| 聚焦海洋裝備國產化，為建設海洋強國提供強有力的工具性支撐 |
■李乃勝
一 工欲善其事，必先利其器——
深刻領悟發展海洋裝備的時代意義
進入海洋世紀以來，藍色國土空間拓展、海床礦產資源勘探、海洋天然產物開發、涉海土木建築工程，特別是海洋軍工產業呈現出如火如荼的發展態勢。由此在世界範圍內引發了愈演愈烈的新一輪海洋競爭，突出表現為新一輪「藍色圈地」、新一輪「資源勘察」、新一輪「科技競賽」。這一切歸根結底是一個國家海洋實力的競爭，關鍵是海洋認知能力的比拼，而最根本的是海洋裝備的較量。
大國崛起 耕海探洋 裝備先行
自1492年哥倫布發現新大陸以來，從當年的「地理大發現」到今天的「下五洋捉鱉」，500多年「大國崛起」的歷史告訴人們：「誰控制了海洋，誰就控制了一切。」今天的海洋強國已不再滿足於「漁鹽之利、舟楫之便」，而是瞄準了國際公共海底的未來戰略性資源。深海石油天然氣、洋底多金屬結核、熱液硫化物礦床、深海極端環境生物基因、海底「可燃冰」等。其分布之廣、品位之高、儲量之大，遠遠超出當今人類的需求。前不久剛剛封井的中國南海「可燃冰」開採，拉開了「由勘探轉向開發」的序幕，也從另一個側面證明，今天的茫茫大海確實已展露出「工業文明」的曙光，預示著一個海洋新時代的到來。而「走向深海」必須裝備先行，作為問鼎深海的大國利器，國產化、系列化、智能化的海洋裝備承擔著「先行官」的特殊使命。
黨的十八大明確提出「建設海洋強國」，雄踞太平洋西岸的中華民族正在努力實現從海洋大國到海洋強國的歷史性轉變，標誌著我國進入了一個藍色跨越、和平崛起的新時期。其中維護國家海洋權益，建設「和平海洋」是基礎，但這依賴於國防軍工裝備的更新；提高海洋認知能力，建設「透明海洋」是關鍵，但科學認知程度取決於海洋探測裝備的水平；開發海洋資源，建設「經濟海洋」是目標，但藍色經濟的轉型取決於海洋產業裝備的升級。
海上絲路 設施互通 裝備支撐
2013年習近平總書記提出了建設「21世紀海上絲綢之路」的宏偉構想。依靠現代化海洋裝備，推動「海上絲路」建設，是實現中華民族偉大復興的必然路徑。「向海而興,背海而衰；禁海幾亡，開海則強」，世界歷史變遷和中國歷史興衰已經充分驗證了這條亙古不變的歷史規律。
「海上絲路」不僅是民族振興的倡議構想，更是沿線各國的共同事業，無論是「東出海」還是「西挺進」，都將使我國與周邊國家形成真正意義上的「互聯互通」。但海洋設施互聯互通需要現代化裝備支撐；智慧港口需要智能化的臨港機械；大船經濟需要巨型運載工具；航道拓展需要探測工程設備。
「海上絲路」建設，需要海洋科技「走出去」，發揮「和平使者」的職能。但海洋科技「走出去」，必須是中國的海洋科學考察船走出去、中國的海洋科學家走出去、中國的新型海洋探測裝備走出去。
「海上絲路」倡議，不僅是打開經濟合作通道，更重要的是圍繞海洋資源的開發利用，開展藍色經濟合作。必須圍繞產業轉型和優化升級，瞄準戰略性新興產業，推動各國間優勢互補、技術交流和合作共享，促進絲路沿線國家的海洋經濟發展。這一切都必須以產業裝備為支撐。
動能轉換 創新引領 裝備保障
