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26特色園區跟蹤調研|中期成果⑤航空航天如何賦能上海制造

澎湃新聞與上海發展戰略研究所聯合課題組
2021-04-14 12:16
來源:澎湃新聞
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【編者按】

2020年,上海集中推出26個面積在3至5平方公里的特色產業園區,定位“小而美”,瞄準科技前沿和產業高端,聚焦集成電路、人工智能、生物醫藥、航空航天、新材料、智能制造等六大關鍵領域核心環節,全力打造產業發展新高地。上海作為中國重要的節點城市,是長三角地區的樞紐,同時還是中國對外開放的窗口,在當前復雜國際形勢背景下,上海的制造業產業鏈梳理、再造和升級,非常關鍵。

澎湃新聞·智庫報告推出“科技城”系列第一季,追蹤調研上海26個特色園區,探尋上海產業創新升級的可能路徑。 

航空航天產業是中國綜合國力的標志之一,其產業內容涵蓋航空工程、航空制造、航空運輸、航空服務等多個領域。作為經濟社會效益競爭的焦點之一,航空航天產業發展不僅能夠體現國家利益,而且是加強和鞏固國防的重要基礎,對于國家安全與發展具有舉足輕重的地位。放眼未來,“航空強國”應該包含兩方面的涵義:一方面,航空業本身要成為與美歐同臺競技的強者;另一方面,要以航空而強國,把航空業的擴張和發展作為現代化強國建設的引擎或強大推動力。隨著C919大型客機成功首飛、ARJ21新支線飛機示范運營,上海初步建立了以大型客機和民用航空發動機、新支線飛機量產為代表的民用航空產業體系。“十四五”時期,上海推動航空航天產業發展,構筑“上海制造”戰略優勢,既體現出上海在全國發展中的使命擔當,也凸顯了上海的國際視野與理想抱負。

一、 世界航空航天產業發展新趨勢

(一)航空航天產業進入提速期,歐美國家領先優勢明顯

從行業年均增速及市場潛力釋放規模來看,現階段世界航空航天產業已進入了提速期。根據摩根士丹利預測,全球航空航天制造業的規模將從2016年的3500億美元增長至2040年的超過1.1萬億美元,年增速10%以上。全球各國行業增加值占比來看,美國仍占主導地位,約占全球的49%,其次是英國約占8%。中國得益于近年來政府的高度支持,超越德國和英國,全球市占份額位列第三,約為7%(圖1)。

圖1 2018年全球航空航天產業份額占比情況。資料來源:中國報告網整理

在全球航空航天產業規模的行業占比中,飛機制造業占比最高約為54%,其次是關于航空航天產業維修升級服務約占比27%,衛星和空間占比7%,導彈和無人機占比約為5%(圖2)。近年來,神舟飛船上天、“嫦娥登月”計劃、國產大飛機試飛、北斗衛星的發展、殲20服役等等事件發生,中國無論從政策上還是資金上,都在向全面提升航空航天重點行業份額占比和產業國際競爭力目標邁進。

圖2 2018年全球航空航天產業分行業規模占比。資料來源:中國報告網整理

(二)疫情沖擊導致供應鏈風險加劇,關鍵環節自主可控成為各國關注點

受到新冠疫情沖擊,航空航天產業供應鏈風險不斷加劇,疫情的暴發在全球形成了十分明顯的航空航天產業鏈“閉關自守”的傾向。歐美各國出于產業鏈上游企業供應鏈自主可控的考慮,通過經濟救助、政府補貼等一系列措施,逐步收回原先分包給跨越國境的不同企業的生產工序和環節,將其收縮至國內或區域內部進行生產。波音和空客為代表的處于航空產業鏈上游的飛機制造商和供應商,利用寡頭地位不斷從政府獲得經濟援助、從金融機構獲得商業貸款。例如,美國通過2萬億美元經濟救助計劃,其中包括向航空類頭部企業提供250億美元直接經濟援助,以及250億美元的貸款擔保。 

