12月2日下午,天空下著細(xì)雨。當(dāng)記者來到廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院時(shí),研究人員正在使用電腦軟件控制激光點(diǎn)。“激光點(diǎn)的尺寸、精準(zhǔn)度對(duì)產(chǎn)品的打印都有影響,需要不斷實(shí)驗(yàn)。”負(fù)責(zé)研究該項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)成員表示,這是提升3D打印機(jī)速度的一項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)。
目前,南沙3D打印創(chuàng)新研究院已經(jīng)擁有了被稱為“最牛”,也是全世界最快的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)—FARSOON 402。據(jù)介紹,該款設(shè)備的激光掃描速度達(dá)到了12.7m/s,配合其他系統(tǒng)模塊的升級(jí),其打印速度相比之前提高了60%。
研究人員告訴記者,不同于傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造”過程,3D打印采用的是“增材制造”。其產(chǎn)品是按照三維數(shù)據(jù)模型,由材料層層疊加“燒結(jié)”或“黏合”而成,整個(gè)生產(chǎn)過程不受任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝限制。任何空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品,在3D打印機(jī)面前都是同樣的程序生產(chǎn)。
正是憑借這一優(yōu)勢(shì),3D打印也成為了制造智能化的“寵兒”,是邁向“工業(yè)4.0”時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)。在國(guó)內(nèi)的制造業(yè)重鎮(zhèn)廣州,3D打印也受到了企業(yè)的青睞。目前,廣州的企業(yè)也正競(jìng)相角逐3D打印市場(chǎng),其中有企業(yè)的產(chǎn)品在部分歐洲國(guó)家的市場(chǎng)占有率超過了50%。
現(xiàn)狀
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3D打印熱潮興起
據(jù)統(tǒng)計(jì),全球3D打印的蛋糕越做越大,2013年行業(yè)產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到了30億美元,而且每年還在以30%的速度增長(zhǎng)。在廣州從事生物3D打印的“千人計(jì)劃”專家、邁普再生醫(yī)學(xué)科技公司董事長(zhǎng)袁玉宇也認(rèn)為,僅以中國(guó)市場(chǎng)為例,預(yù)計(jì)未來3年內(nèi),3D打印的市場(chǎng)份額將從10億元人民幣增至百億元。“這還僅僅是3D打印機(jī)產(chǎn)業(yè)本身的估值,并未包括附加的服務(wù)價(jià)值。”
正是其所具有的廣闊前景,3D打印在國(guó)內(nèi)各大城市受到了熱捧。作為國(guó)內(nèi)制造業(yè)的重要基地之一,廣州也興起了3D打印的熱潮—部分區(qū)域相繼布局3D打印產(chǎn)業(yè),不少企業(yè)爭(zhēng)相競(jìng)逐這一市場(chǎng),科研單位也在該領(lǐng)域發(fā)力。
在荔灣東沙工業(yè)區(qū)內(nèi),一個(gè)3D打印產(chǎn)業(yè)園區(qū)于近期掛牌成立,并吸引了3D打印領(lǐng)域的企業(yè)落戶。進(jìn)駐園區(qū)的廣州網(wǎng)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司,從2002年開始花了十年時(shí)間自主研發(fā)出3D打印機(jī),近年才投入市場(chǎng)。該公司總經(jīng)理鄧以翔說,2013年售出近200臺(tái)自主研發(fā)的3D打印機(jī),其中約有三分之一的客戶在廣州,主體是中小企業(yè)。處于同一競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域的廣州捷和電子科技有限公司,是搬進(jìn)上述產(chǎn)業(yè)園區(qū)的第二家3D打印企業(yè),同網(wǎng)能公司一樣也采用了FDM工藝,且其產(chǎn)品也為桌面準(zhǔn)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)。
在廣州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),一家企業(yè)已經(jīng)在生物3D打印領(lǐng)域取得了不俗的成績(jī)。這家叫邁普再生醫(yī)學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“邁普醫(yī)學(xué)”)的科技公司,于今年4月殺入了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。其運(yùn)用生物3D打印技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品睿膜可吸收硬腦(脊)膜補(bǔ)片,獲得了中國(guó)食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)注冊(cè)證。而早在2011年,睿膜即已獲得了歐盟CE認(rèn)證,成為中國(guó)唯一出口到歐洲高端市場(chǎng)的硬腦(脊)膜補(bǔ)片,已銷售過萬例,在部分國(guó)家市場(chǎng)占有率超過50%。邁普醫(yī)學(xué)的工作人員羅林波告訴記者,2013年公司的銷售額在800萬元至1000萬元之間,今年銷售額有望突破1000萬元。