我國是海洋人口大國、海洋經濟大國，在沿海200公裡範圍內集中了全國50%的大城市、70%的GDP產值、80%的外資和90%的出口總額。這充分表明海洋產業的發展事關國家核心利益，藍色經濟正逐步成為支柱產業。當前，我國海洋經濟發展正面臨著從數量規模型向質量效益型的轉變，海洋資源開發正面臨著從「淺近海」向「深遠海」的轉變，海洋生產方式正面臨著從勞動力密集型手工操作向自動化生產線的轉變，海洋產品結構正面臨著從食品原料型向高端安全型的轉變。這「四大轉變」，集中到一點就是藍色經濟的新舊動能轉換。海洋科技創新是新舊動能轉換的根本動力，海洋產業裝備更新換代是新舊動能轉換的核心。拓展新的藍色經濟空間，科學開發海洋資源，實現海洋產業的轉型升級都依賴於海洋產業裝備水平的提升。
二 裝備掣肘、大而不強——
深入思考海洋裝備的「瓶頸」制約問題
我國是一個海洋大國，擁有一萬八千多公裡的大陸海岸線，我們的港口航運在全世界名列前茅，我國的海洋水產品總量穩居世界第一，我國的海洋科學家總數和海洋產業就業人數在全世界絕對第一，但我國還不是海洋強國。因為我國對深海遠洋的控制能力明顯不足，對深海礦產資源的開發能力不能滿足需求，對世界大洋的科學認知能力存在較大差距，對海洋生態環境的保護修復能力遠遠不夠。這說明我國與世界海洋強國的差距，不是差在「人」上，也不是差在「錢」上，而是差在「裝備」上。
目前，伴隨著海洋科技的突飛猛進，長期積累的問題逐漸浮出水面，最明顯的「瓶頸」是海洋裝備。這就是為什麼我國還不是海洋強國的重要原因，也是建設海洋強國進程中必須首先要補齊的「短板」。
海洋科研裝備嚴重依賴進口
我國海洋科技領域，從陸上的實驗室到海上的調查船，其大型科研觀測裝備主要依賴進口，起碼超過80%。甚至就連考察船上通用的萬米絞車的鋼絲繩都是「舶來品」。但花大價錢買了產品並沒有買來技術，甚至造成了終身依賴。因為外方賣給我國的並不是「一流的」頂尖產品，但價錢可能是一流的。而且其軟體不斷升級換代，使你不得不連續購買他的軟體，成為逃不掉的「永久客戶」。
同時，我國近年來一系列新型科學考察船不斷問世，船體越造越大，航海能力越來越強，但觀測儀器配備不到位、不成套、不先進，使得調查勘探能力不強，形成了「好看不好用」的怪圈。
此外，我國海洋調查在觀測精度、探測深度、研究尺度上與海洋科技大國的地位不相稱，我國海底觀測網絡裝備產業化方面幾乎是空白，遠遠落後於歐美、日本等國家和地區。
總之，我國對海洋的認知程度還非常低，探測能力還非常弱，還沒有建立起真正自主智慧財產權的綜合性、系統性、國產化的海洋科研裝備研發和產業化體系。
軍工裝備相對落後
缺少對深海遠洋的控制能力
海洋軍工裝備是海洋力量的重要載體。歷史上的海洋強國無一不是靠發展先進海洋運載工具和海洋武器裝備而實現大國崛起、從而爭奪海洋霸權的。
美國經過兩次世界大戰催生了發達的艦船製造業，帶動了整個海洋軍工裝備的崛起。美國擁有世界領先的海洋軍工裝備生產體系，形成了以世界領先水平的艦隊體系、艦船性能、艦載裝備為特色的聯合艦隊。目前已製造出「福特級」核動力航母、「朱姆沃爾特級」驅逐艦等國際最高水平的艦船裝備。同時還發展了新型艦載火炮、艦載飛彈、艦載區域防空系統、電磁彈射系統、反潛系統、電子對抗系統、隱形艦載機、艦載無人機、智能魚雷、智能水雷、水下滑翔機、水下機器人等先進的艦載武器裝備。正因為如此，美國的軍艦才有恃無恐地敢在中國鄰近海域肆意橫行，動輒挑起事端摩擦。
我國業已經建立了比較完備的海洋軍工裝備研發體系和產業體系，特別是近年來實現了超常規發展。但由於受多種條件制約，我國海洋軍工新材料、新工藝的研發相對滯後，核心部件與尖端裝備嚴重依賴進口，軍工產業的關鍵技術還擺脫不了受制於人的尷尬局面，由此導致我國對海洋的控制能力明顯不足。