圖3 航空航天產業鏈   

疫情催化下, 在加強“主制造商-供應商”產業鏈建設過程中,航天航空制造業產業鏈的核心層(圖3)成為各國發力的關鍵領域。具體而言,航空航天產業鏈核心層主要包括直接和航空業獨特資源有關的環節,是航空業獨立存在的基礎,包括發動機制造、機載系統制造、材料研制、機身建造和組裝等領域。航空航天產業鏈關聯層對核心環節起到支撐作用,主要是指航空產業中的專業服務業,如租賃、金融、貿易、物流、維修、咨詢、培訓、法律等;航空航天產業鏈擴展層,依托前兩類產業引發的產業,如相關的展覽、旅游、房地產、零售等商業服務產業。在此背景下,中國航空航天產業鏈需要科學布局,不斷擴大核心層本土化供應比例,邁出選擇性自給自足的堅實步伐。

(三)數字新型基礎設施建設加速推進,衛星通信行業潛力巨大

數字新型基礎設施成為未來航空航天產業發展的重要基礎條件和保障措施,世界各國均高度重視,已經在5G基礎設施、天基互聯網等重點領域展開布局。在天基互聯網方面,美國Space X公司于2015年率先提出了星鏈計劃,表示旨在為整個地球全天候提供高速衛星互聯網服務,預計在9 年內向太空軌道發射約1.2萬顆通信衛星。Facebook公司自2018年開始著手籌劃雅典娜衛星項目,旨在通過毫米波無線電信號向地面提供互聯網接入。根據《2017-2021年中國衛星產業深度分析及發展規劃咨詢建議報告》顯示,未來10年全球衛星及應用產業發展潛力巨大。2015-2024年全球將制造發射1400顆衛星,在衛星制造和發射上將會產生2550億美元收入。隨著中國加快對現有衛星資源的開發和利用,衛星導航與衛星通信、遙感、高分等衛星資源與行業和大眾應用的融合發展將具有廣闊的前景和巨大的市場。

二、 上海高質量發展航空航天產業優勢與挑戰

(一)國內領先的航空航天材料與設計、工藝與裝備、工程與服務技術行業資源與功能性平臺集聚優勢

目前,上海航空產業已經形成了以浦東新區為主的“2+X”空間格局,其中浦東新區的張江高科技園以飛機研發設計為主,祝橋的大飛機產業基地以飛機總裝為主,臨港地區以發動機制造為主(圖4)。在航空航天材料方面,位于上海的中國寶武鋼鐵集團作為全球鋼鐵技術引領者,一直致力于航天航空新材料的研發及應用,為國家重大裝備材料方面實現很多重大突破。在工藝與裝備方面,上海已集聚了飛機核心零部件制造15家企業,從各企業功能布局來看,已形成從飛機研發設計到維修服務完整的產業鏈。在工程與服務技術行業資源與功能性平臺集聚優勢方面,現階段上海已集聚民航華東管理局、民航華東空管局、上海機場(集團)有限公司、中國航油集團華東分公司、航空仲裁法庭等重點功能性機構,以及飛機設計、航空運輸、航空維修、航空物流、通用航空等航空服務產業鏈,航空服務業企業達218戶,航空服務業產業集群效應明顯。根據《上海虹橋臨空經濟示范區發展規劃(2018—2030年)》,上海重點航空服務業企業增加值年均增速將達到8%左右,上海重點臨空服務業企業主營業務收入年均增幅將保持在10%左右,全球航空企業總部集聚效應不斷顯現,高端服務業發展環境持續優化。

圖4 上海航空產業規劃圖  資料來源: 上海市產業地圖官網

(二)依托中國商飛大飛機項目引領和科技創新中心“上海制造”形成戰略優勢

中國商飛集團從2008年5月11日在上海成立,到2017年國產大飛機C919上海首飛,同時實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目,統籌干線飛機和支線飛機發展,用近10年時間串起了一條完整的民用飛機制造產業鏈。上海科創中心建設的優勢也體現在航空航天產業。從高等院校來看,上海有四所高校院系開設了與航空產業相關專業,分別是復旦大學航空航天系、同濟大學航空航天與力學學院、上海工程技術大學航空運輸學院以及上海交通大學航空航天學院。從科研院所來看,有5家科研所,分別是上海航空測控技術研究所、上海飛機設計研究院、中國航空研究院上海分院、中國航空無線電電子研究所和民用航空發動機測試驗證中心(圖5)。從功能平臺來看,上海集聚了5家平臺,分別是國家商用飛機產業計量測試中心、國家商用飛機制造工程技術研究中心、民用飛機模擬飛行國家中實驗室、民用飛機工業設計中心和ELEMENT民用航空先進檢測技術實驗室。打破常規產學研合作模式,整合開發這些創新資源,將不斷提升上海航空航天產業人才吸引力,進一步集聚國內外航空航天產業創新資源能力,為“上海制造”形成戰略優勢提供巨大動力支撐。