在南沙新區(qū),廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院將為該產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入一股新的空氣,目前該研究院已經(jīng)引進(jìn)了4名外籍專家和12位國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的博士、碩士。該院院長(zhǎng)許小曙,此前僅用一年時(shí)間,就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將自主研發(fā)的3D打印機(jī)從1個(gè)型號(hào)1種材料增加至5個(gè)型號(hào)17種材料,目前該團(tuán)隊(duì)正研發(fā)新一代的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)和材料,以滿足市場(chǎng)需求。除了南沙3D打印創(chuàng)新研究院,中科院先進(jìn)所也是落戶南沙并啟動(dòng)3D打印技術(shù)研究的科研單位。中科院先進(jìn)所則將目光瞄準(zhǔn)醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域,目前相關(guān)技術(shù)成果已經(jīng)應(yīng)用于牙科和骨科等領(lǐng)域,并已成功實(shí)現(xiàn)科研成果產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。
趨勢(shì)
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今年7月,南沙3D打印創(chuàng)新研究院成立3個(gè)月后,院長(zhǎng)許小曙帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始著手一項(xiàng)“趕超”計(jì)劃—在現(xiàn)有基礎(chǔ)上研究出速度更快的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī),激光掃描速度預(yù)計(jì)可達(dá)40m/s,從而超越3DSystems的設(shè)備。
研究院工作人員告訴記者,目前院內(nèi)擁有的設(shè)備采用的是“SLS”技術(shù),即激光燒結(jié)。在其設(shè)備中,激光將產(chǎn)品需要的粉末材料按每小時(shí)10毫米的厚度逐層燒結(jié),疊加“打印”產(chǎn)品的各橫截面,最終形成成型產(chǎn)品。
憑借這樣的特點(diǎn),3D打印技術(shù)可以讓研發(fā)設(shè)計(jì)人員不必遷就現(xiàn)有工藝,大膽設(shè)計(jì)新產(chǎn)品,突破思維的“天花板”。3D打印帶來的另一個(gè)好處則是,研發(fā)設(shè)計(jì)人員不用耗費(fèi)巨資開模,從而節(jié)約了時(shí)間和成本。
據(jù)介紹,進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的部件之一,該部件的傳統(tǒng)開發(fā)流程大約需要經(jīng)過4個(gè)月的時(shí)間,并且開模設(shè)計(jì)一旦效果不佳,前期的投入也很可能“付之東流”。長(zhǎng)沙理工大學(xué)方程式賽車隊(duì)利用許小曙研發(fā)的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī),制作出發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管原型部件,耗時(shí)僅需48小時(shí)。測(cè)力試驗(yàn)證明,零件的力度、準(zhǔn)確度和耐久性均未出現(xiàn)任何問題,而發(fā)動(dòng)機(jī)效率增加了10%。
如今,3D打印已陸續(xù)走進(jìn)人們熟知的生產(chǎn)、生活領(lǐng)域:從手板制造到玩具工藝品、汽車、航空航天、生物醫(yī)療領(lǐng)域,甚至日常的照相館也能見到3D打印的應(yīng)用。這使其成為了支撐智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。伴隨著在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,3D打印正在呼喚著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來。
值得一提的是,作為“工業(yè)4.0”時(shí)代的代表性領(lǐng)域,3D打印之關(guān)鍵也在于整合現(xiàn)有成熟的技術(shù)。“3D打印所涉及的技術(shù),如激光技術(shù)、材料學(xué)、軟件控制,都是目前已經(jīng)發(fā)展成熟的技術(shù)。”南沙3D打印創(chuàng)新研究院常務(wù)副院長(zhǎng)趙陽(yáng)表示,該研究院目前就是要整合各方面的人才,打造“科研院”和“工研院”的結(jié)合體,從而研發(fā)滿足市場(chǎng)需求的設(shè)備和材料。
問題
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3D打印
呼喚“工業(yè)4.0”時(shí)代到來
工業(yè)級(jí)應(yīng)用瓶頸亟待破除
任何事物的發(fā)展都不是一帆風(fēng)順的。當(dāng)前,3D打印也面臨著一個(gè)“尷尬”:盡管市場(chǎng)很熱鬧,但也潛藏著廣州企業(yè)3D打印業(yè)務(wù)不能滿足市場(chǎng)旺盛需求與本地有效供給不足的問題。
