2004年4月，在三峡右岸电站70万千瓦水轮发电机组招标中，哈尔滨电机厂（简称“哈电机”）通过自主创新战胜在左岸电站建设中曾经指导过他们的“洋教练”，一举中标4台机组，这是我国企业首次独立承制世界最大的水轮发电机组的设计和制造任务。哈电机在三峡工程中创新图强的故事，得到了国务委员陈至立的肯定，并做出批示，责成科技部派人深入哈电机实地调研，总结哈电机引进消化吸收和再创新的经验。
哈电机的创举既是企业多年持续不断推进信息化的结果，也是科研人员自主创新的结晶。这表明随着制造业信息化的深入，信息化不仅是企业提高生产效率和经营效益的利器，还是推进自主创新的平台。
自主创新的内涵
制造业信息化包括两方面：一是研发设计信息化，包括应用CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助工艺过程设计）、PDM（产品数据管理）及PLM（产品全生命周期管理）等；二是管理信息化，包括实施MRPII、ERP、CRM、SCM及KM等。不论是研发设计信息化还是管理信息化，其高级阶段都是企业知识管理，并以此为基础推进自主创新。
在制造业信息化的早期阶段，信息化和自主创新除偶尔“相会”外，基本上是两条“平行线”，因为研发设计信息化的主要功效是提高设计效率和产品设计质量，管理信息化的主要功效是降低经营成本、提高管理水平；而自主创新尤其产品自主创新基本上是产业技术自我发展，与IT几乎没关系。但随着制造业信息化的深入，研发设计信息化不仅提高了产品的设计效率和设计质量，提高了企业市场反应能力，而且沉淀在系统内的知识使得PDM、PLM等软件从设计工具变成了产品创新的知识平台；沉淀在ERP内的大量管理数据成为企业管理创新和品牌创新的基础。
创新是永恒的主题，是可持续发展的源泉。8月21日，国务委员陈至立在中国科协2005年学术年会上说，自主创新主要包括三个方面的涵义：一是加强原始性创新，努力获得更多的科学发现和技术发明；二是加强集成创新，使各种相关技术有机融合，形成具有市场竞争力的产品和产业；三是在引进国外先进技术的基础上，积极促进消化吸收和再创新。换句话说，从“中国制造”走向“中国创造”，必须在这三个层面上下功夫。
IT在自主创新的不同阶段有着显著不同的作用，随着研发设计信息化建设的深入IT大大加快了引进、消化吸收和再创新的速度，沉淀在PDM、PLM等系统内的知识为集成创新提供了知识平台，但在原始创新中IT的价值主要表现为计算工具。
加快引进消化吸收和再创新的速度
中国用“市场换技术”已经多年，但以往用市场换取的“技术”通常是产品和图纸，科研人员拿到外方图纸后常常知其然，而不知其所以然，因而很难真正意义上消化吸收，当然也难以再创新。在三峡左岸电站招标中，国家依然坚持“市场换技术”，不同的是，这次不再要求外方仅仅提供图纸而是和国内企业一起设计制造。1997年，哈电机还是个“学生”，作为分包者与“洋教练”——法国阿尔斯通公司和挪威KEN公司一起承担三峡左岸电站8台发电机组的设计制造。
以前，哈电机也曾多次和国外企业开展联合设计，但由于设计环境不同，只好派人到国外“拆图”，即在外方监督下把总包图纸转化成国内标准，再回国设计，不仅效率低下而且难以真正学到外方的设计方法。
在三峡发电机组设计制造中，哈电机利用异地联合设计环境与外方开展了网上联合设计。哈电机副总专业师郭玉森说，网络环境是企业实现信息化、集成化的基础，也是参与国际合作的入场券；哈电机为建立国际合作的技术环境，实现全球环境下的大制造，在企业Intranet得到充分发展应用的基础上，构建了多国异地联合设计环境。瑞典KEN公司的设计人员把设计任务以及设计方法通过电子邮件发给中方，中方设计完成后再发给对方，遇到困难时双方通过电子白板在网上交流。
在电子邮件往来间，哈电机的设计人员不仅完成了设计任务，而且学会了产品设计的计算方法，如水轮机转轮重心的计算方法等。更重要的是，联合设计过程中积累的大量设计数据沉淀在了哈电机的信息系统内。郭玉森说：“产品设计中最难的不是画图而是计算，过去出国学习，老外一般不传授产品硬度、耐力等的计算方法，学不到计算方法就等于没学到产品设计的真谛。”但通过分析沉淀在系统内的数据，哈电机的设计人员不仅引进了瑞典KEN公司的水轮机设计方法，而且消化吸收了其先进技术，进而发现并突破了外方技术的“软肋”。
