碳基复合材料的自主研发与创新管理实践

李婷、严科飞、王淑芬、拓亚亚 /内蒙古航天红岗机械有限公司

适应目前国际国内环境错综复杂的环境并占有一席之地的关键是构建企业自身的核心竞争力，而企业获取和保持竞争优势的源泉就是创新。内蒙古航天红岗机械有限公司正处于转型升级的阶段，企业期望通过提高自主研发与创新管理.能力推动高质量发展，为企业的创新发展探索出新的道路。笔者主要从顶层设计发展战略部署、实施自主知识产权保护、人才队伍建设、建立创新体系、培育企业文化和成果市场化推进6 个方面介绍了基于管理技术一体化、管理流程扁平化的科技创新“特区”——碳基复合材料的自主研发与创新管理实践，让自主创新研发工作有别于传统生产流程，通过一系列举措实施“特区”管理，使企业的创新体制机制不断完善。这套创新管理模式可复制、可传承，并可以在其他创新项目中推广和应用，促进企业自主创新研发能力和核心竞争力的提升。

一、实施背景

材料技术是世界各国必争的战略性新兴产业，企业从“一代装备，一代材料”向“一代材料，一代装备”转变，彰显了材料的战略作用。发展材料技术在促进我国战略性新兴产业形成与发展的同时，也带动了传统产业和支柱产业的技术提升和产品更新换代。新材料和新物质结构不断涌现，全球新材料技术与产业发展迅猛，新材料技术成为各国竞争的热点之一，“材料先行”已经成为国内外武器装备研发的成功经验。

喷管是固体火箭发动机的关键部件，其质量以及在工作环境中的烧蚀率和尺寸稳定性直接关系着固体火箭的射程、精度和可靠性。碳基复合材料以碳纤维为增强体，以碳石墨材料为基体，兼有碳石墨材料和纤维增强复合材料的优势，被誉为第四类工业材料，已成为衡量一个国家科技水平、军事和经济实力的标志之一。该材料具有密度低、比模量高、比强度大、热膨胀系数低、比热大、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀等一系列优异性能，在2500℃以下随着温度的升高而强度上升，具有其他材料无法比拟的独特性能使其成为极具潜力的高温结构材料，广泛应用于固体火箭发动机喷管、导弹鼻锥、航天飞机所需的耐烧蚀材料和隔热材料。目前，碳基复合材料已成为固体火箭发动机喷管喉衬的主要材料之一，以C/C 材料为基础的碳基复合材料更是未来火箭发动机材料的发展方向。

1.抢占固体动力发展的主动权，适应材料技术发展的选择

C/C 复合材料的崛起推动了喷管材料的更新迭代，美、法、俄等国家花费巨资进行C/C 材料、新工艺及新结构的研究，一直引领着碳基复合材料的发展方向。与国外先进水平相比，我国材料技术的整体创新基础不牢，创新能力仍存在较大差距。红岗公司材料技术的发展仍长期被动依赖于背景型号和预研项目的牵引，长期处于跟随性研究状态，主动创新与主动研究不够，难以快速响应军方和总体单位对动力技术的需求。另外，基于新理念、新结构、新材料、新工艺的新技术研发滞后，能够大幅提升效能的先进技术储备较少，无法支撑新一代武器装备的发展。

2.企业转型升级、谋求自身长远发展，提升核心竞争力的需要

多年来，红岗公司突破了一批关键材料的制备技术，取得了一批具有自主知识产权的核心技术成果，增强了材料领域持续创新的能力。但也面临诸多问题，主要表现在：基础原材料整体技术水平不高，产业竞争力不强，利润率低，关键核心技术、工艺及装备仍然部分依赖外协，自主可控水平较低；新材料行业研发以跟踪国外较多，原始创新较少，国家重大工程和国防建设对新材料的需求强烈，但新材料配套与工程化能力较弱，高端产品产业化程度偏低。

3.企业提高生产效率，缩短研制周期，降本增效的需要

2017 年之前，红岗公司的C/C 材料依赖于其它单位，导致产品的研制进度得不到保障，产品生产进度难以控制，在原本较长的供货周期上增加了许多偶然因素，进一步拉长了供货周期，影响了红岗公司的生产安排。随着C/C 喉衬材料需求量的剧增，材料价格呈上升趋势，增幅已达到50%，而且存在继续涨价的趋势，导致生产成本进一步提高。在整个发动机成本中，C/C 喉衬材料价格所占的比例由几年前不足5%增加到12%以上，造成发动机的利润减少。红岗公司只有建立自己的研发与创新管理体系，自主生产C/C 复合材料，发展自己的核心技术体系，方可提高生产效率，实现降本增效。

为顺应新材料蓬勃发展的新态势，掌握发展高性能发动机的主动权，红岗公司以“一个目标三步走”战略为指引，以“三创新”为抓手，践行“四个化”发展理念，充分发挥军工新材料产业发展的技术优势，以碳基复合材料产品需求为牵引，构筑起基于管理技术一体化的科技创新“特区”——碳基复合材料的自主研发与创新管理体系。