以廣州為代表的珠三角地區(qū),是國(guó)內(nèi)乃至全球的制造業(yè)重鎮(zhèn),既是生產(chǎn)的中心,也是消費(fèi)的中心。而珠三角地區(qū)在消費(fèi)產(chǎn)品、家電行業(yè)、機(jī)械制造以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域相對(duì)領(lǐng)先,這些領(lǐng)域也是3D打印“長(zhǎng)袖善舞”的“地盤”。像地處廣州的華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)院和廣州藍(lán)弧文化傳播有限公司等,都曾通過美國(guó)Stratasys在廣州的分銷商購(gòu)買3D打印設(shè)備和材料,分別制造建筑模型和創(chuàng)意產(chǎn)品,而廣州生產(chǎn)力中心和廣州一家模具企業(yè)也曾通過美國(guó)、日本等引進(jìn)3D打印產(chǎn)品,幫助企業(yè)制造手板。
值得注意的是,這些企業(yè)所需要的3D打印設(shè)備、材料,要么是進(jìn)口的,要么是通過廣州的代理商購(gòu)買的外國(guó)產(chǎn)品。即使在家門口,廣州本土3D打印企業(yè)也面臨著被國(guó)外企業(yè)從市場(chǎng)上“擠出去”的危險(xiǎn)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
據(jù)了解,3D打印機(jī)分為桌面級(jí)和工業(yè)級(jí),前者主要是民用,后者則以工業(yè)應(yīng)用為主。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的3D打印機(jī)主要集中在桌面級(jí),且產(chǎn)品局限于玩具、禮品、展會(huì)及3D影像等低端市場(chǎng),帶有普及功能,面向民用以及少部分中小企業(yè)。制造出一臺(tái)桌面級(jí)的FDM(熔融擠出成型,3D打印領(lǐng)域的一種技術(shù))3D打印機(jī)僅需數(shù)千元。目前低端市場(chǎng)占大頭,但已經(jīng)趨于飽和,利潤(rùn)趨薄。不過,工業(yè)級(jí)應(yīng)用集中在高精度、高質(zhì)量類型產(chǎn)品,利潤(rùn)和產(chǎn)值也集中這一部分,但是國(guó)內(nèi)能夠進(jìn)入這一領(lǐng)域的企業(yè)卻寥寥無幾。
中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)、廣州市3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng)、華南理工大學(xué)教授楊永強(qiáng)也指出:“目前我省3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)還缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo),產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展,從事3D打印技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)的單位及企業(yè)較少,且規(guī)模小、研發(fā)力量不足,難以滿足產(chǎn)品制造的需求,與國(guó)外存在較大的差距。”
從事3D打印服務(wù)的大業(yè)激光企業(yè)負(fù)責(zé)人陳玹告訴記者,3D打印領(lǐng)域的國(guó)際巨頭由于掌握著核心技術(shù),其產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到了10億元的量級(jí),但是國(guó)內(nèi)最大的企業(yè)年產(chǎn)值也不超過5000萬元,兩者相去甚遠(yuǎn)。而廣州也不例外,目前十?dāng)?shù)家3D打印企業(yè),各自的年產(chǎn)值也多停留在1000萬元這個(gè)量級(jí)。
業(yè)內(nèi)人士表示,如果這種格局不盡快扭轉(zhuǎn),中國(guó)在“工業(yè)2.0”和“工業(yè)3.0”時(shí)代遭遇的國(guó)際分工的“不平等”待遇,還可能繼續(xù)在“工業(yè)4.0”時(shí)代上演。目前在3D打印領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)企業(yè)花高價(jià)進(jìn)口3D打印設(shè)備的同時(shí),還要接受國(guó)外企業(yè)“捆綁銷售”的3D打印材料與售后服務(wù),且價(jià)格不菲。這最終也影響到國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用,從而成為3D打印技術(shù)推廣與升級(jí)的“絆腳石”。
在接受南方日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí),趙陽(yáng)就談到了一個(gè)頗具代表性的例子:廣州某服務(wù)機(jī)構(gòu)耗資400多萬元從美國(guó)購(gòu)買了當(dāng)時(shí)廣州市場(chǎng)上的第一臺(tái)3D打印機(jī)。之后機(jī)器壞了,美國(guó)企業(yè)過來維修一次報(bào)價(jià)40萬元。由于接受不了昂貴的售后服務(wù),這臺(tái)機(jī)器后來便閑置不再使用。這可謂一個(gè)“警告”。
因此,如何破除當(dāng)前3D打印在工業(yè)級(jí)應(yīng)用方面的瓶頸,從而掌握核心技術(shù),是廣州乃至中國(guó)邁向“工業(yè)4.0”時(shí)代所必須面對(duì)的問題。
應(yīng)對(duì)