刘胜柱是三峡发电机组水轮机转轮的主要设计者，几年前刚看到老外的设计时，刘胜柱认为太完美了，简直无懈可击，想改进根本不知道从何下手。但在联合设计中，刘胜柱发现“老外的技术也并非十全十美，也有弊病”。原来，挪威KEN公司交付给三峡的转轮技术虽然在性能上达到了当时的世界领先水平，但在稳定性方面没有全面达到合同要求，特别是存在一个高部分负荷压力脉动带。“老师”的软肋成为“学生”创新的靶点。通过对引进技术的消化吸收和再创新，采用新的设计理念和方法，哈电机在水轮机转轮的稳定性方面消除了高部分负荷压力脉动带，从而在右岸电站竞标中战胜“洋教练”，一举中标4台发电机组。
类似的故事也发生在哈飞集团、大连新船重工等企业。早在20世纪90年代初，哈飞集团就利用CAD、CAM、CAE技术和法国、新加坡企业共同研制EC120轻型直升机。为适应国际合作研制的要求，当时哈飞集团引进了法国达索公司的三维设计软件CATIA、美国的CAE软件NASTRAN以及IBM RISC6000工作站；在相同的开发环境下，哈飞集团通过联合设计不仅引进了对方先进的直升机研发技术，而且获得了CAD、CAM、CAE的应用经验。EC120轻型直升机成为哈飞集团第一个采用计算机技术完成全部设计工作，同时采用CAD、CAM一体化技术加工、制造重要结构件的直升机。
CAD、CAE、CAM、CAPP等计算机辅助技术不仅缩短了产品研发、设计周期，提高了研发、设计质量，而且大大提高了技术引进消化吸收和再创新的速度。为引进先进技术，过去只能派人到国外学习，且不论对方是否愿意传授核心技术，即便对方愿意传授，学习者也往往只能被动接受，因为学习者难以参与到具体设计实践中。如今，依托CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM等技术，虽然仍需派少数人出国学习，但国内企业更多的是通过异地联合设计在实践中引进国外先进技术。目前，哈电机在与GE公司合作中，通过互联网搭建起异地工作室，中美双方设计人员在完全相同的技术环境下进行协同设计，不仅使用完全相同的设计工具、计算模型，而且所有数据存放在双方都能访问的信息系统内。在协同设计过程中，学习者变被动接受为主动学习对方的计算模型、设计理念等；更重要的是，积累了丰富的设计数据，为日后消化吸收和再创新提供了“资源”。
为集成创新提供知识平台
引进、消化吸收和再创新固然重要，但一个国家的发展、民族的进步毕竟不能依靠外力，从“中国制造”走向“中国创造”关键还得依靠中国人自己的努力。对国内大多数企业来说，当务之急不是推进原始创新颠覆行业竞争的规则，而是通过集成创新提高产品附加值，从产业链末端向上游“迁徙”。陈至立说：“当今科学技术发展的基本趋势表明，集成创新是科学技术向前发展的重要形式。我们应当注重选择具有较强技术关联性和产业带动性的重大战略产品，大力促进各种相关技术的有机融合，在此基础上实现关键技术的突破和集成创新。”
去年，安徽叉车集团接了一份生产堆垛机的订单。堆垛机主要功能是把集装箱一个个摞起来，每个集装箱高2.44米，客户要求最高摞到7层。以前，安徽叉车集团从未生产过堆垛机，国内用的堆垛机主要依靠进口。依托三维CAD、CAE、PDM等“软装备”，安徽叉车集团通过自主创新仅用几个月就将产品交付客户，更重要的是在堆垛机设计制造过程中几乎没有发生错误，这在安徽叉车集团发展史上还是第一次，在企业内引起极大轰动。安徽叉车集团董事长张孟青说：“在产品设计过程中，我们仅仅参考了国外的一些图片，所用技术全部是自有成熟技术，但主要技术参数均实现了国内领先。”客观地说，安徽叉车集团所作的原始创新并不多，其创新主要是利用CAD、CAE、PDM等“软装备”，把成熟的叉车技术集成、融合在一起，推出满足客户需求的高附加值产品。
