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日本碳纖維產業是如何崛起的?

  知識自動化  2019-10-20 00:00:00   野澤一博
一文解析日本紡織業激活路徑。

本文由知識自動化(zhishipai)授權轉載

改編者:南山工業書院的林雪萍

【編者按:一個地區的傳統產業如何激活?日本紡織業給出一個很好的答案。2018年日本教授總結了碳纖維技術在日本北陸地區的發展過程,分析了如何將國家補貼與地方市區政策相結合,以實現當地產業的傳統升級。這種實踐對中國地方產業升級大有裨益。本文分三次刊發在《知識自動化》上,供大家思考。本文為上篇。】

為了振興地區經濟,各地都在采取措施,通過引進新技術來恢復已喪失競爭力的地區產業。為了增強日本北陸地區紡織業的競爭力,北陸地區以縣為中心,充分利用國家的補助資金,積極開發碳纖維復合材料。本報告闡述了在北陸地區開展的碳纖維復合材料開發情況和政策部署,分析了當地企業采用新技術的實用化措施。關于碳纖維復合材料,在石川縣以大學為中心進行研究開發,不僅與企業相關聯,而且實際應用范圍也有所擴大。另一方面,在福井縣以核心技術為基礎,以公開試驗研究機構為中心,正在努力實現實用化。碳纖維復合材料的開發,不僅使傳統的紡織業得到高度發展,更有可能在將來成為飛機和汽車零部件等完全不同產業供應鏈的一部分。

區域騰飛大有可為

本研究以北陸地區的紡織業為例進行討論,其中重點是碳纖維相關措施很活躍的石川縣和福井縣。在這兩個縣,有許多紡織業的公司和團體、研發機構、支持機構,毫無疑問是日本屈指可數的產業集群之一。2015年,福井縣的兩家企業與縣外的一家大型企業共同開發碳纖維復合材料,相關產品被用作飛機引擎零部件,引起轟動;而石川縣則連續獲得政府的大型研發補助,碳纖維復合材料的開發措施倍受關注。北陸地區作為傳統的紡織業生產中心,正通過引進碳纖維這一新技術,試圖培育碳纖維復合材料這一新產業。

本文提到的案例,明確了各種政策與新技術、新產品的關系,石川縣和福井縣的紡織業集群措施,對于想要提升傳統產業、實現高附加值的日本其他地區,具有示范作用。

北陸地區的紡織業是日本屈指可數的產業集群之一,因此積累了許多現有研究。1976年竹田指出,北陸地區由人造絲產地轉換為合成纖維產地,批量生產的大型紡織企業限制了當地的其他企業,貿易公司在當地形成廣泛網絡,抑制機械車間。1997年立川分析,日元升值引起福井縣合成纖維產地的轉型,為減少生產成本,開始多品種、小批量地生產,機械車間原有大、中、小型三種結構,中型機械車間產生分化,收縮為技術密集型的大型、中型機械車間和間隙型的小型機械車間。2000年松井介紹,紡織業不景氣,部分企業被迫進入非服裝領域,指出工業材料領域差別化的難度,以及支持新業務開展的必要性。2013年畠山描述了以北陸地區為主的“東麗合成纖維集群”的企業間的合作盛況,東麗在人力、技術和資金上的貢獻很大。2004年中村明確石川縣的工業發展機制,機械工業是紡織業的輔助產業,基于紡織技術而迅速發展,地區產業呈現多樣化。

本研究中,從宏觀觀點“國家級、縣級政策制度的變化”,和微觀觀點“企業級制度的運用、通過吸收技術實現實際應用”,進行具體描述。并驗證“政策制度對地區和企業實現實際應用的影響”。

為了明確大學的技術如何轉移到企業,以及地方政府和企業如何從政府取得研究補助,從報紙、雜志和互聯網的以往文獻中收集國家、縣的研究補助政策的相關內容,并對于這些文獻調查確定的企業開發、研究人員,及人才培養機構的大學研究人員,負責實施政策的行政人員等,進行采訪調查,收集研發、實際應用和成果的相關信息。

該報告通過描述碳纖維復合材料的技術特點和產業趨勢,闡明這一新產業的基礎理解。在概括北陸紡織業的現狀后,詳細描述石川縣和福井縣的碳纖維復合材料開發措施,通過微觀分析,明確企業采取的措施。查找北陸碳纖維復合材料集群的相關特征和課題,研究政策制度和集群的變化。

碳纖維復合材料的產業趨勢

碳纖維復合材料由于重量輕,強度是鐵的10倍,因此是備受關注的新材料。最近被用于波音787客機的機身和機翼部分,碳纖維復合材料的使用比例占結構材料的50%左右。而上一代飛機波音777的使用比例只有百分之十幾,與之相比使用比例大幅增加。碳纖維復合材料的制造主要是由東麗和三菱重工等日本企業負責,日本的高技術和高競爭力得到廣泛宣傳。