首先是對海域劃界的支撐防衛能力不夠。我國海域，除渤海無疆界爭端外，黃海、東海、南海劃界矛盾錯綜複雜，而且愈演愈烈。東海的釣魚島、南海的黃巖礁，以及整個南沙海域劃界問題日益突出，黃海的漁業資源摩擦也不斷升級。
其次是缺少對國際公共海域的實際控制能力。佔海洋面積70%以上的國際公共海底，「藍色圈地」達到「白熱化」程度。「外大陸架」問題，北冰洋航道問題、北極海區油氣資源問題、國際海底礦區劃分問題等。佔世界人口1/5以上的中華民族豈能坐視西方國家肆意瓜分全人類的公共財產？但我們又能做什麼？我國缺少話語權，缺少海洋實力。一句話，缺少控制海洋的能力，說到底是受制於海洋軍工裝備的「瓶頸」短板。
產業裝備嚴重缺位 低端產品佔據市場
我國是海洋產業大國，就業人數超過3000萬人，相當於西方一個中等國家的總人口。但海洋產業結構不合理。總體上傳統產業一統天下，科技含量高的新興產業規模很小，而且低水平重複。因此，亟需優化產業布局，實現產業轉型升級。其次是產品結構不合理。以勞動力密集型的粗淺加工為主體，以現代自動化生產線為主的精深加工非常欠缺。由此帶來的是食品型、原料型、中間品型的產品出口上市，缺少高端、終端、高附加值的產品。缺少有競爭力的，特別是國際市場競爭力的名牌產品。第三是近海資源消耗型企業居多，造成了近岸生態環境惡化，特別是近岸河口、海灣、港池汙染比較嚴重。
產生這些問題的最主要原因是海洋產業裝備落後，甚至嚴重缺位。大多數涉海企業，特別是水產企業還基本上都是手工操作，幾乎沒有現代化的智能裝備。由於自動化程度低下，產品的指標很難達到國際標準，也很難創出中國的海洋產品名牌。
三 以後來居上之勢，聚焦海洋裝備國產化——
科學凝練海洋裝備的發展目標
聚焦海洋裝備國產化，核心是堅持中國特色的自主創新道路，研發中國特色的系列海洋裝備。具體地說，就是立足國際海洋裝備技術前沿，瞄準中國的海情、國情，以自主創新為主線，以集成創新為依託，以協同創新為手段，突破軍工裝備、科研裝備和產業裝備的關鍵技術，打造自主智慧財產權的國產裝備系統。軍工裝備領域，從航空母艦到水下探測浮標；科研裝備領域，從遠洋考察船到實驗儀器儀表；產業裝備領域，從特種海洋工程平臺到自動化生產線；海洋公性技術領域，從耐壓密封材料到定位信號傳輸系統，都是未來發展的目標，也都伴隨著一系列亟待攻克的核心技術和關鍵技術。
以「智慧海洋」為導向 提升海洋認知能力
世界海洋強國無不高度重視深海資源勘探與科學認知。美國在深海測控技術、水聲通訊技術、自動採礦技術、海洋材料技術等方面具有領先優勢，布設了太平洋底50000多平方公裡的海底觀測網絡、研發了作業深度達9000米的纜控作業型深潛系統、推出了可在7000米水深作業的海底機器人、創造了可深達海床之下5000米的巖芯機以及遠距離聲源傳播的高精度實時傳輸技術和水下成像系統。
我國在海洋自然環境調查能力及深海技術方面，有著巨大的發展空間和良好機遇，完全有能力、有條件實現「後來居上」。