早在2001年，安徽叉车集团就推广应用三维CAD，如今研发部门人手一套三维CAD，人均1.2台计算机，所有新产品全部在三维CAD平台上开发。二维CAD仅仅实现了产品设计的电子化，但三维CAD不仅提升了设计效率和设计质量，而且改变了设计人员的理念。三维设计环境下，设计人员可以看到产品实物造型，以前产品设计过程中常常出现挤压碰撞现象，如电路和油管碰撞等；现在系统会自动报告，因而大大提升了产品设计质量。另一方面，三维CAD大大降低了产品设计的计算量，原来设计复杂的产品时要反复计算各类参数；在三维环境下只要建好计算模型，各种参数就会自动出现，如零部件的重量、重心等。
张孟青说，三维CAD把设计人员从繁重的计算和画图工作中解放出来，主要精力用于产品设计而不是画图、计算等。更重要的是，三维CAD设计还提供了大量管理信息。过去，原材料采购要等到产品设计全部完成，采购人员才能下订单，现在在设计产品的过程中各种原材料的需求量计算机就会自动计算出来，对一些重要部件，采购人员可以提前下订单，从而大大缩短产品设计、建造周期。后来，安徽叉车集团又实施了PDM，设计人员在三维平台上一旦完成某项设计，数据就会被保存到PDM，同时还可以在设计过程中方便地从中PDM引用标准件库的三维零件模型。PDM不仅是设计的辅助工具，也是设计的管理工具。
安徽叉车集团推广应用三维CAD、CAM、PDM等的初衷是提高设计效率，提升产品质量，但随着PDM等系统内积累的设计资源越来越多，CAD、CAM、PDM等渐渐成了企业集成创新的知识平台。安徽叉车集团能在短短几个月内设计、制造出符合客户需求的堆垛机，很大程度上靠的是沉淀在PDM内的设计资源，同时进行产品功能创新。
目前重工行业的集成创新主要有两种：一种是客户导向型，即企业为满足客户需求而推进产品创新，主要表现为提升现有产品功能、稳定性等，或者推出针对细分市场的产品，从而提升产品附加值，安徽叉车集团的堆垛机就属于这一类；另一种是企业自主导向型，即企业主动完善产品功能、提升产品易用行等，提升产品附加值。目前江南造船集团建造的船型都以货船为主，不管是散货船、化学品船还是大型集装箱船，其技术的核心部分不外乎动力系统、线型设计等，而船舱的内部装饰则相当朴实甚至简陋，“仅仅为了满足船员的基本生活需求，”江南造船集团开发研究部副部长朱丽萍表示，但豪华邮轮的核心技术却是软装饰，这几乎是目前所有亚洲造船大国的技术“软肋”。“今后，江南造船集团的核心技术将通过集成创新从动力系统、线型设计等逐渐转向软装饰，进而提高轮船的附加值。”
为原始创新提供计算工具
引进消化吸收、再创新和集成创新是当前企业产品创新的主要形式，往往能在短时间内大大提升产品附加值，但要改变行业竞争的规则，获得持久竞争力，就必须投入大量时间和精力推进原始创新。国务委员陈至立说：“近年来我国科学技术发展业已奠定了萌发重大科学发现和技术发明的基础，对外开放和合作交流的空间也不断扩大。这一切，都决定了我们必须也可能在某些领域有所作为、后来居上。”
对企业来说，原始创新意味着投入巨资、研发具有市场前瞻性的产品，在重工行业企业原始创新的能力很大程度上决定了企业的核心竞争力。大连新船重工有限责任公司是中国船舶重工集团公司所属的大型船舶制造企业，拥有两座船坞和两座船台，三座分别为900吨、600吨、580吨门式吊车及多条专业生产加工线，目前拥有11万吨成品邮轮、30万载重吨原油轮以及5668TEU集装箱船等大型船舶的设计建造能力。为提升在集装箱船舶市场的竞争力，两三年前大连新船重工公司就投入大量人力物力着手研发8000 TEU集装箱船，目前前期技术研发已基本完成，只要有客户需求，马上即可投入生产。
研发8000 TEU集装箱船的困难主要集中在两方面：一是船体硬度、强度的计算，8000 TEU集装箱船340米长、42米宽，行驶过程中将产生极强的冲击力，对船体的硬度、强度等提出了新要求，技术人员需要用经济合理的材料设计满足相应硬度、强度的船体；二是螺旋桨的设计，8000 TEU集装箱船的主机达90000多马力，90000多马力如何被螺旋桨吸收？螺旋桨产生的机振力有多大？如何减少船舶行驶中产生的浪花等对螺旋桨的空泡腐蚀等？大连新船重工科技开发部副部长马应斌说，所有这些都需要大量的理论计算和计算模型试验等，属于典型的原始创新。
