与建筑结构集成一体化等关键技术与装备。

三是建立6项重大示范工程,包括水泥窑协同处置生活固废工程、低品位原料生产水泥示范工程、低碳胶凝材料应用示范工程、超薄与柔性玻璃示范工程、南海岛礁建筑示范工程、高效节能建筑示范工程。

四是培养和造就一大批建材行业领军人才和拔尖创新人才。基于创新人才培养实验区,根据两类人才不同的评价体系遴选出8000名优秀学生,按照科教协同、行业协同、国际协同的全新培养模式进行培养,造就一大批支撑行业未来发展的领军人才和拔尖创新人才。

 

通过510年的努力,由武汉理工大学牵头组建的协同创新中心将力争建设成为21世纪世界建材工业领域重大原创成果的发源地、汇聚和培育杰出创新人才的高地、国际高水平合作研究与交流的基地,从而引领建材工业实现战略转变与可持续发展。