Понять грядущее

Новые производственные технологии

Новые производственные технологии

Что, с кем и для кого развивать — УрФУ и АЦ «Эксперт» пытаются найти ответ на вопрос, как университетам встроиться в глобальные технологические тренды

УрФУ совместно с АЦ «Эксперт» закончил первый этап исследования, посвященного международному сотрудничеству в области новых производственных технологий (НПТ). Стадия промежуточная, однако у нее есть три очень важных результата. Первый — появление четкого понятия, списка и классификатора НПТ, второй — определение центров компетенций, третий — попытка создания методологии оценки спроса на перспективные научные разработки.

Заказчиком исследования выступило министерство образования и науки РФ. Цель чиновников прозрачна: сегодня перед рядом отечественных вузов стоит сложная задача — вой­ти в первую сотню трех авторитетных мировых рейтингов (Times Higher Education, QS и Шанхайского). Для этого университеты должны стоять на переднем крае технологий, им необходимо улавливать глобальные тренды и выстраивать под них научную и образовательную деятельность. Можно взглянуть на проблему шире — одним из ключевых вызовов, стоящих перед Россией, является модернизация экономики, перевод ее на инновационные рельсы. Но чтобы понять, куда двигаться, нужны ориентиры.

Куда идти

Первое, на чем сосредоточилась команда исследователей, — формирование глобального перечня технологических приоритетов. Базой стали 50 документов (госстратегии, форсайты, отчеты ведущих консалтинговых компаний и университетов) из 14 стран, среди которых США, Германия, Франция, Великобритания, Норвегия, Швеция, Бельгия, Япония, Южная Корея, а также БРиКС. Анализ их текстов позволил выделить 1082 перспективных направления.

Организации, имеющие наибольшее количество публикаций по тематике «Новые материалы» в 2011-2017 гг.
№ п/п Университет Страна Количество публикаций, шт.
1.         Китайская Академия наук Китай 4 561
2.         Университет Цинхуа Китай 3 687
3.         Харбинский политехнический университет Китай 2 919
4.         Наньянский технологический университет Сингапур 2 845
5.         Шанхайский университет Джао Тонг Китай 2 355
     
9.         Russian Academy of Sciences  Россия 1998
Источник:  по данным Scopus

Этот гигантский неструктурированный список подвергся машинной обработке. В итоге выявлено 476 приоритетов, встречающихся в двух и более документах. Затем за работу принялись эксперты. Они ликвидировали содержательные повторы, убрали технологии, не относящиеся к производственным (сельское хозяйство, медицина, транспорт). Список сократился еще в четыре раза и стал вполне удобоваримым для дальнейшего использования.

Исследователи обнаружили, что сто с небольшим технологий не являются однородными и попытались разделить их «по ролям». В итоге получилось три крупных блока. Первый — «ядро» — направления, принципиально изменяющие способ производства и кардинально увеличивающие его эффективность. Они основаны на прорывных научных разработках и ориентированы на кастомизацию конечного продукта и/или придание ему новых потребительских свойств. К ним, например, можно отнести аддитивные технологии, робототехнику, низкоуглеродную энергетику, биотех и межмашинное взаимодействие. Второй блок — «поддерживающий». Речь о разработках, необходимых для развития «ядра». Пример подобной связки: сенсоры — робототехника. Третий блок — «фундамент». Это базовые физические явления, которые могут служить базой для экономически значимых технологий (спинтроника, бионика, сверхпроводимость и другие, подробнее см. «Технологические приоритеты в области НПТ»).

Справедливости ради заметим, что попытки составить перечень и классификацию НПТ (и перспективных технологий в принципе) в России предпринимались и ранее. Однако формулировки этих исследований были слишком общими. В результате все сводилось к привычной пентаде «аддитивы — роботы — биотех/геномика — зеленая энергетика — искусственный интеллект». «Фишка» работы для Минобра — в разложении этой пентады на более мелкие составляющие и создании некой технологической «иерархии».

Кто идет

Второй блок работ еще масштабнее: исследователи поставили себе задачу выявить центры компетенций по каждой из сотни технологий. Для этого была проанализирована публикационная и грантовая активность вузов, изучен патентный ландшафт, а также существующие российские и международные кластеры.