圖5 上海航空航天科研院所分布圖  資料來源: 上海市產業地圖官網

(三)初步形成了北斗衛星導航應用覆蓋全產業鏈產品形態和較為完整的產業體系

近年來,上海把北斗產業作為推動經濟發展的戰略新興產業新動能、新支柱,多方施策,推動北斗產業聚集發展,出臺了《上海市推進戰略性新興產業“衛星導航”專項工程實施方案》,同時設立戰略性新興產業專項資金,從產業基礎設施建設、關鍵共性技術攻關和推進重點行業應用等幾個方面推動上海北斗產業發展。

在上海衛星導航與位置服務產業布局中,楊浦區的灣谷北斗高精度產業園以高精度位置服務為主,青浦區的中國北斗產業技術創新西虹橋基地以北斗導航、衛星應用為主(圖6)。閔行區閔行衛星導航應用產業園以空間信息產業為主,嘉定區的司南北斗高新技術產業園則以高精度北斗/GNSS板卡、北斗高精度應用模塊研發為主。在目前已經落戶上海的170多家創新企業中,位于北斗導航和位置服務產業鏈上游的北斗芯片、天線、高精度板卡等方面,聚集了以海積、金贊、華測等為代表的具有業內領先水平的企業;在基礎數據和數據服務方面,聚集了以圖聚、度勢等為代表的具有技術創新優勢的企業;在中游終端集成環節,聚集了包括華測、普適、勢航等十多家具有極強競爭力的企業;在下游運營服務環節,勢航、博冕、美迪索科、愛喜等多家企業已成為具有領先地位的位置服務和車聯網服務運營商。同時,一批“北斗+”跨界融合類企業集聚上海,不斷促進技術領域間的跨界融合創新,如諾力、寰鷹等“北斗+”智能無人系統的相關企業。現階段,上海的北斗衛星導航產業已經成為一個完整、特征鮮明、運行機制有效、優勢明顯的產業鏈分工的科技創新集群。

圖6 上海衛星導航與位置服務產業規劃圖  資料來源: 上海市產業地圖官網

(四)大飛機產業仍處于全球價值鏈不利位置,面臨關鍵部件制造能力不足挑戰

國外大型航空制造企業憑借其先進的技術積累和雄厚的資金實力,在全球產業價值鏈的高附加值環節,保持著壟斷治理者的地位,成為全球大型商用飛機產業的技術領先者和創新驅動者。國內參與大型商用飛機研制相關企業,由于核心技術和系統研發能力不足,暫時無法攀升到全球產業價值鏈的高端環節,只能處于價值鏈的低端,負責一些一般零部件制造。大型商用飛機各主要部件在全球的分配如表1所示,現階段中國只能負責較少的重要部件和價值量較低的一般零部件生產。

表1 大飛機各部件在全球價值分配

(五)航空航天制造仍要面對關鍵技術薄弱、品牌影響力不強挑戰

現階段,上海航空航天制造仍然以“軀干制造”為主,對于航空航天產業鏈各環節的技術和管理水平等方面與國外還存在一定的差距。發動機、機載設備和新型復合材料等關鍵核心技術短期內難以達到國際先進水平,會導致產業鏈低端鎖定。另外,中國適航審定能力依舊薄弱,短期還無法得到國際上的完全認可。與此同時,由于中國大型商用飛機項目起步較晚,其承載主體中國商飛公司也才剛剛成立沒多久,尚未形成自主品牌。國外大型商用飛機品牌成功經驗表明,自主品牌形成要經歷日積月累。中國大飛機自主品牌建設將任重道遠。

(六)航空航天研發領域仍面臨“產學研”創新協同脫節、效率不高挑戰

現階段,央企、國企、高校在對接上的體制機制仍然不通暢,存在共擔風險、共享收益利益分配機制不健全等問題,導致上海航空航天制造領域產學研協同創新動力不足,創新網絡聯系度不高。主要表現為,一方面,大學和科研機構技術創新和創新成果轉化的渠道不夠暢通;另一方面,軍民融合方面,雖然上海有大量優秀的軍工研究所,但是由于缺乏體制聯結整合等問題形成了“民參軍”“軍轉民”的壁壘,協同創新效果欠佳。