就技術創新集成來說，以信息化、數位化、智能化為基礎，以建設「數字海洋」「透明海洋」「智慧海洋」為目標，整合深海測控技術、水聲通訊技術、深海礦產勘探技術、海洋特種材料技術；突破極端環境條件下的傳感技術、海底信息傳輸技術；集成發展深海洋底多參數快速探測技術；實現對海底地球物理、地球化學、生物化學等特徵的多參量同步勘測和實時傳輸；突破大深度水下運載技術、生命維持系統技術、高比能量動力裝置技術、高保真採樣技術；發展深海空間站技術和海底網絡建設技術，推動深海戰略性資源勘探，提高海洋科學認知能力。
就發展方向來說，應突出「寬、深、精」三個特點。所謂「寬」是指進一步拓寬裝備視野，拓展應用範圍和工作海區。一是不僅致力於海洋聲學設備研發，而且依據「聲、光、電、磁、重、熱」各自然場的原理全面開發各顯其能的裝備。二是不僅聚焦海洋探測裝備，而是連同海洋實驗觀測裝備、海洋檢測分析裝備一併研發。三是推進縱向「立體化」、橫向「網絡化」發展模式。從高空衛星遙感、低空飛機航測、水面探測儀器集群、水下錨泊體系、到海底觀測設備，形成立體化縱向陣列；橫向上發展以海底觀測網絡為代表的、實時的、連續的、數位化的、多學科的觀測裝備系統。所謂「深」是指瞄準「深海、深潛、深鑽」，以增加作業深度為突破口，發展適合深海極端環境的特種海洋科研裝備。所謂「精」就是突出精確定位、精準探測、精密分析，以提高觀測「精度」為前提，微觀放大，宏觀縮小，發展獨具特色的精密海洋科研裝備。
就具體儀器設備來說，主要包括如下幾個方面。
（1）海上調查專用甲板機械裝備。攻克甲板裝備特種材料、精密控制電氣設備等國外封鎖技術。發展可視化絞車、液壓伸縮臂等專用甲板機械裝備；開展高精度機械製造工藝攻關，提升海洋調查專用甲板機械的耐用性和精確度。
（2）高精度海洋生化分析儀器。研發海洋極端環境模擬裝置技術，強化遺傳分析儀、實時定量PCR、高倍顯微鏡、低溫離心機等海洋高端儀器；研製「溫鹽深」採集系統、無機碳分析系統等海洋環境專用儀器，實現海洋環境、化學、生物、地質等專業分析儀器的國產化。
（3）高端海洋地質、物理探測裝備。研製高精度多道數字地震系統、水下多波束探測系統、深海拖曳系統等重要探測裝備；開發高精度都卜勒海流剖面儀、多要素連續自動測定系統；推出海洋調查裝備專用傳感器、深水控纜，信號模擬轉換、數字電路等關鍵核心部件。
（4）綜合性多用途海洋科研裝備。重點研發高水平深海空間站、深潛器、水下自主機器人等綜合性多用途海洋科研裝備；引進消化集成電路、傳感器、特種材料、高精密度機械加工製造等技術，突破水下設備能源供給等共性技術，提升多用途海洋科研裝備部件的配套化水平。
以軍民融合為紐帶 突破關鍵技術
海洋軍工裝備是海洋力量的重要載體，而通過軍民融合、技術集成、優勢互補，是發展海洋軍工裝備的重要途徑。
一是通過軍民融合發展海洋軍工裝備產業，建立海洋運載工具和海洋武器裝備研發系統；二是通過軍民共建海洋綜合觀測體系，滿足維護國家海洋權益的需求，增強對海洋軍事環境的立體探測能力；三是通過軍民聯合實施大型深海遠洋調查，發展應急控制指揮系統，將海洋控制能力從領海、專屬經濟區、大陸架拓展到國際公共海底和兩極海區。
就海洋軍工裝備技術創新來說，集成定位技術、水聲通信技術、水下導航技術、水中人工噪音捕捉技術、水下目標識別技術、艦艇共形陣列技術、線譜檢測技術和拖曳列陣技術，發展多功能綜合性海洋軍工裝備技術體系。
就海上軍事環境應急觀測來說，整合水聲通信與定位技術、海底通信技術、多波束海底探測技術、多傳感器融合技術、雷達技術、聲納技術、浮標圖像採集技術、無人機偵查技術和高空氣象探測技術；依託海洋觀測基站、岸基雷達、高空衛星、海上飛機、海洋調查船、水面浮標、水下潛標、海底機器人等海洋觀測手段；構建空中、岸站、水面和水下四位一體的「海洋實時立體監測網」，實現對「目標海域」軍事環境的全方位實時監測。