Организации, имеющие наибольшее количество публикаций по тематике «Технологии и средства производства материалов для аддитивных технологий» в 2011-2017 гг.
№ п/п Организация Страна Кол-во публикаций, ед.
1.         Центральный Южный Университет Китай 199
2.         Университет науки и технологии Пекина Китай 179
3.         Национальный центр научных исследований Франция 152
4.         Российская академия наук Россия 138
5.         Университет Осаки Япония 108
Источник: по данным Scopus

Пойдем по порядку. Результаты наукометрического анализа с 2011 по 2016 год обнадеживающими назвать можно едва ли. Отечественные научные организации неплохо показывают себя, например, в теме технологий и средств производства материалов для 3D-печати (за нами 4% всех статей в мире). РАН в этой области выглядит вполне конкурентоспособной по сравнению с тройкой глобальных лидеров: ее сотрудники опубликовали с 2011-го 138 работ. Показатели китайских Central South University и University of Science and Technology Beijing — 199 и 179 соответственно, французского Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) — 152.

Относительно хорошо дела в России складываются в направлении новых материалов: на нашу страну приходится 2,8% статей в мире. Наравне с Китаем, Индией и Ираном РФ входит в список государств с самыми высокими темпами роста числа публикаций. Среди организаций-лидеров в этой области — РАН (девятое место на планете по числу научных работ), МГУ, СПбГУ ИТМО, Томский политех.

По другим направлениям результаты не столь выдающиеся. Так, доля отечественных работ о низкоуглеродной энергетике в общем количестве статей составляет 1,4% (среди лидеров — РАН, МГУ, Томский политех и МИФИ). В ИТ и биотехе результат и того меньше — 1,15% и 0,9% (наиболее заметные центры компетенций — РАН, МГУ, СПбГУ, Новосибирский госуниверситет, ИТМО). Да, в этих областях мы растем быстрее, чем подавляющее большинство стран, но это объясняется эффектом низкой базы. Есть подозрение, что в скором времени он будет исчерпан.

В робототехнике мы тоже не сильны. Для примера возьмем сегмент машинного зрения (ему посвящена половина из 50 тыс. публикаций, написанных о роботах с 2011 года). Лидером по числу статей здесь является Microsoft — 432. Больше 300 опубликовали ученые Tsinghua University, Chinese Academy of Sciences, Zhejiang University (все — Китай), Carnegie Mellon University (США) и ETH Zurich (Швейцария). Показатель нашего лидера — РАН — 103, а следующего за ним МГУ — всего 59.

Теперь о грантовой активности. Исследователи изучили конкурсные заявки, поданные в 2011 — 2016 годах коллаборациями российских и иностранных ученых и профинансированные отечественными или зарубежными фондами (среди них — РНФ, РФФИ, Horizon 2020, Седьмая рамочная программа, Программа Фулбрайта, Национальный научный фонд США и пр.). Детально на этом этапе удалось проанализировать только российские структуры: в РФФИ за пять лет поддержано 742 заявки, из них 119 — в области НПТ (примерно 40% поддержанных по этой теме заявок — новые материалы).

С 2011 года больше всех международных грантов, например, в области биотеха выиграл Казанский федеральный университет (КФУ), в направлении новых материалов лидера три — МГУ, Физический институт им. П.Н. Лебедева (Москва) и тот же КФУ.

Перейдем к патентному ландшафту. Для его составления анализировалось сразу девять параметров (среди них — общее число патентов, использование технологий в отраслях, цитирование, патентная кооперация, соотношение активности компаний и университетов, правовой статус патентов). Глубина поиска — 20 лет (вполне адекватный срок для подавляющего большинства технологий).

России в целом и отечественным университетам здесь похвастаться особо нечем. Мы, как правило, кратно (зачастую в десять-двадцать раз) уступаем лидерам в своих сегментах. На первом этапе исследования подробно анализировались области робототехники и аддитивов. Например, в секторе машинного зрения Китай за 20 лет подал 3243 заявки, США — 1352, а Россия — 16. В сегменте гибких производственных ячеек: Китай — 284, Япония — 124, Россия — 8. (Речь идет о распределении по странам подачи первой заявки: как правило, она подается в стране, где заявитель является резидентом и говорит о патентной активности резидентов этой страны в заданной технологической области.)