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制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖
站在工業(yè)升級(jí)換代的角度,廣州要從現(xiàn)階段跨入“工業(yè)4.0”時(shí)代,必須有清晰的戰(zhàn)略意識(shí)。
對(duì)此,楊永強(qiáng)建議,制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖,明確未來十年乃至更長(zhǎng)時(shí)期3D打印產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略需求、關(guān)鍵領(lǐng)域和優(yōu)先主題、實(shí)現(xiàn)時(shí)間以及發(fā)展途徑,合理配置創(chuàng)新資源,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并科學(xué)規(guī)劃3D打印產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供決策依據(jù)。
“廣州首先要將3D打印確定為戰(zhàn)略方向。”趙陽(yáng)表示,在這一戰(zhàn)略中,掌握產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)是關(guān)鍵,而引進(jìn)掌握核心技術(shù)的人才則是實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的路徑之一。
不過,國(guó)內(nèi)的“留人”能力仍不夠強(qiáng)。
據(jù)悉,海外科技人才,尤其是外籍華裔人才來華進(jìn)行科技研發(fā)的路子不多,其中一個(gè)方法是高校、科研院所合作,“但現(xiàn)在的體制往往是專家奉獻(xiàn)全部,但研究成果卻是研究機(jī)構(gòu)占大頭。”而企業(yè)一般缺乏這種開展戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)研究的實(shí)力。不愿意與科研院所合作的外籍專家,不得不自行設(shè)置研發(fā)機(jī)構(gòu)。但是,趙陽(yáng)告訴記者,“可惜國(guó)內(nèi)各省市還沒有一個(gè)政策對(duì)境外人才、機(jī)構(gòu)在國(guó)內(nèi)設(shè)立科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行扶持。”
目前,這種境外人才設(shè)立的科研機(jī)構(gòu)僅能以民辦非企業(yè)性質(zhì)存在。為了讓更多的經(jīng)費(fèi)用于科研,3D打印創(chuàng)新研究院一開始申報(bào)的名字前綴為“廣東”。趙陽(yáng)解釋,“當(dāng)時(shí)最主要的考慮是,若申報(bào)成功,進(jìn)口科研器材達(dá)到一定數(shù)額就可以免稅。”可惜結(jié)果并不如意,由于缺乏現(xiàn)行法律的支持,最終還是冠名“廣州南沙”,而進(jìn)口科研器材將面臨征稅的問題。
值得注意的是,國(guó)內(nèi)其他地區(qū)對(duì)于科研單位已經(jīng)給出了融資租賃補(bǔ)貼、人才引進(jìn)獎(jiǎng)勵(lì)等政策。不過,趙陽(yáng)表示,他們除了獲得南沙區(qū)給予免租的優(yōu)惠外,研究院目前還未獲得其他補(bǔ)貼,也無法享受“國(guó)民待遇”,“海外人才到廣州來辦居住證、就業(yè)證的過程和普通外國(guó)人一樣,沒有什么綠色通道”。
從事生物3D打印的邁普醫(yī)學(xué)也同樣面臨缺乏“綠色通道”的現(xiàn)象。據(jù)介紹,利用生物3D打印技術(shù)開發(fā)的新產(chǎn)品、開創(chuàng)的新產(chǎn)業(yè),往往是現(xiàn)有的行業(yè)體制、監(jiān)管機(jī)制、審批制度所未面臨 過的,監(jiān)管部門缺乏可參考的經(jīng)驗(yàn),因而對(duì)這些新技術(shù)、新產(chǎn)品提出了更多的審批要求,“一項(xiàng)產(chǎn)品的審批要經(jīng)過五六年甚至更長(zhǎng)時(shí)間”,影響了產(chǎn)品上市時(shí)機(jī),讓創(chuàng)業(yè)者頗為“頭疼”。
對(duì)此,袁玉宇建議,政府可嘗試對(duì)相關(guān)經(jīng)過認(rèn)定的高科技企業(yè),高科技產(chǎn)品給予在市場(chǎng)準(zhǔn)入、價(jià)格制定、政府采購(gòu)等方面的綠色通道,從而支持一批創(chuàng)新型企業(yè)的發(fā)展壯大。
值得注意的是,楊永強(qiáng)開出的另一劑藥方則是:打造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟及產(chǎn)學(xué)研基地,重點(diǎn)支持一批重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)研究中心、國(guó)際合作研究中心、大企業(yè)應(yīng)用中心、教育培訓(xùn)中心、區(qū)域服務(wù)中心等機(jī)構(gòu)。此外,還要結(jié)合廣東省特色產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在醫(yī)療、汽車、模具、動(dòng)漫文化領(lǐng)域加強(qiáng)示范應(yīng)用。“在這個(gè)過程中,政府應(yīng)對(duì)3D打印技術(shù)的前沿探索、應(yīng)用轉(zhuǎn)化、重大裝備及應(yīng)用、區(qū)域產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等分層次資助。”
行業(yè)觀察
“私人定制”時(shí)代
大制造會(huì)消失嗎?