就海上應急指揮系統來說，整合海上無線電救援系統、區域性海洋汙染立體在線綜合監測與預警平臺等「軍轉民」技術；集成海洋科研資源、激活海洋科學儲備、依託觀測系統開展沿海生態系統變化規律、海洋氣候變化規律、近海海流變化規律的研究；研發沿海極端氣象、特大海況、生態災害、海洋溢油、環境汙染和各類重大突發事件的監測預警裝備，作為應急系統的功能組件，為應急處置和指揮提供科技支撐。
就具體海洋軍工儀器設備來說，可以預見，隨著軍民融合深度發展，打破國外技術壟斷、具有自主智慧財產權的、掌握核心技術的、高、精、尖的新型軍工裝備將層出不窮。
（1）現代軍用艦艇裝備。發展海洋裝備智能製造技術，特別是海洋軍工領域的船體建造技術、精度控制技術、模塊化組裝技術、儀器儀表配套技術、關鍵系統的安裝調試技術；突破水工結構物防腐蝕、運動結構物防生物附著、艦艇艙室降噪、水下減振降噪等關鍵技術；研發具有可靠性、低油耗、低排放和易維護的動力裝備和非常規動力裝備；開發高強金屬材料、新型海洋防汙材料、深水高強度輕質耐壓浮力材料、耐腐蝕合金材料、海洋新型複合材料。
（2）實時環境分析系統。建立軍事防禦實時環境信息與分析系統，攻克海洋探測雷射雷達、衛星通訊導航、艦載電子裝備、實時智能立體海洋觀測設備、海空天一體化通訊裝備等關鍵技術並制定相關裝備的設計、製造和接口的國家標準。
（3）水下防務系統。解決水下防務所需的裝備總體集成、水下控制等關鍵技術；重點研發聲吶及水聲對抗系統、水下機器人、水下滑翔機、水下工程設施、水下通訊、水下焊接、水面無人艦艇、智能浮標、智能潛標、海洋移動觀測平臺等關鍵設備。
（4）海上無人機設計與製造。整合新材料技術、氣動技術、輕型動力技術、通信技術、雷達技術、傳感器技術、圖像融合技術、智能控制技術、飛行控制技術等交叉領域技術，研製數據獲取、處理、應用分析一體化的海上無人機系列產品。
（5）水下無人潛航器設計與製造。整合海洋新材料技術、大容量電池技術、水下推進技術、水聲通訊技術、水下導航技術、微機電系統技術、自動控制技術、傳感器技術、聲吶技術、深潛技術和隱身技術等交叉領域技術，研製續航能力強、智能化、多用途的水下無人潛航器。
（6）水下運載器設計與製造。整合計算機技術、水下通信技術、探測與傳感器技術、自動化技術、任務管理與控制技術、海洋新材料技術、動力推進技術和環境感知技術等交叉領域技術，研製超遠程、自導式、多功能水下運載器。
以動能轉化為目標 突出自動化、智能化
我國海洋產業裝備必將圍繞海洋強國和「海上絲路」建設，以打破壟斷、滿足需求、自主創造、拓展市場為目的，建立全新的產業體系，最終實現海洋產業裝備從生產到「智造」的轉變。
產業裝備與經濟發展密切關聯，產業裝備的先進性決定了海洋產業發展的進程。根據行業領域的不同需求，發展海洋產業裝備應聚焦如下幾個方面。
（1）海水淡化裝備。重點研發反滲透海水淡化膜組件、高壓泵、能量回收等關鍵部件；攻克大型反滲透海水淡化工藝集成、鈉濾淡化工藝；探索正滲透海水淡化技術、基於石墨烯的新型海水淡化等關鍵技術；研發低溫多效蒸餾海水淡化蒸汽噴射泵等核心設備、大型燃煤汽輪發電機組的大流量低品位蒸汽供汽與蒸餾淡化裝置匹配運行控制工藝、大型寬調節範圍的蒸汽噴射泵、高填充率蒸發器、耐蝕鋁合金傳熱管、多效板式蒸餾淡化關鍵技術及裝置。