С аддитивами все тоже не слишком хорошо. Хотя здесь преимуществом, безусловно, обладают компании, которые производят материалы для 3D-принтеров и сами машины. Один из самых активных в мире университетов — Huazhong University of Science and Technology — обладает всего 15 патентами. Заметный российский игрок — Воронежский госуниверситет инженерных технологий (три патента). Остальные (например, Алтайский гостехуниверситет, Самарский государственный аэрокосмический университет, Сибирский индустриальный университет) защитили только одну разработку.

И совсем коротко о кластерах. В РФ, по данным Российской кластерной обсерватории, в области НПТ функционирует 13 объединений (например, Ядерно-инновационный кластер Димитровграда, Робоцентр Сколково, Кластер инновационных технологий Железногорска). Почти все проекты испытывают хроническое недофинансирование. Всерьез опираться на них в вопросе развития НПТ вряд ли возможно. Больший эффект можно получить от коллабораций с зарубежными кластерными структурами. Среди наиболее мощных — немецкие BioAlps и BioM (992 и 295 участников соответственно; специализация — биотех), датский Offshoreenergy.dk и швейцарский Energie-cluster.ch (270 и 480 участников; энергетика), голландский The Foundation Kennispark Twente и американский The MassTLC Robotics Cluster (425 и 180 участников; робототехника).

Распределение заявителей по странам подачи первой заявки (с 1996 по 2016 гг.)
№ п/п Страна приоритета Кол-во
 в области "машинного зрения"
1.         Китай 3243
2.         США 1352
3.         Корея 99
4.         Германия 82
5.         Великобритания 69
6.         Европейский союз 64
7.         Тайвань 38
8.         Финляндия 37
9.         Канада 22
10.      Япония 18
 в области "гибких производственных ячеек"
1.         Китай 284
2.         Япония 124
3.         США 110
4.         Германия 89
5.         Корея 57
6.         Советский союз 39
7.         Франция 23
8.         Европейский союз 19
9.         Тайвань 16
10.      Великобритания 9
Источник: составлено на основе данных  Questel Orbit

За чем идти

Третья часть исследования посвящена спросу на новые производственные технологии в России. Работа в этом направлении только стартовала, и пока речь идет о методологии. Однако даже она вызывает живой интерес экспертов. Подтверждение — состоявшееся обсуждение предлагаемого подхода в рамках международной выставки «Иннопром-2017».

Задачу оценки спроса на НПТ тривиальной не назовешь. Причины очевидны: каких-либо баз данных нет, ряд компаний попросту не осознает, что такое НПТ и зачем они нужны. В УрФУ и АЦ «Эксперт» решили разделить потребности на две большие группы. Первая — перспективные. Выявлять их предлагается двумя способами. Относительно простой — интервьюирование. Сложный — анализ патентной активности иностранных компаний (понятно, что Европа, США, Китай и Япония с точки зрения внедрения инноваций ушли далеко вперед) и экстраполяция этих результатов на отечественные производства.

Поясним на примере. Допустим, перед нами Alstom — компания, специализирующаяся на железнодорожном машиностроении (скоростные/высокоскоростные локомотивы, трамваи, тачки, тележки, вагонетки). Ее российское воплощение (с большим количеством оговорок, естественно) — Тихвинский вагоностроительный завод, «Уральские локомотивы», Трансмашхолдинг, Уралвагонзавод.

Самые «сильные» патенты Alstom, например, в области низкоуглеродной энергетики — Configurable Hybrid Converter Circuit, в сфере аддитивов — Method for Manufacturing a Three-dimensional Article, в робототехнике — Robot Platform for Remotely Controlled and/or Autonomous Inspection of Technical Facilities (мы специально не стали переводить названия патентов, чтобы не исказить их смысл). Можно предположить (опять-таки с миллионом оговорок), что в ближайшем будущем УВЗ или Трансмашу понадобятся именно эти технологии.

Вторая группа потребностей — текущие. Их предлагается оценивать по четырем параметрам: тендеры, проекты в рамках 218-го постановления (о кооперации предприятий, учреждений науки и вузов), проекты, поддержанные институтами развития и, наконец, проекты по ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития НТК России на 2014 — 2020 годы». Быстрый анализ показывает, что, например, пермский «Авиадвигатель» в рамках постановления-218 реализует проект «Создание высокотехнологичного производства сложнопрофильных деталей перспективных газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения из отечественных металлических порошков на основе аддитивных технологий селективного лазерного сплавления с применением концепции бионического проектирования». А, скажем, НПО «Сатурн» — «Роботизированный комплекс автоматизированной штамповки лопаток компрессоров ГТД».