碳纖維復合材料除了用于飛機部件之外,也被廣泛用于體育器材。另外,還廣泛用于跑車等特殊車輛,以及風力發電葉片等多種用途。在2009年雷曼事件發生時,碳纖維復合材料的產量短暫下滑到2.9 萬噸,但到2011年又穩步增長到3.7萬噸。對未來市場預測,2020年將大幅增長到13.7萬噸,包括汽車在內的工業用途將有望進一步擴大。日本的碳纖維產業通常被視為全球具有競爭力的產業。實際上,東麗、帝人的子公司東邦Tenax、三菱Rayon這三家公司擁有世界上的大部分產能,在2010年占比接近70%,而市場占有率呈下降趨勢(見圖2-a)。在各地區的產能方面,這三家日本企業的生產設備投資,不僅在日本國內,而且在國外也在不斷擴展。隨著美國和亞洲地區的不斷發展,日本的產能占有率不到30%(見圖2-b)。

東麗、帝人的子公司東邦Tenax、三菱Rayon這三家公司擁有世界上的大部分產能

活躍的日本地方之火

碳纖維復合材料的實際應用產品包括體育器材、飛機、風力發電葉片等。飛機結構件是由大型重工制造商積累加工技術,將其從上游到下游垂直整合,在公司內部生產的。產地主要是歐美,特別是德國,除了飛機之外,還在汽車工業、風力發電機葉片等領域具有龐大市場規模的出口。歐美的碳纖維本身的制造開發并沒有優勢,但歐洲在增強塑料復合材料制造方面積累了長期的經驗,具有競爭力。作為碳纖維復合材料的開發方法,歐洲的定位是將碳纖維用作塑料復合材料的強化材料。而日本主要的定位是開發碳纖維,在實際應用領域方面,開發出混合樹脂的碳纖維塑料復合材料。因此,在開發的定位上有所不同。

在日本,有望實現汽車和飛機等零部件加工方面的持續增長,但除了大型制造商參與了加工之外,還有大量的加工技術的專業知識沒有擴展。日本企業在上游的碳纖維制造中占有很高比例,但在產品加工的中游及下游卻落后于歐美。因此,盡管日本的碳纖維產業方面具有很強實力,但只是在碳纖維的長絲生產工藝上具有競爭力,而且在碳纖維復合材料產地方面日本并不具有競爭力。

不僅是北陸地區,日本各地都在進行碳纖維復合材料的研究和產業推廣。名古屋大學為了成為碳纖維復合材料的國際基地,利用經濟產業省2010年度創新基地支持項目,于2013年春季成立了國家復合材料中心。岐阜縣于2009年通過了科學技術振興機構的產學研聯合研究基地的建設項目,在岐阜縣工業技術研究所內設立了岐阜技術創新中心,以開發復合材料。作為地方政府的產業振興戰略,由于廣島縣的汽車工業非常繁榮,三菱人造纖維Rayon工廠也位于縣內,所以實施了“碳纖維加工產業孵化項目”。

在日本的碳纖維制造商中,如上所述的東麗碳纖維制造基地位于愛媛縣和石川縣。帝人和東邦Tenax的碳纖維相關基地位于靜岡縣、愛媛縣、岐阜縣。三菱Rayon工廠的碳纖維相關設施位于愛知縣豐橋市和廣島縣大竹市。擁有中間基材和預浸料制造技術的企業,以及預浸料制造設備的制造商,較多位于福井縣和石川縣。

為促進產地之間的聯系,2014年,以中部經濟產業局為中心,成立了“東海北陸聯合企業”,促進東海地區和北陸地區的碳纖維復合材料相關機構及企業開展合作,每年舉辦一次協商會進行交流。在福井縣開發的可沖壓片材已被名古屋大學、岐阜大學應用于面向汽車的大型項目中采用的座椅,其開發和生產網絡正擴大到產地以外。

小記

日本在碳纖維的開發和制造方面,看上去已經名傳天下。但其實這種名聲,主要還是以東麗大型紡織品制造商和三菱重工等大型裝備制造商為中心獲得競爭力。但實際上,由于碳纖維復合材料的開發和制造是由大型企業在公司內部進行,因此向地區企業提供的技術很少,并沒有形成具有競爭力的產地。這是非常奇特的一個產業特征。擁有碳纖維復合材料成型技術的企業,雖然出現在原來紡織業蓬勃發展的地區,但還不能稱之為碳纖維復合材料的產地。而日本北陸地區的中小企業的崛起,正在一點一點改變這種特征。這樣,就可以形成從中游到下游的具有成型加工技術的產業集群基地。

心思縝密的日本工業界很少會留下任何一個產業縫隙,而從紡織業到碳纖維的鴻溝,日本正在逐漸填滿它。

作者簡介野澤一博:愛媛大學社會共創學部副教授

原文標題:日本碳纖維的興盛(上)

本文經授權發布,不代表世界經理人立場。如若轉載請聯系原作者。

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