三、 三大特色園區將成上海航空航天強鏈、補鏈重要抓手

隨著“臨港新片區大飛機園一谷一園”項目開工,臨港新片區大飛機園、北斗西虹橋基地、華東無人機基地相繼獲得航空航天產業特色園區授牌,三大特色園區分別圍繞打造大飛機“工業皇冠”之谷,建成全球具有影響力的無人機產業創新示范區,以及建設具有全球影響力的北斗導航位置服務科技創新中心,為上海航空航天產業高質量發展進行補鏈和強鏈。

表2  上海航空航天特色園區

(一)臨港新片區大飛機產業園,聚力打造大飛機總裝和關鍵設備和零部件、關鍵技術、關鍵材料研發國際新高地

截至2018年底,中國航空產業園數量為84家。從目前中國航空產業園區建設現狀來看,大致可以將航空產業園區分為三類,分別是采用“核心基地+生產區”模式的以航空制造業為主導的制造型園區;采用“核心基地+服務區”模式的以航空服務業為主導的服務型園區和以“核心基地+生產區+服務區”模式的綜合型園區。 

表3 中國航空產業園區按模式及主導產業分類

資料來源:前瞻產業研究院整理 

臨港新片區大飛機產業園將聚焦大飛機總裝環節,致力于打造綜合型園區,占據國際航空產業鏈“五新”制高點。

一是打造國際航空產業集聚新高地,吸引以航空產業為核心的新興產業內一系列上下游國際性企業,匯聚全球航空產業相關數據資源,接軌、制定國際航空產業相關的規則、標準。

二是打造國際航空科技創新的新策源地,以中國商飛打造主制造商與供應商緊密協同的大飛機“一谷一園”為載體,吸引全球航空產業的各類重點實驗室、工程技術研究中心、院士專家工作站,推動企業打破一批卡脖子的關鍵核心技術,形成產學研深度融合的國際協同創新體系。

三是打造國際高端航空產業引領前沿的新集聚地,發展一批具有國際競爭力的世界級航空研發、制造標桿企業,集聚世界水平的科學家、科技領軍人才、工程師,高水平的投資貿易金融和創新創業等國際優秀人才,推動云計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能、5G等技術在航空產業的深度應用。

四是打造國際航空復材全要素的新基地,導入一批具有大型復材部段研發和生產能力的企業入駐,布局復材上下游供應鏈,培育具有潛力的國內復材工裝供應商,建設結構件生產平臺、供應鏈支持平臺、支撐保障平臺,形成全流程、全要素的產業鏈。

打造國際開放型航空服務體系的新示范地,圍繞“人、貨、機”,構建新型國際航空專業服務與商業服務體系,推動出行、物流、貿易、金融、培訓等領域更高水平地開展跨境服務業務。

(二)華東無人機基地,立足于提升無人機整機研發、復合材料、飛行控制軟件等關鍵產業環節掌控力

一是利用獨特的園區品牌集聚研發環節頭部企業。在民航華東管理局參與下,成為首個由政府主導并正式允許無人機開展多場景測試、應用的基地。基地集聚了無人機整機研發、碳纖維復合材料、飛行控制軟件等研發制造類企業共16家,保障簽約飛行單位63家,代表企業有中國商飛創新工作室、峰飛航空、凱之路復合材料、哈瓦航空、iUnify。

二是利用功能平臺集聚優勢打造無人機產業的服務鏈。基地已經建成飛行服務中心、研發制造基地、展示交易中心、培訓教育中心、低空智能研究院、適航技術研究中心等公共平臺。同時基地也入駐了一批專注于無人機飛手培訓的平臺服務型企業,為上海市乃至華東地區提供專業執照培訓、無人機表演服務等。上海優偉斯智能系統有限公司研發的U650,載重約200公斤,目前已經為中國郵政提供島嶼航線試飛服務;東庭自動化技術有限公司研發的無人機自動起降平臺、農林植保無人機以及獵騎兵系列無人機涵蓋導航控制、紅外線圖像處理等功能服務。

三是充分利用市區無人機政策,打造政策高地。圍繞金山區扶持無人機產業發展“十八條”,從金融、人才、產業生態、配套服務等五個方面出發,包括設立5億元專項資金全力推動無人機產業快速發展,力爭在3年內形成百億產業規模,打造世界級“天空之城”。