Экспресс-анализ тендеров демонстрирует нужду УВЗ в поставке и пуске в эксплуатацию роботизированного сварочного комплекса, поставке и пуске в эксплуатацию робота для установки/снятия деталей. Концерн «НПО “Аврора”» разместил заявку на локального робота-загрузчика HALTER LoadAssistant 20 для станков с ЧПУ, а также автоматизированную систему сбора стружки. НПО «Техномаш» нужны новые технологии неразрушающего контроля качества элементов перспективных жидкостных ракетных двигателей в части интеллектуального машинного зрения.

Безусловно, это только первые наметки механизмов выявления компетенций в области НПТ и мониторинга спроса на них. Все описанные методики необходимо совершенствовать, дополнять, «дотачивать». Однако уже на этом этапе модель выглядит достаточно жизнеспособной. А это означает, что в стране в ближайшей перспективе может появиться настоящая политика в области развития новых производственных технологий.        

Ключевые требования со стороны российских научных групп в области организации и поддержки международного научного сотрудничества (по материалам круглого стола, проведенного АЦ «Эксперт» в рамках IV Национальной ежегодной выставки-форума «Вузпромэкспо-2016»)
 

Развитие механизмов прямого финансирования
 

— Необходимость объявления тематических конкурсов по проблематике НПТ, соответственно определения приоритетов и размеров финансирования, установление в качестве обязательного условия участия наличие зарубежного партнера из страны-лидера в том или ином тематическом направлении.
— Уточнение и расширение списка приоритетных направлений развития науки, технологий и техники, утвержденных указом президента РФ от 07.07.2011 № 899.
— Уточнение требований к результатам научных исследований, проводимых в рамках реализации постановления правительства РФ № 220 «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные организации высшего образования, научные учреждения, подведомственные Федеральному агентству научных организаций, и государственные научные центры Российской Федерации» в рамках подпрограммы «Институциональное развитие научно-исследовательского сектора» Государственной программы Российской Федерации «Развитие науки и технологий» на 2013 — 2020 годы в целях формирования системного эффекта пребывания иностранных ученых в РФ.
— Необходимость сокращение количества публикаций, требуемых для участия в ФЦП, с одновременным повышением требований качеству статей, репутации публикующих изданий.
— Синхронизация условий получения финансирования российскими и иностранными научными коллективами, согласование сроков финансирования совместных исследований российской и иностранной сторонами.
 

Грантовое финансирование ученых как физических лиц (перспективный механизм поддержки международных научных коллабораций)
 

— Формирование механизмов финансирования не научных коллективов, а отдельных ученых как физических лиц, в том числе приглашенных иностранных исследователей, и неформальных научных коллективов.
 

Таможенные и налоговые льготы и преференции
 

— Необходимость упрощения процедуры и сокращения сроков процесса таможенного оформления научных приборов, оборудования и материалов, ввозимых на территорию Российской Федерации для научных целей, создание «зеленого коридора» для них.
 

Информационная поддержка
 

Внедрение системы поддержки подачи российских заявок на международные конкурсы.
 

Административные и законодательные барьеры
 

— Внесение корректировок в Федеральный закон «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части совершенствования государственного регулирования в области генно-инженерной деятельности» от 03.07.2016 № 358-ФЗ для минимизации (рационализации) ограничений на проведение биоинженерных исследований.
— Внесение в программы государственной поддержки таких направлений исследований, как биотехнологии растений, переработка биоотходов в качестве альтернативного источника энергии. Применение к биотопливу пониженного акциза по сравнению с нефтепродуктами.
— Расширение списка стран, приоритетных для научного сотрудничества.
— Внесение корректировок в условия расходования средств грантов: разрешение расходования полученного государственного финансирования для покрытия командировочных расходов, связанных с установлением научных связей, представления результатов исследований (конференций, симпозиумов и т.д.).         

Дополнительные материалы:

Таблица. Технологические приоритеты в области НТП

Комментарии

Материалы по теме

Человек воды

Уральский федеральный университет получит 300 млн рублей на разработку нового способа извлечения редкоземов

УЦСБ перечислил пять миллионов рублей в эндаумент фонд УрФУ

Российский 3D-принтер создадут в Новоуральске

Уральский федеральный университет выстраивает эффективные взаимоотношения с бизнесом

Ускорить метаболизм

 

comments powered by Disqus