黃少宏
作為邁向“工業(yè)4.0”時(shí)代的核心技術(shù)之一,3D打印以其迥異于傳統(tǒng)“減材制造”的模式,通過“增材制造”的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的快速生產(chǎn),從而解放了研發(fā)設(shè)計(jì)人員的思想。有人也因此歡呼:未來的產(chǎn)品將可實(shí)現(xiàn)“私人定制”,傳統(tǒng)工業(yè)時(shí)代的大規(guī)模制造將會(huì)被顛覆乃至被取代。
那么,大制造真的會(huì)消失嗎?
“目前有些領(lǐng)域還處在“工業(yè)2.0”前期,“工業(yè)3.0”遠(yuǎn)未完成。”對(duì)此,業(yè)內(nèi)人士指出,盡管我國(guó)已經(jīng)開始進(jìn)軍3D打印市場(chǎng),但現(xiàn)在說3D打印取代大規(guī)模制造還為時(shí)尚早。
我們注意到,3D打印在帶著中國(guó)步入“工業(yè)4.0”時(shí)代的同時(shí),“工業(yè)2.0”與“工業(yè)3.0”仍然會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存在。
事實(shí)上,廣州也不例外。這座地處華南的國(guó)家中心城市,同樣也將處在“工業(yè)2.0”、“工業(yè)3.0”以及“工業(yè)4.0”并存的階段。
但是,在人工成本、原材料成本上漲的背景下,智能化制造需求將越來越大。因此,站在長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看,3D打印這種代表未來發(fā)展方向的產(chǎn)業(yè),應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。
而作為全國(guó)乃至全球的工業(yè)重鎮(zhèn),廣州也具有較完善的市場(chǎng)基礎(chǔ)、較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化能力、豐富的人力資源以及滿足醫(yī)療器械制造的良好生態(tài)環(huán)境,具備發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),另一方面,廣州乃至珠三角地區(qū)企業(yè)對(duì)于3D打印,還有著旺盛需求。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
值得注意的是,目前廣州市部分區(qū)域也出臺(tái)了扶持政策,如《荔灣區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金補(bǔ)貼辦法》。根據(jù)該項(xiàng)政策,入駐3D打印產(chǎn)業(yè)園的3D打印企業(yè),每年最高可獲100萬元獎(jiǎng)勵(lì),同時(shí)還有企業(yè)落戶和場(chǎng)地租金補(bǔ)貼。
不過,廣州市層面尚未有這方面的政策,其他區(qū)的3D打印企業(yè)與研究單位仍然得不到相應(yīng)的扶持。因此,在筆者看來,廣州必須為3D打印創(chuàng)造更好的成長(zhǎng)空間,一方面要為該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展引進(jìn)和培育一批優(yōu)秀人才,特別是要引進(jìn)掌握核心技術(shù)的人才,并為人才的科研、生活等創(chuàng)造良好的環(huán)境;另一方面為研發(fā)機(jī)構(gòu)和創(chuàng)業(yè)企業(yè)提供扶持,比如在融資租賃方面,成都對(duì)科研單位的補(bǔ)貼最高可達(dá)100萬元,也值得學(xué)習(xí)與借鑒。
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