(三)北斗西虹橋基地園區,發力高精度導航位置服務技術等關鍵技術,以及行業應用類、大眾應用類終端產品

一是發揮產業鏈集聚優勢。按照產業化科學部署,北斗西虹橋園區通過打造招商宣傳平臺、運營服務平臺、企業服務平臺、孵化服務平臺、技術支持平臺和投融資服務平臺,目前已經集聚了大批北斗產業鏈各個環節的企業,如:專注于北斗高精度測繪領域的華測公司位于中游,生產天線和高精度板卡的海積公司、研制芯片的北伽公司位于上游,開發學生定位機、老人手機并提供服務的美迪索科和位盟公司位于下游,還有在無線室內定位、搜索救援及安防、智能掃地機器人等領域具擁有尖端技術的博冕、瀚界、物景等企業,形成了集聚效應并且共同發展。

二是發揮關鍵技術創新平臺優勢。園區成立伊始就規劃建立了“導航與位置服務技術融合創新聯合實驗室”(以下簡稱“聯合實驗室”),引導園區企業與高校聯合開發前沿技術產品,“產學研”一體化發展,因此聯合實驗室引入了上海交通大學導航與位置服務重點實驗室、武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室研究中心、與國防科技大學超算研究院等重點研發機構,將這些研發機構的科技服務延伸至北斗西虹橋園區,圍繞產業鏈瓶頸技術,提供前沿設施與體驗服務。

三是致力于開發行業應用類、大眾應用類終端產品。園區重點布局通導一體化芯片,打造位置物聯網核心能力,布局北斗高精度大眾化應用,形成“上海北斗”品牌。

四、上海高質量發展航空航天產業的主要對策

“十四五”時期,為支撐上海具有全球影響力的科技創新中心建設,貫徹落實制造強國戰略,進一步完善上海航空制造產業鏈體系,構筑“上海航天制造”的戰略優勢,上海亟待在航空航天裝備與服務、無人機產業鏈技術創新鏈和衛星應用與位置服務方面發力。

(一)聚力提升航空航天裝備與服務

依托特色園區建設,推進ARJ21-700新支線客機產業化、規模化、系列化發展;加快C919大型客機研制、生產、適航和交付;推進機載設備及系統研制,構建關鍵零部件、航空材料配套體系;突破商用航空發動機研制關鍵技術;發展通用航空產業,提升飛行控制地面保障設施能級,布局無人機產業鏈;發展新一代運載火箭、應用衛星平臺、載人航天、探月工程和空間安全與維護等領域的研發制造;提高核心元器件和關鍵基礎材料自主保障能力;促進航天技術轉化和空間技術應用,推動以智慧能源、智能裝備為重點的航天技術應用和相關服務業發展。

(二)積極布局無人機產業鏈技術創新鏈

依托特色園區建設,以無人機產業整機生產落地和發展為牽引,吸引上下游企業,整合國內外優勢資源,集聚無人機產業鏈上下游企業,形成產業生態鏈的集聚。以智能感知導航與飛行控制深度融合為突破口,以智能無人機技術研究為抓手,形成產業技術核心競爭力;依托政府支撐環境,建立具有國際影響力的測試評估試驗場和完善的培訓配套服務,占領無人機行業標準高地。

(三)不斷完善衛星應用與位置服務

依托特色園區建設,積極發展衛星遙感、通信、導航等時空協調系統,突破以高精度、高動態、高可靠為重點的核心模組技術,推進北斗衛星導航與移動通信、物聯網和遙感等廣泛融合;創新商業和服務模式,促進衛星導航在智慧城市和社會服務等方面的多元化應用,推動以位置服務為核心的大眾應用規模化發展。

(四)加大軍民融合及商業化力度

依托特色園區建設,聚焦航空航天的研發制造領域和航空航天的技術服務領域的軍民融合發展,特別是在技術轉化、商業運行、市場推廣方面。推進裝備融通、標準融通、人員資質融通等,降低軍民航的切換成本,增強航空航天產業對區域經濟技術輻射、提升產業和經濟拉動作用。

[本文執筆人:姜乾之、李元亨,課題負責人:張俊、李顯波,課題統籌協調:田春玲,課題組成員:張云偉、柴宗盛、王琳杰、姜乾之、崔園園、戴躍華、張靚。感謝上海市經信委、上海市開發區協會和禮森(中國)產業園區智庫對本次調研的幫助] 

海報設計:尹惠璇

    責任編輯:田春玲
    校對:丁曉
    澎湃新聞報料:021-962866
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