二、管理创新的途径

1.强化顶层设计，部署发展战略体系

（1）多渠道调研，分析目前市场

C/C 复合材料可在军用、民用领域应用，军用领域主要是航天领域的发动机喷管、头锥和航空领域的刹车盘，民用领域主要是光伏领域。C/C 复合材料是迄今为止固体火箭发动机喷管最为理想的烧蚀结构材料之一，是固体火箭发动机发展的重要支撑。根据国内外对C/C 复合材料的需求情况以及航空航天技术的快速发展预测，未来C/C 复合材料需求量较大，发展前景广阔。红岗公司调查分析C/C 复合材料的市场需求发现，现阶段国内需求主要来自军品任务的配套生产，任务量饱满，加之C/C复合材料性能仍需不断优化，且应用范围具有局限性，C/C 复合材料也面临着进一步拓展应用的迫切需求。国内原材料供应商有限，且所提供原材料的品质不一，在激烈的市场化竞争下无法提供多元化、高质量的产品，应用领域的多元化及对原材料各项性能指标的不断提升给C/C 复合材料的发展带来前所未有的发展机遇和挑战。

（2）纵观国内外，客观分析技术地位，找准技术优势与劣势

红岗公司开展核心技术、核心产品与国内外先进水平对标的专项工作，建立技术树，围绕行业和企业创新短板，聚焦具有决定性、通用性、前瞻性的重大关键技术，对核心技术、支撑技术、一般技术进行全面辨别，并在此基础上普查“家业”，找到关键技术“卡脖子”问题及技术优势。

根据对标结果，技术劣势主要是：针对喷管的核心技术——碳基复合材料技术，红岗公司处于外协状态，进度、质量不受控，对材料的新要求无法及时进行攻关，长期处于被动局面，亟需开展碳基复合材料技术攻关。技术优势主要是：红岗公司是我国最早建立的固体火箭发动机专业配套机械加工厂，主要从事固体火箭发动机壳体、喷管、安全点火装置等零部组件的研制和生产，在固体火箭发动机的制造方面有着丰富的经验和专业特长，制造工艺成熟、稳定。经过与国内碳基复合材料研制单位几十年的合作，红岗公司对材料的应用技术有着丰富的积累，在产销用一体化方面具备得天独厚的优势，能够从材料结构设计、材料发展趋势出发进行材料的自主创新研发。

（3）加大保障力度，确保项目顺利推进

红岗公司构筑了基于管理技术一体化、管理流程扁平化的科技创新“特区”，让自主创新研发工作有别于传统生产流程，通过一系列举措实施“特区”管理，不断完善创新体制与机制。

一是政策支持。在发展定位上，突出“高站位”，把科技创新“特区”建设放在企业发展的宏观格局中，谋划发展、制定策略。在发展目标上，坚持以“四个化”为导向、“三创新”为引领、发展新材料产业为目标，统筹兼顾，分步实施，构建智慧研发与管理创新相互支撑的体系。

二是资金支持。在政策扶持上，体现“大手笔”，加大研发投入并提高资金使用效率，建立研发专项资金制度，每年拨付一定的经费用于研究与创新，保障研发投入持续稳定增长，为技术创新提供保障。

三是人才保障及激励制度。调兵遣将，成立专项攻关团队，制定薪酬分配制度和人才培养机制，实施激励政策，激发员工的创新积极性。

四是设施保障。采取生产让路创新的方式，保证项目的快速推进。

（4）采用二元化组织模式，技术管理一体化，确保项目快速推进

长期以来，企业形成了阻碍突破性创新的结构惰性和文化惰性。为确保有效推进创新，红岗公司采取二元化组织模式，一方面继续在企业主流组织中运用渐进性创新来稳定发展，另一方面及时转换思路，成立相对独立的突破性项目研发团队。针对碳基复合材料的自主研发，由副总经理负责组建C/C 喉衬技术团队并负责顶层决策、战略部署和资源保障，领导碳基复合材料关键技术攻关的组织实施；技术团队负责技术攻关的具体实施，工作方案和计划的制定、推进和具体实施。

2.实施自主知识产权保护战略，建立企业级标准体系

（1）及时申报专利

在C/C 复合材料自主研发初期探索以及整个研发过程中，十分注重专利的构思和申报。在研制策划阶段，查阅并分析国内外相关专利技术，掌握现有技术水平现状。在关键技术攻关过程中，掌控最佳的专利申请时机、申请地点与方式，同步完成关键技术专利的申报，实时跟踪申报专利的状态，强化知识产权保护，确保C/C 复合材料自主研发技术得到有效保护。截至目前，形成国防发明专利7 项、国家发明专利3 项。

（2）编制技术标准，健全企业标准体系

因企业之前未涉及到C/C 复合材料的生产，因此在企业的标准体系中没有相关产品的标准，均沿用供货单位的标准。在红岗公司自主研制C/C 复合材料实现关键技术突破并应用于产品时，供货单位的标准体系并不适用。因此，红岗公司着手组织编制了多项C/C 复合材料制品规范并按照程序发布，制定标准的修订计划，根据技术及行业发展随时更新标准，做到标准可用、适用，形成自己的技术标准，建立健全企业级标准体系。

