2019年5月20日,我受邀到台玻集团天津基地参加技术交流活动,在跟对方技术老总交流中了解到,台玻集团利用我们研发的氧化锌靶材所镀的高透双银Low-E薄膜玻璃即将应用在国家重点工程——北京冬奥会国家速滑馆“冰丝带”的幕墙玻璃上,他说正是依靠我们提供的氧化锌靶材所镀薄膜有效地提升整个膜系的可见光透过率,他们击败众多对手,一举夺得相关订单。听到这里,我特别欣慰和开心,看到自己十多年来所研发的材料终于在产业界得到真正的应用,不仅获得了客户的肯定,还帮助他们进一步服务于国家的重大战略和重点工程,这难道不正是我们新材料科研工作者一直追求的理想吗?
2014年3月,宁波材料所多年研发的氧化锌磁控溅射靶材项目终于落地生根了,中科院宁波材料所与地方2家企业合作,共同成立了宁波森利电子材料有限公司。本着材料所对产业化项目“扶上马,送一程”的原则,我和兰品军工程师作为“科技特派员”一同到企业协助开展产品的规模化生产工作。公司从氧化锌平面靶材的中试线起步,秉承“边研发、边建设、边销售”的发展思路,陆续成功开发了氧化锌旋转靶材的量产技术,并建立了相应的规模产线,此外还建立了靶材的喷涂产线和绑定产线,拓宽了产品和服务供应的种类。目前公司的产品已经在台玻、南玻、福耀汽车玻璃等30余家公司得到应用,获得了一致好评!
在这五年里,我们经历了不少酸甜苦辣:从影响产品质量的一个小问题没有解决时的心焦,到快要到货期还没有发出货的心急,再到关键时刻设备出故障以及工人操作失误影响生产的心碎等等。但是在看到一个又一个问题被解决掉之后,能把产品高质量地生产出来交付给客户并得到好评之后,我们都有如释重负之感,认为这种付出是值得的。按照当下流行的一句话就是“痛并快乐着”。
产业化的研发过程以及五年来在企业的挂职工作让我从微观层面对如何实现科研成果的产业化有了一些心得和思考,希望能为正从事科技成果产业化的科研人员提供一点帮助和借鉴。
及时转变思路与惯性
大部分做材料的科研人员一直秉承这样的思路与惯性:看文献→实验室合成少量材料→表征与测试→发表文章→申请基金项目。这也是我最初的工作思路,但是不久我就发现了问题:第一,实验室器皿所合成的原料量太少,最多只能在百克量级,可以满足2英寸靶材的制备需求,虽然原料性能很好,但是很难规模化地提供给客户使用(百公斤量级);第二,实验室制备出2英寸的圆形靶材只能供应给实验室镀膜使用,而产业化大面积镀膜设备所用平面靶材单片长度最大可以到300mm,另外,那时国外公司已经开始推出新一代的大尺寸旋转靶材产品,这些都对陶瓷靶材的成型和加工提出了更高的挑战。面对这种形势,如果我们只把2英寸的靶材做到极致,依然没有任何竞争力,一方面跟国内其他研究机构的研发工作差异性不大,另一方面根本不可能解决产业界的需求,有可能最终做出来的工作只能发点文章,申请点小项目,而不能落实到可以使用的具体产品之中。基于此,我们果断调整工作思路,将产业需求放在工作的首位,视之为工作目标,陆续采用创新的手段攻克了原料规模合成、大尺寸坯体致密成型以及高温致密烧结这几项关键技术,为该项目的最终产业化奠定了基础。
产业化的工作在于补齐“短板”
如果说基础研究的工作在于解决由“0”到“1”的问题,那么我认为,产业化工作的内容则在于解决从“1”到“无穷多”且保持“一致性”与“稳定性”的问题。其实,在一个高技术产品中真正需要解决的科学问题并不是很多,在基础研究阶段找到合适的解决方案以后,更多产业化的工作是围绕这些解决方案所开展的工程化开发,补齐产品中的“短板”,最终为客户提供完美的产品。如果这些短板补不齐,产品也很难能做出来。在这方面,我个人的经验是开展产品的多批次重复试验,以产业化的实战标准来优化流程和工序,将产品的工艺流程做到越简单越好。例如,考虑到操作工人的文化程度不高以及用工成本的增加,我们在研发阶段简化多道操作程序,采用不复杂操作即可提高产品的成品率,而且只需要为数不多的工人就可以实现较高的产能;此外,通过我们采用创新的技术流程以及自行开发的多套装备,极大地降低了设备成本。初步估算,截至到成果产业化之前,我们一共开展了4轮工艺流程调整,压缩了10多道工序,带来的好处是,在产品产线建好后的两个月内我们迅速打通了平面靶材的整个工艺流程,在产线建成后的六个月内,以最快的速度完成了旋转靶材的研发和生产,产品性能稳定。
重视团队与学习的力量
俗话说“独行速,众行远”。在我看来,一个人的力量总是有限的,要把精力放在自己最擅长的事情上,不擅长的部分可以通过与别人合作加以解决。例如,我们产品的机加工好坏是能否生产出高质量产品的关键,客户对靶材产品的尺寸精度和光洁度等有着非常高的要求。而且,陶瓷靶材不同于一般的金属材料,非常硬脆,加工难度相对较高。在这方面我们之前没有任何经验,因此我们一方面努力学习机加工设备的操作流程,另一方面多方请教并与有加工其他材料经验的老师傅一起实验,摸索陶瓷靶材的加工流程和质量控制点,逐渐提升了机加工的成品率。此外,得益于采购部门的努力,我们有了性价比更高的原料供应;得益于人事部门的工作,我们招聘到了合适的一线操作工人;得益于销售部门的辛勤付出,我们尽快得到了产品的使用反馈以及客户在新产品上的发展方向。
企业不同于研究机构,企业是以赢利为目的的,生产出来的产品必须要能销售出去。市场竞争瞬息万变,客户的需求也在不停地变化,只有练好自身的“内功”、增加自身实力才能不会被市场所淘汰,未来,我们还会继续努力,更好地推进成果的产业化,用科技为企业的发展与腾飞提供力量。
用于“冰丝带”幕墙的Low-E玻璃
(新能源所 杨晔)
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