推进原始创新首先要有创新的思想，但有了创新思想还要有把创意变成现实的手段，而思想和工具本身又相辅相成。在螺旋桨设计过程中，设计人员需要进行大量的流体力学计算，过去设计人员有了好的创意需要进行大量的计算验证自己的想法，有些想法可能由于计算量太大而放弃了；如今，依靠流体力学计算软件，设计人员能很方便地验证自己的想法是否合理。马应斌举例说，某个参数选择2不合适，那就换成3，看看结果如何，而且计算机能很方便的把计算结果绘成曲线，设计人员能比较容易地从曲线变化中发现一些规律性的东西，从而改善产品设计方案。但船舶设计的重大革新往往首先需要理论创新，而理论创新又首先需要创新的思想，仅仅利用先进的计算软件、设计平台等，并不能推进理论创新。例如在船舶设计中，降低噪音的方法有很多，可以通过使用性能更好的隔音材料降低噪音，也可以通过加厚地板降低噪音，但要根本上改变噪音的频率必须依靠重大理论创新。
目前重工行业在产品研发设计中无所不在的IT手段，为试验设计人员的创意打开方便之门，试验过程中试验结果又在不断诱发设计人员新的创意，因此各种各样的设计平台大大加快了原始创新的速度，但IT手段仅仅是工具，重大理论的创新最终取决于研发人员的创新思想，而不在于应用什么工具。
评论
以产品设计创新为“中国创造”的突破口
众所周知，中国要从制造大国走向制造强国，首先必须从“中国制造”走向“中国创造”，因为没有自主的产品品牌，没有自主的产品研发，没有自主的技术，就没有后续的利润来源，永远是外国人赚大头,中国人卖苦力。
但从中国制造走向中国创造，绝非喊几句口号就能实现，而是需要企业扎扎实实地推进创新，包括技术创新、产品创新、管理创新和品牌创新等；对多数企业而言，当前最急切的是产品创新，尤其是产品设计创新。为什么要把产品创新尤其产品设计创新作为实现中国创造的突破口呢？
首先，技术重大突破往往需要原始创新，而原始创新又需要长期的积累。中科院计算技术研究所所长李国杰院士说，我们鼓励原始创新，但当前更强调集成创新。除非有特殊要求的产品，对绝大多数高新技术，在开放的环境下“完全自主的知识产权”既无必要也不可能，对企业来说当务之急是大力促进各种相关技术的有机融合，推出有市场竞争力的产品；其次，技术先进、质量稳定可靠的产品是品牌创新、管理创新的基础，如果产品质量不过关，品牌再好也没用。当前国内的重工产品，多数在性能上基本满足客户需要，但在产品人性化、个性化方面往往难以满足各细分市场客户的需求。例如，国内造船企业的核心技术目前还集中在动力系统、船型设计等，而欧美造船企业的核心技术早已转向船内软装修，通过给乘客提供舒适的体验而提高船舶附加值。
另一方面，全球产业链的转移又恰好为中国产品创新尤其设计创新提供了千载难逢的机遇。20世纪八、九十年代一些西方公司把生产制造从欧美转移到韩国、中国台湾等地，然后又转移到了中国大陆、印度、越南等地；如今，这些公司正在沿着同样的路径把产品设计转移到亚洲。戴尔、摩托罗拉、菲利浦、HP等公司正从亚洲开发商手中全盘收购部分数码设备的设计方案，然后再按自己的具体要求做出适当调整，最后把这些设计用在自有品牌上。分析人士甚至预测，一种新的劳动分工模式正在全球范围内崛起：经济发达的西方国家将把注意力集中在产品创新的最高层次，而把想法转变为实际产品和服务的工作都可以转移到其他国家和地区。
如何实现产品创新呢？产品创新的第一步是大力普及三维CAD。甩图板仅仅解决了输出工程图样的问题，没有解决产品数字化的问题，并非产品创新的有力工具，但三维CAD实现了产品的数字化，并把设计人员从繁重的画图和计算工作中解放出来。第二步是大力推广CAM、CAE、CAPP等，提高企业市场反应能力。产品创新不是为创新而创新，而是为了满足市场需求，培育企业核心竞争力。为了缩短产品的上市时间，CAM、CAE、CAPP等快速成形技术就显得举足轻重。第三步是大力推广PDM、PLM等，加强企业知识管理。产品创新的基础是知识的开发和应用，既然产品创新关系到企业未来生存，PDM、PLM等就应该纳入企业信息化的集成系统中去，企业不仅要将产品制造出来和销售出去，还要管好产品的后半生。 (计世网)