3.加强专业技术人才队伍建设，打造一流创新人才队伍

（1）构建科学合理的专业队伍

碳基复合材料研制技术属于高科技工程技术，对从业人员的知识经验技能有极高的要求。为了更好地推进产品的自主研发及应用，红岗公司构建科学合理的专业化队伍，以人才（智力）资源结构优化调整为战略主线，全面推进人才队伍建设，系统提升价值创造能力。打破部门壁垒，调兵遣将，成立专项攻关团队。打破岗位界限，技术人才在一线岗位兼岗，提高人力资源效能，逐步提高全员劳动生产率。整合优化分散工序、周转频繁工序，一线技能人员兼车工、钳工岗，推进整个产品研制工序布局调整，缩短研制流程，实现快速研发。

（2）构建知识管理体系，形成学习型组织

提倡和鼓励“能者为师”，形成学习型组织机制。制定部门能力评估机制，每个具有特殊才能的人都可以在企业内部成为人师，发挥所长，并获得嘉奖，深入推进经验诀窍显性化、标准化，推进绝技绝活共享传递。同时，制定培训制度和学习成长激励机制，促进和激发员工学习的热情和气氛。经常性组织分层次的培训学习，丰富培训课程和手段，达到工作即学习、学习即工作的效果。

（3）畅通专业人才成长通道，营造积极工作氛围

按照科学人才观的要求，以专业技术、技能操作2 支队伍为主线，以履行岗位职责为基础，以提高职业能力为导向，以绩效考核为依据，构建科学合理、统一规范的人才成长通道。创新培养模式，结合专项竞赛、技能训练、委外培训等方式，拓宽培养通道，使各类人才“成长有通道，发展有空间”，调动人才的积极性、主动性和创造性。

4.建立产学研深度融合的技术创新体系，推动高质量发展

（1）为关键技术攻关提供资金保障

为了给自主创新科研经费的筹集提供更为广阔的资金渠道，红岗公司拓宽资金来源渠道，除了增加自身投资外，还建立多元化、多形式、多层次的技术创新投入机制，广泛吸收来自多种渠道的科技研发扶持资金，针对碳基复合材料关键技术攻关，大力争取多渠道经费支持，为碳基复合材料自主创新工程保驾护航。

（2）产学研深度融合，协同创新

为加快创新体系建设，促进企业为主体、需求为导向、项目为纽带、合作为基础、产学研用结合的技术创新战略联盟的形成，引进来融合，走出去吸收，联合高校和科研院所建立创新战略联盟和专家智库，发挥人才聚集和放大效应，通过高端人才聚集推动技术升级进步，结合项目开发联合培养锻炼人才，成为技术进步与人才聚集培养双赢的平台。与上海大学签署战略合作协议，成立院士专家工作站；与西北工业大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等高校开展合作交流，通过企业与高校深度融合，充分发挥协同创新效应，汇聚创新资源，形成多领域、多层次、多种形式的产学研用合作，提升企业创新能力和核心竞争力。

5.培育宽容失败、崇尚创新的企业文化

在企业范围内推进“宽容失败、崇尚创新”的企业文化建设，用国家利益高于一切的核心价值观引导员工不断优化创新环境，让人才敢于创新、放心创新，解除后顾之忧。

6.稳步推进研发工作，加速成果市场化

碳基复合材料研发立足于航天产业对高温耐烧蚀、高温耐磨、高温高强长时结构材料日益增加的需求，首要任务是满足中国航天科工集团有限公司六院的内部材料需求，并依托型号进行推广。同时，红岗公司成立了专门的营销小组，了解市场需求，制定营销战略规划，加强市场公关，积极参加展会以及通过航天云网平台进行推介，挖掘潜在客户，拓展市场，推广货架产品，研制定制化产品。目前已向3 家兄弟单位提供产品，应用验证成功，长期稳定供货。

红岗公司结合企业自身的特点，构筑了基于管理技术一体化的科技创新“特区”——碳基复合材料的自主研发与创新管理体系，积极推进实践和创新，有效提升了管理水平。一是快速实现了C/C 复合材料的自主研发生产并在型号产品上应用，保障了生产进度，同时节约成本40%以上，实现产品对外推广应用。二是在自主研发C/C 复合材料的过程中，掌握了新技术、新工艺，提高了材料的性能及性能稳定性，交检合格率稳定在99.5%以上，显著增强了型号产品的安全可靠性，提高了武器装备系统的性能，提升了企业的核心竞争力。三是形成多项自主知识产权，建立了企业自己的标准化技术体系。四是建立起一套可复制、可传承的创新管理模式，在其他创新项目中得到推广和应用，促进自主研发能力提升。五是建立了一支层次高、专业结构合理、富有创造力的研发队伍，培养和造就了一批高层次人才。▲