（2）現代漁業設施裝備。開展養殖工船、網箱設施和開放海域平臺研究；研發千噸級和萬噸級養殖工船設計，養殖工船提取冷海水、自動投餌、排汙、漁撈、錨泊系統；完善大型深海網箱水動力模型和深水網箱魚類水下監控系統，海域養殖管理平臺；研發工業化海水養殖系統以及海帶自動收割、晾曬機械；開發淺海、池塘海參等海珍品主動採捕水下機器人。
（3）海洋礦產資源開發裝備。攻克海上大型浮式結構物設計技術；研製超深水半潛式鑽井平臺、深水鑽井船、多功能自升式平臺，冰區深水半潛式鑽井平臺等關鍵設施；開展濱海礦產水上、水下開採裝備研發；推出抓斗式和吸揚式挖泥船等功率大、效率高、回收率高的海上採礦設備；研發深海採礦系統、無人遙控潛水式開採系統、水下履帶自行式採礦機器人；研製天然氣水合物商業性開採裝備。
（4）海洋新能源開發裝備。重點攻克海洋可再生能源發電裝置與配套設施關鍵技術、海洋可再生能源發電裝置安全評估技術；建立海洋能—電能全過程系統裝備和海洋能裝置集成系統；發展水下集線設施，波浪與潮流能裝置安全運行捕能裝置、智能電源技術，智能化儲能輸變設施。
（5）海洋土木工程裝備。海洋工程裝備是我國海洋經濟「走出去」的重要支柱，應面向國際海洋工程重大需求，加快提升海洋工程裝備技術水平，為開拓藍色經濟空間、開發海洋新通道提供工程保障。
①填海疏浚工程裝備。發展海洋工程專用推土機、挖掘機、裝載機；研發水下專用挖掘機、吹填系統等濱海土木工程裝備；研發大型化、智能化、環保型疏浚裝備；發展高性能、大功率的超大型自航絞吸式挖泥船、大艙容耙吸挖泥船、疏挖汙染底泥的螺旋式挖泥裝置、渦流增壓吸泥泵船及密封旋轉鬥輪挖泥船。
②跨海橋隧工程裝備。圍繞跨海橋梁建設勘探、打樁、吊裝、拆卸工程，研發地質鑽探船、海上液壓打樁船、大型運輸安裝船、大型起吊船、大型架橋機等海洋工程裝備。圍繞海底隧道工程，研發大直逕自動導向型盾構機、硬巖掘進機等全斷面隧道掘進成套設備。加快研製盾構刀具及海洋工程建築專用攪拌站、噴射機組、混凝土澆灌及海底電纜鋪設裝備。
③拓展海洋空間大型裝備。圍繞跨海通道工程、海底光纜工程等重大工程建設；海上機場、海上衛星發射場、海底儲藏基地、人工島、海上娛樂場、大型海上公園等濱海建設工程，提升海洋工程勘察設計能力和研製相應施工裝備。
④臨港機械裝備。圍繞「智慧港口」建設，聚焦臨港機械裝備智能化、現代化，面向港口需求，重點發展大型起重機、堆料機、液體輸送設備、客滾連接橋、卸車機、搬運設備等系列工程裝備。
總之，裝備是基礎、裝備是工具、裝備是支撐。當前，以「智慧機器人」為代表的新一輪「工業革命」在全世界範圍內「山雨欲來」之際，以海洋裝備轉型升級為代表的新舊動能轉換將在中國掀起一場波瀾壯闊的「海洋工業革命」。伴隨著13億中國人「認識海洋、關心海洋，經略海洋」的不斷推進，以「提升共性技術，掌握核心技術，突破關鍵技術」為特徵的海洋裝備發展高潮呼之欲出。必將大大推進海洋強國和「海上絲路」的建設進程。必將大大提升我國對深海遠洋的認知能力、對海底資源的開發能力、對國家權益的維護能力、對生態環境的淨化能力、對藍色經濟的支撐能力。
（作者系青島國家海洋科學研究中心主任，國際歐亞科學院院士）
《中國科學報》 (2017-08-09 第7版 產經)